Dari Skematik ke PCB: Alur Kerja Komprehensif Altium Designer

PCB, singkatan dari Printed Circuit Board, diproduksi dengan teknologi pencetakan elektronik dan bertanggung jawab untuk menyediakan koneksi listrik untuk komponen. Diagram skematik adalah satu-satunya prinsip yang harus diikuti dalam perancangan PCB, menentukan jumlah lapisan PCB sesuai kompleksitas diagram skematik dan ukuran PCB untuk akhirnya mengimplementasikan fungsi yang ditetapkan oleh perancang sirkuit. Ditinjau dari jumlah lapisan, PCB dapat diklasifikasikan menjadi PCB lapis tunggal, lapis ganda, lapis empat, lapis enam, dan jenis PCB lainnya dengan banyak lapisan. Seiring perkembangan teknologi elektronik, PCB telah banyak diterapkan di semua bidang dan dipasang dalam hampir setiap perangkat elektronik.

Ada banyak jenis perangkat lunak perancangan PCB dengan kelebihan dan kekurangan masing-masing dan dalam artikel ini Altium Designer digunakan dalam proses dari desain diagram skematik hingga pembuatan file desain PCB.

Proses Desain

• Desain skema

Sebelum desain suatu jenis produk, desain skema harus dilakukan, modul dasar sirkuit direncanakan, diagram sirkuit digambar, semuanya dapat dilakukan secara manual. Kemudian desain sederhana akan digunakan sebagai contoh untuk menunjukkan proses perancangan PCB.

• Desain skematik sirkuit

Semua dimulai dengan sebuah ide. Kemudian datang diagram skematik sirkuit dan akhirnya datang desain PCB. Desain diagram skematik adalah dasar dari desain PCB, berkaitan dengan efek desain PCB sehingga jika ada kesalahan dalam diagram skematik, beberapa kesalahan harus terjadi pada PCB. Oleh karena itu, yang terpenting adalah menentukan kebenaran dan akurasi desain diagram skematik.

• Pendirian diagram skematik

1). Buka Altium Designer dan masuk ke antarmuka utama.

Menurut prioritas, klik File >> New >> Project >> PCB Project dan selesaikan pendirian proyek sebelum menyimpan file ini. Salah satu keuntungan pendirian file proyek adalah kemudahan bagi Anda untuk mengelola file termasuk file simbol skematik (.schlib), file kemasan PCB (.pcblib), file skematik (.SCH), dan file PCB (.PCB) yang semuanya terkandung dalam file proyek. Setelah terjemahan dan editing diagram skematik, daftar jaringan akan dimasukkan ke PCB sehingga diagram skematik dan PCB dianggap saling terkait dan operasi interaktif dapat dilakukan antara file. Jika mereka tidak ditempatkan dalam file proyek yang sama, PCB dan diagram skematik akan dianggap independen satu sama lain dan daftar jaringan diagram skematik tidak akan secara otomatis dimasukkan ke file PCB. Jika tidak ada file proyek, jalur ke diagram skematik harus ditemukan dalam proses memasukkan daftar jaringan ke PCB. Hasta sejauh ini, lebih nyaman untuk mendirikan file proyek.

2). Diagram skematik sepenuhnya melalui koneksi antara simbol skematik sehingga simbol skematik harus terlebih dahulu didirikan.

Dalam file proyek, klik File >> New >> Libraries >> Schematic Libraries dan simpan. Sedang dalam file skematik, berurutan didirikan simbol skematik yang diperlukan. Dalam sirkuit artikel ini, saklar, LED, dan soket semuanya terkandung dalam sirkuit dan simbol komponen ini telah dipelihara di Altium Designer. Namun, jika Anda ingin mendirikan desain yang sepenuhnya kompatibel dengan kebutuhan Anda, sebaiknya mendirikan library Anda sendiri. Sebenarnya, sedikit insinyur yang menggunakan library bawaan. Dalam proses pendirian library, Anda akan harus mencari spesifikasi komponen yang sesuai berdasarkannya desain Anda akan mampu memastikan kebenaran nama pin dan tanda seperti anoda dan katoda LED atau tiga terminal transistor.

3). Pendirian kemasan PCB.

Klik File >> New >> Libraries >> PCB Libraries (.pcblib) dan simpan. Apakah kemasan PCB didirikan dengan baik menentukan kemanufakturan PCB. Selain kecocokan antara anoda dan katoda dan simbol skematik yang disebut di atas, banyak detail juga harus difokuskan. Misalnya, perhatian besar harus diberikan pada paket QFP karena spesifikasi biasanya memberikan tampilan belakang jadi harus melalui citra dalam proses pendirian paket PCB. Jika tidak, library yang didirikan adalah sebaliknya. Pads untuk komponen dan ukuran via juga sesuai prinsip. Ukuran via komponen bergantung pada diameter pin komponen sementara itu pad bergantung pada ukuran via.

Mari kita ambil contoh paket LED di mana diameter LED adalah 3mm, jarak pin 2.54mm dan diameter pin 0.6mm. Pada antarmuka PCB Libraries:

a. Penempatan pad
①. Diameter via pad = diameter pin komponen + 0.3mm + 0.9mm;
②. Pad dirancang sebagai lingkaran. Diameter pad = diameter via pad 0.9mm + 1.2mm = 2.1mm (secara umum papan satu sisi + 1.2mm sementara papan dua sisi + 1.0mm);
③. Jika SMT diterapkan, pad biasanya ditempatkan pada lapisan atas;
④. Koordinat penempatan: X (-1.27mm) dan Y (0);
⑤. Pad didefinisikan sebagai pin 1 (Designator didefinisikan sebagai 1);
⑥. Pad kedua ditempatkan dengan metode yang sama kecuali koordinat penempatannya adalah X (1.27mm) dan Y (0) dan pad dirancang sebagai pin 2 dengan designator didefinisikan sebagai 2.

Untuk memudahkan manufaktur, titik asal diatur menjadi pusat komponen dalam paket komponen, itulah sebabnya koordinat pad yang disebut di atas masing-masing 1.27 dan -1.27.

b. Saringan digambar segera setelah penempatan pad.

c. Simpan dan beri nama file.

4). Ketika simbol skematik komponen dan paket PCB didirikan, selanjutnya adalah koneksi antara simbol skematik dan paket PCB.

Paket PCB harus dihubungkan dengan simbol skematik dalam atribut komponen. Setelah pendirian library simbol skematik dan library paket PCB, library yang sesuai harus diedit dan diterjemahkan. Sementara itu, Altium Designer akan memeriksa informasi setiap komponen dan jika kesalahan terjadi, jendela petunjuk akan secara otomatis muncul.

5). Gambar skematik.

Setelah pendirian simbol skematik dan paket PCB, skematik mulai digambar. Dalam file proyek, klik File >> New >> Schematic.

Pada antarmuka skematik, gambar A4 dipilih (Sebenarnya, gambar yang sesuai dapat dipilih sesuai proyek Anda). Kemudian, cari simbol skematik yang didirikan dan tempelkan satu per satu ke antarmuka skematik. Terakhir, pin harus dihubungkan melalui garis koneksi listrik.

Dengan diagram skematik selesai, kesalahan dalam desain dapat diperiksa secara otomatis. Pada diagram skematik, klik kanan diagram yang selesai dan pilih "compile document ***.Schdoc" dalam menu popup.

• Pendirian file PCB

Dalam file proyek, klik File >> New >> PCB >> save.

1). Gambar kerangka lembar PCB dan ukurannya dapat diatur sesuai struktur sistem. Pada Mechanical 1, kerangka lembar PCB digambar. Dalam contoh artikel ini, ukuran PCB adalah 62*55mm.

2). Masukkan komponen. Informasi komponen dalam diagram skematik dan daftar jaringan dimasukkan ke PCB. Klik Design >> "Update PCB Document ***.pcbDOC" >> "Validate Changes" dan "Execute Changes".

3). Pengaturan aturan desain. Pada bagian ini, lebar garis, jarak antara garis, lebar garis daya dan garis ground diatur.

4). Tata letak. Tata letak yang baik setengah selesai. Aturan yang harus Anda patuhi dalam tata letak harus meliputi:
a. Lubang penempatan harus tetap.
b. Komponen yang memerlukan lokasi tetap harus dipertemukan terlebih dahulu untuk mencegah mereka digerakkan saat memindahkan komponen lain.
c. Tata letak harus dilakukan dari besar ke kecil, dari sulit ke mudah berdasarkan modul fungsi.

5). Routing. Routing adalah proses di mana garis dan via ditempatkan pada PCB untuk menghubungkan komponen:
a. Interaktif routing: Klik Place >> Interactive Routing dengan kursor bertransformasi menjadi silang untuk routing.
b. Routing otomatis: Klik Auto Route >> All >> Route All. Kemudian routing otomatis dimulai.

6). Penambahan teardrop dan penutupan tembaga membantu memperkuat ketahanan mekanis antara pin dan pad atau antara via lubang melalui.

Secara umum, penutupan tembaga area besar harus dilakukan pada PCB setelah routing. Biasanya, penutupan tembaga diterapkan untuk terhubung dengan garis ground dan meningkatkan area garis ground, yang bermanfaat untuk mengurangi impedansi garis ground agar transmisi daya dan sinyal stabil.

7). DRC.

Klik Tools >> Design Rule Check. Melalui papan informasi, Anda dapat menelusuri daftar laporan kesalahan berdasarkannya Anda dapat memodifikasi desain PCB Anda setelahnya DRC dilakukan hingga tidak ada kesalahan.

Keluaran File PCB

• File Gerber: disediakan kepada pabrikan PCB.
• Diagram rangkaian: file ini disediakan kepada bengkel sebagai manual operasi.
• Koordinat komponen: disediakan kepada bengkel untuk pemasangan otomatis pada mesin.
• BOM: disediakan kepada departemen sourcing dan departemen manufaktur.
• File lain dengan format lain jika diperlukan.

Desain Selesai

Sampai sekarang, kami telah menyelesaikan seluruh desain PCB dari diagram skematik hingga keluaran file PCB. Artikel ini memberikan gambaran umum tentang proses ini dan lebih banyak detail akan ditemukan oleh Anda dalam praktik Anda.

PCBCart Di Sini untuk Membantu Memproduksi PCB Anda

Sebagai PCB House berbasis China dengan lebih dari 10 tahun pengalaman dalam fabrikan dan rangkaian PCB kustom, PCBCart memiliki kemampuan untuk memproduksi hampir semua jenis papan sirkuit. Sudah memiliki file desain PCB siap produksi? Anda dapat mulai dengan mendapatkan harga PCB di sini.

Sumber daya berguna:
• Tutorial Perancangan PCB untuk Pengguna Altium Designer
• Persyaratan File untuk Manufaktur PCB yang Efisien
• Layanan Fabrikan PCB Fitur Lengkap dengan Opsi Nilai Tambah Berbagai
• Kurangi Harga Fabrikan PCB Dengan Merancang Sirkuit dalam Kemampuan Standar PCBCart
• Manual Terperinci tentang Pembuatan Penawaran untuk Proyek Manufaktur PCB
• Selain Fabrikan PCB, PCBCart Juga Menyediakan Layanan Rangkaian PCB Turnkey Lengkap