Seni PCB: Panduan Lengkap Desain Superior, Efisiensi Biaya, dan Performa Canggih

1. Apa Itu Seni PCB?

Sekitar sejauh ini, sebagian besar insinyur PCB akan mengakui bahwa desain PCB menarik garis kompetisi manufaktur PCB baru. Dengan meningkatkan desain seni PCB, Anda dapat meminimalkan biaya produksi Anda, memberikan tampilan canggih pada elektronik Anda, dan mencapai fungsionalitas yang lebih baik. Pengetahuan tentang seni PCB sangat penting bagi semua insinyur PCB.

Tetapi, apa itu "seni PCB"? Bagaimana Anda dapat menerapkannya ke dalam proyek Anda? Apakah Anda harus melakukannya pada Gerber atau selama rangkaian PCB? Edisi ini akan menggali sedikit lebih dalam ke dalam topik untuk mengungkap seni yang laris.

2. PCB sebagai Karya Seni

2.1: Ruang Lingkup Desain Seni PCB

Keterampilan merancang seni PCB berasal dari dalam para insinyur produsen elektronik yang teknologis. Di zaman modern, keterampilan ini telah menemukan jalannya ke dalam krakas hobi produsen DIY (Do-It-Yourself). Ini saat ini diterapkan dalam produksi dari produksi PCB yang paling sederhana hingga paling canggih. Seni PCB ada di mana-mana. Anda akan menemukan mereka tersembunyi dalam pemotong rambut listrik saat Anda mandi pagi, atau Anda akan memakainya sebagai jam tangan pintar saat pergi bekerja.

Di pasar saat ini, perusahaan elektronik (terutama ponsel) dan desainer seni PCB kreatif sering bekerja sama untuk merancang dan memproduksi PCB kecil yang kompleks dengan fungsionalitas yang sebelumnya tidak dapat dibayangkan.

Selain audiens elektronik konsumen, seni PCB juga telah meluas ke dalam proyek DIY seperti perhiasan tambahan dan kado. Di akhir edisi ini, kami akan menjelajahi beberapa aplikasi muncul lainnya dari seni PCB dalam industri.

Tetapi sebelum kita masuk ke proses sebenarnya merancang karya seni PCB kita, mari kita pahami terlebih dahulu berbagai jenis Karya Seni PCB tergantung pada jenis PCB.

2.2: Berbagai Jenis Karya Seni PCB

Pikirkan ini: perangkat fleksibel tidak dapat memiliki material PCB yang sama dengan perangkat padat seperti ponsel. Komposisi papan sering kali menentukan jenis seni yang dapat Anda terapkan pada papan.

Karena ruang lingkup aplikasi PCB yang luas, ada berbagai jenis papan PCB untuk berbagai penggunaan. Variasi PCB ini termasuk:

PCB Sisi Tunggal

Ini adalah bentuk paling lama PCB di pasar. Mereka melibatkan satu lapisan substrat yang dilapisi oleh lapisan logam. Tembaga yang dilapisi masker pelapis pelindung sering kali adalah tutupan logam yang ideal untuk PCB Sisi Tunggal.

Pembentukan seni PCB pada PCB seperti itu alami dan sering kali lebih murah daripada papan PCB lainnya. Namun, papan seperti itu tidak dapat berguna saat memproduksi seni berlapis banyak.

2.2.1: PCB Dua Sisi

PCB Dua Sisi adalah jenis PCB yang paling populer digunakan di pasar saat ini. Mereka memiliki satu substrat dengan kedua sisinya dilapisi logam. Saat menghubungkan komponen di sisi berbeda substrat, lubang dibuat untuk menghubungkan elemen dari satu sisi substrat dengan detail di sisi lain substrat.

Membuat seni pada PCB Dua Sisi relatif lebih murah dan lebih nyaman daripada memproduksinya pada PCB berlapis banyak. Lagi pula, ini hanya terbatas pada satu lapisan seni.

2.2.2: PCB Berlapis Banyak

Sebagian besar PCB modern menggunakan pendekatan produksi PCB dengan substrat banyak dan pelapisan logam. Dalam pendekatan ini, berbagai lapisan logam dengan bahan isolasi (4, 6, 8, atau sepuluh lapis) ditumpuk satu sama lain, dan koneksi dibuat antara lapisan saat memproduksi satu PCB. Kami sering menggunakan jenis peralatan seperti itu dalam memproduksi peralatan medis, komputer, dan perangkat pintar lainnya.

Produksi seni dalam PCB berlapis banyak sering kali mahal dan memerlukan lebih banyak waktu untuk diproduksi dibandingkan dengan PCB satu lapisan. Namun, papan ini menampung beberapa lapisan seni.

2.2.3: PCB Fleksibel

Kami menggunakan plastik fleksibel sebagai substrat saat memproduksi PCB fleksibel. PCB ini sering diterapkan saat memproduksi peralatan listrik yang menuntut fleksibilitas dalam desain atau penggunaan, seperti layar lipat. Mereka sering mahal untuk diproduksi tetapi memiliki lebih banyak penggunaan daripada PCB kaku.

Produksi seni pada WellPCB menawarkan pengontrol motor DC di pasar dalam negeri dan internasional. Kami memiliki PCB fleksibel yang kompleks. Ini melibatkan aturan dan pedoman yang harus dipatuhi oleh desainer saat memproduksi karya seni. Kami akan memeriksa beberapa pedoman penting ini nanti dalam edisi ini.

Nah, Nah, mari kita sekarang tangan-tangan kita kotak dengan beberapa karya seni PCB!

3. Cara Membuat Seni PCB dalam Desain

3.1: Lima Alat Aplikasi Perangkat Lunak Teratas untuk Desain Seni PCB

Merancang kadang-kadang merupakan tugas yang menantang. Tetapi Anda tidak harus memulainya dengan cara yang salah; itulah mengapa Anda memerlukan beberapa alat desain.

Saat merancang PCB, Anda akan membutuhkan aplikasi perangkat lunak yang tepat untuk membuat file Gerber atau vektor untuk PCB Anda. Berkat internet, Anda sering akan menemukan ratusan alat seperti itu yang tersedia untuk diundah. Dan variasi pilihan ini terkadang adalah "kutukan berkat," karena Anda mungkin kesulitan membedakan yang terbaik dari yang lain. Bagian ini akan menjelaskan secara singkat beberapa alat desain populer, terutama aplikasi "gratis untuk semua," untuk membantu Anda memulai. Mari kita mulai dengan.

3.1.1: Alat Desain Eagle

Eagle adalah produk perangkat lunak desain PCB yang dimiliki oleh Autodesk. Ini bukan aplikasi open-source. Lagi pula, ini adalah perangkat lunak paling populer untuk merancang PCB. Eagle memiliki fitur-fitur luar biasa berikut:

Fitur Utama

• Editor skematis PCB multicolor

• Beberapa perpustakaan yang tersedia untuk digunakan ulang

• Pendeteksi kesalahan yang ditingkatkan

Eagle menonjol dengan komunitas pendukung yang luas dan fitur desain yang luas. Lagi pula, perangkat lunak ini mahal untuk diperoleh dan dirawat. Karena biayanya, ini direkomendasikan untuk penggunaan komersial.

3.1.2: KiCad EDA

KiCad EDA adalah perangkat lunak desain PCB Open-Source. Ini telah dikembangkan untuk cocok dengan penggunaan komersial dan pembelajaran. Beberapa fitur luar lainnya termasuk:

Fitur Utama

• Dukungan hingga 32 lapisan tembaga

• Memberi prompt kesalahan pada desain yang memperingatkan Anda saat Anda merancang

• Memiliki editor footprint yang mudah digunakan

KiCad menggunakan viewer 3D untuk pemandangan lapisan yang mudah dan pemeriksaan kesalahan. Ini juga adalah alat lintas platform gratis untuk digunakan. Pengguna pemula dan profesional kemungkinan akan menemukannya berguna.

3.1.3: EasyEDA

EasyEDA menciptakan paradigma yang berbeda untuk desain PCB dengan membuat alatnya sebagai alat desain PCB berbasis online. Saya (secara pribadi) menemukannya menarik saat membuat desain yang menuntut upaya kolaboratif; terutama, saat merancang atau bekerja dengan insinyur yang tidak dapat dijangkau secara fisik.

EasyEDA adalah alat yang lebih baik untuk proyek DIY karena murah, membutuhkan sumber daya lebih sedikit, tetapi melakukan tugas penting. Ini direkomendasikan karena dukungan yang luas untuk desain dari alat desain lainnya, kemudahan penggunaan, dan sifat open-source. Selain itu, Anda tidak perlu menginstalnya; Anda akan segera bisa memulai jika Anda dapat membukanya di browser.

3.1.4: Proteus

Sama seperti Eagle, Proteus adalah perangkat lunak desain PCB off-the-shelf yang dikembangkan dan dimiliki oleh LabCenter Electronics. Ini adalah alat yang kuat dengan lebih dari 800 opsi mikrokontroler untuk dipilih saat merancang rangkaian Anda.

Lagi pula, Proteus mahal untuk diperoleh. Ini adalah alat yang luar biasa untuk penggunaan profesional. Tetapi jika Anda bekerja dengan anggaran yang sempit sebagai hobi, silakan melewatkannya.

3.1.5: TinyCAD

Sekarang TinyCAD adalah alat desain PCB "sederhana dan simpel". Produk Sourceforge ini gratis untuk digunakan, tetapi desainnya sangat disederhanakan. Saya sangat merekomendasikannya saat menggambar skematis.

Ini adalah alat yang bagus untuk eksperimen dan alat yang sempurna untuk proyek DIY hobi. Namun, ia tidak memiliki alat pengujian yang tepat untuk penggunaan profesional.

CATATAN

Seni PCB memerlukan ide seni. Setelah memilih alat yang ideal, Anda akan perlu mempertimbangkan secara hati-hati konsep di balik seni yang akan Anda kembangkan dan apakah akan mudah dan terjangkau untuk memproduksinya. Setelah Anda menetapkan ide Anda, proses merancangnya sederhana. Ini sering mengikuti langkah-langkah di bawah ini.

3.2: Langkah-langkah Merancang Karya Seni PCB

Langkah 1: Semua Desain Karya Seni PCB Dimulai dengan Skematis

Sebelum Anda memulai untuk mengembangkan Seni PCB apa pun, direkomendasikan untuk menata skematis rangkaian PCB yang Anda berniat produksi. Diagram skematis akan memungkinkan Anda untuk menetapkan jumlah komponen yang Anda butuhkan untuk PCB dengan koneksinya. Alat desain PCB (yang dijelaskan di atas) kemudian dapat mengimpor semua detail, kabel, dan footprint yang diperlukan untuk memudahkan proses merancang Anda.

Saat menggambar diagram skematis, Anda perlu teliti dan mengimpor komponen secara independen dan secara selektif memodifikasi parameter mereka (misalnya, resistansi, kapasitansi, dll.). Kesalahan yang dibuat dalam skematis kemungkinan besar akan mengakibatkan produk akhir dari PCB.

Tip

Pada titik ini, Anda harus (tidak secara harfiah) berusaha menciptakan penempatan koneksi dan komponen Anda untuk mewakili seni yang Anda berniat buat secara hidup.

Langkah 2: Optimasi Desain PCB

Di sinilah Anda akan memisahkan modul-modul yang saling berinteraksi dari proyek PCB Anda dan bagaimana mereka saling terkait. Anda akan perlu memangkas komponen yang tidak perlu, koneksi yang tidak beralasan, dan biaya yang tidak perlu.

Anda akan perlu mulai menyelaraskan komponen Skematis Anda ke dalam seni yang diinginkan yang Anda berniat produksi pada tahap ini.

Tip

Pedoman desain PCB yang penting untuk diikuti saat mengoptimalkan dan menggambar seni PCB pada langkah ini adalah menjaga sumber daya/unit PCB Anda sedekat mungkin dengan modul rangkaian Anda.

Langkah 3: Ubah Bentuk Konseptual Menjadi Fisik

Setelah Anda menyelesaikan proses pembuatan skematis, akan perlu untuk akhirnya mengukir bentuk dan desain sebenarnya dari PCB Anda. Di sini Anda hanya perlu mengetahui dimensi desain Anda (dari skematis), lalu gunakan perangkat lunak desain gambar untuk merancang bentuk atau lapisan untuk PCB Anda.

Semua seni asli pada PCB harus disimpan dalam format SVG untuk memungkinkan pemrosesan yang aman di aplikasi pemrosesan gambar lainnya.

Tips

Pertimbangkan menggunakan alat perangkat lunak pemrosesan gambar khusus seperti Photoshop (jika Anda bisa) lalu mengekspornya untuk digunakan dalam alat desain PCB Anda.

Buat lubang bor dan tambahkan pelapisan tembaga artistik untuk memudahkan dan membuat desain menarik. Namun, hati-hati untuk tidak mempengaruhi koneksi fisik desain.

Tambahkan masker pelapis pada efek tembaga artistik atau tulisan tembaga yang ditambahkan untuk mengisolasi koneksi dari seni.

3.3: Pertimbangan Seni PCB & Desain PCB

Ukuran

Pastikan untuk menggunakan kalibrasi ukuran yang diterima secara universal seperti "in" atau "mm" saat merancang bentuk.

Lokasi Antarmuka Pengguna & Periferal

Port periferal seperti pin daya, jack audio, indikator LED, atau tombol kustomisasi harus dipertimbangkan dengan hati-hati saat merancang untuk meminimalkan kesalahan produksi. Untuk mencapai pengalaman pengguna yang lebih baik, Anda mungkin mempertimbangkan untuk mengorbankan sebagian seni Anda untuk mencapai pengalaman pengguna yang lebih baik, terutama untuk elektronik konsumen.

Lapisan PCB

Ketebalan lapisan menentukan jumlah arus yang dapat melewati lapisan tanpa merusak pelapis. Ketebalan lapisan standar diukur dalam ons (oz.). Lapisan yang lebih tebal memiliki resistensi yang lebih rendah dan dapat mengalirkan lebih banyak arus dibandingkan lapisan yang lebih tipis.

Jejak PCB

Untuk sebagian besar PCB yang dirancang secara profesional, tepi atau lengkungan koneksi dilakukan pada 45 derajat daripada 90 derajat. Alasan utama dari fenomena ini adalah pada 45 derajat, kurang banyak sinyal yang dipantulkan dibandingkan dengan pantulan sinyal pada 90 derajat.

Perutean Koneksi

Saat Anda selesai merancang, Anda dapat baik menerapkan perutean secara manual atau otomatis. Dalam kasus rangkaian sederhana, perutean otomatis bisa terbaik. Namun, jika koneksi luas dan rumit, pertimbangkan untuk menyelaraskan perutean secara manual.

Pengujian dan "Pemeriksaan Aturan Desain"

"Pemeriksaan Aturan Desain" adalah aksesori populer yang terintegrasi dalam sebagian besar alat desain PCB untuk membantu pemeriksaan kesalahan desain. Alat ini memungkinkan Anda menetapkan persyaratan tertentu (misalnya, ketebalan lapisan) yang harus berlaku untuk seluruh PCB Anda, dan perangkat lunak desain memeriksa desain sebagai keseluruhan lalu menyoroti bagian yang tidak sesuai.

Nah, ya, ada kasus desain yang mungkin memerlukan keterampilan desain khusus… dan apakah ada kasus desain lain yang lebih baik yang mungkin berbeda? Mari kita pertimbangkan kemungkinan seni PCB 4-lapisan di bawah ini.

4. Ketika Merancang Seni PCB dengan Papan 4 Lapisan

Desain Seni PCB menjadi lebih menarik seiring bertambahnya lapisan. Seni seperti ini lebih menyenangkan dipandang karena Anda mendapatkan perspektif yang lebih luas untuk menggunakan lebih banyak lapisan untuk menambahkan lebih banyak gambar "latar belakang." Dalam bagian ini, kami akan menjelaskan secara singkat Pertimbangan utama untuk menggambar pada PCB berlapis 4.

4.1: Dua Pertimbangan Utama

4.1.1: Substrat Lapisan:

Bergantung pada tujuan/niat seni Anda, Anda mungkin perlu menggunakan substrat putih dan menggambar seni menggunakan tembaga yang dilapisi dengan lapisan isolasi. Substrat translucent putih memungkinkan Anda untuk melihat koneksi dan seni yang tersembunyi di dalam lapisan.

Secara menonjol, grafik lapisan bawah akan tampak pucat dari grafik lapisan atas.

4.1.2: Presisi dan Ukuran Seni:

Pengukuran lapisan harus sama, dan desain grafik harus kohesif. Untuk mendapatkan gambar yang lebih baik, pastikan untuk menggunakan satuan kuantisasi yang sama untuk panjang dan ketebalan.

Sebelum kita mengakhiri edisi ini, kami sekarang akan memberikan beberapa ide siap pakai yang dapat Anda tambahkan ke PCB Anda untuk membuatnya menarik.

5. Tiga Ide Seni PCB Sederhana Tapi Indah

Ide 1: Landasan Kontak "Lahirnya Adam"

Landasan kontak ini yang menyerupai jari-jari sederhana untuk dirancang tetapi indah dipandang. Anda dapat menggunakannya saat merancang PCB generik apa pun.

Ide 2: Seni Pohon Natal

Natal sering kali merupakan musim untuk mengirim kado. Di zaman modern, sebagian besar orang menganggap elektronik sebagai kado untuk musim perayaan seperti Natal. Jadi, jika Anda memikirkan untuk memproduksi elektronik yang dapat dijual sebagai kado, mengapa tidak menambahkan seni pohon natal? Tidak harus untuk membuatnya bernilai, tapi hanya karena Anda bisa.

Ide 3: Seni PCB "Cerdas"

Saat merancang elektronik konsumen, Anda mungkin mempertimbangkan untuk menetapkan desain yang berbeda untuk mikroprosesor. Ide yang lebih baik akan menggunakan seni "otak" untuk membedakan prosesor dari komponen lain. Ini akan terlihat lebih menarik dan akan lebih mudah untuk melakukan troubleshooting.

6. Kesimpulan

Karya Seni PCB memberikan kehidupan artistik pada PCB yang mati. Dengan investasi yang lebih baik dalam desain seni PCB, Anda dapat meningkatkan kualitas PCB Anda dan meningkatkan performa mereka. Sebagai imbalan, Anda akan mencapai penjualan pasar yang lebih tinggi dan mempertahankan otentikitas di antara basis pelanggan Anda.

Seperti yang mungkin Anda perhatikan, seni PCB yang baik adalah aset; yang dirancang buruk dapat menjadi kewajiban terbesar. Itulah mengapa Anda membutuhkan bimbingan profesional dalam desain dan manufaktur PCB Anda. Sebagai WellPCB, kami telah membangun reputasi kami pada produksi PCB berkualitas dengan presisi dalam seni cetak. Pertimbangkan untuk meminta penawaran PCB Anda (dengan seni), dan kami akan membawa Anda melalui beberapa langkah untuk mewujudkannya.