Dasar-dasar desain PCB double layer secara manual - Elektronika

Dasar-dasar desain PCB double layer secara manual

Desain PCB (Printed Circuit Board) adalah proses penting dalam pengembangan perangkat elektronik.

Qutes

Dasar-dasar desain PCB double layer secara manual

Pengertian Dasar PCB Double Layer

Desain PCB double layer menjadi landasan kritis dalam pengembangan teknologi elektronika. Pada dasarnya, PCB double layer adalah struktur sirkuit cetak yang menggunakan dua lapisan konduktif untuk mengakomodasi berbagai komponen elektronik.


 Keunggulan dan Keterbatasan PCB Double Layer

Meskipun memberikan fleksibilitas dan efisiensi, PCB double layer memiliki keunggulan seperti kemampuan untuk menampung lebih banyak komponen. Namun, seiring dengan itu, keterbatasan ruang dan kompleksitas rute jalur menjadi tantangan yang perlu diatasi.

Alat dan Bahan untuk Membuat PCB


Alat dan Bahan untuk Membuat PCB

Membuat PCB (Printed Circuit Board) secara manual membutuhkan peralatan dan bahan khusus. Berikut adalah daftar alat dan bahan yang diperlukan

1. Bahan Utama PCB

   - Laminat PCB (FR-4) Laminat PCB berfungsi sebagai substrat dasar. FR-4 adalah bahan umum yang tahan panas dan memiliki isolasi yang baik.

2. Bahan Kimia

   - Larutan Tinta Fotopolymer Digunakan untuk menghasilkan lapisan fotopolimer pada PCB.

   - Developer Untuk menghilangkan area yang tidak terpapar dari lapisan fotopolimer.

   - Etching Solution Digunakan untuk menghilangkan tembaga yang tidak dilindungi oleh lapisan fotopolimer.

3. Alat Desain dan Layout

   - Perangkat Lunak Desain PCB Misalnya, KiCad, Eagle, atau Altium Designer untuk membuat layout sirkuit.

   - Komputer Diperlukan untuk menjalankan perangkat lunak desain.

4. Peralatan untuk Produksi Prototipe

   - Printer Laser Digunakan untuk mencetak transparansi layout sirkuit.

   - UV Light Box Untuk mengekspos PCB pada lapisan fotopolimer.

   - Drill Press atau CNC Router Untuk mengebor lubang komponen pada PCB.

5. Perlengkapan Perlindungan Diri

   - Kacamata Pengaman Melindungi mata dari reagen kimia dan debu.

   - Sarung Tangan Nitril Menghindari kontak langsung dengan reagen kimia.

6. Bahan Penutup dan Perlengkapan Lainnya

   - Transparansi Digunakan untuk mencetak layout sirkuit yang akan diekspos ke PCB.

   - Gunting Untuk memotong transparansi dan bahan lainnya.

   - Wadah Tahan Kimia Tempat untuk mencelupkan PCB dalam larutan kimia.

7. Bahan Tambahan

   - Kawat Tembaga atau Kawat Kuningan Untuk menghubungkan jalur dan komponen.

   - Flux Membantu proses soldering.

   - Solder dan Soldering Iron Digunakan untuk menyambungkan komponen ke PCB.

   - Multimeter Untuk mengukur nilai resistansi, tegangan, dan arus pada PCB.

8. Perlengkapan Pembersih

   - Isopropil Alkohol Membersihkan residu flux dan debu dari PCB.

Memiliki semua alat dan bahan ini akan membantu dalam menciptakan PCB dengan presisi dan kualitas yang baik. Pastikan untuk mengikuti prosedur keamanan dan perhatikan aturan penggunaan bahan kimia selama proses pembuatan PCB.

Sofware untuk Desain PCB
Sofware untuk Desain PCB

1. Pengenalan Software Desain PCB

   Software desain PCB adalah fondasi utama dalam perancangan. Pengenalan terhadap perangkat lunak ini, seperti KiCad atau Eagle, mendukung langkah-langkah desain yang efektif.

2. Pemilihan Software yang Tepat

   Pemilihan software yang sesuai dengan kebutuhan proyek sangat penting. Aspek seperti kemampuan routing dan dukungan komponen menjadi faktor penentu dalam pemilihan software.

Bahan Material PCB board 

Material dasar dari PCB (Printed Circuit Board) biasanya disusun dalam beberapa lapisan untuk memenuhi kebutuhan desain dan fungsi tertentu. 

Lapisan Bahan Material PCB board

1. Lapisan Substrat (Substrate Layer)

   - Bahan Umum FR-4 (Fire Retardant 4) adalah pilihan umum untuk lapisan substrat. Ini terbuat dari kain serat kaca yang diperkuat dengan resin epoksi.

   - Karakteristik Tahan panas, tahan tekanan, dan memiliki isolasi listrik yang baik.

2. Lapisan Tembaga (Copper Layer)

   - Bahan Umum Tembaga digunakan sebagai lapisan konduktif pada PCB.

   - Karakteristik Memiliki daya hantar listrik yang baik dan umumnya diaplikasikan sebagai foil tipis pada lapisan substrat.

3. Lapisan Silkscreen (Top Overlay dan Bottom Overlay)

   - Bahan Umum Tinta serigraf putih atau hitam digunakan untuk membuat tanda-tanda, teks, dan simbol pada PCB.

   - Karakteristik Mempermudah identifikasi komponen dan jalur sirkuit.

4. Lapisan Soldermask (Top Soldermask dan Bottom Soldermask)

   - Bahan Umum Epoxy-based soldermask memberikan lapisan pelindung untuk mencegah solder yang tidak diinginkan pada area tertentu.

   - Karakteristik Tersedia dalam berbagai warna, membantu melindungi jalur dan area non-pad dari kontaminasi solder.

5. Lapisan Pelapis (Top Silkscreen dan Bottom Silkscreen)

   - Bahan Umum Lapisan ini juga dikenal sebagai lapisan legenda. Tinta khusus digunakan untuk menandai komponen dan memberikan informasi referensi.

   - Karakteristik Berguna untuk penamaan dan dokumentasi pada PCB.

6. Lapisan Pad dan Via

   - Bahan Umum Tembaga atau pad emas digunakan untuk membuat koneksi antara lapisan PCB.

   - Karakteristik Mendukung penyolderan komponen dan membuat jalur interkoneksi antar lapisan.

7. Lapisan Finish (Surface Finish)

   - Bahan Umum Lapisan finish seperti HASL (Hot Air Solder Leveling) atau ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) diterapkan pada permukaan tembaga.

   - Karakteristik Meningkatkan keawetan dan kemampuan soldering.

Setiap lapisan pada PCB memiliki peran khusus dalam memastikan kinerja dan keandalan sirkuit. Memilih bahan yang tepat untuk setiap lapisan adalah langkah kunci dalam merancang PCB yang efisien dan sesuai dengan kebutuhan spesifik proyek.

   Pemilihan material PCB harus relevan dengan lingkungan operasional dan spesifikasi proyek. Faktor seperti daya hantar panas dan dielektrik menjadi pertimbangan kunci.

Langkah-langkah Awal Perancangan Skematik
Langkah-langkah Awal Perancangan Skematik

1. Penetapan Ukuran PCB

   Langkah awal melibatkan penetapan ukuran PCB yang sesuai dengan kebutuhan dan spesifikasi proyek. Ini menciptakan landasan untuk keseluruhan desain.

2. Identifikasi Komponen dan Koneksi

   Identifikasi komponen dan pembuatan skematik membantu dalam memahami struktur sirkuit dan hubungan antar komponen.

 Implementasi Skematik ke Software Desain

1. Penambahan Komponen ke Skematik

   Proses menambahkan komponen ke skematik dalam software desain merupakan langkah penting dalam menerjemahkan konsep menjadi desain yang nyata.

2. Pengelompokan dan Penyusunan Komponen

   Pengelompokan komponen dan penyusunan yang efisien memudahkan langkah selanjutnya dalam perancangan PCB.

Faktor-faktor dalam Penempatan Komponen
pemasangan dan Penempatan Komponen

1. Pemisahan Komponen Sensitif

   Memastikan pemisahan yang memadai antara komponen sensitif membantu mencegah interferensi dan mempertahankan integritas sinyal.

2. Penataan yang Efisien untuk Rute Jalur

   Penempatan komponen yang efisien mempersingkat rute jalur, mengurangi interferensi, dan meningkatkan kinerja keseluruhan PCB.

 Penyusunan Schema Jalur komponen

1. Prinsip Jalur Kritis

   Identifikasi jalur kritis membantu fokus pada rute yang memerlukan perhatian ekstra untuk mempertahankan kualitas sinyal.

2. Rute Maksimal dalam Keterbatasan Ruang

   Mengoptimalkan rute jalur dalam batasan ruang fisik merupakan tantangan utama dalam desain PCB double layer.

Penyusunan Lapisan PCB

1. Pemilihan Susunan Lapisan yang Optimal

   Menentukan susunan lapisan yang optimal mempertimbangkan efisiensi, impedansi, dan stabilitas sirkuit.

2. Pertimbangan Ketebalan Lapisan

   Ketebalan lapisan PCB mempengaruhi daya hantar panas dan kekuatan struktural. Pertimbangkan faktor ini dengan cermat.

Perancangan Ground Plane dan Power Plane
Perancangan Ground Plane dan Power Plane

1. Fungsi dan Manfaatnya

   Ground plane dan power plane memastikan distribusi energi yang merata dan meminimalkan interferensi elektromagnetik.

2. Implementasi dalam Desain PCB Double Layer

   Integrasi ground plane dan power plane harus dirancang dengan hati-hati untuk memaksimalkan manfaatnya.

 Penempatan Lubang Komponen

1. Faktor Keamanan dan Kinerja

   Penempatan lubang komponen harus mempertimbangkan aspek keamanan, seperti jarak dari tepi PCB, dan kinerja keseluruhan sirkuit.

2. Ukuran dan Jarak yang Tepat

   Menentukan ukuran dan jarak yang tepat untuk lubang dan pad memastikan koneksi yang stabil dan handal.


Cocokan Schema Design Rangkaian Penggunaan  Rule Check (DRC)
Cocokan Schema Design Rangkaian Penggunaan  Rule Check (DRC

 1. Pemeriksaan Kesalahan Desain

   Proses DRC digunakan untuk mengidentifikasi potensi kesalahan, seperti short circuit atau clearance yang tidak memadai.

2. Koreksi dan Penyesuaian

   Setelah DRC, langkah selanjutnya adalah melakukan koreksi dan penyesuaian desain untuk memastikan kepatuhan terhadap aturan desain.

 Produksi dan Pembuatan Schema PCB  File Gerber 

1. Proses Ekspor dari Software Desain

   Langkah awal dalam persiapan produksi adalah ekspor file Gerber dari software desain PCB yang digunakan.

2. Pengaturan Layer dan Parameter Lainnya

   Memastikan pengaturan layer dan parameter lainnya sesuai dengan kebutuhan pabrikasi PCB adalah langkah krusial dalam memastikan keberhasilan produksi.

Tantangan dan Tips dalam Desain PCB Double Layer
Tips dalam Desain PCB

1. Tantangan Akhir

   Menghadapi keterbatasan ruang dan kompleksitas rute jalur merupakan tantangan akhir dalam desain PCB double layer.

2. Menyesuaikan Desain dengan Kebutuhan Spesifik

   Penyesuaian desain dengan kebutuhan spesifik proyek dan lingkungan operasional merupakan kunci keberhasilan akhir.

Dengan mengikuti langkah-langkah dasar desain PCB double layer secara manual, para perancang dapat menciptakan sirkuit cetak yang efisien dan handal. Memahami setiap elemen dalam proses ini, mulai dari perangkat lunak desain hingga tahap persiapan produksi, adalah langkah krusial dalam memastikan keberhasilan setiap proyek elektronik. Kesabaran, perhatian terhadap detail, dan pengetahuan mendalam dalam karakteristik material dan aturan desain menjadi kunci sukses dalam merancang PCB double layer yang memenuhi standar kualitas dan kinerja yang diinginkan.

Berbagi:

Qutes

Qutes