PERANCANGAN SISTEM
3.3 Proses Pembuatan PCB
3.3.1 Pengertian PCB (Printed Circuit Board)
PCB adalah sebuah papan yang penuh dengan komponen - komponen elektronika yang tersusun membentuk rangkaian elektronik atau tempat rangkaian elektronika yang menghubungkan komponen elektronik yang
satu dengan lainnya tanpa menggunakan kabel. Disebut dengan Papan Sirkuit karena diproduksi secara massal dengan cara mencetak. PCB dilapisi lapisan logam (tembaga) yang berfungsi sebagai penghubung antar komponen, Lapisan logam ini nantinya akan menjadi kabel yang tersusun rapi, setelah kita melarutkan pada larutan FerryClorit + air.
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit (Pertinax) atau fiberglass dimana salah satu sisi permukaannya dilapisi dengan tembaga tipis. Jenis ini umumnya disebut single side karana hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Berikut merupakan sejarah singkat PCB:
1936 : Paul Eisler, seorang ilmuwan Austria, pertama kali menemukan PCB.
Ia menggunakan papan sirkuit ini untuk pembentukan sebuah radio.
1943 : Amerika Serikat kemudian mengadopsi papan sirkuit ini dalam radio militer dalam jumlah besar.
1948 : Pertama kalinya PCB dikomersialisasikan di Amerika Serikat
1950 : Setelah tahun ini, kemudian PCB telah dapat digunakan secara massal terutama di industri elektronika.
3.3.2 Fungsi PCB
Printed Circuit Board (PCB) yang kedua sisinya digunakan untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga kedua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur – jalur pengawatan, PCB ini juga berfungsi sebagai dudukan komponen – komponen. Pada saat rangkaian dihubungkan dengan umber tegangan, maka jalur – jalur pengawatan pada PCB ini akan berfungsi sebagai penghantar arus listrik.Jalur – jalur pengawatan tersebut akan menghubungkan satu komponen dengan komponen yang lain secara terpadu,sehingga berbentuk suatu rangkaian elektronik.Menggunakan PCB didalam perakitan – perkitan peralatan elektronik, diperoleh keuntungan antara lain :
1. Mudah mencari kerusakan, jika alat tersebut mengalami gangguan.
2. Dapat dibuat peralatan elektronik yang semakin kecil, karana tempat dudukan komponen dapat dipersempit.
3. Sedikit menggnakan kabel.
4. Pada peralatan yang bekerja dengan frekwensi tinggi dapat dicegah terjadinya frekuensi liar
3.3.3 Lapisan Pembentuk PCB
Gambar 3.7 PCB
Walau jika dilihat sekilas PCB hanya berupa sebuah papan, namun papan tersebut ternyata memiliki beberapa lapis dengan bahan material penyusun yang berbeda-beda. Jika diibaratkan, lapisan tersebut mirip dengan kue lapis. Berikut merupakan struktur dan komposisi dari PCB.
1. Substrat (Lapisan Standar)
Bahan lapisan pertama yang biasanya menjadi dasar sebuah PCB disebut dengan substrat, yang dapat berupa FR2 (Flame Resistant) dan FR4. Flame resistant 2 merupakan istilah yang merujuk pada kertas bonfing resin sintetis. FR2 dibuat dengan cara membuat sehelai kertas diserapi oleh resin plastik. Resin plastik yang digunakan merupakan bahan kimia bernama formaldehida fenol.
Sementara itu, FR4 sendiri terbuat dari anyaman fiberglass yang telah menjalani proses pelapisan dengan resin epoksi. Jika dibandingkan dengan FR2, FR4 memiliki daya serap air lebih rendah, sehingga menjadikannya material dengan daya isolasi baik yang juga memiliki ketahanan terhadap temperatur hingga 140oC.
Dengan kualitas ini, PCB berbahan substrat FR4 harganya lebih mahal dibandingkan dengan FR2.
2. Tembaga
Lapisan selanjutnya adalah tembaga pipih yang direkatkan ke bagian substrat dengan cara dilaminasi pada temperatur tertentu. Karena PCB sendiri ada dua jenis, maka jumlah lapisan tembaga bergantung dari jenis PCB tersebut.
Untuk Single Sided PCB, hanya akan dilapisi oleh satu lapisan tembaga di salah satu sisi substrat, sementara untuk Double Sided, di kedua sisinya dilapis dengan tembaga. Perkembangan teknologi saat ini sudah semakin maju sehingga pelapisan tembaga pun disesuaikan denga kebutuhan. Terdapat pula PCB yang dilapisi hingga 16 lapisan tembaga karena kebutuhan rangkaian elektronik yang diinginkan.
3. Soldermask
Merupakan lapisan setelah tembaga, yang fungsinya menjaga agar lapisan tembaga dan jalur konduktor tidak mengalami kontak yang tak disengaja.
Soldermask juga cukup penting untuk mencegah terjadinya solder short (hubungan singkat solder). Pada umumnya, lapisan soldermark memiliki warna hijau, dan ada pula beberapa yang warnanya biru atau merah.
4. Silkscreen
Berfungsi untuk memberikan indikator atau tanda bagi komponen-komponen elektronika yang dirangkai dalam PPCB, sehingga orang pun lebih mudah merangkai sebuah rangkaian. Silkscreen ini biasanya berwarna putih atau hitam, dengan cetakan huruf, angka, dan simbol pada PCB.
3.3.4 Alat dan bahan pembuatan PCB
Alat dan bahan pembuatan PCB adalah sebagai berikut : 1. Papan Pcb
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit( Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaannya dilapisi dengan tembaga tipis.Jenis ini umumnya disebut single side karana hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Sedangkan PCB yang kedua sisinya digunakan untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga kedua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur – jalur pengawatan, PCB ini juga berfungsi sebagai dudukan komponen – komponen.
2. Kertas Milimeter Block
Kertas milimeter block adalah kertas bergaris yang memiliki block kotak bergaris yang telah terukur. Dimana kertas milimeter block dalam
pembuatan papan PCB digunakan untuk menggambar gambar rangkaian, gambar tata letak komponen, dan gambar jalur PCB
3. Setrika
Setrika ini berfungsi untuk menggosok gambar rangkaian yang sudah di print ke permukaan papan PCB polos agar dapat digunakan untuk membuat projek tersebut
4. Pelarut Pcb
Bahan Pelarut untuk menghilangkan lapisan tembaga pada papan PCB yang tidak tergambar pola jalur (tidak tertutup tinta) adalah dengan melakukan etching (pelarutan). Ada beberapa bahan kimia yang dapat dipergunakan untuk etching diantaranya adalah larutan :
a.Feri Clorida (FeCl3) b.Natrium Sulfat (Na2SO4) c.Asam Nitrat (HNO3)
d.Asam Clorida + Perhidrosida (HCl + H2O2) 5. Amplas
Amplas (kadang juga disebut kertas pasir) adalah sejenis kertas yang digunakan untuk membuat permukaan benda - benda menjadi lebih halus dengan cara menggosokkan salah satu permukaan amplas yang telah ditambahkan bahan yang kasar kepada permukaan benda tersebut.
6. Pisau Cutter
Cutter memiliki beragam bentuk dan ukuran, ada yang besar, sedang, dan kecil. Ada yang berbentuk bulat, panjang atau seperti gantungan kunci. Tapi meskipun memiliki berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda - beda, fungsi cutter cuma satu, yaitu untuk memotong.
7. Bor Pcb
Bor PCB adalah merupakan bor listrik tangan mini yang digunakan untuk membuat lubang pada PCB, lubang - lubang yang terdapat di bantalan PCB yang berfungsi untuk menaruh kaki komponen elektronika dan skrup ulir.
3.3.5 Proses Pembuatan PCB Secara Manual
1. siapkan perangkat yang digunakan untuk membuat suatu jalur pada PCB yaitu dengan memnggambar rangkaian PCB pada aplikasi eagle
Gambar 3.8 Rangkaian PCB pada Eagle
2. Setelah selesai digambar pada aplikasi eagle maka gambar tersebut di print menggunakan kertas milimeter block
3. Setelah kertas di print maka panaskan setrika untuk menggosok kertas dengan papan PCB kosong perhatikan panas dari setrika karna itu itu juga mempengaruhi dalam penggososkan pada PCB
Gambar 3.9 Layout di PCB
4. Siapkan semua komponen yang akan digunakan 5. Ukur ukuran komponen
6. buatlah titik-titik pada kaki komponen, setelah itu sambungkan kaki-kaki pada komponen dengan komponen lainnya sesuai dengan gambar rangakaian.
7. setelah semua kaki komponen telah nyambung dan sesuai dengan gambar rangkaian, panaskan air sampai mendidih dan siapkan ferilclorit( larutan untuk melarutkan tembaga pada PCB)
8. setelah air sudah mendidih siapkan nampan atau tempat untuk melarutkan PCB (jangan menggunakan tempat yang terbuat dari besi atau logam untuk wadah melarutkan)
9. setelah wadah siap tuangkan ferilclorit ke wadah setelah itu masukkan PCB yang akan dilarutkan dan goyang-goyang sampai semua lapisan pada PCB yang tidak dilapisi spidol larut.
10. setelah semua lapisan PCB yang tidak dilapisi spidol terlarut maka angkat PCB dan cuci dengan air sampai semua cairan ferilclorit yang tertinggal di PCB bersih.
11. setelah itu keringkan dan lakukan pengeboran pada tempat-tempat kaki komponen pada PCB