روٹی بورڈز پر پروٹو ٹائپ سرکٹس سے لے کر ہمارے اپنے ڈیزائننگ تک۔ چھپی سرکٹ بورڈ (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. پی سی بی ڈیزائن الیکٹریکل انجینئرنگ (ای ای) کے عمل میں کیا جاتا ہے۔ ای ای “دماغ” بناتا ہے کہ آلات کیسے کام کرتے ہیں۔ Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Things to know before starting PCB design: 1. PCB size – this depends on your product size (or case size). الیکٹرانک انجینئرنگ ڈیزائن کے عمل کے دوران مصنوعات کے طول و عرض کی وضاحت کی جاتی ہے۔ آپ اس کے بارے میں ایک ویڈیو یہاں دیکھ سکتے ہیں۔ 2. پی سی بی کی تہیں – جتنی زیادہ پرتیں ، پی سی بی کی تیاری زیادہ پیچیدہ۔ (نوٹ: یہاں تک کہ ایک تہہ والا پی سی بی بھی ایک پیچیدہ پی سی بی ہوسکتا ہے ، لیکن یہاں ہم پی سی بی بنانے کی پیچیدگی کے بارے میں بات کر رہے ہیں۔ پی سی بی میں جتنی زیادہ پرتیں ہوں گی ، اس کی تیاری اتنی ہی مہنگی ہوگی۔)

Layer 2 is usually used for simple toy products

آئی او ٹی سے متعلقہ مصنوعات میں عام طور پر 4 تہیں ہوتی ہیں۔

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. Your PCB manufacturer’s requirements. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

پی سی بی مینوفیکچررز کو جو معلومات آپ کو فراہم کرنے کی ضرورت ہے۔

Number of layers (e.g. 2, 4, 6, etc.)

مواد (FR-2 (فینولک کاٹن پیپر) ، FR-3 (کاٹن پیپر اور ایپوکسی) ، FR-4 (گلاس فائبر اور ایپوکسی… وغیرہ)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… وغیرہ)

Color (red, black, green… وغیرہ)

سطح کا علاج (ENIG (کیمیائی نکل/سونے کا وسرجن) ، DIG (براہ راست سونے کا وسرجن) ، OSP (نامیاتی سولڈر ایبل پرزرویٹو وغیرہ)

تانبے کا وزن (1 اوز (35 مائیکرون) ، 2 اوز (70 مائیکرون) ، 0.5 اونس (18 مائیکرون)… وغیرہ)

گبر فائل

PCB design process:

سرکٹ ڈیزائن

For this step, you need to create the schematic. This is a document, like a blueprint, that describes how components relate to each other and work together. To create the schematic file, you will need a software tool. ہم کواڈسیپٹ کو پسند کرتے ہیں کیونکہ یہ پی سی بی ایس کو مینوفیکچرنگ کے لیے ڈیزائن کرنے کے لیے موزوں ہے (مثال کے طور پر ، آپ ٹول سے براہ راست ایک بل آف میٹریل (BoM) ایکسپورٹ کر سکتے ہیں) اور یہ کلاؤڈ بیسڈ ہے ، اس لیے اسے کہیں بھی آسانی سے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

الٹیم

ایکسپریس پی سی بی

فریکوئینسی ڈیوائس

KiCad

Cadence allegro

خوراک

Computer aided design

ڈپ ٹریس

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. وہ اکثر سپلائر کی ویب سائٹ پر پایا جا سکتا ہے. ماڈل فائل آپ کو منصوبہ بندی کرنے میں مدد دے گی۔ This component becomes available in the database when you upload the model to the software tool. Then, all you have to do is follow the data manual and connect the wire to each pin in the component. (نوٹ: ڈیزائن کے عمل کی تفصیلات منتخب کردہ سافٹ ویئر ٹول پر منحصر ہوں گی)۔

Each schematic symbol needs to have an associated PCB space area to define the physical dimensions of the component and the location of the through holes on the brazing pad or PCB. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Example diagram

A good schematic is really important, as it will be used as a reference document during debugging and is a good communication tool with other engineers. اس کے علاوہ ، کارخانہ دار اس دستاویز پر ٹیسٹ پوائنٹس کے ذریعے آلہ کی جانچ کر سکتا ہے۔

PCB layout + Gerber file

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. ایک منصوبہ بندی کے برعکس ، ایک PCB لے آؤٹ اصل اجزاء کو PCB پر صحیح جگہوں پر تفویض کرتا ہے اور وہ ٹریک دکھاتا ہے جو ہر جزو کو PCB تہوں کے درمیان جوڑتا ہے۔ As mentioned at the beginning of this article, the more layers, the more complex the manufacturing required, and the higher the cost.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Then, be sure to group the components of each section into the same area. اس طرح ، آپ کنڈکٹو ٹریس کو مختصر رکھ سکتے ہیں اور شور اور مداخلت کو کم کرسکتے ہیں۔

The user interface (UI) also needs to be kept in mind when designing a PCB. بہترین صارف کا تجربہ حاصل کرنے کے لیے اجزاء جیسے آڈیو جیک ، کنیکٹر ، ایل ای ڈی وغیرہ کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. آپ کا PCBA کارخانہ دار اس فائل کو استعمال کرے گا۔ There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

پی سی بی پر اجزاء کا تعین بہت اہم ہے۔ Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. مثال کے طور پر ، اگر آپ کے پاس بلوٹوتھ اور وائی فائی دونوں ماڈیولز ہیں تو ان کی ایک جیسی 2.4 گیگاہرٹز بینڈوڈتھ ہے اور اگر غلط طریقے سے رکھی گئی ہے تو وہ ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت کر سکتے ہیں۔

پی سی بی کی پیداوار

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. یہ پی سی بی میں اجزاء شامل کرنے اور پی سی بی اے (پرنٹڈ سرکٹ بورڈ اسمبلی) کی تیاری کے لیے مزید بنیاد بنانے کی بنیاد ہوگی۔

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

مادی تیاری

اس موقع پر آپ کے ای ای ڈیزائن میں ، آپ کو اجزاء کا انتخاب کرنا چاہئے تھا۔ You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. معاملات پر توجہ دینے کی ضرورت:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. For some components, it can take up to 8-16 weeks.

Packaging: Order components from reels that are automatically picked up by SMT machines instead of packaging them individually.

کم از کم آرڈر کی مقدار: جزو کی کم از کم آرڈر کی مقدار چیک کریں۔ اگر آپ کم سے کم خریدتے ہیں تو ، یقینی بنائیں کہ منتخب کردہ اجزاء اسٹاک میں ہیں۔ For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. مزید مقدار کے لیے ، براہ کرم اپنے کارخانہ دار سے مشورہ لیں۔

Loss: Order 10% more to cover loss (not for expensive components)

Install components on the PCB

There are two main ways to place components on a PCB surface:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. It is also commonly known as DIP or dual in-line packaging process. (See SMT in progress in this video)

ایس ایم ٹی (سرفیس ماؤنٹ ٹیکنالوجی) بڑے پیمانے پر پیداوار میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا طریقہ ہے۔ It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

یاد رکھنے والے چیزیں:

Your component type number must not exceed the number of reels that the manufacturer’s SMT machine can support.

Optimize and consolidate your components so that only one SMT runs.

Check manufacturer supported footprint pad sizes. Otherwise, the SMT machine will not install components correctly.

Some larger components cannot be installed by machine and still require manual through-hole work. Therefore, both technologies can be used on the same board.

Any components you need to manually add via the through-hole method add to the manufacturing cost.

ریفلو سولڈرنگ

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. The PCBA heats the circuit board through a reflow furnace or an infrared lamp until the solder melts, thereby permanently attaching the component to the circuit board.

یہاں کا مشکل ترین حصہ اجزاء کو زیادہ گرم کرنا یا نقصان پہنچانا نہیں ہے ، کیونکہ ہر پیکیج کی تھرمل خصوصیات مختلف ہوتی ہیں۔ ایک قابل اعتماد پی سی بی اے کارخانہ دار اس عمل کا ذمہ دار ہوگا ، اور آپ کو صرف ان کو جزو کی وضاحتیں فراہم کرنے کی ضرورت ہے۔

ریفلکس عمل۔

Other welding methods:

ویو سولڈرنگ بنیادی طور پر سوراخ کے طریقہ کار سے دستی طور پر شامل اجزاء کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس صورت میں ، آپ کا پی سی بی اے پہلے ریفلو ویلڈنگ فرنس سے گزرے گا ، اور پھر دیگر اجزاء کو دستی طور پر شامل کرے گا جب یہ لہر سولڈرنگ مشین سے گزرے گا۔

آئرن ویلڈنگ کو مخصوص حالات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے ، لیکن بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے نہیں۔

جانچ اور معیار کا معائنہ۔

اس مرحلے میں ، پی سی بی اے کے نمونوں کی جانچ کی جاتی ہے تاکہ معیار کو یقینی بنایا جا سکے۔ عام غلطیاں یہ ہیں: منقطع اجزاء میں شارٹ سرکٹس ، غلط الائنڈ اجزاء اور سرکٹ کے کچھ حصے جو منسلک نہیں ہونے چاہئیں۔ سب سے عام ٹیسٹ:

آئی سی ٹی (آن لائن ٹیسٹنگ) When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. آئی سی ٹی مشین ان ٹیسٹ پوائنٹس کو اوپن/شارٹ سرکٹ ٹیسٹنگ کے لیے استعمال کرے گی اور چیک کرے گی کہ غیر فعال اجزاء (ریزسٹرس ، انڈکٹرز ، کیپسیٹرز) کی ویلیوز سپیسفیکیشن رینج میں ہیں۔

AOI (خودکار آپٹیکل انسپکشن)۔ Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. اس ٹیسٹ کے لیے ، ہارڈ ویئر بنانے والے کو پیرامیٹرز متعین کرنے کے لیے مینوفیکچرر کو وضاحتیں اور رواداری فراہم کرنے کی ضرورت ہوگی۔

ایکس رے The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. اس ویڈیو میں ایکسرے ٹیسٹ دیکھیں۔