Bikin PCB (printed circuit board) sendiri

PCB jadi

Akhir-akhir ini lagi banyak kerjaan bikin schematic, PCB, mulai dari project sendiri sampe yang plus-plus, haha ... ni mo curhat dulu ne, gw memang non akademis and ga punya guru juga dibidang ginian, alhamdulillah gw sekarang uda bisa design schematic sendiri dari mentah, nentuin komponen sampe nentuin nilai komponen, ngeprogram chip, bikin schematic, layout pcb ampe nyolder semua dikerjain sendiri.

Gw suka kerjaan/kegiatan kaya begini selama itu ga melulu itu-itu lagi, intisari curhatannya begini, lo siapapun lo disana selama lo freak sama satu bidang, lo exited sama satu bidang ikutin kata hati lo, gw punya perjalanan pelik banget, gw ga punya guru dielektro, setiap gw ketemu bakal calon guru selalu mereka terlihat takut ilmunya kesedot gw, jadi gw selalu berkutat sama hal yang ga gw ngerti sendiri tapi nekat, haha...

Kebiasaan gw selalu bongkar barang apapun yang gw temui, mulai dari benda mati ampe mahluk hidup coy, wkwkwk ..... dulu sering banget gw bongkar and ga ngarti apa yang gw liat, and barangnya jadi rusak, hahaha.... tapi seiring berjalannya waktu gw mulai ngerti apa yang gw liat n hadapin, ampe sekarang gw ga sadar gw uda bisa bikin rangkaian sendiri, bikin schematic pake software, bikin PCB sampe nyolder sendiri, ampe pernah gw jualan downloader ke mahasiswa mekatronika, wkwkwk....

Apapun yang berbau ngoprek selalu gw kerjain pake cinta, pake hati, and gw ga pernah mikirin rupiah, sekarang gw da bisa bikin mesin ini itu … so kita sering dibingungkan sama teori yang ga penting akhirnya kita ga jadi diri sendiri tapi jadi orang lain, and stress, kadang punya banyak materi tapi hidupnya hampa, haha...sering banget gw ketemu orang kek gini, tonton film “3 idiot” deh, gw juga kenyang dilarang ini itu dikeluarga, tapi mereka sekarang cman bisa bangga setelah ngeliat kemampuan gw.

So yang perlu kita miliki sedini mungkin bukan nilai tinggi dan ijasah dari sekolah favorit, bukan juga uang banyak, tapi mengenal diri sendiri, soal duit ngikutin ko, gw sering dipaksa jadi tenaga ahli and pernah dibayar per harinya 450 rebu ini bukti nyata, kali sebulan lo itung sendiri dah, so lupain nilai tinggi and ijasah tapi carilah ilmu, indikatornya ada dihati lo ketika lo cinta akan sesuatu itu adalah sejatinya diri lo, jadilah diri lo sendiri bukan orang lain, lo adalah manusia yang diciptakan berbeda, lo diciptakan unik berbeda dari yang lainnya, lo ga akan pernah nyadar sewaktu pengetahuan dan kemampuan lo meningkat pesat, orang-orang bakal cari lo karena mereka tau siapa lo, and mereka ga segen modalin lo, tapi … ya ... lo tinggal pilih-pilih dah, semua tergantung selera dan kata hati, hahaha...., jadi mulai sekarang jadilah diri sendiri, jangan nunggu telat, ga ada kata telat memang, tapi kalo ampe telat lo pasti berhadapan dengan galau and bingung, and lo butuh nyali and keberanian extra besar untuk membuat keputusan besar dalam hidup lo!

OK … curhat nya segitu dulu .... “hah? Jadi masih mo dilanjut curhatnya???? … desigh!!” …. wkwkwk … santei aja coy dari awal gw da janji blog ini ga akan berbagi kegalauan, tapi harapan gw dengan curhatan gw ini gw bisa menginspirasi orang-orang yang sedang dalam persimpangan khususnya yang lagi tersesat karena menjadi orang lain yang mudah-mudahan bisa menginspirasi alam bawah sadar and memunculkan insigh berupa solusi, ....hoaam.....

Stepping nya begini kalo mo bikin PCB sendiri :

1. Software CAD untuk bikin schematic and layout (altium, protel, diptrace, proteus, eagle, dsb), gw pake eagle.
2. Printer LaserJet, buat proses transfer layout ke papan PCB.
3. Kertas transfer, ada jualannya and lumayan mahal namanya kertas transfer PCB.
4. Papan PCB kosong.
5. FeCl3, ferit klorida untuk proses etching (proses ngerontokin tembaga pada papan PCB).
6. Mesin heat press ato strika, buat proses transfer dari kertas ke papan PCB.
7. Cemilan sehat, fungsinya buat nambahin kerjaan, biar lo kerja multitasking sambil ngoprek sambil ngunyah-ngunyah or sruput-sruput, biar mood lo lebih merekah, haha...
8. MP3 player …. musik sekenceng-kencengnya tapi inget tetangga coy.

Gambar layout schematic

Gambar layout PCB setelah diprint

Setelah semua dirasa ga ada kesalahan selanjutnya lo bisa langsung print pake printer LaserJet.

Kenapa pake printer LasaerJet pake printer dotmatrix, deskjet, ato printer tinta biasa bisa ga?

Ga bisa, karena printer tinta meresap ke kertas and ga bisa ditransferkan ke papan PCB, meskipun tinta yang lo pake tinta sublimasi, laserJet persis seperti mesin foto copy isinya bukan tinta tapi toner, berupa serbuk hitam yang terionisasi, serbuk ini tidak menempel kuat pada kertas, dipaksa menempel karena proses pemanasan didalam mesin printer/foto copy, mangkannya kertas keluaran laserJet or foto copy pasti anget.

Karena prosesnya seperti itu timbunan serbuk toner pada kertas bisa ditransferkan ke papan PCB, karena serbuk toner tersebut berupa padatan, untuk melepaskan padatan toner yang sudah mengeras karena proses pemanasan pada printer hanya perlu air panas saja, seperti kita tau kertas pada air hangat akan melembek, untuk memudahkan proses pelepasan padatan toner harus dipilih kertas yang agak licin, karena kertas transfer PCB mahal dan susah nyarinya, bisa menggunakan kertas lain, contoh kertas kalender (nama kertasnya A paper), kertas kalkir, atau plastik tahan panas, plastik mika sangat baik digunakan karena bisa mentransferkan padatan toner 100% ke PCB, hanya plastik mika kebanyakan tidak tahan panas, jadi pas keluar mesin printer laserJet plastik mika bisa mengerut karena panas, tapi masih bisa digunakan (bisa digunakan berkali-kali), so saran gw jangan beli kertas transfer, ditempat gw kertas transfer PCB dihargai 20.000 untuk 4 lembar, dan sekarang da ga ada yang jual.

Buat lo yang pengen hasil perfect lo bisa menggunakan tehnik sablon, cman perlu repot sedikit, karena proses sablon menambahkan proses afdruk, step untuk proses sambon :

1. Print layout PCB dikertas kalkir ato (kertas HVS yang kemudian dibasahi minyak sayur) supaya jadi transparan, sebelum digunakan semprot kertas dengan cairan bensin (sedikit saja), hal ini bertujuan supaya padatan toner mengembang menjadi pekat.
2. Pemilihan screen sablon menggunakan screen monil T200.
3. Proses afdruk, menggunakan emulsier khusus seperti superX, ulano30, diazol, dsb bisa dibeli ditoko kimia sablon, campur kedua cairan dan oleskan pada screen sablon secara merata dan tipis (lakukan ditempat temaram, jangan ditempat terang).
4. Proses pengeringan, emulsi yang telah merata pada screen dikeringkan menggunakan mengering seperti kipas angin atau hair drayer (lakukan ditempat temaram, jangan ditempat terang atau proses afdruk akan gagal).
5. Tempelkan layout hasil print pada screen sablon, lakukan pencahayaan (bisa menggunakan mesin afdruk atau cahaya matahari), rentang waktu pencahayaan silahkan experimen sendiri mulai dari 1 ~ 10 menit, karena proses afdruk tergantung intensitas cahaya pada cairan emulsi.
6. Hentikan pencahayaan, lepas kertas film (kertas layout) dari screen.
7. Basahi screen dengan air keran, kemudian semprot menggunakan sprayer hingga gambar layout terlihat, jika emulsi screen rusak artinya proses afdruk kurang lama, kalau emulsi screen keras artinya proses afdruk terlalu lama.
8. Keringkan screen, kemudian sinari lagi (untuk mengeraskan emulsi).
9. Proses sablon (sudah bisa digunakan).

Alat sablon

Menggunakan proses sablon ini memang sedikit merepotkan untuk pembuatan PCB 1 buah, idealnya tehnik sablon ini digunakan untuk pembuatan PCB banyak. Tehnik sablon ini bisa digunakan untuk proses silk and masking, cat sablon juga bisa digunakan untuk silk dan masking.

Mesin Heat press

Kertas yang telah diprint layout PCB menggunakan printer laserJet kemudian dipres menggunakan alat pemanas, bisa juga menggunakan strika pada suhu maksimal, usahakan pada saat memanasi strika tidak bergerak-gerak dan penekanan harus merata, proses ini dibutuhkan untuk melekatkan toner yang ada dikertas ke tembaga di papan PCB.

Proses pelepasan dengan air

Gunakan air hangat untuk melepas kertas yang menempel pada papan PCB, jika yang digunakan kertas transfer tentu kertas akan melepas dengan mudah dan menghasilkan hasil transfer 100% (semua toner pindah ke papan PCB), usahakan kertas yang tersisa di papan PCB dibersihkan agar tidak menutup jalur pada proses etching.

Larutan FeCl3

Selanjutnya proses etching, proses untuk merontokan tembaga hingga menyisakan tembaga hanya seperti gambar layout, proses ini menggunakan proses kimia menggunakan larutan FeCl3, larutan ini berbahaya dan beracun, larutan ini adalah larutan ion Fe+3 dan Cl-3, angka 3 ini menandakan larutan ion ini sangat kuat untuk melakukan proses oksidasi dan reduksi, akan lebih baik jika digunakan air panas atau proses etching dilakukan pada suhu tinggi (40 ~ 60 derajat celscius), hal ini memudahkan proses ionisasi pada papan PCB yang mengakibatkan mudahnya proses oksidasi, FeCl3 ini berbentuk serbuk bisa dibeli di toko kimia seharga 25.000/kg (harga saat ini).

Campurkan -/+500mL (2 gelas) air hangat dengan 3 sendok makan FeCl3, gunakan pengaduk dan wadah berbahan plastik, bahan logam akan mengalami proses oksidasi, masukan papan PCB yang telah memiliki layout kedalam cairan FeCl3 hangat, jangan lupa digoyang-goyang.

Proses etching pada larutan FeCl3

Memang merepotkan goyang-goyangnya, sebetulnya mesin etching itu tidak sulit untuk dibuat, kayanya kalo keseringan bikin PCB kudu bikin mesin etching supaya bisa otomatis and sempurna hasilnya, maybe next tunggu aja artikelnya ….

PCB setelah dicoating dengan timah

PCB hasil etching tanpa coating

PCB setelah dilepas kertas transfer

PCB dengan coating timah menggunakan solder

Cairan FeCl3 atau ferit klorida masih bisa digunakan tidak perlu dibuang, masukan kedalam wadah khusus (wadah plastik) untuk keperluan dilain waktu. Jika dibuang FeCl3 ini bersifat limbah berbahaya, seperti telah dibahas mereka adalah cairan ion +3 dan ion -3, jadi sangat kuat dan bersifat toxic (beracun), uap ferit klorida yang keluar saat menggunakan air hangat alangkah baiknya tidak terhirup hidung meskipun ngerasa punya hidung mancung, haha ....

Untuk mengurangi sifat toxic dari FeCl3 ini sebelum cairan ini dibuang simpan dalam wadah dan masukan paku, baut, dsb yang terbuat dari besi, hal ini akan merubah susunan kimia FeCl3 menjadi FeCl2 dan begitu seterusnya, paku, baut dan barang besi yang direndam akan berkarat secara cepat dan akan hancur, hancuran ini akan bersatu dengan Fe+3 menjadi Fe+ dan proses ini akan menetralkan Cl-3 menjadi Cl-, setelah itu cairan ini baru bisa dibuang, atau bisa digunakan sebagai bahan experiment bikin batre misalnya, selain penghasilkan PCB kita juga mesti cinta lingkungan, ironis kalo kita jijik ngeliat orang lain ngerusak alam, koruptor tapi kalo kita sembarangan buang cairan ini apa ga jadi aneh tuh? … maling teriak maling dong?

Setelah proses etching selesai, selanjutnya proses menghilangkan layout menggunakan tiner atau cairan M3 (thiner sablon), sehingga terlihat jalur-jalur layout dari tembaga, disini mulai keliatan hasil kerja setelah bersusah payah dari awal, horeee akhirnya ...

Ga lantas bisa digunakan, sebelum proses pengeboran untuk membuat lubang-lubang tempat komponen, hal yang perlu diingat adalah tembaga dapat mengalami oksidasi dengan oksigen dan kelembaban udara H2O yang akan mengakibatkan tembaga yang sekarang terlihat cling mengkilat dan bersih akan berkarat dan berwarna hijau karena kimianya berubah menjadi Cu2O, lama-lama proses oksidasi ini akan merusak jalur-jalur PCB dan akan berdampak putusnya jalur-jalur tersebut, sia-sia dah kerja repotnya.

Untuk itu jalur-jalur PCB ini harus dilapisi dengan logam konduktip yang dapat melindungi proses oksidasi, bisa menggunakan timah, bisa menggunakan perak, proses ini bisa menggunakan elektro plating (elektrolisis), atau menggunakan proses kimia menggunakan cairan kimia yang lebih tinggi nomor atomnya, misal cairan perak nitrat AgNO3 = Ag+3 dan NO-3, cairan perak nitrat ini terhitung mahal, tapi hasilnya tentu memuaskan sekaligus lapisan perak Ag memiliki konduktifitas lebih baik dari pada tembaga Cu, memang untuk ngebahas ini harus dibikin artikel khusus tapi untuk mudahnya buatpara newbie bisa menggunakan timah secara manual bukan elektroplating, elektroplating itu sulitnya adalah proses kalibrasi arus, jadi kalo sibuk jangan pake solusi ini gunakan solusi lain.

Ada lagi yang lebih mudah tapi lumayan hasilnya, yaitu menggunakan arpus, disebagian tempat arpus memiliki isitilah lain seperti gondorukem, dll. Yang jelas bahan pembuatnya adalah getah pinus, lapisan ini bersifat meleleh pada saat dipanaskan, jadi untuk melelehkan arpus bisa menggunakan tiner kemudian panaskan, setelah itu oleskan pada papan PCB, lapisan ini akan menghambat proses oksidasi tembaga, lebihnya lapisan ini akan memudahkan proses menyolderan, tapi memang untuk PCB profesional ini bukan solusi yang tepat.

Apa jadinya kalo bikin layout PCB dari emas? Haha.... yang jelas dunia digital sudah lama mengenal itu hanya mereka merahasiakannya, mulai dari kaki-kaki processor, SD card, dll menggunakan emas 24 karat, memang kita bisa menambang emas 24 karat dari peralatan elektronik tersebut, cukup menggunakan cairan asam kuat seperti “...........” sensor sedikit ya soalnya bahaya banget, cairan ini benar-benar toxic ga sedikit orang yang kurang paham kimia and ga peduli kesehatan pada mati ngedadak, cairan ini mulai dari cairan sampe uapnya bersifat toxic kuat (beracun), kalo kena badan bisa melepuh, meskipun membuat cairan ini sangat tidak sulit, kita tau logam emas dan platina sangat kuat dan tidak bereaksi terhadap beberapa cairan kimia, tapi tidak dengan cairan tersebut, tapi perlu diingat juga 1 buah processor hanya memiliki beberapa micro gram emas, jadi sedikit sekali karena itu dibutuhkan banyak (dijamin merepotkan, so yang pasti-pasti aja).

PCB lengkap dengan vias, mask, dan silk.

Mungkin ga bikin PCB seperti ini secara rumahan? Sangat-sangat mungkin sekali …. buat beberapa orang yang punya minat pasti mau repot-repot and cape, anak-anak akan suka hal seperti ini, karena kegiatan semacam ini bisa menginspirasi mereka ke dunia kimia, elektro, bisnis, dsb. Dan ternyata anak-anak sebandel apapun mereka kalau minat dan bakat mereka bisa dipenuhi mereka sangat santun, nurut dan mudah diatur jadi ga perlu marah-marah, jadi ajaran agama soal toleransi dan memaklumi itu ternyata memang benar, masalahnya tinggal bagaimana kita memasuki dunia mereka bukan mereka yang dipaksa memasuki dunia kita dan mengikuti semua fantasi dan kepentingan kita, itu bukan ajaran agama.

Ilmu pengetahuan memang ga bisa dikotak-kotak, fisika, kimia, matematik, elektro, biologi, psikologi, dsb, karena kenyataannya semuanya akan saling melengkapi dan saling berhubungan, belajar dialam selalu menjadikan kita holistic learner (mempelajari semua), contoh dunia elektronika tidak akan pernah bisa lepas dari kimia, fisika dan matematik, tapi kenapa sekolah memisahkan itu semua? Lihat apa jadinya, lihat fakta dan dampaknya di realita? Akhirnya banyak orang ngaku-ngaku sebagai ahli tapi kenyataannya mereka tidak ahli. Dan mereka baru ahli berkata-kata atau debat kata bukan karya, terbukti mereka tidak punya karya, itulah yang membedakan negara ini beserta SDM nya tidak maju, itulah kenapa kita beda dengan luar, dan itulah kenapa kita lebih mengidolakan luar, padahal negara ini kaya ….. ya kaya gitu, wkwkwk....

Sampai ketemu ditulisan-tulisan saya selanjutnya.