Sebelum membuka editor tata letak Anda, luangkan waktu untuk memahami bagaimana proses desain PCB standar mengalir dari awal hingga akhir. Langsung masuk ke penempatan tanpa gambaran yang jelas tentang alur kerja penuh adalah salah satu cara tercepat untuk menciptakan pengerjaan ulang untuk diri Anda sendiri nanti.

Alur kerja desain PCB standar mengikuti urutan ini:

1. Pilih komponen inti yang tersedia dan dapat dibeli dari distributor besar
2. Buat dan tinjau skematik Anda terhadap persyaratan teknik
3. Buat PCB kosong, tentukan tumpukan Anda, dan atur aturan desain
4. Impor data komponen dari skematik ke tata letak PCB
5. Tempatkan komponen dan tinjau penempatan untuk mengonfirmasi persyaratan teknik terpenuhi
6. Rutekan jejak dan koneksi antar komponen
7. Bersihkan tata letak dan selesaikan tinjauan desain akhir
8. Hasilkan file output desain dan kirimkan untuk manufaktur

Memahami urutan ini penting karena setiap langkah bergantung pada langkah sebelumnya. Desainer yang melompat ke depan — merutekan sebelum penempatan diselesaikan, misalnya — hampir selalu harus membatalkan pekerjaan. Membangun kebiasaan baik di sekitar alur kerja sejak awal menghemat waktu yang signifikan pada setiap desain berikutnya.

Skematik dan tata letak PCB Anda adalah dua representasi dari desain yang sama. Setiap perubahan yang dibuat di satu harus tercermin di yang lain. Ini adalah salah satu aturan paling mendasar dari desain PCB, dan melanggarnya — bahkan sementara — menyebabkan ketidaksesuaian, koneksi yang hilang, dan kesalahan yang sulit dilacak nanti.

Perubahan apa pun berikut yang dibuat dalam skematik Anda harus didorong ke tata letak PCB sebelum Anda melanjutkan:

• Menambah, menghapus, atau menukar komponen
• Menambah, menghapus, atau memodifikasi jaringan
• Mengelompokkan jaringan ke dalam objek kelas jaringan
• Memperbarui parameter komponen seperti nomor suku cadang atau informasi pemasok
• Menerapkan aturan atau arahan listrik baru ke objek skematik

Perangkat lunak desain PCB modern menangani ini melalui fungsi impor atau sinkronisasi. Gunakan secara konsisten. Lakukan pengeditan komponen di skematik dan impor ke tata letak — bukan sebaliknya. Disiplin ini menjaga data desain Anda tetap bersih dan memastikan mesin aturan desain membaca niat Anda dengan benar.

Setiap PCB yang Anda desain dengan maksud untuk diproduksi sebagai produk fisik harus dapat diproduksi dalam skala besar. Perangkat lunak desain PCB akan memungkinkan Anda membuat hampir apa saja di layar — tetapi tidak semua yang dapat digambar dapat diproduksi secara andal dalam kemampuan proses standar.

Setiap desainer PCB mendapat manfaat dari meluangkan waktu untuk mempelajari dasar-dasar fabrikasi PCB: bagaimana laminasi diproses, bagaimana lapisan tembaga dibangun, bagaimana pengeboran dan pelapisan bekerja, hasil akhir permukaan apa yang tersedia, dan apa batas praktis dari setiap proses. Pengetahuan ini membentuk keputusan desain yang lebih baik sejak awal daripada menangkap masalah selama tinjauan DFM (Design for Manufacturability) setelah fakta.

Masalah DFM — jenis yang menyebabkan papan dikembalikan untuk didesain ulang sebelum produksi dapat dimulai — hampir selalu dapat dihindari. Mayoritas berasal dari dimensi fitur tembaga atau jarak yang berada di luar apa yang dapat diproduksi secara andal oleh proses manufaktur yang dipilih. Mempelajari batas kemampuan tipikal produsen PCB standar sebelum Anda mendesain menghemat waktu dan uang.

Di DuxPCB, tim teknik kami tersedia untuk meninjau desain pelanggan untuk kemudahan manufaktur sebelum produksi. Jika Anda tidak yakin apakah fitur desain tertentu berada dalam toleransi standar, hubungi sebelum mengirimkan — jauh lebih mudah untuk menyesuaikan tata letak daripada membuang sekumpulan papan.

Setelah Anda memiliki pengetahuan yang berfungsi tentang proses manufaktur, aturan desain mulai masuk akal secara intuitif daripada terasa seperti batasan sewenang-wenang. Sebagian besar masalah DFM berasal dari salah satu dari dua hal: fitur tembaga yang terlalu kecil, atau fitur tembaga yang terlalu dekat satu sama lain.

Perangkat lunak desain PCB dilengkapi dengan aturan desain default yang seringkali konservatif — terkadang terlalu konservatif untuk desain modern, dan terkadang tidak cukup konservatif untuk kemampuan produsen tertentu. Baik mengikuti default secara membabi buta maupun mengabaikan pelanggaran aturan bukanlah pendekatan yang tepat.

Pertimbangkan jarak pad-ke-pad sebagai contoh praktis. Perangkat lunak dapat menandai kesalahan aturan desain pada jejak komponen di mana jarak pad sekitar 9 mil. Tetapi banyak produsen dapat secara andal menghasilkan jarak minimum sekitar 5 mil — yang berarti aturan default terlalu membatasi. Sebaliknya, mendorong jarak di bawah kemampuan produsen Anda yang dinyatakan karena "itu berfungsi di layar" akan menciptakan masalah hasil dalam produksi.

Pendekatan yang tepat adalah memperoleh spesifikasi kemampuan produsen Anda — lebar jejak minimum, jarak minimum, ukuran bor minimum, cincin annular minimum, dan seterusnya — dan atur aturan desain Anda agar sesuai dengan nilai-nilai tersebut. Desain untuk proses yang sebenarnya, bukan untuk default generik.

Salah satu kesalahpahaman yang paling persisten di antara desainer PCB baru adalah keraguan dalam menggunakan ground plane khusus. Itu bisa dimengerti — rasanya seperti mendedikasikan seluruh lapisan untuk satu tujuan. Tetapi dalam praktiknya, tidak adanya ground plane yang solid adalah akar penyebab dari sebagian besar masalah kebisingan dalam desain digital dan analog.

Ground plane adalah lapisan tembaga — atau area tembaga besar — yang didedikasikan sepenuhnya untuk potensi ground. Ini menyediakan jalur kembali impedansi rendah untuk setiap sinyal di papan, menekan interferensi elektromagnetik, menstabilkan referensi tegangan, dan menyederhanakan perutean Anda dengan menghilangkan kebutuhan untuk menjalankan jejak ground individu ke setiap komponen.

Standar modern untuk sebagian besar desain PCB lugas: gunakan ground plane yang solid. Split plane dan konfigurasi ground bintang memiliki kasus penggunaan spesifik yang terdefinisi dengan baik — biasanya dalam desain sinyal campuran di mana domain ground analog dan digital harus diisolasi — tetapi itu adalah pengecualian, bukan aturan. Untuk sebagian besar desain digital dan analog, ground plane yang solid pada lapisan khusus adalah pilihan yang tepat.

Jika masalah kebisingan atau integritas sinyal memengaruhi desain Anda, periksa ground plane terlebih dahulu. Dalam kebanyakan kasus, Anda akan menemukan bahwa itu tidak ada, terfragmentasi, atau terhubung dengan buruk.

Setelah mengimpor data skematik Anda ke tata letak PCB, tugas segera Anda adalah penempatan komponen — bukan perutean. Perbedaan ini lebih penting daripada yang disadari kebanyakan desainer baru.

Tujuan penempatan adalah untuk memposisikan setiap komponen sehingga tata letak yang dihasilkan dapat dirutekan: sehingga jejak dapat dijalankan di antara pad yang terhubung tanpa perubahan lapisan yang berlebihan, tanpa jalan memutar yang panjang, dan tanpa menciptakan masalah kopling kebisingan antara sinyal sensitif. Papan yang ditempatkan dengan baik dirutekan dengan cepat. Papan yang ditempatkan dengan buruk mungkin secara teknis dapat dirutekan tetapi menghasilkan tata letak yang berkinerja buruk atau gagal DFM.

Aturan praktisnya sederhana: jangan merutekan apa pun sampai semua komponen ditempatkan dan penempatan telah ditinjau dan disetujui. Merutekan sebelum penempatan diselesaikan menjamin pengerjaan ulang. Jejak yang Anda rutekan hari ini perlu dihapus dan dirutekan ulang setelah penyesuaian penempatan berikutnya.

Selama penempatan, usahakan untuk meminimalkan persilangan ratsnest — garis yang menghubungkan pin komponen yang menunjukkan pad mana yang perlu dihubungkan. Ketika persilangan ratsnest diminimalkan, komponen secara efektif diatur sebelumnya untuk perutean yang efisien.

Setelah penempatan selesai dan ditinjau, perutean dapat dimulai. Penempatan yang dieksekusi dengan baik membuatnya jauh lebih mudah untuk mencapai empat tujuan perutean yang baik:

• Minimalkan jumlah lapisan sinyal yang diperlukan untuk menyelesaikan semua koneksi
• Minimalkan transisi via antar lapisan
• Minimalkan kebisingan, terutama melalui penggunaan ground plane yang konsisten dalam tumpukan
• Jaga jejak tetap pendek dan langsung jika memungkinkan

Menyelesaikan tata letak bukanlah akhir dari proses desain. Sebagai desainer, tanggung jawab Anda meluas ke pembuatan file output manufaktur yang akan digunakan oleh rumah fabrikasi untuk membangun papan Anda. Perangkat lunak desain PCB mengotomatiskan sebagian besar ini — file Gerber untuk setiap lapisan, file bor, gambar perakitan, dan output daftar bahan — tetapi otomatisasi tidak menghilangkan kebutuhan untuk tinjauan.

File Gerber adalah format standar industri untuk mengkomunikasikan data lapisan PCB ke produsen. Sebelum mengirimkan desain apa pun untuk produksi, buka Gerber yang dihasilkan Anda di penampil khusus dan periksa secara manual. Konfirmasikan bahwa penugasan lapisan benar, bahwa semua fitur tembaga ada, bahwa file bor sejajar dengan benar dengan lokasi pad, dan bahwa tidak ada artefak yang tidak diinginkan yang muncul.

Kesalahan dalam file output jauh lebih umum daripada yang diharapkan kebanyakan desainer, dan menangkapnya sebelum pengiriman selalu lebih murah daripada menemukannya setelah proses produksi dimulai.