పిసిబి పరిమాణాన్ని కుదించడానికి చిన్న సర్క్యూట్ బోర్డులను రూపొందించడానికి చిట్కాలు మరియు పద్ధతులు

ఏదైనా ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తి కోసం, ఇది సంక్లిష్టమైన మొబైల్ ఫోన్ లేదా మరేదైనా తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన ఎలక్ట్రానిక్స్ బొమ్మ అయినా, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డులు (పిసిబి) ఒక ముఖ్యమైన భాగం. ఉత్పత్తి అభివృద్ధి చక్రంలో, డిజైన్ వ్యయ నిర్వహణ చాలా పెద్ద సమస్య మరియు BOM లో PCB అత్యంత నిర్లక్ష్యం చేయబడిన మరియు ఖరీదైన భాగం. పిసిబి ఒక సర్క్యూట్లో ఉపయోగించే ఇతర భాగాల కంటే చాలా ఎక్కువ ఖర్చు అవుతుంది, కాబట్టి పిసిబి పరిమాణాన్ని తగ్గించడం మా ఉత్పత్తి పరిమాణాన్ని తగ్గించడమే కాక చాలా సందర్భాల్లో ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది. కానీ, పిసిబి పరిమాణాన్ని ఎలా తగ్గించాలి అనేది ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉత్పత్తిలో ఒక క్లిష్టమైన ప్రశ్న, ఎందుకంటే పిసిబి యొక్క పరిమాణం కొన్ని విషయాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు దాని పరిమితులను కలిగి ఉంటుంది. ఈ వ్యాసంలో, పిసిబి పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి డిజైన్ టెక్నిక్‌లను వివరిస్తాము ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లు మరియు దానికి సాధ్యమైన పరిష్కారాలను పోల్చడం ద్వారా.

ట్రాక్ స్పేస్ మరియు కాంపోనెంట్ స్పేసింగ్ తగ్గించడానికి మల్టీ-లేయర్ పిసిబి

ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లోని ప్రధాన స్థలం రౌటింగ్ ద్వారా తీసుకోబడుతుంది. ప్రోటోటైప్ దశలు, సర్క్యూట్ పరీక్షించినప్పుడల్లా, ఒక పొర లేదా గరిష్టంగా డబుల్-లేయర్ పిసిబి బోర్డును ఉపయోగిస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఎక్కువ సమయం, సర్క్యూట్ SMD (సర్ఫేస్ మౌంట్ డివైజెస్) ను ఉపయోగించి తయారు చేయబడుతుంది, ఇది డిజైనర్‌ను డబుల్ లేయర్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌ను ఉపయోగించమని బలవంతం చేస్తుంది. బోర్డును డబుల్ లేయర్‌లో రూపకల్పన చేయడం వల్ల అన్ని భాగాలకు ఉపరితల ప్రాప్యత తెరవబడుతుంది మరియు జాడలను రౌటింగ్ చేయడానికి బోర్డు ఖాళీలను అందిస్తుంది. బోర్డు పొరను రెండు పొరల కన్నా ఎక్కువ పెడితే బోర్డు ఉపరితల స్థలం మళ్లీ పెరుగుతుంది, ఉదాహరణకు, నాలుగు లేదా ఆరు పొరలు. కానీ, ఒక లోపం ఉంది. రెండు, నాలుగు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పొరలను ఉపయోగించి బోర్డు రూపకల్పన చేయబడితే, ఒక సర్క్యూట్ యొక్క పరీక్ష, మరమ్మతులు మరియు పునర్నిర్మాణం పరంగా భారీ సంక్లిష్టతను సృష్టిస్తుంది.

అందువల్ల, ప్రోటోటైప్ దశలో బోర్డు బాగా పరీక్షించబడితే మాత్రమే బహుళ పొరలు (ప్రధానంగా నాలుగు పొరలు) సాధ్యమవుతాయి. బోర్డు పరిమాణం కాకుండా, పెద్ద సింగిల్ లేదా డబుల్ లేయర్స్ బోర్డులో ఒకే సర్క్యూట్‌ను రూపొందించడం కంటే డిజైన్ సమయం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

సాధారణంగా, పవర్ జాడలు మరియు గ్రౌండ్ రిటర్న్ పాత్ ఫిల్ లేయర్‌లను అధిక ప్రస్తుత మార్గాలుగా గుర్తిస్తారు, అందువల్ల వాటికి మందపాటి జాడలు అవసరం. ఆ అధిక జాడలను TOP లేదా దిగువ పొరలలో మళ్ళించవచ్చు మరియు తక్కువ ప్రస్తుత మార్గాలు లేదా సిగ్నల్ పొరలను నాలుగు పొరల PCB లలో అంతర్గత పొరలుగా ఉపయోగించవచ్చు. క్రింద ఉన్న చిత్రం 4 లేయర్ పిసిబిని చూపిస్తుంది.

కానీ సాధారణ ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లు ఉన్నాయి. సింగిల్-లేయర్ బోర్డుల కంటే మల్టీలేయర్ పిసిబి ఖర్చు ఎక్కువ. అందువల్ల, ఒకే లేదా డబుల్ లేయర్ బోర్డును నాలుగు పొరల పిసిబిగా మార్చడానికి ముందు ఖర్చు ప్రయోజనాన్ని లెక్కించడం చాలా అవసరం. కానీ పొరల సంఖ్యను పెంచడం వల్ల బోర్డు పరిమాణాన్ని నాటకీయంగా మార్చవచ్చు.

రాగి మందాన్ని మార్చడం ద్వారా ఉష్ణ సమస్యలను నిర్వహించడం

అధిక కరెంట్ సర్క్యూట్ డిజైన్లకు పిసిబి చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది, ఇది పిసిబిలో థర్మల్ మేనేజ్మెంట్. పిసిబి ట్రేస్ ద్వారా అధిక ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, ఇది వేడి వెదజల్లులను పెంచుతుంది మరియు మార్గాల్లో ప్రతిఘటనను సృష్టిస్తుంది. అయినప్పటికీ, అధిక ప్రస్తుత మార్గాలను నిర్వహించడానికి అంకితమైన మందపాటి జాడలు కాకుండా, పిసిబి యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే పిసిబి హీట్ సింక్లను సృష్టించడం. అందువల్ల, సర్క్యూట్ డిజైన్ థర్మల్ నిర్వహణ కోసం పిసిబి రాగి ప్రాంతాన్ని గణనీయమైన మొత్తంలో ఉపయోగిస్తుంటే లేదా అధిక ప్రస్తుత జాడల కోసం భారీ స్థలాలను కేటాయించినట్లయితే, పెరుగుతున్న రాగి పొర మందాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా బోర్డు పరిమాణాన్ని కుదించవచ్చు.

IPC2221A ప్రకారం, ఒక డిజైనర్ అవసరమైన ప్రస్తుత మార్గాల కోసం కనీస ట్రేస్ వెడల్పును ఉపయోగించాలి, అయితే మొత్తం ట్రేస్ ఏరియా కోసం పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. సాధారణంగా, పిసిబిలు 1Oz (35um) యొక్క రాగి పొర మందాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కానీ రాగి యొక్క మందం పెంచవచ్చు. అందువల్ల, సరళమైన గణితాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా, మందాన్ని 2Oz (70um) కు రెట్టింపు చేయడం ద్వారా ట్రేస్ సైజు సగం విస్తృత ప్రస్తుత సామర్థ్యంతో తగ్గించవచ్చు. ఇది కాకుండా, 2Oz రాగి మందం పిసిబి ఆధారిత హీట్ సింక్‌కు కూడా ఉపయోగపడుతుంది. 4Oz నుండి 10Oz వరకు ఉండే భారీ రాగి సామర్థ్యం కూడా అందుబాటులో ఉంది.

అందువలన, రాగి మందాన్ని పెంచడం పిసిబి పరిమాణాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. ఇది ఎలా ప్రభావవంతంగా ఉంటుందో చూద్దాం. పిసిబి ట్రేస్ వెడల్పును లెక్కించడానికి క్రింది చిత్రం ఆన్‌లైన్ ఆధారిత కాలిక్యులేటర్.

ట్రేస్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ విలువ 1A. రాగి యొక్క మందం 1 Oz (35 um) గా సెట్ చేయబడింది. ట్రేస్లో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల 25 డిగ్రీల సెల్సియస్ పరిసర ఉష్ణోగ్రతపై 10 డిగ్రీలు ఉంటుంది. IPC2221A ప్రమాణం ప్రకారం ట్రేస్ వెడల్పు యొక్క అవుట్పుట్-

ఇప్పుడు, అదే స్పెసిఫికేషన్లో, రాగి మందం పెరిగితే, ట్రేస్ వెడల్పు తగ్గుతుంది.

అవసరమైన మందం మాత్రమే-

కాంపోనెంట్ ప్యాకేజీ ఎంపిక

సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో కాంపోనెంట్ ఎంపిక ప్రధాన విషయం. ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఒకే కానీ భిన్నమైన ప్యాకేజీ భాగాలు అందుబాటులో ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, 0402, 0603, 0805, 1210, వంటి వివిధ ప్యాకేజీలలో.125 వాట్ రేటింగ్ ఉన్న సాధారణ రెసిస్టర్ అందుబాటులో ఉంటుంది.

ఎక్కువ సమయం, ప్రోటోటైప్ పిసిబి 0805 లేదా 1210 రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగించే పెద్ద భాగాలను ఉపయోగిస్తుంది, అలాగే ధ్రువపరచని కెపాసిటర్లను సాధారణం కంటే ఎక్కువ క్లియరెన్స్‌తో ఉపయోగిస్తుంది, ఎందుకంటే నిర్వహించడం, టంకము, పున replace స్థాపన లేదా పరీక్షించడం సులభం. కానీ ఈ వ్యూహం పెద్ద మొత్తంలో బోర్డు స్థలాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఉత్పత్తి దశలో, భాగాలను ఒకే రేటింగ్‌తో చిన్న ప్యాకేజీగా మార్చవచ్చు మరియు బోర్డు స్థలాన్ని కుదించవచ్చు. మేము ఆ భాగాల ప్యాకేజీ పరిమాణాన్ని తగ్గించవచ్చు.

కానీ పరిస్థితి ఏ ప్యాకేజీని ఎంచుకోవాలి? 0402 కన్నా చిన్న ప్యాకేజీలను ఉపయోగించడం అసాధ్యమైనది, ఎందుకంటే ఉత్పత్తికి అందుబాటులో ఉన్న ప్రామాణిక పిక్ అండ్ ప్లేస్ మెషీన్లు 0402 కన్నా చిన్న SMD ప్యాకేజీలను నిర్వహించడానికి పరిమితులను కలిగి ఉండవచ్చు.

చిన్న భాగాల యొక్క మరొక లోపం శక్తి రేటింగ్. 0603 కన్నా చిన్న ప్యాకేజీలు 0805 లేదా 1210 కన్నా చాలా తక్కువ కరెంట్‌ను నిర్వహించగలవు. కాబట్టి, సరైన భాగాలను ఎంచుకోవడానికి జాగ్రత్తగా పరిశీలించాల్సిన అవసరం ఉంది. అటువంటి సందర్భంలో, పిసిబి పరిమాణాల తగ్గింపుకు చిన్న ప్యాకేజీలను ఉపయోగించలేనప్పుడు, ప్యాకేజీ పాదముద్రను సవరించవచ్చు మరియు కాంపోనెంట్స్ ప్యాడ్‌ను వీలైనంత వరకు కుదించవచ్చు. డిజైనర్ పాదముద్రలను మార్చడం ద్వారా కొంచెం గట్టిగా పిండి వేయగలడు. డిజైన్ టాలరెన్స్‌ల కారణంగా, అందుబాటులో ఉన్న డిఫాల్ట్ పాదముద్ర అనేది ప్యాకేజీల యొక్క ఏదైనా సంస్కరణను కలిగి ఉండే సాధారణ పాదముద్ర. ఉదాహరణకు, 0805 ప్యాకేజీల యొక్క పాదముద్ర 0805 కు సాధ్యమైనంత ఎక్కువ వైవిధ్యాలను కవర్ చేసే విధంగా తయారు చేయబడింది. ఉత్పాదక సామర్థ్యం యొక్క వ్యత్యాసం కారణంగా వైవిధ్యాలు జరుగుతాయి.వేర్వేరు కంపెనీలు ఒకే 0805 ప్యాకేజీకి వేర్వేరు సహనాలను కలిగి ఉన్న వేర్వేరు ఉత్పత్తి యంత్రాలను ఉపయోగిస్తాయి. అందువలన, డిఫాల్ట్ ప్యాకేజీ పాదముద్రలు అవసరం కంటే కొంచెం పెద్దవి.

నిర్దిష్ట భాగాల డేటాషీట్లను ఉపయోగించి పాదముద్రను మానవీయంగా సవరించవచ్చు మరియు అవసరమైన విధంగా ప్యాడ్ పరిమాణాన్ని కుదించవచ్చు.

SMD ఆధారిత ఎలెక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లను ఉపయోగించడం ద్వారా బోర్డు పరిమాణాన్ని కుదించవచ్చు ఎందుకంటే అవి ఒకే రేటింగ్‌తో త్రూ-హోల్ భాగాల కంటే చిన్న వ్యాసాలను కలిగి ఉన్నట్లు అనిపించింది.

కొత్త వయసు కాంపాక్ట్ కనెక్టర్లు

మరొక స్థలం-ఆకలితో ఉన్న భాగం కనెక్టర్లు. కనెక్టర్లు పెద్ద బోర్డ్ స్థలాన్ని ఉపయోగిస్తాయి మరియు పాదముద్ర అధిక వ్యాసం కలిగిన ప్యాడ్‌లను కూడా ఉపయోగిస్తుంది. ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ రేటింగ్‌లు అనుమతిస్తే కనెక్టర్ రకాలను మార్చడం చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

కనెక్టర్ తయారీ సంస్థ, ఉదాహరణకు, మోలెక్స్ లేదా వర్త్ ఎలక్ట్రానిక్స్ లేదా మరే ఇతర పెద్ద కంపెనీలు ఎల్లప్పుడూ బహుళ పరిమాణాల ఆధారిత ఒకే రకమైన కనెక్టర్లను అందిస్తాయి. అందువల్ల, సరైన పరిమాణాన్ని ఎంచుకోవడం వలన ఖర్చుతో పాటు బోర్డు స్థలం కూడా ఆదా అవుతుంది.

రెసిస్టర్ నెట్‌వర్క్‌లు

ప్రధానంగా మైక్రోకంట్రోలర్-ఆధారిత రూపకల్పనలో, సిరీస్ పాస్ రెసిస్టర్లు IO పిన్స్ ద్వారా అధిక కరెంట్ ప్రవాహం నుండి మైక్రోకంట్రోలర్‌ను రక్షించడానికి ఎల్లప్పుడూ అవసరం. అందువల్ల, 8 కంటే ఎక్కువ రెసిస్టర్లు, కొన్నిసార్లు 16 కంటే ఎక్కువ రెసిస్టర్లు సిరీస్ పాస్ రెసిస్టర్లుగా ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఇంత పెద్ద సంఖ్యలో రెసిస్టర్లు పిసిబిలో ఎక్కువ స్థలాన్ని జోడిస్తాయి. రెసిస్టర్ నెట్‌వర్క్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ సమస్యను పరిష్కరించవచ్చు. సరళమైన 1210 ప్యాకేజీ ఆధారిత రెసిస్టర్ నెట్‌వర్క్ 4 లేదా 6 రెసిస్టర్‌ల కోసం స్థలాన్ని ఆదా చేస్తుంది. దిగువ చిత్రం 1206 ప్యాకేజీలో 5 నిరోధకం.

ప్రామాణిక ప్యాకేజీలకు బదులుగా పేర్చబడిన ప్యాకేజీలు

వేర్వేరు ప్రయోజనాల కోసం బహుళ ట్రాన్సిస్టర్లు లేదా రెండు కంటే ఎక్కువ MOSFET లు అవసరమయ్యే నమూనాలు పుష్కలంగా ఉన్నాయి. వ్యక్తిగత ట్రాన్సిస్టర్‌లు లేదా మోస్‌ఫెట్‌లను జోడించడం వలన పేర్చబడిన ప్యాకేజీలను ఉపయోగించడం కంటే ఎక్కువ స్థలం లభిస్తుంది.

ఒకే ప్యాకేజీలో బహుళ భాగాలను ఉపయోగించే అనేక రకాల ఎంపికలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, డ్యూయల్ మోస్‌ఫెట్ లేదా క్వాడ్ మోస్‌ఫెట్ ప్యాకేజీలు కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి, ఇవి ఒకే మోస్‌ఫెట్ యొక్క స్థలాన్ని తీసుకుంటాయి మరియు భారీ మొత్తంలో బోర్డు స్థలాన్ని ఆదా చేయగలవు.

ఈ ఉపాయాలు దాదాపు ప్రతి భాగానికి వర్తించవచ్చు. ఇది చిన్న బోర్డు స్థలానికి దారితీస్తుంది మరియు బోనస్ పాయింట్, కొన్నిసార్లు ఆ భాగాల ఖర్చు వ్యక్తిగత భాగాలను ఉపయోగించడం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

పై పాయింట్లు పిసిబి పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి సాధ్యమయ్యే మార్గం. ఏదేమైనా, ఖర్చు, సంక్లిష్టత వర్సెస్ పిసిబి పరిమాణం ఎల్లప్పుడూ కొన్ని కీలకమైన నిర్ణయ-సంబంధిత ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. లక్ష్య అనువర్తనం లేదా నిర్దిష్ట లక్ష్య సర్క్యూట్ రూపకల్పనపై ఆధారపడి ఉండే ఖచ్చితమైన మార్గాన్ని ఎంచుకోవాలి.