Tata Letak PCB-6 Hal Penting yang Perlu Dipertimbangkan Saat Mendesain PCB
Tahukah Anda bahwa hampir setiap rangkaian elektronik memiliki Layout PCB? Di era Internet of Things ini, permintaan dan kompleksitas PCB terus meningkat setiap hari. Merancang PCB dapat menjadi hal yang menakutkan, terutama karena menempatkan beberapa komponen elektronik dan perutean yang optimal dalam ruang yang dibatasi secara ketat. Mengetahui tata letak PCB Anda sangat penting untuk memperbaikinya pertama kali.
Artikel ini membahas enam hal penting yang perlu dipertimbangkan saat mendesain PCB, termasuk pilihan material dan komponen, penempatan komponen, susunan PCB, jenis PCB, daya, masalah termal, dan batasan board.
1. Bahan dan Komponen
Anda harus mempertimbangkan bahan dan komponen yang Anda rencanakan untuk digunakan untuk pencetakan Anda pada detail terkait; Anda harus terlebih dahulu menentukan fungsi yang harus dilakukan PCB, perkiraan ukuran produk akhir, interkoneksi PCB dengan sirkuit lain, dan tentu saja, penempatannya dalam produk.
Beberapa bahan dapat beroperasi pada suhu ekstrim; lain mungkin gagal dan mengakibatkan hubungan arus pendek. Untuk alasan ini, perhatikan suhu kerja produk akhir mengenai bahan dan komponen yang Anda pilih untuk papan sirkuit tercetak Anda.
Terakhir, pertimbangkan biaya dan ketersediaan bahan. Jika Anda puas dengan bahan yang sulit ditemukan, mereka mungkin mahal dan memakan waktu untuk ditemukan, yang pada akhirnya akan menunda perakitan PCB Anda. Pertimbangkan untuk memilih pemasok PCB yang dapat mempertahankan pasokan komponen yang diperlukan untuk PCB Anda. Area lain yang perlu dipertimbangkan termasuk suku cadang, perbaikan, dan penggantian.
2. Penempatan Komponen Tata Letak PCB
Meletakkan komponen di papan membutuhkan banyak keterampilan pemecahan masalah dan kreativitas. Karena setiap orang memiliki perspektif desain yang unik, penempatan komponen Anda akan menjadi unik dari ide orang lain.
Pertimbangkan pembuatan PCB karena itulah tujuan akhirnya. Misalnya, komponen yang memiliki kesamaan seperti transistor harus menghadap ke arah yang sama saat Anda menempatkannya untuk pemasangan dan pemeriksaan yang lebih mudah oleh pabrikan.
Ingatlah ukuran dan tinggi masing-masing komponen. Beberapa komponen akan lebih besar dari yang lain dan dapat mengakibatkan gundukan yang tidak rata pada papan sirkuit bila ditempatkan bersebelahan. Beberapa detail yang lebih tinggi dapat memblokir elemen yang lebih pendek, dan ketika papan dilewatkan melalui oven solder untuk mengukir bagian-bagian ke papan, mungkin kembali dengan sambungan solder yang tidak terhubung dengan baik. Selalu pertimbangkan tinggi dan lebar komponen di papan – detail dengan dimensi yang sama dapat ditempatkan di satu sisi papan, memastikan gelombang solder mencapai bagian yang lebih kecil tanpa terhalang.
Berikan ruang untuk perutean. Jika Anda menempatkan komponen terlalu berdekatan, Anda akan kehabisan jangkauan saat memulai perutean. Sirkuit terpadu, misalnya, memiliki banyak pin untuk dihubungkan di sekitar papan. Untuk mencegah kehabisan ruang dan melompati tata letak desain Anda lagi, berikan ruang yang cukup untuk komponen yang memerlukan banyak pin untuk dihubungkan agar prosesnya mudah.
3. Susunan Tata Letak PCB
Penumpukan PCB membentuk dasar dari keseluruhan PCB. Ini melibatkan penempatan lapisan isolasi dan lapisan tembaga. Tumpukan terdiri dari berbagai lapisan dalam PCB dan memungkinkan Anda untuk menetapkan impedansi karakteristik pada setiap lapisan. Semakin banyak lapisan yang dimiliki PCB, semakin mahal harganya.
Papan Sirkuit Cetak memiliki lapisan bahan yang berbeda yang dilaminasi bersama dengan perekat. Lapisan atas adalah silkscreen yang menambahkan indikator lain seperti huruf dan simbol ke papan. Lapisan bawah adalah FR4, dan memberikan papan kekakuan dan ketebalannya. Yang berikutnya adalah lapisan tembaga, diikuti oleh topeng solder yang memberikan warna hijau khas pada PCB. Penumpukan multilayer yang optimal meminimalkan radiasi dan kebisingan eksternal. Hal ini juga memungkinkan peningkatan kompatibilitas elektromagnetik dari desain Anda, menjaga biaya sesuai anggaran, dan memastikan efisiensi dalam teknik manufaktur.
4. Tata letak PCB Melalui Jenis
Sebuah PCB Via memungkinkan interkoneksi antara berbagai lapisan papan. Vias dapat bergabung dengan jejak, bantalan, dan elemen konduktif lainnya dan menyediakan jalur untuk energi listrik dan panas yang bergerak dari satu lapisan ke lapisan lainnya. Karena kami mengebor lubang melalui papan untuk membuat vias, Anda harus mempertimbangkan penempatan dan ukuran setiap lubang terkait komponen PCB lainnya. Untuk efisiensi dalam proses manufaktur, sebaiknya pastikan semua vias di papan memiliki ukuran yang sama.
Ada tiga jenis dasar vias:Melalui vias, vias buta, dan vias terkubur. A melalui melalui menghubungkan dua lapisan eksterior yang terlihat. Blind vias menghubungkan lapisan luar yang terlihat dengan lapisan interior yang tidak terlihat. Vias terkubur menghubungkan dua lapisan interior tersembunyi. Jenis lain dari vias termasuk vias termal untuk mentransfer panas dari lapisan atas ke bawah atau lapisan internal dan vias tenda tertutup dengan topeng solder untuk mencegah kebocoran komponen listrik dan termal. Pastikan untuk mendiskusikan kemampuan jenis via yang ingin Anda gunakan dengan pemasok PCB Anda karena via yang berbeda memiliki kapasitas pembawa arus yang berbeda.
5. Masalah Daya Dan Termal
Meskipun mendapatkan penempatan komponen sangat penting untuk desain, agar komponen tersebut berfungsi, Anda juga perlu mempertimbangkan perutean daya. Power plane dan ground plane harus berada di bagian dalam board Anda dan berada di tengah dan simetris untuk mencegah papan terpelintir atau membungkuk.
Masalah termal memengaruhi papan sirkuit yang lebih besar dengan kepadatan lebih tinggi dan kecepatan pemrosesan yang berlebihan. Untuk menghindari masalah seperti itu, PCB Anda harus membiarkan panas menghilang. Selama pemilihan material, identifikasi komponen yang menghasilkan banyak panas dan temukan cara untuk mengalihkan panas darinya. Ruang permukaan di sekitar bagian yang cepat menjadi panas adalah pertimbangan desain tata letak yang penting karena memerlukan ruang untuk mendinginkan. Anda dapat mempertimbangkan untuk memasukkan heat sink, kipas pendingin, dan relief termal. Beberapa tempat untuk menambahkan cadangan termal termasuk melalui lubang untuk memperlambat laju penyerapan panas melalui lapisan PCB.
Ini mempengaruhi integritas sinyal. Anda harus menghadapi masalah listrik seperti interferensi elektromagnetik pada perangkat elektronik. Untuk memastikan PCB Anda tidak menyebabkan masalah seperti itu, hindari meletakkan trek sejajar satu sama lain. Untuk record yang harus saling silang, pastikan record berada pada sudut yang tepat untuk meminimalkan kapasitansi dan induktansi timbal balik.
6. Batasan Dewan
Pertama, tergantung pada tujuan PCB yang Anda rancang, Anda harus mempertimbangkan ukuran dan bentuk papan. Papan adalah komponen utama dari PCB karena memegang semua bagian lainnya. Faktor-faktor yang menentukan ukuran dan bentuk PCB meliputi fungsionalitas dan ukuran produk tujuan. Misalnya, produk yang dapat dikenakan seperti pelacak aktivitas memerlukan PCB yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan televisi.
Beberapa produk memerlukan PCB dengan lebih banyak sirkuit daripada yang dapat ditampung oleh papan. Dalam situasi seperti itu, Anda mungkin perlu menggunakan PCB interkoneksi kepadatan tinggi multi-layer (PCB HDI) yang memungkinkan pengemasan lebih banyak fungsionalitas ke area yang lebih kecil. Interkoneksi kepadatan tinggi meningkatkan tingkat keandalan karena mereka memiliki interkoneksi yang kuat dari vias bertumpuk. Keuntungan lain dari PCB HDI adalah memastikan sinyal listrik membutuhkan waktu lebih sedikit untuk bergerak karena kedekatan komponen.
Masalah tata letak PCB
tahap perakitan PCB. Papan yang dirancang dengan baik membantu menghindari masalah tata letak PCB seperti termal kelaparan, cincin annular yang tidak mencukupi, masker solder yang hilang, perangkap asam, dll. Termal yang mati terjadi saat jejak pelepasan termal dan bidang tembaga terkait tidak tersambung dengan benar. Masker solder yang hilang kemungkinan besar terjadi di papan dengan jarak yang rapat selama Bill Of Material (BOM) dari PCB dipasang ke papan. Perangkap asam dapat menyebabkan sirkuit terbuka pada papan PCB karena jejak pemutusan dari jaring yang ditetapkan. Pukulan bor yang tidak terjawab menyebabkan cincin annular. Sangat penting untuk mempertimbangkan dalam pembuatan PCB; ada kemungkinan besar kegagalan tata letak, yang dapat berdampak negatif pada fungsionalitas produk akhir. Ada beberapa aturan tata letak PCB untuk menghindari masalah seperti itu yang mengakibatkan kerugian, prototipe buruk, dan pemborosan waktu.
Kesimpulan
Artikel ini membahas berbagai masalah yang perlu dipertimbangkan saat mendesain papan sirkuit tercetak dan beberapa masalah yang mungkin ditimbulkan oleh PCB yang dirancang dengan buruk. Beberapa topik yang dibahas meliputi penempatan komponen, batasan papan, susunan PCB, material dan komponen, efek daya dan termal, dan jenis via PCB.
Untuk menghubungkan berbagai komponen PCB, kami mencetak jalur konduktif di papan. Karena koneksi bersifat internal, kompleksitas desain keseluruhan sangat berkurang. Elemen seperti sirkuit terpadu, transistor, dan resistor dipasang ke papan melalui penyolderan.
PCB sangat penting untuk berfungsinya perangkat IoT dan kartu grafis, motherboard, kartu antarmuka jaringan, TV, ponsel, tablet, dan banyak lagi. Seiring kemajuan teknologi, begitu pula kompleksitas tata letak PCB. Dengan demikian, mendapatkan desain yang tepat untuk produksi akan terbayar dengan papan sirkuit cetak berkualitas tinggi. Produk akhir Anda seharusnya tidak hanya bekerja dengan andal seperti yang diharapkan, tetapi juga tetap sesuai anggaran. Kami harap artikel ini memandu Anda dalam mencapai tata letak PCB yang baik.
