PCB, atau papan sirkuit cetak, kini dianggap sebagai blok penyusun dalam industri elektronik. PCB digunakan oleh semua jenis perangkat elektronik kecil, seperti kalkulator, untuk perangkat, proyek, dan mesin berskala lebih besar.

Struktur papan PCB menentukan berbagai proyek dan perangkat yang cocok untuknya. Struktur ini didasarkan pada jenis material yang digunakan dalam PCB yang membantu penggunaan papan dalam aplikasi spesifik.

Sebuah PCB papan struktur memiliki sablon, masker solder, tembaga, dan substrat. Di atasnya, lapisan konduktor dikonfigurasi untuk koneksi komponen.

Ada berbagai bahan yang digunakan untuk pembuatan papan PCB yang menentukan kinerja, masa pakai, dan kualitas proyek tempat bahan tersebut akan digunakan.

Di sini, kita akan membahas berbagai jenis material yang digunakan untuk papan PCB, yang memiliki fitur berbeda dan memengaruhi spesifikasi papan. Mari kita mulai.

Apa saja komponen utama PCB?

Komponen utama papan PCB tercantum di sini.

  •  Substrat (Bahan Dasar)

  •  Lapisan Tembaga

  •  Topeng solder

  •  Layar silks

  •  Jalur Konduktif

Pentingnya semua komponen papan PCB tidak dapat disangkal, dan masing-masing memiliki signifikansinya terhadap kerja PCB.

 Substrat (Bahan Dasar)

Bahan dasar biasanya berupa resin epoksi dan dipasang dengan campuran lembaran tembaga.

Substrat atau material dasar PCB adalah komponen utama PCB tempat semua komponen PCB lainnya dikonfigurasi. Substrat berfungsi sebagai dasar sirkuit dan memberikan dukungan mekanis penting bagi komponen-komponen yang terhubung di dalamnya.

Berbagai material dasar memiliki karakteristik yang membantu membuat papan andal dan berkinerja baik pada perangkat yang terhubung. Oleh karena itu, penggunaan material dasar yang tepat menentukan kinerja struktur papan yang akurat.

Material substrat juga membantu menentukan karakteristik fisik papan. Misalnya, jika material kaku digunakan untuk meningkatkan daya tahan papan, maka alas yang fleksibel membuat papan lebih fleksibel dan mudah ditekuk.

 Lapisan Tembaga

Lapisan tembaga diaplikasikan pada material substrat. Tergantung pada jenis papan PCB, lapisan tembaga diaplikasikan untuk papan satu sisi pada satu sisi dan untuk beberapa lapisan papan pada lebih dari satu sisi.

Lapisan tembaga ini digunakan untuk mengalirkan sinyal atau arus listrik antara berbagai komponen yang terhubung pada papan seperti transistor, dioda, induktor, dan sebagainya. Setelah mendapatkan sinyal dari lapisan ini, komponen yang terhubung akan menjalankan fungsinya masing-masing.

 Topeng solder

Masker solder adalah lapisan polimer pelindung yang diaplikasikan pada lapisan tembaga. Masker ini dikenal sebagai LPISM atau masker solder foto-imajinabel cair. Fungsi utamanya adalah melindungi lapisan tembaga dari interaksi satu sama lain dan mengisolasinya dari kemungkinan korsleting.

Lapisan ini juga melindungi papan dari berbagai faktor lingkungan, seperti oksidasi dan terbentuknya jembatan solder.

 Layar silks

Sablon merupakan lapisan yang dibuat dengan jejak tinta yang membantu menemukan berbagai sambungan komponen, bagian papan, representasi simbolis komponen, dan detail lain dari proyek terkait.

Nama lain untuk silkscreen adalah penamaan papan. Silkscreen diaplikasikan pada sisi tempat komponen-komponen disambungkan, tetapi pada beberapa papan, silkscreen dapat terlihat pada sisi solder.

 Jalur Konduktif

Jalur konduktif berbahan tembaga diaplikasikan pada permukaan papan PCB di satu atau kedua sisinya, sesuai desain. Di atas jalur konduktif tersebut, terdapat lapisan pelindung solder yang melindungi konduktor dari faktor lingkungan.

Apa saja bahan PCB yang umum?

Ada berbagai jenis material yang digunakan untuk papan PCB, tergantung jenis PCB dan kebutuhan proyek. Material yang umum digunakan adalah:

 FR-4

FR4 adalah singkatan dari flame retardant, bahan yang umum digunakan untuk papan PCB. FRXNUMX merupakan bahan berbiaya rendah dengan kekuatan dielektrik dan fitur insulasi yang tinggi.

FR4 adalah lembaran laminasi Epxoy yang diperkuat kaca, dan Epxoy memiliki fitur tahan cuaca dan api. FRXNUMX juga memberikan kekuatan tarik yang tinggi.

Dengan fitur-fiturnya yang hemat biaya, produk ini kompatibel dengan berbagai proses manufaktur yang disukai untuk pembuatan papan.

Nilai faktor disipasi untuk material ini berkisar antara 0.015 hingga 0.025, dan nilai konstanta dielektriknya berkisar antara 4.2 hingga 4.8. Nilai-nilai ini dapat bervariasi tergantung pada teknik manufaktur.

Nilai suhu transisi gelas bahan ini adalah 105-130 C.

 Bahan Suhu Tinggi

Material tahan suhu tinggi, juga dikenal sebagai Tg Tinggi, dirancang untuk menangani berbagai kondisi suhu. Jenis material yang digunakan dianggap tahan suhu tinggi jika nilai Tg-nya lebih tinggi dari 150 derajat.

Bahan suhu tinggi yang paling umum digunakan untuk papan PCB adalah substrat keramik dan polimida.

Nilai suhu tinggi untuk material polimida adalah sekitar 280°C hingga 350°C. Material ini juga memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah sehingga mencegah delaminasi pada saat siklus termal.

Aluminium dan aluminium nitrida adalah material berbasis keramik yang digunakan untuk membuat PCB. Keduanya memiliki konduktivitas termal yang tinggi sehingga membantu menghilangkan panas secara efektif dan mengurangi panas yang dihasilkan dari komponen-komponen yang terhubung.

 Bahan Fleksibel

Tujuan utama material fleksibel dalam pembuatannya adalah untuk digunakan dalam aplikasi di mana papan kaku tidak memberikan fitur fleksibel sekaligus mempertahankan kinerja listrik. Oleh karena itu, material fleksibel digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti industri penerbangan, peralatan medis, dan sebagainya. Material fleksibel yang paling umum adalah poliester.

Bahan poliester, juga dikenal sebagai Polyethylene Terephthalate (PET), digunakan sebagai PCB karena memberikan fitur kelistrikan yang baik dan tahan terhadap korosi dan kelembapan.

 Bahan Inti Logam

Material PCB inti logam digunakan sebagai pengganti material FR4 untuk aplikasi yang membutuhkan fitur termal yang baik. Material ini memiliki fitur untuk menangani panas yang dihasilkan saat mengoperasikan berbagai komponen berdaya tinggi, seperti lampu LED yang menghasilkan panas selama pengoperasian untuk menangani efek pemanasan pada inti logam PCB yang digunakan.

Logam yang paling umum digunakan untuk papan inti logam adalah aluminium, tetapi dalam beberapa aplikasi, tembaga juga digunakan. Penggunaan utama aluminium sebagai pengganti tembaga adalah harganya yang murah.

Inti logam memindahkan panas dari komponen-komponen penting yang terhubung ke area dengan suhu rendah. Permukaan papan inti logam dilengkapi dengan lapisan substrat konduktif, termal, dan metalik.

Jenis utama PCB inti logam adalah

·   MCPCB lapisan tunggal

·   MCPCB COB

·   MCPCB lapisan ganda

·   MCPCB dua sisi

·   MCPCB multi-lapis

Apa saja sifat material PCB??

Properti utama yang harus diperiksa sebelum memilih bahan papan PCB tercantum di sini.

Konstanta Dielektrik

Konstanta dielektrik adalah faktor yang menentukan fitur material yang dipilih untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.

Nilai Dk ditampilkan dalam bentuk numerik. Faktor ini memengaruhi kinerja kelistrikan papan. Nilai ini menentukan nilai permitivitas relatif material yang digunakan untuk PCB berbasis vakum.

Bahan dengan nilai dielektrik rendah digunakan untuk proyek frekuensi tinggi untuk perambatan sinyal cepat.

Nilai DK untuk bahan yang berbeda adalah sebagai berikut.

·   FR4: 4.2 hingga 4.8

·   Polimida: 3.2 hingga 3.6

·   polimer kristal cair (LCP): 2.9.

Faktor Disipasi

Faktor ini menjelaskan rugi-rugi energi listrik untuk material dan juga dikenal sebagai tangen rugi-rugi. Faktor ini menjelaskan penyimpanan energi material. Faktor ini dipertimbangkan untuk sirkuit RF. Nilai faktor disipasi untuk material FR4 adalah 0.015.

Konduktivitas Termal

Konduktivitas termal material merupakan faktor penting untuk proyek yang menggunakan komponen berdaya tinggi.

Karena hal ini bertentangan dengan kemampuan material untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh komponen-komponen yang terhubung di dalam kapal saat beroperasi, Watt per meter-kelvin (W/mk) adalah satuan ukur untuk faktor ini. Faktor ini dilambangkan sebagai K atau TC.

Ini adalah faktor utama yang menentukan karakteristik pembuangan panas PCB. Material dengan nilai TC tinggi akan menghilangkan lebih banyak panas dan memberikan kinerja yang baik pada papan.

Nilai konduktivitas termal aluminium berkisar antara 1 W/mK hingga 3 W/mK, sehingga memiliki karakteristik TC yang baik. Sebagai perbandingan, FR4 memiliki konduktivitas termal yang rendah, sekitar 0.3 W/mK, sehingga mengalami kesulitan dalam pembuangan panas.

Kekuatan Mekanik

Bahan yang dipilih untuk PCB harus memiliki beberapa fitur mekanis agar dapat berfungsi dengan baik, seperti kemampuan menangani kondisi tegangan dengan mudah, sifat fleksibel, dan kekakuan.

Sebelum memilih material, periksa apakah material tersebut dapat dengan mudah menahan guncangan atau getaran jika digunakan pada aplikasi yang menerapkan tekanan tinggi dan gaya mekanis.

CTE

CTE adalah koefisien muai termal material yang menunjukkan ciri-ciri tertentu ketika dipanaskan. Nilai CTE harus berada dalam rentang yang terbatas untuk menghindari kerusakan material, karena jika material memuai dengan cepat seiring kenaikan suhu, material tersebut akan rusak.

Kekuatan Listrik

Kemampuan bahan untuk menangani listrik kerusakan disebut kekuatan listrik. Nilai kekuatan listrik diukur dalam volt.

Tentang PCBasic

Waktu adalah uang dalam proyek Anda – dan PCBasis mengerti. PCDasar adalah Perusahaan perakitan PCB yang memberikan hasil cepat dan sempurna setiap saat. jasa perakitan PCB termasuk dukungan teknik ahli di setiap langkah, memastikan kualitas terbaik di setiap papan. Sebagai perusahaan terkemuka Produsen perakitan PCB, Kami menyediakan solusi terpadu yang menyederhanakan rantai pasokan Anda. Bermitralah dengan tim kami yang canggih. Pabrik prototipe PCB untuk penyelesaian yang cepat dan hasil terbaik yang dapat Anda percaya.

Bagaimana cara memilih material PCB yang tepat?

Material yang dipilih untuk PCB memiliki fitur manajemen panas yang tepat karena fitur ini paling baik untuk pengoperasian yang lebih lama. Jika material yang dipilih tidak didisipasi dengan baik, panas akan memengaruhi pengoperasian komponen yang terhubung dan mengurangi efisiensi perangkat. Teknik terbaik untuk mengendalikan faktor pemanasan pada papan adalah dengan menggunakan heat sink atau material logam yang dipilih yang dapat mendisipasi panas.

Biaya Material

Biaya produksi PCB didasarkan pada material yang dipilih untuk papan. Biaya material didasarkan pada desain papan dan beberapa lapisannya. Jika ada jenis material khusus yang digunakan untuk pembuatan papan, hal itu juga akan meningkatkan biaya. Semakin banyak lapisan pada papan juga membuatnya lebih mahal. Material frekuensi tinggi memang mahal. Namun, cobalah menggunakan material berkualitas baik, yang akan membantu proyek dan perangkat yang terhubung Anda berfungsi lebih lama.

Teknik Pembuatan

Teknik manufaktur juga merupakan faktor utama dalam penggunaan material PCB yang baik. Ada dua teknik umum yang digunakan untuk manufaktur PCB: teknologi lubang tembus atau teknologi pemasangan permukaan (SMT). Material yang dipilih harus kompatibel dengan metode ini agar dapat memberikan fitur manajemen tegangan yang baik.

Papan PCB kini menjadi bagian dari hampir semua industri di dunia dan digunakan untuk membuat berbagai jenis proyek dan perangkat. Oleh karena itu, keandalan PCB harus dijaga. Untuk papan PCB yang andal dan tahan lama, dibutuhkan material standar dan berkualitas tinggi yang dapat dengan mudah memenuhi persyaratan PCB untuk proyek-proyek khusus. Berbagai jenis material digunakan dalam PCB, seperti FR4, yang paling umum, dan beberapa lainnya adalah polimida, poliester, dan beberapa logam. Material berkualitas harus memiliki fitur-fitur yang memberikan kinerja termal, fitur mekanis, dan faktor pembuangan panas yang baik, serta dapat menangani berbagai kondisi lingkungan seperti oksidasi dan korosi. Material tersebut harus ramah lingkungan, tidak berbahaya bagi manusia, dan mudah didaur ulang. Pemilihan material harus didasarkan pada kebutuhan proyek dan sirkuit.