Membuat rangkaian PCB

Di dalam peralatan elektronika terdapat rangkaian elektronika yang terdiri dari komponen-komponen yang saling berhubungan dan memiliki tugas/ fungsi masing-masing yang berguna agar peralatan elektronika tersebut dapat bekerja dengan baik. Masing-masing komponen tersebut akan menjalankan tugas/ fungsinya apabila dialiri arus listrik yang sesuai dimana suatu komponen terhubung dengan komponen lainnya pada jalur yang tepat. Jalur-jalur yang akan menghubungkan komponen-komponen elektronika tersebut dikenal dengan sebutan layout rangkaian. Layout dan komponen-komponen elektronika akan terintegrasi pada sebuah papan rangkaian tercetak yaitu PCB.

Sekilas Tentang PCB

PCB merupakan singkatan dari Printed Circuit Board yang apabila diartikan dalam bahasa Indonesia menjadi Papan Rangkain Tercetak (PRT).

Secara struktur, PCB seperti kue lapis yang terdiri dari satu dan beberapa lapisan dan dilaminasi. Terdapat beberapa jenis PCB berdasarkan jumlah lapisannya, namun untuk rangkaian elektronika yang sederhana cukup menggunakan jenis  Single Sided PCB yaitu PCB  yang hanya terdiri dari satu lapisan tembaga yang tertempel di satu sisi substrat PCB. Substrat adalah lapisan dasar (landasan) dari PCB. Sementara lapisan tembaga adalah penghantar atau penghubung antara satu komponen dengan komponen lainnya. Semua komponen dirangkai dan dipasang pada PCB dengan menggunakan solder. Di atas lapisan tembaga terdapat soldermask yang berfungsi melindungi tembaga atau jalur konduktor dari hubungan atau kontak yang tidak disengaja. Lapisan soldermask ini hanya terdapat pada bagian-bagian PCB yang tidak disolder. Sedangkan bagian yang akan disolder tidak ditutupi oleh lapisan soldermask. Lapisan soldermask ini juga dapat membantu para pengguna PCB untuk menyolder tepat pada tempatnya sehingga mencegah solder short (terhubung singkat). Silkscreen merupakan cetakan huruf, angka dan simbol pad PCB. Silkscreen ini berfungsi sebagai tanda atau indikator untuk komponen-komponen elektronika pada PCB sehingga mempermudah orang dalam merakitnya.

Langkah-langkah membuat rangkaian elektronika di PCB

Banyak metode yang dapat ditempuh dalam proses pembuatan rangkaian elektronika di PCB. Pada tulisan ini akan diuraikan salah satu cara dengan langkah-langkah praktis, ekonomis dan bisa mendapatkan hasil yang memuaskan serapi buatan pabrikan.

1. Desain layout PCB

Proses desain dilakukan dengan mengubah gambar skema rangkaian elektronika menjadi gambar layout rangkaian ke PCB. Menggambar layout ke PCB dapat dilakukan secara konvensional dengan menggunakan spidol permanen, namun untuk hasil yang lebih rapi seperti buatan pabrikan dapat dilakukan dengan menggunakan komputer.

Seiring dengan perkembangan teknologi dan informasi yang berdampak pada tingginya tingkat penggunaan dan ketergantungan masyarakat pada penggunaan gadget seperti smartphone dan android, kini berbagai aplikasi yang ada pada komputer sebagian besar dapat juga kita temui pada smartphone/ android. Demikian pula dengan aplikasi pembuat layout PCB

2. Mencetak gambar layout ke papan PCB

Untuk proses mencetak gambar layout ke PCB, teknik transfer paper paling digemari oleh penggemar elektronika karena sangat praktis, mudah dan murah. Gambar layout yang telah dibuat dikomputer kemudian di print dengan posisi pencerminan menggunakan printer laserjet dan kertas yang digunakan adalah kertas artwork paper seperti kertas glossy,kertas kalender, kertas kado dan lain sebagainya dimana satu sisi permukaannya agak licin dan sisi kertas lainnya agak kasar. Dan harus diingat ya, printer yang  digunakan adalah printer laserjet, karena tinta dari printer laserjet lah yang dapat menempel/merekat permanen pada PCB. Apabila tidak ada printer laserjet, boleh saja menggunakan printer inkjet tetapi kemudian harus di fotokopi. Hasil fotokopi inilah yang akan digunakan karena sifat tinta yang sama dengan laserjet.

Letakkan kertas artwork yang telah di print tadi ke atas PCB. Permukaan yang ada tintanya menghadap ke lapisan tembaga PCB. Gosok bagian belakang kertas menggunakan setrika yang telah dipanaskan sampai kira-kira seluruh bagian jalur layout telah menempel sempurna pada permukaan tembaga PCB.

Selanjutnya rendam PCB pada suatu wadah yang telah diisi air. Proses ini bertujuan untuk melepaskan kertas glosssy yang telah ikut melekat pada PCB tanpa menghilangkan/merontokkan tinta jalur layout rangkaian yang telah merekat pada PCB.

3. Etching PCB

Merupakan proses melarutkan bagian tembaga yang tidak tertutupi lapisan  tinta laserjet  dengan menggunakan cairan FeCl₃ (Ferri cloride) yang bisa dibeli di toko yang menyediakan komponen-komponen elektronika. 

Alternatif lainnya apabila tidak ada FeCl₃ adalah  menggunakan cairan H₃ yang merupakan campuran Hydrocloride Acid (HCl) + Hydrogen Peroxide (H₂O₂) + Air (H₂O). HCl dan H₂O₂ dapat dibeli di toko Kimia. Adapun perbandingan larutan H3 ini adalah: [HCl :  H₂O₂ : H₂O = 1:2:3] artinya apabila menggunakan HCl 100 ml, maka H₂O₂ 200ml dan air 300 ml. Kelebihan melarutkan menggunakan H3 dibandingkan FeCl₃ ini adalah harganya yang lebih ekonomis, lebih cepat larut (tidak perlu digoyang-goyang saat melarutkan) dan tidak meninggalkan bekas kotor sisa etching apabila tumpah/terciprat ke lantai.

Ada lagi alternatif mudah lainnya yang dapat digunakan sebagai pelarut pada proses etching,  yaitu bahan pembersih yang biasa digunakan sehari-hari yaitu cairan Vixal (pembersih keramik toilet) dicampurkan dengan vanish (pembersih noda pakaian) dengan perbandingan 2:1. Artinya apabila menggunakan cairan vixal sebanyak 2 tutup botol, maka tambahkan vanish sebanyak 1 tutup botol. Kedua jenis cairan pembersih ini bisa digunakan karena pada Vixal terdapat kandungan HCl dan pada Vanish mengandung H₂O_2.

Apabila proses etching telah selesai, PCB dibilas menggunakan air mengalir sampai bersih. Untuk membersihkan sisa-sisa tinta yang masih menempel dapat menggunakana thinner, bensin , solar atau minyak sejenis. Amplas halus juga dapat digunakan untuk membantu agar permukaan PCB benar-benar bersih. Kemudian apabila diinginkan (optional) lapisi PCB dengan anti karat yaitu larutan gondorukem/resin dengan Thinner A atau bisa juga menyemprotkan spray pylox clear.

4.  Pengeboran

Lakukan pengeboran pada bagian-bagian yang diinginkan, yaitu bagian tengah hole. Hole adalah tempat memasukkan kaki komponen yang berlubang pada bagian tengahnya. Sesuaikan Ukuran mata bor dengan besar lubang kaki komponen yang diinginkan.

5. Merakit komponen

Pada proses ini, komponen-komponen dirangkai sesuai lataknya masing-masing kemudian direkatkan pada jalur PCB dengan menggunakan timah yang dipanaskan dengan solder dikenal sebagai proses penyolderan.

Demikianlah beberapa langkah mudah membuat rangkaian elektronika pada PCB. Sebaiknya sebelum uji coba dan siap untuk digunakan, pastikan kembali apabila jalur dan rangkaian sudah benar dengan melakukan pengukuran menggunakan multitester.