Langsung Ke:
Merancang tata letak papan sirkuit tercetak Anda sangat penting untuk membuat papan yang andal dan hemat biaya. Meskipun desain sirkuit dan pemilihan komponen juga penting, Anda harus selalu memastikan bahwa Anda menyediakan cukup waktu untuk tata letak PCB. Banyak yang harus diperhatikan dalam menentukan desain tata letak PCB yang optimal, terutama karena papan saat ini menjadi lebih kompleks, kompak, dan ringan. Semakin populernya PCB fleksibel juga memperumit prosesnya.
Jika Anda tidak memperhitungkan pertimbangan tata letak PCB yang penting, Anda mungkin berakhir dengan desain yang tidak dapat diterjemahkan dengan baik ke dunia nyata. Tata letak yang tidak memadai dapat mengakibatkan beberapa masalah seperti interferensi elektromagnetik, konflik dari komponen di kedua sisi papan, fungsi papan terbatas dan bahkan kegagalan total papan. Selain itu, jika Anda tidak mendapatkan tata letak yang benar untuk pertama kalinya, Anda harus mengerjakan ulang, yang dapat menyebabkan penundaan produksi dan biaya tambahan.
Jadi, apa aturan dan pertimbangan desain tata letak PCB yang perlu Anda ingat? Mari kita lihat langkah-langkah desain tata letak PCB dan mengidentifikasi beberapa pertimbangan inti untuk setiap fase. Tentu saja, ada pertimbangan lain yang mungkin ingin Anda ingat juga, tetapi ini adalah beberapa aspek terpenting dari desain tata letak PCB yang harus Anda ketahui.
Desain PCB berperan dalam setiap langkah proses produksi papan sirkuit cetak mulai dari saat Anda mengetahui bahwa Anda membutuhkan PCB hingga produksi akhir. Proses desain dasar mencakup enam langkah.
Setelah mengidentifikasi kebutuhan akan PCB, langkah selanjutnya adalah menentukan konsep akhir board. Fase awal ini melibatkan pendefinisian fungsi yang akan dimiliki dan dilakukan PCB, fitur-fiturnya, interkoneksinya dengan sirkuit lain, penempatannya dalam produk akhir dan perkiraan dimensinya. Juga, pertimbangkan kisaran suhu perkiraan papan akan beroperasi dan masalah lingkungan lainnya.
Tahap selanjutnya adalah menggambar skema rangkaian berdasarkan konsep akhir. Diagram ini mencakup semua informasi yang diperlukan agar komponen listrik papan berfungsi dengan benar, serta detail seperti nama komponen, nilai, peringkat, dan nomor suku cadang pabrikan.
Saat Anda membuat skema Anda, Anda akan membuat bill of material Anda. BOM ini berisi informasi tentang semua komponen yang Anda butuhkan untuk PCB Anda. Selalu perbarui kedua dokumen ini.
Selanjutnya, Anda akan menyelesaikan diagram blok tingkat papan, gambar yang menjelaskan dimensi akhir PCB. Tandai area yang ditunjuk untuk setiap blok, bagian dari komponen yang terhubung karena alasan listrik atau karena kendala. Menyatukan komponen terkait akan memungkinkan Anda untuk menjaga agar jejak Anda tetap pendek.
Langkah selanjutnya adalah penempatan komponen, yang menentukan di mana Anda akan menempatkan setiap elemen di papan tulis. Seringkali, Anda mungkin melalui beberapa putaran penempatan komponen pemurnian.
Selanjutnya, tentukan perutean dan prioritas perutean untuk sirkuit.
Setelah Anda menyelesaikan desain, Anda harus melakukan serangkaian tes untuk memastikannya memenuhi semua kebutuhan Anda. Jika ya, desainnya sudah selesai. Jika tidak, Anda akan kembali ke fase di mana Anda perlu melakukan penyesuaian.
Saat Anda membuat PCB, Anda akan mengembangkan banyak dokumen. Dokumen-dokumen ini meliputi:
Ada banyak hal yang perlu dipertimbangkan mengenai tata letak dan desain PCB. Beberapa pertimbangan berlaku untuk seluruh proses, sementara beberapa khusus untuk langkah-langkah tertentu. Berikut adalah tujuh faktor relevan yang perlu diingat.
Minta Penawaran Gratis
Kendala pertama yang harus Anda perhatikan adalah yang terkait dengan papan kosong. Beberapa batasan dasar ini termasuk ukuran dan bentuk papan.
Anda perlu memastikan Anda memiliki area papan yang memadai untuk sirkuit. Ukuran produk akhir, fungsionalitas yang harus disediakan papan, dan faktor lain menentukan seberapa besar papan seharusnya. Produk elektronik dan papan sirkuit yang mereka gabungkan menjadi semakin kecil. Sebelum Anda memulai proses desain, perkirakan ukuran papan. Jika Anda tidak memiliki cukup ruang untuk semua fungsi yang diperlukan dengan desain yang lebih sederhana, Anda mungkin perlu menggunakan desain multilayer atau high-density interconnect (HDI).
PCB standar berbentuk persegi panjang. Ini tetap, sangat, bentuk paling umum untuk PCB. Namun, dimungkinkan untuk membuat papan dalam bentuk lain. Perancang PCB paling sering melakukan ini karena batasan ukuran atau penggunaan dalam produk yang bentuknya tidak beraturan.
Pertimbangan penting lainnya adalah jumlah lapisan yang Anda perlukan, tingkat daya dan kompleksitas desain mana yang akan membantu memutuskan. Yang terbaik adalah mencari tahu berapa banyak yang Anda butuhkan di awal proses desain tata letak. Menambahkan lebih banyak lapisan dapat meningkatkan biaya produksi tetapi memungkinkan Anda memasukkan lebih banyak trek. Ini mungkin diperlukan untuk papan yang lebih kompleks dengan fungsionalitas tingkat lanjut.
Gunakan setidaknya dua vias untuk membuat transisi lapisan untuk semua jalur arus tinggi. Menggunakan beberapa vias pada transisi lapisan meningkatkan keandalan, meningkatkan konduktivitas termal, dan mengurangi kerugian induktif dan resistif.
Anda juga harus mempertimbangkan proses manufaktur yang ingin Anda terapkan untuk memproduksi papan. Metode yang berbeda memiliki batasan dan batasan yang berbeda. Anda harus menggunakan lubang atau titik referensi yang sesuai dengan proses pembuatan di papan tulis. Selalu pastikan lubang bebas dari komponen.
Juga, ingatlah metode pemasangan papan. Pendekatan yang berbeda mungkin mengharuskan Anda untuk membiarkan area papan yang berbeda terbuka. Menggunakan beberapa jenis teknologi, seperti komponen lubang tembus dan pemasangan di permukaan, dapat meningkatkan biaya papan Anda, tetapi mungkin diperlukan dalam beberapa kasus.
Selalu periksa dengan perakit Anda untuk memastikan mereka memiliki kemampuan untuk menghasilkan jenis papan yang Anda butuhkan. Beberapa mungkin tidak, misalnya, dapat membuat papan dengan banyak lapisan — atau papan yang menggunakan desain fleksibel.
Pertimbangkan selama fase tata letak bahan dan komponen yang Anda rencanakan untuk digunakan untuk papan Anda. Pertama-tama Anda harus memastikan item yang diinginkan dapat diakses. Beberapa bahan dan suku cadang sulit ditemukan, sementara yang lain sangat mahal sehingga mahal. Komponen dan bahan yang berbeda mungkin juga memiliki kebutuhan desain yang berbeda.
Luangkan waktu untuk memastikan Anda telah memilih bahan dan komponen yang optimal untuk papan Anda, dan juga bahwa Anda telah merancang papan yang sesuai dengan kekuatan item tersebut.
Salah satu pedoman desain PCB paling mendasar melibatkan urutan penempatan komponen di papan. Urutan yang disarankan adalah konektor, lalu rangkaian daya, lalu rangkaian presisi, lalu rangkaian kritis, dan elemen lainnya. Tingkat daya, kerentanan kebisingan, pembangkitan, dan kemampuan perutean juga memengaruhi prioritas perutean untuk sebuah sirkuit.
Saat menempatkan komponen, cobalah untuk mengarahkan komponen yang mirip satu sama lain ke arah yang sama. Ini akan membuat proses penyolderan lebih efisien dan membantu mencegah kesalahan yang terjadi selama itu.
Cobalah untuk tidak menempatkan bagian-bagian di sisi solder PCB yang akan berada di belakang bagian-bagian berlubang berlapis.
Mengatur komponen Anda secara logis dapat mengurangi jumlah langkah perakitan yang diperlukan, meningkatkan efisiensi, dan mengurangi biaya. Bertujuan untuk meletakkan semua komponen pemasangan permukaan di satu sisi papan dan semua komponen lubang tembus di sisi atas.
Tips di atas difokuskan pada penempatan komponen PCB. Agar komponen tersebut berfungsi sesuai keinginan, Anda juga perlu merutekan jejak daya, ground, dan sinyal. Menyelesaikan langkah ini secara efisien akan membantu memastikan sinyal Anda memiliki jalur yang andal untuk bepergian agar papan Anda berfungsi dengan baik. Berikut adalah lima faktor yang perlu diingat.
Salah satu aturan desain tata letak PCB yang mendasar adalah menjaga kekuatan dan bidang tanah Anda secara internal di dalam papan Anda. Mereka juga harus berada di tengah dan simetris untuk mencegah papan Anda membungkuk dan terpelintir. Membungkuk dapat menyebabkan komponen keluar dari posisinya dan berpotensi merusak papan. Rekomendasi lainnya termasuk menggunakan common rail untuk setiap suplai, memastikan Anda memiliki trace yang andal dan ekstensif, dan menghindari pembuatan daisy chain untuk menghubungkan komponen.
Tegangan tinggi pada rangkaian daya dapat mengganggu rangkaian kontrol tegangan dan arus rendah. Anda dapat menggunakan penempatan arde daya dan arde kontrol untuk membantu meminimalkan gangguan ini. Cobalah untuk memisahkan ground Anda untuk setiap tahap catu daya. Jika Anda perlu menempatkan beberapa bersama-sama, pastikan mereka berada di ujung jalur suplai Anda. Jika bidang tanah Anda berada di lapisan tengah papan Anda, sertakan jalur impedansi kecil untuk mencegah gangguan sirkuit daya.
Anda juga harus memisahkan ground digital dan analog dengan cara yang sama. Cobalah hanya agar saluran analog melintasi ground analog Anda untuk mengurangi kopling kapasitif.
Langkah ini juga melibatkan menghubungkan jejak sinyal sesuai dengan skema Anda. Anda selalu ingin jejak Anda sesingkat dan langsung mungkin. Jika Anda memiliki perutean jejak horizontal di satu sisi PCB, tempatkan jejak vertikal di sisi lain.
Papan Anda mungkin memerlukan beberapa jaring dengan arus berbeda, yang akan menentukan lebar jaring yang Anda butuhkan. Menggunakan kalkulator lebar jejak dapat membantu dengan langkah ini. Trek tipis hanya dapat membawa begitu banyak arus. Trek dengan ketebalan 0,010″ inci atau 10 mil hanya dapat mengalirkan arus sekitar satu amp, sedangkan trek dengan tebal 250 mil dapat membawa arus sebanyak 15 amp dengan kenaikan suhu 30 derajat Celcius.
Anda juga harus menentukan dimensi pad dan lubang di awal proses desain PCB. Saat ukuran bantalan dan lubang berkurang, mendapatkan rasio ukuran bantalan-ke-lubang yang tepat menjadi lebih penting. Ini sangat penting saat bekerja dengan lubang. Pabrikan PCB biasa mungkin dapat memberikan panduan tentang standar dan rasio aspek yang mereka butuhkan.
Pertimbangan penting lainnya adalah bentuk bantalan PCB. Jejak PCB dapat bervariasi sesuai dengan proses pembuatannya. Penyolderan gelombang biasanya membutuhkan footprint yang lebih besar daripada penyolderan aliran ulang infra merah, misalnya.
Desain tata letak PCB memainkan peran penting dalam memastikan integritas sinyal dan mencegah masalah kelistrikan seperti interferensi, yang sering disebut sebagai interferensi frekuensi radio atau interferensi elektromagnetik.
Menghindari masalah ini sangat berkaitan dengan cara Anda merutekan jejak Anda. Untuk mencegah masalah sinyal, hindari lintasan lari yang paralel satu sama lain. Trek paralel akan memiliki lebih banyak crosstalk, yang dapat menyebabkan berbagai masalah yang sulit diperbaiki setelah Anda membuat PCB. Jika trek perlu saling bersilangan, pastikan mereka melakukannya pada sudut yang benar. Ini akan mengurangi kapasitansi dan induktansi timbal balik antara saluran, mengurangi crosstalk pada gilirannya.
Menggunakan komponen semikonduktor yang menghasilkan radiasi elektromagnetik rendah juga dapat membantu integritas sinyal. Terkadang, kebutuhan lain mungkin memerlukan suku cadang yang memiliki pembangkitan elektromagnetik lebih tinggi.
Saat mendesain PCB, hilangkan antena, yang dapat memancarkan energi elektromagnetik, serta loop besar sinyal dan jalur ground-return yang membawa frekuensi tinggi. Anda harus memposisikan sirkuit terpadu dengan hati-hati untuk mencapai jalur interkoneksi pendek.
Menempatkan grid ground dekat di atas PCB adalah pedoman desain tata letak PCB RF penting lainnya yang membantu memastikan bahwa jalur balik dekat dengan jalur sinyal. Ini membuat area antena efektif relatif kecil. Dalam papan multilayer, Anda dapat mencapainya dengan bidang tanah.
Masalah termal dapat memengaruhi banyak bagian berbeda dari proses desain. Papan yang lebih besar dan yang memiliki kepadatan komponen yang lebih tinggi dan kecepatan pemrosesan yang lebih tinggi cenderung memiliki lebih banyak masalah terkait panas. Untuk papan yang lebih kecil, mungkin tidak menjadi masalah, tetapi untuk papan yang lebih maju, ini bisa menjadi tantangan yang signifikan.
Untuk mencegah masalah terkait panas, Anda harus membiarkan panas menghilang. Pertama, kenali komponen yang menghasilkan banyak panas. Anda harus dapat menemukan peringkat ketahanan termal setiap komponen di lembar datanya. Kemudian, Anda dapat mengikuti panduan yang disarankan untuk mengalihkan panas dari komponen tersebut.
Pastikan Anda meninggalkan ruang yang cukup di sekitar semua komponen yang mungkin menjadi panas. Semakin banyak panas yang mereka hasilkan, semakin banyak area yang mereka butuhkan untuk mendinginkan. Penting juga untuk tidak meletakkan komponen penting di dekat sumber panas.
Idealnya, seluruh papan akan memiliki suhu pengoperasian yang sama. Gunakan bidang konduktif termal untuk menghilangkan panas di area yang luas, yang mempercepat laju penurunan suhu dengan meningkatkan luas permukaan yang digunakan untuk perpindahan panas.
Jika masalah termal cukup besar untuk papan Anda, Anda mungkin perlu menyertakan kipas pendingin, unit pendingin, dan pelepas termal, yang sangat penting untuk penyolderan gelombang pada papan multilayer dan rakitan dengan kandungan tembaga tinggi. Anda dapat membuat heat sink menggunakan pasta heat sink, polimer yang diisi dengan partikel padat yang terdispersi halus. Anda dapat menerapkan pasta ini menggunakan sablon atau sablon. Setelah proses pengeringan atau pemanggangan, itu menjadi tetap dan bertindak sebagai heat sink.
Selalu disarankan untuk menggunakan pelepas panas pada komponen lubang tembus, yang memperlambat laju penyerapan panas melalui pelat komponen. Sebagai aturan umum, gunakan pola pelepas panas setiap kali melalui atau lubang terhubung ke ground atau power plane. Anda mungkin juga ingin menggunakan tetesan air mata di mana jejak dan bantalan bertemu untuk memberikan dukungan tambahan dan mengurangi tekanan termal.
Sepanjang proses desain PCB, serta proses pembuatan PCB lainnya, Anda harus terus-menerus memeriksa pekerjaan Anda. Menangkap masalah sejak dini akan membantu meminimalkan dampaknya dan mengurangi biaya untuk memperbaikinya.
Dua tes umum yang harus Anda lakukan adalah pemeriksaan aturan kelistrikan dan pemeriksaan aturan desain. Tes ini akan membantu Anda memecahkan banyak masalah yang lebih signifikan yang mungkin Anda alami.
Setelah Anda dapat lulus tes ERC dan DRC tanpa masalah, Anda harus memeriksa perutean setiap sinyal dan membandingkan papan Anda dengan skema Anda secara mendetail.
Saat ini, sebagian besar desainer PCB menggunakan sistem perangkat lunak computer-aided design (CAD) canggih untuk membuat PCB mereka. Demikian pula, produsen menggunakan perangkat lunak manufaktur berbantuan komputer. Menggunakan sistem ini dapat membantu Anda memecahkan banyak masalah tata letak yang mungkin Anda temui. Beberapa keuntungan menggunakan sistem perangkat lunak ini meliputi:
Butuh papan sirkuit cetak? Millennium Circuits Limited adalah sumber masuk Anda. Kami memiliki berbagai kemampuan PCB yang pasti akan memenuhi kebutuhan proyek Anda, dan kami bangga menyediakan layanan pelanggan yang luar biasa. Kami menawarkan kemampuan PCB domestik dan lepas pantai, sehingga kami dapat menyediakan beberapa opsi pembiayaan dan waktu penyelesaian yang cepat. Apa pun solusi yang Anda pilih, Anda dapat yakin bahwa Anda hanya akan menerima produk PCB dengan kualitas terbaik.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang layanan PCB kami dan bagaimana mereka dapat membantu bisnis Anda, mintalah penawaran dengan merinci informasi proyek Anda, termasuk file Gerber. Kami juga menawarkan pemeriksaan desain gratis melalui situs web kami sehingga Anda dapat yakin bahwa desain Anda siap untuk diproduksi. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang MCL dan berbagai kemampuan kami, hubungi kami, minta penawaran, atau lanjutkan menjelajahi situs web kami hari ini.
Minta Penawaran Gratis
Teknologi Industri
Meskipun Pulsonix adalah alat desain PCB yang canggih, Pulsonix juga telah dibuat agar mudah digunakan. Ini telah dibuat di sekitar antarmuka pengguna grafis gaya Microsoft Windows untuk menyediakan lingkungan operasi yang familier. Meluncurkan Pulsonix Setelah meluncurkan Pulsonix, jendela aplikas
Altium Designer adalah salah satu paket perangkat lunak desain PCB kelas atas yang paling populer di pasaran saat ini. Ini dikembangkan dan dipasarkan oleh Altium Limited. Termasuk skema, modul PCB, dan fitur perutean auto-router dan pasangan diferensial, mendukung penyetelan panjang trek dan pemode
PADS adalah paket desain PCB yang dikembangkan oleh Mentor Graphics. Muncul dalam tiga level trim (Standar, Standar Plus dan Profesional), dan dianggap sebagai paket perangkat lunak kelas komersial kelas atas. Ini memiliki sejumlah fitur canggih, termasuk fungsi analisis integritas sinyal, router ot
Bentuk paling dasar dari desain untuk pembuatan yang berlaku untuk PCB adalah penggunaan aturan desain dan pemeriksaan aturan desain dalam perangkat lunak desain PCB. Pemeriksaan aturan desain (DRC) adalah proses melihat desain untuk melihat apakah itu sesuai dengan kemampuan manufaktur pembuat PCB.
