Panduan Esensial Tata Letak PCB untuk Insinyur: Bangun Papan Berkualitas Tinggi dan Terpercaya
Pendahuluan
Sebagai langkah awal proses manufaktur PCB, tata letak PCB adalah salah satu tahap paling signifikan dalam desain PCB karena kualitasnya pada dasarnya menentukan kualitas routing PCB, yang pada gilirannya mempengaruhi keandalan dan fungsionalitas akhir PCB. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa tata letak PCB yang wajar membuka jalan untuk papan PCB berkualitas tinggi. Namun, tata letak PCB yang tidak wajar dapat menyebabkan masalah dalam hal fungsionalitas dan keandalan. Tata letak PCB yang dirancang dengan baik akan membawa lebih banyak kemudahan karena tidak hanya menghemat luas permukaan PCB tetapi juga menjamin kinerja sirkuit.
Tata letak PCB terutama datang dalam dua jenis, tata letak interaktif dan tata letak otomatis. Secara umum, tata letak otomatis memberikan kerangka kerja yang selanjutnya akan disesuaikan oleh tata letak interaktif. Selama tata letak PCB, redistribusi dapat dilakukan pada gate circuit sesuai dengan situasi spesifik routing. Dua gate circuit ditukar, yang kemudian akan menjadi tata letak optimal yang paling ramah pengguna untuk routing.
Setelah selesai tata letak PCB, beberapa informasi dapat diberi label pada file desain PCB atau skema sehingga informasi atau data terkait PCB konsisten dengan yang digambarkan dalam skema. Akibatnya, perubahan sinkron dapat dipertahankan baik dalam profiling maupun modifikasi desain PCB. Selain itu, pembaruan dilakukan pada data analog dan verifikasi tingkat papan dapat diimplementasikan pada kinerja listrik dan fungsi.
Aturan Dasar Tata Letak PCB
Dasarnya, tata letak PCB harus mematuhi dua aturan dasar:
1). Tata letak PCB harus memastikan kualitas tinggi.
2). Tata letak PCB harus terlihat rapi dan jelas dalam penampilan, yang memungkinkan komponen diletakkan merata pada permukaan papan.
Sekali produk berkinerja baik dalam hal dua aspek yang disebutkan di atas, dapat dianggap sempurna.
Pedoman Praktis Tata Letak PCB
Pedoman#1. Loop harus sem pendek mungkin.
Loop, terutama loop frekuensi tinggi, harus sem pendek mungkin. Loop kecil biasanya memiliki induktansi dan resistensi yang lebih rendah dan dapat membantu mengurangi jumlah sinyal yang berkaitan dengan node yang berasal dari sumber eksternal atau ditransmisikan oleh node. Induktansi dapat diturunkan jika loop berada pada ground plane. Anda juga dapat menjaga loop rangkaian Op-amp sem pendek mungkin untuk mencegah kebisingan berkaitan dengan rangkaian.
Pedoman#2. Via termal harus ditempatkan dengan tepat.
Via mentransfer panas dari satu ujung PCB ke sisi lain, yang sangat berguna ketika papan dipasang pada heat sink pada chassis. Dalam kondisi tersebut, chassis akan lebih lanjut membuang panas. Via besar berkinerja lebih baik daripada via kecil pada efisiensi pembuangan panas. Beberapa via lebih efisien daripada satu via dalam hal pembuangan panas dan mengurangi suhu operasi komponen. Suhu operasi yang lebih rendah mengarah pada keandalan yang lebih tinggi.
Pedoman#3. Ukuran dan jumlah via harus diatur secara wajar.
Via memiliki baik induktansi dan resistensi. Jika Anda berencana untuk menyusun routing dari satu ujung papan PCB ke ujung lain dan meminta induktansi atau resistensi yang relatif rendah, beberapa via dapat diandalkan. Via besar memiliki resistensi yang lebih rendah. Metode ini bekerja sangat berguna ketika kapasitor filter dan node arus besar dihubungkan ke ground.
Pedoman#4. Perhatikan komponen sensitif panas.
Komponen sensitif panas harus ditempatkan jauh dari komponen yang menghasilkan panas. Komponen sensitif panas termasuk termokopel dan kapasitor elektrolitik. Pengukuran suhu kemungkinan akan terpengaruh ketika termokopel ditempatkan dekat sumber panas. Kapasitor elektrolitik akan mengalami umur operasi yang berkurang ketika kapasitor elektrolitik ditempatkan dekat komponen yang menghasilkan panas. Komponen yang menghasilkan panas kemungkinan termasuk dioda, inductor, dioda, jembetak rategulir, MOSFET, dan resistor yang panas yang dihasilkannya bergantung pada arus yang mengalir melalui mereka.
Pedoman#5. Kapasitor decoupling harus ditempatkan dengan hati-hati.
Kapasitor decoupling harus ditempatkan dekat pin daya atau ground IC untuk mengoptimalkan efisiensi decoupling. Kapasitansi mencurigai akan terjadi ketika kapasitor ditempatkan di tempat yang jauh. Beberapa via harus diatur antara pin kapasitor dan ground plane sehingga induktansi dapat dikurangi.
Pedoman#6. Thermal pad harus ditempatkan secara cerdas.
Pengaturan thermal pad bertujuan untuk membuat jarak sem kecil mungkin antara jejak atau isian dan pin komponen, yang bermanfaat untuk pemasangan. Koneksi kecil adalah pendek ketika datang ke pengurangan resistensi. Setelah thermal pad pada pin komponen tidak diterapkan, suhu komponen akan lebih rendah. Koneksi termal yang lebih baik tersedia dengan menghubungkan jejak atau isian, yang membantu pembuangan panas. Namun, lebih sulit untuk dipasang atau dilepas.
Pedoman#7. Jejak sinyal digital dan kebisingan harus jauh dari sirkuit analog.
Jejak paralel atau konduktor dapat menyebabkan terjadinya kapasitansi. Sinyal cenderung berkaitan pada sirkuit ketika jejak terlalu dekat satu sama lain, yang sangat benar untuk frekuensi yang relatif tinggi. Jejak frekuensi tinggi dan kebisingan harus jauh dari yang Anda tidak inginkan terganggu oleh kebisingan.
Pedoman#8. Jarak antara jejak dan via pemasangan harus diatur dengan tepat.
Ruang yang cukup harus dipertahankan antara jejak tembaga atau isian dan via pemasangan untuk mencegah bahaya getrikan. Solder mask bukanlah inductor yang andal sehingga jarak yang cukup harus juga dijaga antara tembaga dan perangkat pemasangan apa pun.
Pedoman#9. Ground mungkin berbahaya jika Anda sedikit memperhatikannya dalam tata letak PCB.
Ground bukan konduktor ideal sehingga hati-hati harus diambil saat menempatkan ground kebisingan jauh dari sinyal tenang. Jejak ground harus cukup besar untuk membawa arus yang mengalir. Menempatkan ground plane di bawah jejak sinyal dapat membantu mengurangi impedansi jejak, yang merupakan kondisi ideal.
Pedoman#10. Papan PCB harus dianggap sebagai heat sink.
Lebih banyak tembaga harus ditempatkan di sekitar komponen permukaan sehingga luas permukaan tambahan dapat disediakan untuk membuang panas, yang merupakan metode yang membawa efisiensi yang lebih tinggi. Pedoman serupa bahkan disebutkan dalam datasheet beberapa komponen.
Tips Tambahan Tata Letak PCB
Setelah tata letak PCB selesai, sebelum melanjutkan ke langkah berikutnya, periksa dengan cermat tata letak PCB Anda berdasarkan tips berikut.
1). Ukuran papan harus diperiksa untuk memastikan apakah kompatibel dengan yang digambarkan dalam skema atau persyaratan teknik manufaktur PCB dan apakah ada tanda fiducial.
2). Komponen harus dijamin tidak ada konflik dalam ruang dua dimensi dan tiga dimensi.
3). Komponen harus diperiksa untuk memastikan semua komponen terdistribusi rapi dan merata.
4). Komponen yang memerlukan penggantian selanjutnya harus diperiksa untuk memastikan mereka dapat diakses untuk penggantian atau modifikasi.
5). Jarak yang cukup telah dipertahankan antara komponen sensitif panas dan komponen yang menghasilkan panas.
6). Komponen yang dapat disesuaikan harus dijamin dapat disesuaikan dengan nyaman.
7). Area pembuangan panas harus mengandung heat sink dan memiliki aliran udara yang halus.
8). Aliran sinyal harus halus dan interkoneksi harus sem pendek mungkin.
Sudah Punya Desain PCB Sempurna? Lalu Anda Butuh Pabrikan PCB Terpercaya untuk Mencetak Papan Anda!
PCBCart telah memproduksi papan sirkuit untuk perusahaan di seluruh dunia selama lebih dari 10 tahun. Cukup berikan file desain PCB Anda, kami menjamin Anda mendapatkan papan sirkuit yang sepenuhnya fungsional dalam waktu terpendek. Baru saja selesai desain PCB baru dan mencari PCB House? Periksa berapa banyak yang dapat Anda hemat saat menggunakan layanan manufaktur PCB kustom kami.
Sumber Berguna:
• Pertimbangan Tata Letak Sinyal Campuran
• Tips Tata Letak Kecepatan Tinggi
• Pengaruh Tata Letak PCB terhadap Kinerja EMC Produk Elektronik
• Aturan Tata Letak dan Penjejakan untuk Assembly Box Build
• Layanan Fabrikasi PCB Fitur Lengkap dengan Beberapa Opsi Nilai Tambah
• Persyaratan File untuk Manufaktur PCB yang Efisien
• Perbandingan Layanan Manufaktur PCB Prototipe dan PCB Standar
• Kapan menggunakan Layanan Prototipe PCB dan kapan beralih ke Layanan PCB Standar
• Kecuali Fabrikasi PCB, PCBCart Juga Menawarkan Layanan Pemasangan PCB Full Turnkey
