Jenis-jenis PCB: Apa Saja Jenis-jenis Papan Sirkuit dan Aplikasinya

Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang membuat ponsel pintar Anda lebih pintar dan laptop Anda secepat kilat? Itulah berbagai jenis PCB yang bekerja sama untuk menghasilkan produk akhir. Di dunia teknologi modern saat ini, Papan Sirkuit Cetak (Printed Circuit Board/PCB) adalah pahlawan tanpa tanda jasa! 

PCB tersedia dalam berbagai warna, bentuk, dan ukuran, tetapi yang juga membedakan jenis PCB adalah lapisan, desain, dan tujuan. Baik Anda seorang penggemar teknologi, calon insinyur, atau sekadar penasaran dengan cara kerja internal gadget Anda, bersiaplah karena kami akan mengungkap wawasan PCB. Panduan ini akan mengungkap berbagai jenis papan sirkuit, aplikasinya, dan cara kerjanya. Jadi, mari kita mulai.

1. PCB Lapisan Tunggal

Papan sirkuit cetak satu lapis adalah jenis desain PCB yang paling dasar. Sesuai namanya, papan satu lapis dibuat hanya dengan satu lapisan yang terdiri dari dua sisi: satu sisi sebagai konduktor dan sisi lainnya untuk penempatan komponen.

PCB lapisan tunggal hadir dengan berbagai jenis bahan PCB seperti resin tembaga, serat kaca, dan lainnya.

Ada banyak keuntungan pada desain PCB satu lapis seperti:

• 1. Pemasangan mudah yang menghemat biaya perakitan PCB.
• 2. Desain sederhana, menghemat waktu perusahaan dalam membuatnya.
• 3. Efektif dan mudah diuji.
• 4. Kebisingan rendah yang dapat mengganggu fungsionalitas papan.
• 5. Penyolderan mudah dan cepat untuk sampel dan cepat dan murah dalam produksi massal.

PCB satu lapis sangat cocok untuk berbagai jenis pengujian PCB karena mudah dirancang, dirakit, dan memastikan komponen berfungsi sebagaimana mestinya. PCB satu lapis sering digunakan dalam pembuatan prototipe dan pengujian berbagai jenis papan sirkuit, meskipun papan semacam itu juga umum diproduksi massal jika desainnya cukup sederhana untuk memenuhi kebutuhan aplikasi.

Kecuali untuk tujuan pembuatan prototipe dan pengujian, papan tunggal dapat digunakan dalam aplikasi seperti:

• 1. Pengawasan dan kamera pribadi
• 2. Pencahayaan LED
• 3. Barang konsumsi seperti mesin kopi, perangkat radio, printer, dll …
• 4. Mesin industri seperti mesin penjual otomatis, sistem multimedia, dan banyak lagi …

Jika Anda memerlukan solusi cepat untuk jenis fabrikasi PCB berbiaya rendah, cepat, dan mudah, papan PCB satu lapis mungkin merupakan solusi tepat untuk kebutuhan Anda.

2. PCB Lapisan Ganda

PCB lapis ganda (kadang-kadang disebut PCB dua sisi atau lapis ganda) dianggap sebagai jenis papan sirkuit yang populer dalam produksi massal desain PCB. PCB lapis ganda terdiri dari dua sisi, atas dan bawah, yang diapit tembaga, bahan isolasi, dan berbagai jenis material PCB lainnya.

PCB lapis ganda merupakan pilihan yang sangat populer di kalangan penggemar perangkat keras karena biayanya yang rendah, kemudahan desain, dan kecepatan produksinya. PCB lapis ganda terdiri dari konektor yang disebut "via", lubang kecil yang menghubungkan dan menjembatani sirkuit dari satu lapis ke lapis lainnya. PCB satu sisi hanya dapat dirakit pada satu sisi dan tidak memerlukan via atau skema pengkabelan yang rumit. Via memungkinkan para insinyur untuk menjembatani satu sisi papan ke sisi lainnya secara efisien, yang pada akhirnya menghubungkan beberapa komponen sebagai satu sirkuit dalam desain tertentu.

Lapisan ganda sering digunakan dalam aplikasi seperti:

• 1. Aplikasi dan pengontrol industri.
• 2. Peralatan dan perlengkapan pemantauan daya.
• 3. Konverter daya AC-DC atau DC-DC.
• 4. Relai dan jembatan untuk membuka dan menutup sirkuit.
• 5. Sistem catu daya tak terputus (UPS)
• 6. Jenis aplikasi PCB lainnya …

Jika Anda seorang insinyur/perancang perangkat keras berpengalaman, PCB lapis ganda seharusnya bisa menyelesaikan pekerjaan dalam banyak kasus. Lapisan ganda sering dianggap sebagai pilihan terbaik saat merancang proyek PCB baru.

3. PCB Multi-Lapisan

PCB multi-lapis mengacu pada PCB lain yang berada di atas ambang batas 2 lapis. Beberapa desain yang rumit membutuhkan banyak vias yang terpasang dan transfer informasi, yang akan menghasilkan desain PCB berlapis-lapis. PCB berlapis-lapis dapat terdiri dari 4 hingga 16 lapisan pada satu PCB.

Berbeda dengan desain lain seperti PCB Dua Sisi atau PCB satu lapis yang hanya mengandung dua lapisan konduktif yang tergabung di antara papan tembaga, PCB Multilapis (PCB dengan > 2 lapis) memiliki tidak kurang dari tiga lapisan bahan konduktif yang diapit di bagian tengah bahan PCB.

Satu hal yang perlu dipertimbangkan adalah semakin tinggi jumlah lapisan dan kepadatan dalam berbagai jenis PCB, semakin rumit desainnya dan sering kali memerlukan lebih banyak sumber daya dan waktu dalam mendesain, memproduksi, dan menguji PCB.

Setelah Anda memahami apa itu PCB multilayer, mari kita bahas manfaatnya. Berikut beberapa keunggulan papan PCB multilayer. 

● Kepadatan komponen yang tinggi memungkinkan perangkat yang ringkas dan kaya fitur. 
● Meminimalkan gangguan elektromagnetik (EMI).
● Ideal untuk aplikasi kecepatan tinggi dan frekuensi tinggi. 
● Menyediakan referensi ground yang stabil untuk komponen.
● Meskipun berlapis-lapis, ia membantu menciptakan perangkat yang ramping dan ringan. 

Untuk memproduksi PCB multilayer, kami menggunakan laminasi lapisan-lapisan bahan substrat dan prepreg yang berselang-seling dengan foil tembaga. Kemudian, kami mengetsa tembaga yang tidak diinginkan untuk menciptakan jejak sirkuit yang diinginkan. Jumlah lapisan di antara PCB multilayer dapat sangat bervariasi, mulai dari 4 hingga 20 lapisan atau lebih, tergantung pada kompleksitas perangkat. 

Mari kita lihat beberapa area utama di mana papan PCB multilayer umum digunakan. 

● Anda dapat menemukannya di telepon pintar, tablet, laptop, dan TV pintar.
● Mereka adalah tulang punggung server komputer dan pusat data.
● Dalam peralatan jaringan, router, dan perangkat komunikasi.
● Peralatan medis seperti mesin MRI dan pemindai CT memanfaatkan PCB multilayer.
● Mereka juga memainkan peran penting dalam sistem otomasi dan kontrol yang digunakan di pabrik dan mesin industri. 

4. PCB yang kaku

PCB kaku, atau papan sirkuit cetak kaku, adalah jenis papan sirkuit elektronik dasar yang dikenal karena sifatnya yang kaku dan tahan lama. Anda dapat menemukannya di sebagian besar peralatan sehari-hari karena strukturnya yang kokoh. 

Sesuai namanya, kekakuannya membuat material ini tidak dapat ditekuk atau diubah bentuknya. Dalam proses pembuatannya, terdapat berbagai lapisan, seperti lapisan substrat, lapisan sablon, lapisan tembaga, dan lapisan masker solder. Untuk merekatkan lapisan-lapisan ini, kami menggunakan panas dan lem. 

Keunggulan PCB kaku adalah fleksibilitasnya, yang membuatnya dapat digunakan pada satu sisi, dua sisi, atau bahkan berlapis-lapis. Berbeda dengan papan lain yang bisa satu sisi atau dua sisi, Anda dapat memodifikasi papan kaku sesuai keinginan dengan tetap menjaga anggaran. 

Mari kita selami apa saja manfaatnya:

● Mereka ideal untuk perangkat elektronik yang rumit, yang dapat menampung banyak komponen.
● Mengenai biaya, PCB kaku lebih ekonomis daripada PCB fleksibel atau kaku-fleksibel.
● Mereka memiliki banyak aplikasi mulai dari elektronik hingga sistem kontrol industri.
● Dengan strukturnya yang kokoh, Anda dapat mengharapkannya bekerja lebih lama tanpa kerusakan. 

PCB kaku adalah pilihan yang fantastis jika Anda mencari solusi terjangkau yang dapat diproduksi dalam jumlah besar. Material yang paling umum digunakan dalam pembuatannya antara lain FR-4 (Fire Retardant-4) dan substrat lain seperti keramik, inti logam, dan material komposit untuk memberikan perangkat ini sifat-sifat uniknya. 

Sekarang mari kita beralih ke aplikasi industri dan penggunaan sehari-hari:

● Mereka paling umum digunakan dalam unit kontrol mesin (ECU) dan sensor kendaraan.
● Penting untuk sistem radar dan peralatan komunikasi militer. 
● Ditemukan dalam peralatan pencitraan medis dan instrumen diagnostik.
● Digunakan dalam sistem distribusi daya dan peralatan energi terbarukan. 

5. PCB Fleksibel

Papan sirkuit fleksibel terbuat dari substrat yang secara alami fleksibel, seperti poliamida Kapton. Papan ini dikenal karena fleksibilitas dan keserbagunaannya, sehingga mudah ditekuk atau diubah bentuknya. Fleksibilitasnya membuatnya cocok untuk aplikasi di mana PCB kaku tradisional tidak praktis. 

Material utama yang digunakan dalam pembentukannya meliputi poliamida dan PET (polietilen tereftalat) untuk fleksibilitas. Selain itu, seperti halnya PCB kaku, PCB fleksibel menggunakan foil tembaga sebagai jalur konduktif. 

Berikut ini beberapa manfaatnya:

● Fleksibilitasnya memungkinkan mereka untuk masuk ke ruang yang lebih kecil.
● Lebih sedikit konektor dan interkonektor mengurangi risiko kegagalan koneksi. 
● Ideal untuk aplikasi yang beratnya sangat penting, seperti perangkat portabel. 
● PCB fleksibel kurang rentan terhadap tekanan mekanis dan getaran.
● Mereka dapat mengadaptasi bentuk dan kontur tertentu, memungkinkan desain produk yang inovatif. 

Sekarang, mari kita lihat di mana kita dapat menemukan PCB fleksibel:

● Digunakan dalam kamera digital karena desainnya yang ringkas.
● Digunakan pada kantung udara dan sistem kontrol otomotif.
● Zat ini ditemukan pada monitor kesehatan yang dapat dikenakan dan peralatan bedah.
● Digunakan dalam sensor di otomatisasi dan robotika.
● Bagian integral dalam pengembangan tampilan yang fleksibel dan dapat digulung untuk layar generasi berikutnya. 

6. PCB Flex-kaku

Papan sirkuit cetak kaku-fleksibel adalah kelas PCB khusus yang memadukan fitur PCB fleksibel dan kaku menjadi satu unit. PCB ini memiliki bagian kaku yang tidak dapat ditekuk, dan unit fleksibel yang memungkinkan pelipatan dan pembengkokan. Desain unik ini menjadikannya sangat serbaguna untuk berbagai aplikasi.

Untuk mempelajari lebih lanjut strukturnya, Anda akan menemukan bahwa mereka dibangun menggunakan kombinasi material. Misalnya, yang kaku seringkali menggunakan material tradisional seperti FR4. Sebaliknya, bagian fleksibelnya terbuat dari poliamida yang tahan terhadap pembengkokan dan pelipatan. 

Keunggulan PCB ini adalah dapat menggantikan beberapa PCB dan konektor tradisional, sehingga menghemat ruang pada perangkat yang ringkas. Selain itu, papan ini dapat mengakomodasi komponen berdensitas tinggi, sehingga cocok untuk sistem elektronik yang kompleks. 

Layaknya PCB kaku dan fleksibel, PCB ini juga memiliki keunggulan serupa dengan beberapa tambahan. Mari kita lihat gambaran yang lebih luas.

● Pengurangan konektor dan kompleksitas perakitan sering kali menghasilkan penghematan biaya dalam jangka panjang. 
● Insinyur memiliki lebih banyak kebebasan desain saat mereka membuat desain 3D, mengurangi bobot, dan mengoptimalkan tata letak. 
● Bentuknya yang fleksibel menghemat ruang. 
● Mereka digunakan dalam sistem kontrol industri karena ketahanannya dan efisiensi ruang. 

Jika kita berbicara tentang penerapannya di berbagai industri, Anda dapat menemukannya di berbagai bidang, mulai dari gadget kecil hingga peralatan medis yang lebih besar. Berikut beberapa penerapannya yang umum. 

● PCB kaku-fleksibel sangat penting dalam perangkat medis seperti alat pacu jantung dan peralatan diagnostik. 
● Digunakan dalam sistem kedirgantaraan di mana pengurangan berat, keandalan, dan fleksibilitas sangat penting. 

● Mereka juga dapat ditemukan di kantung udara dan sistem infotainment. 

7. PCB Interkoneksi Kepadatan Tinggi (HDI)

Interkoneksi kepadatan tinggi, singkatnya, HDI adalah jenis papan sirkuit yang dilengkapi dengan kepadatan kabel yang lebih tinggi. Papan HDI memiliki ruang terbatas yang mengakibatkan ruang dan jalur yang sempit.

Dibandingkan dengan desain PCB biasa, desain HDI adalah pilihan terbaik untuk desain multi-lapis dengan finishing yang mahal. Desain HDI menawarkan banyak manfaat dibandingkan desain konvensional, seperti PCB yang lebih ringan dengan dimensi yang lebih kecil dan kinerja listrik yang lebih baik.

Inspirasi desain papan HDI berasal dari industri semikonduktor. Semikonduktor menggunakan luas permukaan yang sangat kecil namun mampu memuat banyak transistor dan komponen mikro-listrik.

Papan HDI sangat cocok dan dioptimalkan untuk transmisi sinyal listrik berkecepatan tinggi. Papan ini mendukung berbagai fitur, termasuk transisi HF (frekuensi tinggi) dan kontrol blokade. Alasan papan HDI dirancang dengan kepadatan yang lebih baik adalah karena desainnya yang miniaturis, dilengkapi komponen elektronik kecil yang ditempatkan dengan kepadatan tinggi di seluruh papan. Itulah sebabnya kami menyebut jenis papan ini sebagai PCB interkoneksi kepadatan tinggi.

Aplikasi papan HDI meliputi:

• 1. Komputer pribadi (laptop, PC)
• 2. Ponsel
• 3. Peralatan perawatan kesehatan
• 4. Industri otomotif
• 5. Konsol permainan
• 6. Perangkat yang dapat dikenakan, jam tangan pintar, dan banyak lagi …

Teknologi yang digunakan dalam produksi papan HDI memungkinkan amplifikasi desain PCB asli, tetapi dalam ruang yang lebih kecil, lebih ringan, dan lebih padat. Proses penempatan komponen di atas papan HDI membutuhkan teknologi PCBA dan SMT yang canggih karena persyaratan presisi yang tinggi dan ruang permukaan yang sempit. Memperbaiki papan semacam itu secara manual dapat menjadi tugas yang sulit bagi para insinyur karena kepadatan papan HDI.

Papan HDI merupakan pilihan yang bagus untuk desain yang memerlukan transmisi listrik cepat sambil mengemas komponen dalam ruang kecil.

8. PCB Frekuensi Tinggi

Papan PCB frekuensi tinggi didefinisikan sebagai jenis PCB yang beroperasi pada frekuensi di atas 1GHz. Ada beberapa material yang dapat digunakan untuk produksi papan tersebut, seperti PTFE (Politetrafluoroetilena). Material ini sering disebut Teflon. Sebagian besar jenis dan desain PCB frekuensi tinggi dapat mencapai frekuensi di atas 5GHz. Ada juga jenis material lain seperti FR4 (epoksi yang diperkuat kaca) dan PPO (polifenilen oksida). Material-material tersebut dapat mencapai frekuensi hingga 10GHz jika digunakan dengan benar.

Tujuan dari PCB jenis frekuensi tinggi, atau singkatnya HFP, adalah untuk memenuhi kebutuhan desain PCB tingkat lanjut. Desain jenis ini membutuhkan transmisi sinyal yang cepat pada rentang frekuensi tinggi. Kemampuan ini memungkinkan HFP untuk mengirimkan sinyal dengan kecepatan tinggi dan laju yang tinggi.

Beberapa jenis PCB frekuensi tinggi digunakan dalam aplikasi kritis seperti:

• 1. Sistem komunikasi, stasiun jaringan, pemancar radio frekuensi tinggi, dll …
• 2. Industri militer dan aplikasinya termasuk senjata, rudal, dan alat pelacak.
• 3. Sistem radar dan aplikasinya di bidang kedirgantaraan dan penerbangan
• 4. Aplikasi medis dan perawatan kesehatan untuk tujuan diagnostik dan pemantauan.

Jenis PCB frekuensi tinggi sangat penting untuk penggunaan industri dan sistem kritis, karena kemampuannya mentransmisikan sinyal cepat frekuensi tinggi melalui beberapa sirkuit. Untuk penggunaan konsumen, opsi lain mungkin lebih baik, seperti PCB dua lapis atau multilapis.

9. LED PCB

Dengan nama LED, Anda pasti membayangkan lampu. Anda benar! PCB LED dirancang untuk menyediakan koneksi listrik, manajemen termal, dan dukungan mekanis yang diperlukan untuk LED. 

Biasanya, panel surya dibuat menggunakan material yang dioptimalkan untuk pembuangan panas dan transmisi cahaya. Misalnya, panel surya menggunakan aluminium karena konduktivitas termalnya yang sangat baik, tembaga untuk menghantarkan panas, dan FR4 untuk insulasi listrik yang baik. 

Papan ini memiliki bantalan yang dirancang khusus untuk menyolder atau memasang LED, memastikan koneksi listrik yang baik. Tata letak PCB ini mempertimbangkan difusi dan refleksi cahaya untuk memaksimalkan output cahaya LED. 

Dengan semua fitur luar biasa ini, ia memiliki banyak manfaat. Misalnya:

● Mereka sangat baik dalam menghilangkan panas untuk menjaga kinerja dan umur panjang LED.
● Keluaran Cahaya yang Dioptimalkan memaksimalkan distribusi LED.
● Papan ini menawarkan sambungan listrik yang andal, mengurangi risiko kegagalan LED.
● Mereka juga kompak, membuatnya fleksibel untuk disesuaikan di ruang yang sempit.

Sekarang mari kita lihat beberapa penerapannya:

● Mereka adalah fondasi sistem pencahayaan LED untuk rumah, kantor, dan lampu jalan.
● Digunakan pada lampu depan kendaraan, lampu belakang, dan lampu interior.
● Ditemukan di TV, monitor, dan layar tampilan kecil pada perangkat seperti telepon pintar.
● Letaknya di PCB LED yang ditenagai oleh tanda-tanda dan papan reklame yang menyala. 

Ringkasan

Dalam artikel ini, kami membahas berbagai jenis PCB dan aplikasinya. Baik Anda memiliki kebutuhan desain satu lapis maupun multilapis, PCBasic siap membantu.

Dengan memahami kebutuhan aplikasi, kami dapat mewujudkan ide Anda. Dengan pengalaman lebih dari 15 tahun, kami mampu menangani semua jenis PCB, termasuk desain kompleks HFP dan HDI.