Lebar jalur PCB menentukan berapa arus yang aman lewat tanpa membuat tembaga terlalu panas. Untuk PCB tembaga 1 oz di lapisan luar dengan kenaikan suhu 10°C, jalur 1 A butuh sekitar 0,3 mm, jalur 3 A sekitar 1,4 mm, dan jalur 5 A sekitar 2,8 mm. Angka ini dihitung dari standar IPC-2221, dan di artikel ini kamu akan tahu cara menghitungnya sendiri.
Kenapa lebar jalur PCB harus sesuai arus?
Jalur tembaga punya hambatan. Saat arus lewat, sebagian energi berubah jadi panas. Kalau jalurnya terlalu sempit untuk arus yang lewat, suhunya naik terus. Akibatnya bisa ringan (tegangan turun, regulator jadi tidak stabil) sampai berat (jalur mengelupas atau putus seperti sekring).
Masalahnya, kesalahan ini tidak kelihatan di layar. DRC di KiCad hanya mengecek aturan jarak dan lebar minimum, bukan apakah jalurmu kuat menahan arus. Jadi lebar jalur daya harus kamu tentukan sendiri sebelum routing.
Tiga hal yang menentukan lebar jalur
- Arus yang lewat jalur itu. Pakai arus puncak, bukan rata-rata.
- Tebal tembaga. Yang paling umum 1 oz (±35 µm). Tembaga 2 oz (±70 µm) dua kali lebih tebal, jadi jalurnya bisa lebih sempit untuk arus yang sama.
- Kenaikan suhu yang diizinkan (ΔT). Patokan aman yang sering dipakai adalah 10°C di atas suhu sekitar.
Satu lagi: posisi jalur. Jalur di lapisan luar (atas/bawah) lebih mudah membuang panas daripada lapisan dalam, jadi untuk arus yang sama, jalur di lapisan dalam harus lebih lebar.
Rumus lebar jalur PCB menurut IPC-2221
Standar IPC-2221 memberi rumus hubungan arus, kenaikan suhu, dan luas penampang tembaga:
I = k × ΔT^0,44 × A^0,725
I = arus (ampere)
ΔT = kenaikan suhu (°C)
A = luas penampang tembaga (mil²)
k = 0,048 untuk lapisan luar, 0,024 untuk lapisan dalamDari luas penampang A, lebar jalur didapat dengan membaginya dengan tebal tembaga. Tembaga 1 oz tebalnya ±1,37 mil, jadi lebar (mil) = A ÷ 1,37. Kalikan 0,0254 untuk mengubah mil ke milimeter.
Tabel praktis lebar jalur (lapisan luar)
Supaya tidak perlu menghitung tiap kali, ini hasil rumus di atas untuk jalur di lapisan luar:
| Arus | 1 oz, ΔT 10°C | 1 oz, ΔT 20°C | 2 oz, ΔT 10°C |
|---|---|---|---|
| 0,5 A | 0,12 mm | 0,08 mm | 0,06 mm |
| 1 A | 0,30 mm | 0,20 mm | 0,15 mm |
| 2 A | 0,78 mm | 0,51 mm | 0,39 mm |
| 3 A | 1,37 mm | 0,90 mm | 0,68 mm |
| 5 A | 2,77 mm | 1,82 mm | 1,38 mm |
| 10 A | 7,19 mm | 4,72 mm | 3,60 mm |
Angka di atas adalah lebar minimum hasil hitungan. Dalam praktik, bulatkan ke atas dan beri cadangan. Untuk jalur sinyal biasa, lebar 0,25 mm sudah cukup.
Contoh: jalur relay 10A di board ESP32
Misalnya kamu mendesain board ESP32 dengan relay yang di badannya tertulis 10A. Kalau jalur kontak relay benar-benar harus membawa 10 A dengan tembaga 1 oz dan ΔT 10°C, lebarnya sekitar 7,2 mm. Itu besar sekali untuk board kecil.
Ada beberapa cara yang biasa dipakai:
- Turunkan arus desain. Angka 10A di badan relay adalah kemampuan kontak relay, bukan jaminan PCB-mu aman di arus itu. Banyak produk menulis batas yang lebih rendah (misalnya 5 A) supaya ada margin.
- Pakai tembaga 2 oz. Untuk 10 A, lebarnya turun ke sekitar 3,6 mm.
- Buka soldermask di jalur daya lalu tambah timah supaya penampangnya lebih tebal.
- Gunakan dua lapisan: jalur yang sama di atas dan bawah, disambung banyak via.
Untuk jalur yang membawa tegangan 220V, lebar saja tidak cukup. Jarak antarjalur (clearance) dan jarak permukaan (creepage) juga harus diperhatikan, termasuk memberi slot isolasi bila perlu.
Cara menghitung lebar jalur di KiCad
Kamu tidak perlu menghitung manual. KiCad punya alat bawaan:
- Buka Calculator Tools dari jendela utama KiCad.
- Pilih tab Track Width.
- Isi arus, kenaikan suhu, tebal tembaga, dan panjang jalur.
- Baca hasil lebar untuk lapisan luar (external) dan dalam (internal).
Setelah dapat angkanya, masukkan ke Board Setup → Net Classes. Buat kelas misalnya Power dan HighCurrent, isi lebar jalurnya, lalu tetapkan net yang sesuai (12V, 5V, jalur relay) ke kelas itu. Dengan begitu, setiap kali kamu menarik jalur daya, lebarnya otomatis benar.
Kesalahan yang sering terjadi
- Memakai arus rata-rata, padahal arus puncak (misalnya saat motor atau relay mulai menyala) jauh lebih besar.
- Jalur sudah lebar, tapi menyempit di satu titik (masuk ke pad kecil atau lewat celah sempit). Titik tersempit itulah yang menentukan.
- Lupa via. Satu via kecil punya kemampuan arus terbatas, jadi jalur daya yang pindah lapisan butuh beberapa via.
- Mengandalkan copper pour tanpa memastikan jalurnya tidak terputus oleh thermal relief yang terlalu tipis.
Kesimpulan
Tentukan lebar jalur daya dari arus puncak, tebal tembaga, dan kenaikan suhu yang diizinkan. Gunakan tabel di atas sebagai patokan cepat, hitung detailnya dengan Calculator Tools di KiCad, lalu kunci di net class supaya tidak ada jalur yang terlewat.
Kalau kamu ingin belajar cara ini langsung di proyek sungguhan, materi lebar jalur ada di kelas Privat Desain PCB dan Bootcamp SALTECH.
Pertanyaan yang sering muncul
Berapa lebar jalur PCB untuk 1 ampere?
Untuk tembaga 1 oz di lapisan luar dengan kenaikan suhu 10°C, sekitar 0,3 mm. Dalam praktik banyak desainer membulatkan ke 0,4–0,5 mm untuk cadangan.
Apakah jalur sinyal juga perlu dihitung?
Umumnya tidak. Jalur sinyal arusnya sangat kecil, jadi lebar 0,2–0,25 mm sudah cukup selama sesuai kemampuan pabrik.
Apa bedanya tembaga 1 oz dan 2 oz?
1 oz tebalnya sekitar 35 µm, 2 oz sekitar 70 µm. Tembaga 2 oz bisa membawa arus lebih besar dengan jalur lebih sempit, tapi biaya cetak PCB biasanya lebih mahal.