Jenis dan Type PCB yang Banyak Digunakan Oleh Industri Elektronika

Papan sirkuit tercetak (PCB) adalah papan yang digunakan sebagai dasar di sebagian besar elektronik – baik sebagai bagian pendukung fisik dan sebagai area kabel untuk komponen yang dipasang di permukaan dan dicolokkan. PCB paling sering dibuat dari fiberglass, epoksi komposit, atau bahan komposit lainnya.

Kebanyakan PCB untuk elektronik sederhana sederhana dan hanya terdiri dari satu lapisan. Perangkat keras yang lebih canggih seperti kartu grafis komputer atau motherboard dapat memiliki banyak lapisan, terkadang hingga dua belas.

Meskipun PCB paling sering dikaitkan dengan komputer, mereka dapat ditemukan di banyak perangkat elektronik lainnya, seperti TV, Radio, kamera digital, dan Ponsel. Selain penggunaannya dalam elektronik konsumen dan komputer, berbagai jenis PCB digunakan di berbagai bidang lainnya, termasuk:

• Alat kesehatan. Produk elektronik sekarang lebih padat dan mengkonsumsi lebih sedikit daya daripada generasi sebelumnya, sehingga memungkinkan untuk menguji teknologi medis baru dan menarik. Sebagian besar perangkat medis menggunakan PCB berdensitas tinggi, yang digunakan untuk membuat desain terkecil dan terpadat. Ini membantu meringankan beberapa kendala unik yang terkait dengan pengembangan perangkat untuk bidang medis karena kebutuhan ukuran kecil dan bobot yang ringan. PCB telah menemukan jalannya ke dalam segala hal mulai dari perangkat kecil, seperti alat pacu jantung, hingga perangkat yang jauh lebih besar seperti peralatan sinar-X atau mesin pemindai CAT.

• Mesin industri. PCB biasanya digunakan dalam mesin industri bertenaga tinggi. Di tempat-tempat di mana PCB tembaga satu ons saat ini tidak sesuai dengan persyaratan, PCB tembaga tebal dapat digunakan sebagai gantinya. Contoh situasi di mana PCB tembaga yang lebih tebal akan bermanfaat termasuk pengontrol motor, pengisi daya baterai arus tinggi, dan penguji beban industri.

• Pencahayaan. Karena solusi pencahayaan berbasis LED semakin populer karena konsumsi daya yang rendah dan tingkat efisiensi yang tinggi, demikian juga PCB yang didukung aluminium yang digunakan untuk membuatnya. PCB ini berfungsi sebagai heat sink dan memungkinkan tingkat perpindahan panas yang lebih tinggi daripada PCB standar. PCB yang didukung aluminium yang sama ini membentuk dasar untuk aplikasi LED lumen tinggi dan solusi pencahayaan dasar.

• Industri otomotif dan dirgantara. Baik industri otomotif dan dirgantara menggunakan PCB fleksibel, yang dirancang untuk tahan terhadap lingkungan dengan getaran tinggi yang umum di kedua bidang. Tergantung pada spesifikasi dan desain, mereka juga bisa sangat ringan, yang merupakan kebutuhan saat membuat suku cadang untuk industri transportasi. Mereka juga mampu menyesuaikan diri dengan ruang sempit yang mungkin ada dalam aplikasi ini, seperti di dalam panel instrumen atau di belakang pengukur instrumen di dasbor.

PCB Single Layer (Satu Lapis)

PCB satu lapis atau satu sisi adalah PCB yang terbuat dari satu lapisan bahan dasar atau substrat. Salah satu sisi bahan dasarnya dilapisi dengan lapisan logam tipis. Tembaga adalah lapisan yang paling umum karena fungsinya sebagai konduktor listrik. Setelah pelapisan dasar tembaga diterapkan, topeng solder pelindung biasanya diterapkan, diikuti oleh sablon terakhir untuk menandai semua elemen di papan tulis.

karena PCB single-layer/single-sided hanya memiliki berbagai sirkuit dan komponen yang disolder ke satu sisi, mereka mudah untuk dirancang dan dibuat. Popularitas ini berarti bahwa mereka dapat dibeli dengan biaya rendah, terutama untuk pesanan volume tinggi. Model berbiaya rendah dan volume tinggi berarti mereka biasanya digunakan untuk berbagai aplikasi, termasuk kalkulator, kamera, radio, peralatan stereo, solid state drive, printer, dan catu daya.

PCB dua lapis

PCB double-layer atau dua sisi memiliki bahan dasar dengan lapisan tipis logam konduktif, seperti tembaga, diterapkan pada kedua sisi papan. Lubang yang dibor melalui papan memungkinkan sirkuit di satu sisi papan terhubung ke sirkuit di sisi lain.

Sirkuit dan komponen papan PCB lapis ganda biasanya dihubungkan dengan salah satu dari dua cara: menggunakan lubang tembus atau dengan pemasangan permukaan. Sambungan melalui lubang berarti bahwa kabel kecil, yang dikenal sebagai kabel, dimasukkan melalui lubang, dengan setiap ujung kabel kemudian disolder ke komponen yang tepat.

PCB multi-lapisan

PCB multi-layer terdiri dari rangkaian tiga atau lebih PCB berlapis ganda. Papan ini kemudian diamankan bersama dengan lem khusus dan diapit di antara potongan insulasi untuk memastikan panas berlebih tidak melelehkan komponen apa pun. PCB multi-layer tersedia dalam berbagai ukuran, mulai dari empat lapisan atau hingga sepuluh atau dua belas. PCB multi-lapisan terbesar yang pernah dibuat memiliki ketebalan 50 lapisan.

Dengan banyak lapisan papan sirkuit tercetak, desainer dapat membuat desain yang sangat tebal dan kompleks yang cocok untuk berbagai tugas listrik yang rumit. Aplikasi di mana PCB multi-layer akan bermanfaat termasuk server File, penyimpanan data, teknologi GPS, sistem satelit, analisis cuaca, dan peralatan medis.

PCB kaku

PCB kaku terbuat dari bahan substrat padat yang mencegah papan terpuntir. Mungkin contoh paling umum dari PCB kaku adalah motherboard komputer. Motherboard adalah PCB multilayer yang dirancang untuk mengalokasikan listrik dari catu daya sekaligus memungkinkan komunikasi antara semua bagian komputer, seperti CPU, GPU, dan RAM.

PCB kaku mungkin merupakan jumlah terbesar dari PCB yang diproduksi. PCB ini digunakan di mana saja yang membutuhkan PCB itu sendiri untuk diatur dalam satu bentuk dan tetap seperti itu selama sisa masa pakai perangkat. PCB kaku dapat berupa apa saja mulai dari PCB satu lapis sederhana hingga PCB multi-lapisan delapan atau sepuluh lapis.

Semua PCB Rigid memiliki konstruksi lapisan tunggal, lapisan ganda atau multilayer, sehingga semuanya memiliki aplikasi yang sama.

PCB fleksibel

Tidak seperti PCB kaku, yang menggunakan bahan tidak bergerak seperti fiberglass, papan sirkuit cetak fleksibel terbuat dari bahan yang dapat melentur dan bergerak, seperti plastik. Seperti PCB kaku, PCB fleksibel hadir dalam format tunggal, ganda, atau multilayer. Karena mereka perlu dicetak pada bahan yang fleksibel, PCB fleksibel lebih mahal untuk fabrikasi.

Namun, PCB fleksibel menawarkan banyak keunggulan dibandingkan PCB kaku. Yang paling menonjol dari keuntungan ini adalah fakta bahwa mereka fleksibel. Ini berarti mereka dapat dilipat di tepi dan dililitkan di sudut. Fleksibilitasnya dapat menghasilkan penghematan biaya dan berat karena satu PCB fleksibel dapat digunakan untuk menutupi area yang mungkin membutuhkan banyak PCB kaku.

PCB fleksibel juga dapat digunakan di area yang mungkin terkena bahaya lingkungan. Untuk melakukannya, mereka hanya dibuat menggunakan bahan yang mungkin tahan air, tahan guncangan, tahan korosi, atau tahan terhadap minyak suhu tinggi – opsi yang mungkin tidak dimiliki PCB kaku tradisional.

PCB fleksibel kaku

Sirkuit fleksibel kaku menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia dalam hal dua jenis papan PCB menyeluruh yang paling penting. Papan fleksibel-kaku terdiri dari beberapa lapisan PCB fleksibel yang melekat pada sejumlah lapisan PCB kaku.

PCB fleksibel-kaku memiliki banyak keunggulan dibandingkan hanya menggunakan PCB kaku atau fleksibel untuk aplikasi tertentu. Untuk satu, papan kaku-fleksibel memiliki jumlah bagian yang lebih rendah daripada papan kaku atau fleksibel tradisional karena opsi pengkabelan untuk keduanya dapat digabungkan menjadi satu papan. Kombinasi papan kaku dan fleksibel menjadi satu papan kaku-fleksibel juga memungkinkan desain yang lebih ramping, mengurangi ukuran papan keseluruhan dan berat paket.

PCB fleksibel-kaku paling sering ditemukan dalam aplikasi di mana ruang atau berat menjadi perhatian utama, termasuk ponsel, kamera digital, alat pacu jantung dan mobil.

PCB frekuensi tinggi

PCB frekuensi tinggi mengacu pada elemen desain PCB umum, bukan jenis konstruksi PCB seperti model sebelumnya. PCB frekuensi tinggi dirancang untuk mengirimkan sinyal lebih dari satu gigahertz.

Bahan PCB frekuensi tinggi sering kali mencakup laminasi epoksi yang diperkuat kaca kelas FR4, resin polifenilen oksida (PPO), dan Teflon. Teflon adalah salah satu pilihan paling mahal yang tersedia karena konstanta dielektriknya yang kecil dan stabil, sejumlah kecil kehilangan dielektrik dan penyerapan air yang rendah secara keseluruhan.

Banyak aspek yang perlu dipertimbangkan ketika memilih papan PCB frekuensi tinggi dan jenis konektor PCB yang sesuai, termasuk konstanta dielektrik (DK), disipasi, kehilangan, dan ketebalan dielektrik.

Yang paling penting adalah Dk materi yang dimaksud. Bahan dengan probabilitas tinggi untuk perubahan konstanta dielektrik sering kali memiliki perubahan impedansi, yang dapat mengganggu harmonik yang membentuk sinyal digital dan menyebabkan hilangnya integritas sinyal digital secara keseluruhan — salah satu hal yang dirancang untuk dicegah oleh PCB frekuensi tinggi .

Hal-hal lain yang perlu dipertimbangkan ketika memilih papan dan jenis konektor PC untuk digunakan saat merancang PCB frekuensi tinggi adalah:

• Dielectric loss (DF), yang mempengaruhi kualitas transmisi sinyal. Jumlah kehilangan dielektrik yang lebih kecil dapat membuat sejumlah kecil pemborosan sinyal.

• Ekspansi termal. Jika tingkat ekspansi termal bahan yang digunakan untuk membuat PCB, seperti foil tembaga, tidak sama, maka bahan dapat terpisah satu sama lain karena perubahan suhu.

• Penyerapan air. Jumlah asupan air yang tinggi akan mempengaruhi konstanta dielektrik dan kehilangan dielektrik PCB, terutama jika digunakan di lingkungan basah.

• Resistensi lainnya. Bahan yang digunakan dalam konstruksi PCB frekuensi tinggi harus dinilai tinggi untuk ketahanan panas, ketahanan benturan, dan ketahanan terhadap bahan kimia berbahaya, jika diperlukan.

PCB Aluminium

PCB yang didukung aluminium dirancang dengan cara yang sama seperti rekan-rekan mereka yang didukung tembaga. Namun, alih-alih fiberglass yang biasa digunakan di sebagian besar jenis papan PCB, papan sirkuit aluminium menggunakan papan substrat aluminium atau tembaga.

Dukungan aluminium dilapisi dengan bahan isolasi termal yang dirancang untuk memiliki ketahanan termal rendah, yang berarti lebih sedikit panas yang ditransfer dari bahan isolasi ke dukungan. Setelah insulasi diterapkan, lapisan sirkuit tembaga, mulai dari ketebalan satu ons hingga sepuluh, diterapkan.

PCB yang didukung aluminium memiliki banyak keunggulan dibandingkan PCB dengan dukungan fiberglass, termasuk:

• Biaya rendah. Aluminium adalah salah satu logam yang paling melimpah di Bumi, membentuk 8,23% dari berat planet. Aluminium mudah dan murah untuk ditambang, yang membantu memangkas biaya dalam proses manufaktur. Dengan demikian, produk bangunan dengan aluminium lebih murah.

• Ramah lingkungan. Aluminium tidak beracun dan mudah didaur ulang. Karena kemudahan perakitannya, membuat papan sirkuit cetak dari aluminium juga merupakan cara yang baik untuk menghemat energi.

• Disipasi panas. Aluminium adalah salah satu bahan terbaik yang tersedia untuk menghilangkan panas dari komponen penting papan sirkuit. Alih-alih menyebarkan panas ke seluruh papan, itu mentransfer panas ke udara terbuka. PCB aluminium mendingin lebih cepat daripada PCB tembaga berukuran setara.

• Daya tahan bahan. Aluminium jauh lebih tahan lama daripada bahan seperti fiberglass atau keramik, terutama untuk uji jatuh. Penggunaan bahan dasar yang lebih kokoh membantu mengurangi kerusakan selama pembuatan, pengiriman, dan pemasangan.

Semua keunggulan ini menjadikan Aluminium PCB pilihan yang sangat baik untuk aplikasi yang membutuhkan output daya tinggi dalam toleransi yang sangat ketat, termasuk lampu lalu lintas, penerangan otomotif, catu daya, pengontrol motor, dan sirkuit arus tinggi.

Selain area penggunaan utama tersebut, PCB yang didukung aluminium juga dapat digunakan dalam aplikasi yang memerlukan stabilitas mekanis tingkat tinggi atau di mana PCB mungkin mengalami tekanan mekanis tingkat tinggi. Mereka kurang tunduk pada ekspansi termal daripada papan berbasis fiberglass, yang berarti bahwa bahan lain di papan, seperti foil tembaga dan insulasi, akan lebih kecil kemungkinannya untuk terkelupas, semakin memperpanjang masa pakai produk.

Selama bertahun-tahun, PCB telah berevolusi dari PCB satu lapis sederhana yang digunakan dalam elektronik seperti kalkulator ke sistem yang lebih kompleks, seperti desain Teflon frekuensi tinggi. PCB telah menemukan jalannya ke hampir setiap industri di planet ini, mulai dari elektronik sederhana seperti solusi pencahayaan hingga industri yang lebih kompleks seperti teknologi medis atau kedirgantaraan.

Evolusi PCB juga telah mendorong perkembangan bahan bangunan PCB: PCB tidak lagi dibuat hanya dari foil tembaga yang didukung fiberglass. Bahan konstruksi baru termasuk aluminium, Teflon dan bahkan plastik yang bisa ditekuk. Plastik dan aluminium yang dapat ditekuk, khususnya, telah mendorong penciptaan produk seperti PCB kaku-fleksibel dan didukung aluminium untuk mengatasi masalah umum yang terkait dengan banyak industri.