Papan Sirkuit Cetak (PCB) merupakan elemen penting dalam perangkat elektronik kontemporer. Format file standar bertindak sebagai tulang punggung untuk menghasilkan hasil desain dan manufaktur yang efisien. Format yang ditetapkan menciptakan jembatan komunikasi antara aplikasi perangkat lunak desain dan produsen PCB serta fasilitas perakitan.
Produksi yang lancar hanya mungkin dilakukan jika tim memahami sepenuhnya format file yang terstandarisasi. Oleh karena itu, dalam artikel ini, Anda akan membaca konsep dasar file desain PCB beserta format file perakitannya.
Daftar Isi
Tinjauan Umum Format File Desain dan Perakitan PCB
File PCB menyimpan berbagai jenis elemen data penting. Jadi untuk pemahaman dasar Anda, mari kita perjelas. File PCB memuat empat jenis informasi utama. Yaitu:
- Karakteristik geometris
- Spesifikasi komponen
- Koneksi netlist,
- Dan pedoman manufaktur.
Data Geometris
Data geometris menggambarkan bentuk dan tata letak papan. Secara bersamaan, data komponen akan menentukan lokasi dan tapak setiap komponen PCB. Dalam berkas data netlist, teknisi menggambarkan sambungan listrik yang menghubungkan komponen-komponen. Data manufaktur berfungsi sebagai buku panduan untuk membangun dan merakit komponen elektronik.
Data komponen menentukan lokasi dan jejak setiap komponen pada papan.
Standardisasi
Standardisasi memastikan kompatibilitas. Itulah sebabnya, di sini, peran IPC tidak dapat diremehkan. Mengapa? Karena IPC merupakan organisasi pusat. IPC (Association Connecting Electronics Industries) mengembangkan standar industri untuk elektronik.
Melalui standarisasi ini, organisasi menyediakan pedoman terpadu yang menegakkan keseragaman di seluruh aktivitas desain dan manufaktur. Sistem ini memungkinkan transfer data yang lancar antara berbagai vendor perangkat lunak dengan membangun konektivitas standar. Standar IPC mencegah kesalahan sekaligus menciptakan produk dengan kualitas yang lebih baik.
Format File Desain
Pembuatan PCB memerlukan file desain agar dapat beroperasi dengan benar. Beberapa format umum digunakan.
A. Berkas Gerber (.gtl, .gbl, .gts, .gbs)
Industri ini bergantung pada File gerber sebagai format standar. Format gambar tersedia untuk produksi papan sirkuit cetak. Setiap lapisan PCB menerima representasi melalui deskripsi format grafik vektor. File .gbs berfungsi untuk mengidentifikasi area yang tidak boleh disolder.
Ekstensi umum lainnya juga tersedia. Format yang disertakan adalah .gto untuk data silkscreen atas, .gbo untuk data silkscreen bawah, serta .gko untuk spesifikasi garis besar papan dan file .drd yang berisi informasi pengeboran.
RS-274X adalah format Gerber modern. RS-274D lebih tua. RS-274X terbukti lebih unggul karena strukturnya memungkinkannya memuat informasi yang lebih berguna. Praktik definisi aperture merupakan salah satu aspek pembeda utama.
Kode-D digunakan untuk menetapkan bentuk-bentuk yang penting untuk menggambar fitur dalam format Aperture. Gambar Gerber bergantung sepenuhnya pada aperture ini untuk proses pembuatannya. Bentuk dasar yang digunakan dalam desain adalah lingkaran bersama dengan bentuk persegi panjang di samping poligon yang ditentukan sendiri.
Extended Gerber (X2) menyempurnakan RS-274X. Ia menyertakan informasi aperture. Ada juga data netlist. Selain itu, ia menyederhanakan produksi. Proses manual berkurang seiring dengan tingkat kesalahan.
B. Berkas Elang (.brd, .sch)
Salah satu pilihan yang digemari untuk perangkat lunak desain PCB adalah Eagle. Perangkat lunak ini semakin populer karena pengguna merasa mudah mengoperasikannya. Sistem ini memperluas fungsionalitas dengan menyertakan penempatan dan perutean komponen dalam cakupannya. Sambungan listrik menjadi terlihat melalui sistem ini.
Manajemen pustaka yang efisien tetap menjadi praktik penting untuk menggunakan Eagle. Pustaka komponen menyimpan informasi komponen. Sumber daya ini mencakup informasi jejak, definisi simbol, dan struktur data listrik. Sistem ini memberikan dua manfaat utama karena menghasilkan desain yang seragam sekaligus meminimalkan kesalahan produksi.
Melalui Program Bahasa Pengguna, Eagle memperluas kemampuannya. Anda dapat menggunakan program ini sebagai alat skrip yang menyederhanakan otomatisasi tugas. Apa artinya? Program ini menambahkan fitur baru. Program ini menyesuaikan perangkat lunak. Fungsi pembuatan BOM dan pemeriksaan aturan desain berfungsi sebagai contoh praktis.
C. Berkas KiCad (.kicad_pcb, .kicad_sch)
Program perangkat lunak KiCad berfungsi sebagai perangkat lunak perancangan perangkat keras sumber terbuka untuk papan sirkuit cetak yang menunjukkan kemampuan yang hebat. Popularitas alat ini terus meningkat.
Semua berkas proyek KiCad memiliki struktur terorganisasi yang memudahkan pengelolaan dan kolaborasi. Jadi, ini adalah poin dasar dan penting. Setiap pengguna harus memahami bagaimana struktur organisasi menyederhanakan pengelolaan berkas dalam proyek. Ini membuat kolaborasi menjadi lebih mudah.
Pengguna terus membangun koleksi plugin yang besar untuk perangkat lunak KiCad. Plugin menambahkan banyak fitur. Plugin membantu impor/ekspor data. Plugin mengotomatiskan tugas desain. Oleh karena itu, KiCad sangat serbaguna.
Format File Manufaktur
Produksi PCB bergantung pada file manufaktur. Beberapa format disertakan.
Berkas Gerber (.gtl, .gbl, .gts, .gbs)
File Gerber memegang peranan penting dalam seluruh operasi produksi. Setiap lapisan PCB menerima data gambarnya dari file-file ini. Papan fisik produksi bergantung pada file-file ini.
File Bor
File pengeboran juga penting. Desainer biasanya menyimpan instruksi mesin pengeboran dalam format Excellon. File ini mengendalikan mesin pengeboran dengan mengilustrasikan lokasi lubang. File pengeboran menentukan posisi dan diameter semua lubang.
Bersama dengan file Gerber, sistem ini bekerja untuk menghasilkan pola PCB yang presisi. Apa yang akan Anda dapatkan? Tentu saja, penempatan lubang yang presisi.
Panel manufaktur menghubungkan beberapa desain PCB dalam satu struktur panel yang diperbesar. Ini mengoptimalkan penggunaan material. Ini juga meningkatkan efisiensi produksi. Informasi pengaturan panel dapat disimpan dalam format file Gerber. Sistem ini menggabungkan posisi PCB individual dan lubang perkakas atau tab pemutus yang diperlukan.
Berkas ODB++ (.odb++)
ODB++ merupakan pilihan format file manufaktur yang lebih lengkap. Format file ODB++ memiliki fitur data tingkat lanjut yang melampaui representasi visual bentuk yang sederhana.
Data cerdas yang tersedia dalam ODB++ merangkum informasi tentang atribut komponen. Untuk memberi Anda pemahaman yang lebih jelas, mari kita pahami dengan cara lain. Contoh data cerdas ini berarti:
- Nomor bagian
- Nilai - Nilai
- Dan toleransi.
Berkas ini juga menyediakan nama jaringan. Berkas ini menyediakan nama jaringan. Elemen-elemen ini dengan jelas menunjukkan bagaimana komponen-komponen dalam desain terhubung secara elektrik.
Apa yang akan Anda temukan dalam kumpulan data? Anda akan mendapatkan detail tentang titik uji, yang menentukan lokasi yang tepat. Di sini, tujuannya adalah untuk menganalisis kinerja papan sirkuit yang dirakit. Informasi terperinci ini mengurangi ambiguitas. Analisis manusia menjadi kurang penting dengan solusi ini.
Kerangka kerja ODB++ membuat proses CAM jauh lebih mudah. Kerangka kerja ini menyediakan kumpulan data yang lengkap. Teknologi ODB++ mengurangi durasi persiapan operasional peralatan manufaktur. Sistem ini mencegah potensi kesalahan fabrikasi dan perakitan.
C. Berkas IPC-2581 (.2581)
IPC-2581 merupakan generasi baru format file manufaktur yang menunjukkan kemajuan teknologi. Format IPC-2581 menggunakan Extensible Markup Language (XML) sebagai tulang punggungnya.
XML menciptakan format penyimpanan data terstruktur yang dapat dibaca manusia. Fleksibilitas dan ekstensibilitas IPC-2581 berasal langsung dari desainnya. Semua karakteristik PCB menerima deskripsi komprehensif melalui format ini. Sistem ini menggabungkan spesifikasi desain dengan proses manufaktur dan instruksi perakitan.
Format File Perakitan
Sukses Perakitan PCB operasi bergantung pada berkas assembly. Beberapa format disertakan.
A. Berkas Daftar Bahan Baku (BOM) (.csv, .xls, .xlsx)
File Bill of Materials (BOM) membuat inventaris semua komponen yang diperlukan untuk proses perakitan. Format file BOM standar terdiri dari .csv untuk Comma Separated Values dan Excel Spreadsheets yang diwakili oleh .xls dan .xlsx untuk spreadsheet Excel Open XML.
Terdapat berbagai variasi BOM. Misalnya, BOM teknik berfokus pada spesifikasi desain. Demikian pula, BOM manufaktur merinci komponen untuk produksi. BOM penjualan memungkinkan akses ke rincian biaya beserta instruksi pesanan.
Rincian tentang komponen pengemasan memegang peranan penting dalam struktur BOM. Dokumentasi tersebut mencakup rincian tentang bentuk pengemasan komponen seperti SOIC dan QFP beserta ukuran dan nomor komponen pemasoknya.
B. File Pilih-dan-Tempatkan (.csv, .txt)
Mesin perakitan otomatis bergantung pada file Pick-and-Place untuk operasinya. Sistem menerima arahan dari file-file ini tentang komponen mana yang akan ditempatkan di setiap lokasi yang ditentukan. Pembuat biasanya menggunakan file .csv bersama dengan file .txt (teks biasa) sebagai format standar mereka.
File Pick-and-Place memiliki variasi. Setiap model mesin perakitan memerlukan variasi unik dalam pengaturannya. Setiap file Pick-and-Place berisi informasi penempatan komponen X/Y beserta instruksi rotasi dan penunjuk referensi.
Target kecil yang dikenal sebagai penanda fiducial muncul pada papan sirkuit cetak (PCB). Mesin perakitan memperoleh penyelarasan yang tepat berkat komponen-komponen ini. Perakitan otomatis sangat bergantung pada penanda untuk pengoperasian yang benar.
C. Gambar Perakitan (.pdf, .dwg)
Petunjuk visual untuk memandu proses perakitan dapat ditemukan dalam gambar perakitan. Format berkas yang umum untuk dokumentasi perakitan meliputi .pdf untuk Portable Document Format dan .dwg untuk AutoCAD Drawing.
Ada beberapa jenis gambar perakitan yang tersedia. Posisi masing-masing komponen ditunjukkan melalui gambar penempatan komponen. Gambar yang diperbesar menunjukkan konfigurasi perakitan komponen.
Masalah Konversi dan Kompatibilitas
Konversi file PCB menimbulkan banyak masalah. Alat-alat tertentu membantu konversi. GerbView menangani file-file Gerber. Penampil ODB++ memeriksa data ODB++.
Proses konversi mengandung risiko kehilangan data. Risiko kehilangan dan kerusakan data terdapat pada informasi ini. Hal ini dapat menyebabkan kesalahan produksi. Pemeriksaan hasil setelah konversi memerlukan perhatian yang cermat dalam proses tersebut.
Manajemen berkas yang efektif bergantung pada sistem kontrol versi. Git melacak perubahan berkas. Pengguna Git akan selalu tahu versi mana yang mereka gunakan karena sistem melacak perubahan berkas secara akurat. Alat ini memastikan semua pengguna mengakses versi berkas yang benar.
Praktik Terbaik untuk Bekerja dengan Format File PCB
Beberapa praktik terbaik berfungsi untuk melindungi format file PCB dari masalah.
Dokumentasi
Dokumentasi susunan lapisan tetap penting untuk pembuatan PCB. Dokumen ini menentukan bahan dan urutan lapisan yang ditemukan dalam desain PCB. Produsen perlu mengakses informasi ini sebelum dapat melanjutkan.
Dokumentasi tersebut memastikan semua pihak memiliki pemahaman yang sama tentang material lapisan sehingga konstruksi papan akhir dapat menghindari kesalahan. Yang perlu diingat, dokumentasi harus mencakup:
- Urutan setiap lapisan (misalnya, sinyal atas, bidang tanah, bidang daya, sinyal bawah).
- Bahan setiap lapisan (misalnya, FR-4, prepreg, tembaga).
- Ketebalan setiap lapisan.
- Ketebalan papan keseluruhan.
DRC
Pemeriksaan Aturan Desain (DRC) berfungsi sebagai proses verifikasi otomatis yang beroperasi melalui platform perangkat lunak desain. Proses ini menemukan cacat desain. Masalah manufaktur dapat muncul dari cacat desain yang teridentifikasi.
Memulai Pemeriksaan Aturan Desain (DRC) selama tahap awal fase desain akan memberikan manfaat yang signifikan. Pemeriksaan Aturan Desain membantu menghindari koreksi yang mahal dan mengurangi waktu desain. Contoh pemeriksaan DRC meliputi:
- Lebar dan jarak jejak.
- Melalui ukuran dan jarak.
- Jarak antara komponen dan tepian papan.
- Ukuran cincin melingkar di sekitar vias dan lubang tembus.
Menjaga dialog yang transparan dengan produsen terbukti sangat penting. Pendekatan ini mengurangi kegagalan komunikasi yang berujung pada hasil produksi yang efektif. Informasi penting yang perlu dikomunikasikan meliputi:
Detail susunan lapisan.
Dimensi dan toleransi kritis. Ini menentukan variasi yang dapat diterima dalam ukuran dan bentuk.
Persyaratan produksi khusus. Spesifikasi papan ini menggunakan pelapis permukaan yang presisi beserta fitur kontrol impedansi dan mempertahankan kedalaman pengeboran yang terkontrol.
Format file pilihan. Dengan memilih format file pilihan ini, Anda akan memperoleh kompatibilitas yang lancar sekaligus menghilangkan risiko masalah konversi format.
Dokumentasi harus mencakup petunjuk khusus atau catatan desain. Informasi ini menjelaskan komponen penting dan cara merakitnya.
Komunikasi Biasa
Komunikasi rutin selama proses produksi. Komunikasi rutin mencegah timbulnya masalah dan pertanyaan dari pihak produksi.
Kesimpulan
Pembuatan PCB memerlukan format file yang terstandarisasi agar dapat berfungsi dengan baik. Memahami format ini sangatlah penting. Selain itu, praktik terbaik juga penting. Menjaga komunikasi yang jelas dengan produsen merupakan salah satu tugas penting Anda. Melakukan validasi lengkap bersama dengan kontrol versi yang cermat membantu mencegah kesalahan. Artikel ini ditulis dengan tujuan untuk membantu Anda memahami konsep dasar.
