Desain PCBA biasanya dimulai dengan Tangkapan Skematik, diikutin ama Penempatan PCB, Routing, DRC (Design Rule Check), ame Cek DFM, trus ngeluarin Gerber Files, NC Drill Files, BOM (Bill of Materials), ame Gambar Rakitan. Buat desain yang kompleks, HDI PCB teknologi dengan mikrovia yang dibor laser ame laminasi berurutan mungkin dibutuhin.

File masukan inti termasuk:

• Netlist
• Gambar Mekanis
• Lembar Data Komponen
• Dokumen Kemampuan Proses (lebar/jarak jejak minimum, ukuran lubang minimum, lebar bendungan topeng solder, persyaratan kontrol impedansi)

File keluaran inti termasuk:

• Gerber RS-274X atau ODB++
• NC Drill File
• Pilih & Tempatkan Berkas
• Stensil Gerber
• Laporan Titik Ujian
• Gambar Rakitan & Berkas Sablon

2.1 Prinsip Penempatan

Penempatan adalah dasar dari desain PCBA dan secara langsung mempengaruhi Kualitas Routing Sinyal, Kinerja Termal, ame Kemampuan Pembuatan. Penempatan yang bener penting banget buat PCB kontrol impedansi desain dan sirkuit digital berkecepatan tinggi.

• Partisi Fungsional: Pisahin area antarmuka analog, digital, daya, dan kecepatan tinggi untuk menghindari gangguan.
• Aliran Sinyal: Letakkan komponen di arah aliran sinyal untuk mengurangi area persimpangan dan loop.
• Prioritas Komponen Kritis: Taruh MCU/FPGA/SoC, DDR, jam, dan modul daya dulu.
• Penempatan Tepi: Konektor, tombol, dan LED di dekat tepi papan untuk memenuhi kebutuhan mekanis.
• Tata Letak Termal: Komponen daya tinggi di dekat saluran pembuangan panas atau bantalan termal; nambahin termal lewat susunan di bawah komponen panas.

2.2 Keperluan Routing

• Lebar Jejak & Kapasitas Saat Ini: 0.5 mm lebar jejak pada 1 ons tembaga membawa sekitar 1 A. Untuk arus yang lebih tinggi, gunakan tembaga buat atau bobot tembaga yang lebih tebel.
• Pasangan Diferensial: USB, HDMI, LVDS, Ethernet butuh Panjang yang cocok, Jarak yang sama, ame Kopling yang ketat buat ngejaga integritas sinyal dan minimalisir kerugian penyisipan ame balikin rugi.
• Impedansi Terkontrol: Sinyal kecepatan tinggi membutuhkan impedansi karakteristik yang dihitung dari tumpukan; nilai umum adalah 50 Ω single-ended dan 100 Ω diferensial. Tinjauan teknik harus termasuk kontrol impedansi verifikasi.
• Jalur balik: Pastikan pesawat acuan lengkap untuk menghindari masalah EMI pesawat terbelah; nambahin lewat jahitan deket transisi lapisan.
• Jalan: Minimalisir vias kecepatan tinggi; pake Pengeboran Belakang atau Vias Buta/Dikubur kalo perlu. Buat desain HDI, pake via yang ditumpuk atau vias terhuyung ame isian tembaga.

DFM yang jelek mengarah ke Solder Bridging, Batu nisan, Sambungan Solder Dingin, Pergeseran Komponen, ame Bola solder. Analisis DFM sebelum produksi massal membantu melindungi hasil pertama.

3.1 Desain Pola Tanah

Pola tanah harus sesuai dengan IPC-7351. Desain bantalan yang bener itu penting banget buat andal Rakitan PCB ame Rakitan PCBA.

• Komponen CHIP (0402, 0603, 0805): Ukuran bantalan harus sesuai dengan bukaan stensil dan profil aliran ulang untuk menghindari batu nisan.
• QFN (Quad Flat No-lead): Bagian bawah Bantalan Panas harus dibagi untuk mengurangi kekosongan dan sendi dingin; pake masker solder yang didefinisikan (SMD) atau topeng non-solder yang didefinisikan (NSMD) bantalan dengan tepat.
• BGA (Ball Grid Array): Diameter bantalan biasanya 80-85% dari diameter bola; pembukaan masker solder harus presisi untuk menghindari solder masker di bantalan. Buat BGA nada halus, pake topeng solder bendungan lebar ≤0.1 mm atau ngilangin bendungan kalo dibutuhin.
• SOT/SOP/QFP: Pitch halus membutuhkan lebar bendungan topeng solder yang memadai untuk mencegah jembatan.

3.2 Jarak & Orientasi Komponen

• Jarak komponen yang berdekatan harus memenuhi persyaratan nozzle pick-and-place dan pengerjaan ulang (≥0.3 mm).
• Jajarkan komponen yang mirip ke arah yang sama untuk lebih mudah inspeksi AOI.
• Jaga jarak yang cukup antara komponen tinggi dan pendek untuk menghindari efek bayangan selama aliran ulang.

3.3 Solder Masker & Sablon

• Bendungan Topeng Solder lebar ≥0.1 mm untuk mencegah jembatan.
• Sablon bantalan kagak boleh tumpang tindih; jaga jarak ≥0.2 mm.
• Penandaan Polaritas, Indikator Pin 1, ame Penanda Referensi harus jelas.
• Pilih warna masker solder (hijau, biru, hitam, merah, putih) berdasarkan preferensi pelanggan; pastiin keterbacaan cetakan legenda.

4.1 DFT

DFT memungkinkan pengujian PCBA yang efisien dan murah dan mendukung pengembangan program pengujian dan desain perlengkapan.

• Tes Probe Terbang: kagak perlu perlengkapan; ideal untuk prototipe dan batch kecil.
• TIK (Tes Dalam Sirkuit): Butuh titik tes dan perlengkapan; cocok buat volume tinggi. Kita ngedesain pola titik tes dengan cakupan yang memadai.
• FCT (Uji Sirkuit Fungsional): Ngeverifikasi fungsi PCBA yang sebenernye.
• Boundary Scan (JTAG): make logika tes chip bawaan buat ngurangin titik tes fisik.

Persyaratan DFT:

• Diameter titik uji ≥0.8 mm, jarak ≥1.27 mm.
• Bagiin poin tes ke satu sisi kalo bisa.
• Jaga titik tes biar kagak terhalang dan jauhin dari komponen tinggi.
• Titik uji cadangan untuk jaring daya dan tanah untuk mengaktifkan tes pendek matiin daya ame pengukuran tegangan nyala.

4.2 DFA

DFA fokus ke efisiensi perakitan dan pencegahan kesalahan.

• Panelisasi: Pake V-cut (V-Scoring) atau Gigitan Tikus / Lubang Stempel. Buat rakitan pcb dengan komponen yang gantung di pinggir, pake rute tab dengan gigitan tikus.
• Rel Peralatan: 3-5 mm lebar untuk transfer dan posisi konveyor.
• Mark Fiducial: Paling kagak 2-3 fiducial global; fiducial lokal untuk perangkat nada halus seperti BGA dan QFN.
• Poka-Yoke: Pastikan konektor punya orientasi unik untuk mencegah penyisipan terbalik.

5.1 Integritas Sinyal (SI)

Masalah SI termasuk Bayangan, Silang, Overshoot, Undershoot, ame Miring Waktu. Kecepatan tinggi Desain PCB bisa pake simulasi pra-tata letak ame verifikasi pasca tata letak buat ngevaluasi gambar mata.

• Pencocokan Impedansi: Pemutusan seri sumber, pemutusan paralel, atau pemutusan AC.
• Panjang yang cocok: Routing serpentine untuk kelompok data/alamat DDR dan pasangan diferensial.
• Penekanan crosstalk: 3W aturan (jarak ≥3× lebar jejak); tambahin jejak penjaga buat sinyal kritis.
• Balik lewat: Tambahin jahitan di deket transisi lapisan buat ngurangin induktansi loop.

5.2 Integritas Daya (PI)

Masalah PI termasuk Suara Daya, Penurunan tegangan, ame Mantul tanah. Yang didesain dengan baik Jaringan Distribusi Daya (PDN) penting banget buat operasi yang stabil.

• Kapasitor Decoupling: Tempatin kombinasi 0.1 μF + 10 μF di deket tiap pin daya; pake kapasitor ESL rendah buat pemisahan frekuensi tinggi.
• Pemisahan Pesawat Daya: Pesawat daya analog dan digital yang terpisah; hindari nyebrang celah dengan sinyal kecepatan tinggi.
• Jalur Impedansi Rendah: Bidang daya dan tanah yang berdekatan menciptakan kapasitansi bidang; jaga dielektrik tipis antara lapisan daya dan tanah.
• Lewat Hitung: Beberapa vias paralel untuk jalur arus tinggi; pake vias yang diisi tembaga buat via arus tinggi.

5.3 EMC (Kompatibilitas Elektromagnetik)

EMC menutupi EMI (Gangguan Elektromagnetik) ame EMS (Kerentanan Elektromagnetik). Tinjauan pra-kepatuhan EMC dapat mengidentifikasi risiko desain sebelum pengujian formal.

• Aturan 20H: Recess tepi bidang daya dengan jarak lapisan 20× untuk mengurangi bidang pinggiran.
• Penyaringan Antarmuka: Tambahin TVS, common mode chokes, manik ferit, dan kapasitor di konektor I/O.
• Pelindung: Pake penutup pelindung di area yang sensitif; nyediain bantalan pembumian buat sambungan tameng.
• Kristal & Jam: kagak ada rute di bawah kristal; pake jejak penjaga dan jejak jam tetep pendek.

5.4 Desain HDI PCB

Buat desain kepadatan tinggi, HDI PCB teknologi dengan mikrovia yang dibor laser, vias buta, ame vias yang dikubur memungkinkan faktor bentuk yang lebih kecil dan kepadatan routing yang lebih tinggi. Pertimbangan utama:

• Rasio aspek mikrovia biasanya ≤1:1.
• Pake mikrovia yang ditumpuk untuk transisi lapisan di daerah berkepadatan tinggi.
• Laminasi berurutan proses memungkinkan beberapa lapisan mikrovia.
• Via-in-pad ame isian tembaga ame planarisasi buat penggemar BGA.

6.1 Desain BGA

Desain bantalan BGA secara langsung mempengaruhi hasil solder untuk Rakitan PCB ame Rakitan PCBA, terutama di aplikasi BGA nada halus.

• Diameter bantalan ≈0.8–0.85× diameter bola (misalnya, bantalan 0.25 mm untuk bola 0.3 mm).
• Bukaan masker solder lebih gede dari bantalan 0.025-0.05 mm per sisi.
• NSMD (Non-Solder Mask Defined) atau SMD (Solder Mask Defined); NSMD umum buat BGA nada halus.
• Fanout vias 0.2 mm/0.1 mm atau lebih kecil; pake Via-in-Pad ame Diisi Tembaga / Diisi Damar buat mencegah penyerapan solder.
• Nambahin tanda fidusial lokal deket BGA buat penempatan yang akurat.

6.2 Desain QFN

Paket QFN (Quad Flat No-lead) butuh desain bantalan termal yang cermat.

• Partisi bantalan termal ke beberapa bantalan yang lebih kecil atau pake satu bantalan dengan bukaan stensil terbagi untuk mengurangi kekosongan.
• Perpanjang bantalan pin 0.2-0.3 mm di luar tepi paket untuk pemeriksaan AOI.
• Pake Resin Plugging atau Isian Tembaga buat via bantalan termal buat mencegah penyerapan solder.
• Buat QFN daya tinggi, tambahin termal via array nyambung ke pesawat tembaga dalem.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Komponen Mikro

• 0402 jarak bantalan: 0.4-0.5 mm; 0201: 0.25–0.3 mm; 01005: 0.15–0.2 mm.
• Pake bukaan stensil bola anti-solder (berlekuk atau dikecilin).
• Berikan tanda kepercayaan yang cukup untuk akurasi penempatan.
• Mikirin ngeluarin lem untuk perakitan dua sisi dengan komponen berat.

7.1 Desain Bukaan Stensil

Desain bukaan stensil secara langsung menentukan pencetakan pasta solder kualitas dan harus dioptimalkan untuk setiap PCBA.

• Ketebalan Stensil: 0.1–0.15 mm khas; 0.08 mm untuk komponen mikro; 0.2 mm untuk arus tinggi.
• Rasio Luas: Luas bukaan / luas dinding bukaan > 0.66.
• Rasio Aspek: Lebar bukaan / ketebalan stensil > 1.5.
• Bukaan Khusus: QFN thermal pad beberapa jendela kecil; BGA reduksi melingkar atau persegi; bukaan berlekuk bola anti-solder untuk komponen chip.
• Mikirin stensil langkah untuk ukuran komponen campuran (misalnya, stensil tebel untuk area arus tinggi, tipis untuk nada halus).

7.2 Aliran Ulang & Solder Gelombang

• Solder Aliran Ulang: Buat komponen SMT; butuh yang bener profil suhu (panasin, rendem, aliran ulang, dinginin). Pake aliran ulang nitrogen untuk meningkatkan pembasahan dan pengurangan oksidasi.
• Solder Gelombang: Untuk komponen through-hole (DIP) dan proses lem merah SMT.
• Solder Gelombang Selektif: Solder lokal untuk komponen lubang; cocok banget buat papan teknologi campuran.
• Proses Bebas Timbal: SAC305 pasta solder; suhu aliran ulang puncak 235-250 °C. Permukaan yang umum termasuk HASL bebas timbal, SETUJU, Pemadam Kebakaran Relawan, perak perendaman, ame kaleng perendaman.

7.3 Perakitan Campuran

Gabungin reflow SMT dan solder gelombang DIP, atau pake Pin-in-Paste (PIP) buat komponen lubang di aliran ulang.

8.1 Metode Panelisasi

• V-cut (V-Scoring): Biaya murah; untuk papan persegi panjang tanpa komponen tepi.
• Gigitan Tikus / Lubang Stempel: Buat papan yang kagak beraturan atau komponen tepi; pake rute tab ame gigitan tikus.
• Jembatan + Gigitan Tikus: Menggabungkan kekuatan dan kemudahan pemisahan.

8.2 Rel Peralatan & Mark Fiducial

• Lebar rel alat: 3-5 mm.
• Tanda fiducial: diameter 1 mm, bukaan masker solder 2-3 mm, emas atau timah perendaman.
• Fiducial lokal untuk perangkat nada halus BGA/QFN.

8.3 Ukuran & Kuantitas Panel

• Ukuran panel dalam batas oven pick-and-place dan aliran ulang (≤400 mm × 400 mm).
• Efisiensi seimbang dan pemanfaatan bahan; hindari bengkok.
• Pake tab yang terpisah atau slot yang dirutein buat ngurangin stress selama depaneling.

9.1 Cek Listrik

• DRC kagak ada kesalahan fatal.
• Pencocokan panjang sinyal kritis, impedansi, jarak.
• Jaring daya lewat hitungan dan kapasitas arus.
• Simulasi integritas sinyal hasil memenuhi persyaratan diagram mata.

9.2 Cek DFM

• Ukuran bantalan per IPC-7351.
• Jarak komponen memenuhi persyaratan minimum pick-and-place.
• Bendungan topeng solder, layar sutra, penandaan polaritas bening.
• Bukaan stensil memenuhi rasio luas.
• Panelisasi ame rel alat ngasi.

9.3 Cek DFT

• Cakupan titik uji pada jaring kritis.
• Poin tes kagak terhalang.
• Kelayakan perlengkapan TIK.

9.4 Cek Perakitan

• Rel alat dan tanda fidusial ada.
• Cara panelisasi masuk akal.
• Jarak komponen dari V-cut ≥0.5 mm.

9.5 Kelengkapan Dokumentasi

• Penamaan lapisan Gerber distandarisasi.
• nomor bagian BOM, paket, jumlah akurat.
• Pilih & tempatin file yang cocok dengan BOM.
• Berkas stensil cocok dengan desain PCB.

Buat produk warisan atau usang Papan sirkuit PCBA, rekayasa balik PCBA bisa bikin skema, BOM, dan file Gerber dari papan fisik dan nyambungin data yang dipulihin ke yang baru Desain PCB ame Rakitan PCBA alur kerja.

Proses rekayasa balik kite termasuk:

• Pencitraan papan dan pemeriksaan sinar-X buat ngepetain lapisan internal.
• Identifikasi komponen dan ekstraksi BOM termasuk penggantian bagian yang udah usang.
• Tangkapan skematik dari rekonstruksi netlist.
• Rekreasi tata letak PCB dengan perbaikan DFM.
• Prototipe rakitan PCBA dan pengujian fungsional.

Layanan tambahan bernilai tambah:

• Lapisan konform buat lingkungan yang keras.
• Pot dan enkapsulasi buat ketahanan getaran.
• Isi kurang buat paket BGA dan CSP.
• Kerjain ulang dan perbaikin pake stasiun kerja ulang BGA.
• Pengembangan tes fungsional buat PCBA khusus.