PCB Tertanam

PCB tertanam adalah papan sirkuit dengan komponen elektronik (seperti chip, resistor, dan kapasitor) yang tertanam langsung di lapisan dalamnya, sehingga mengurangi ukuran dan meningkatkan kinerja.

PCB tertanam dapat mengubur beberapa komponen untuk mengurangi penggunaan ruang dan memperpendek jalur sinyal; komponen pada PCB biasa sebagian besar dipasang di permukaan.

Cocok untuk skenario dengan persyaratan tinggi akan ukuran dan kinerja, seperti ponsel pintar, perangkat yang dapat dikenakan, radar kendaraan, dan peralatan kedirgantaraan.

Analisis kebutuhan → desain skematik → perencanaan tata letak (termasuk komponen tertanam) → desain perutean (fokus pada integritas sinyal) → pengecekan aturan desain → keluaran file papan.

Pertimbangkan konstanta dielektrik, faktor kerugian, dan koefisien ekspansi termal. Untuk aplikasi frekuensi tinggi, pilih material dengan konstanta dielektrik rendah dan kerugian rendah; untuk stabilitas termal tinggi, pilih material dengan koefisien ekspansi termal rendah.

Susun komponen berdasarkan modul fungsional untuk memperpendek jalur sinyal; sebarkan komponen penghasil panas untuk pembuangan panas; tempatkan komponen sensitif jauh dari sumber kebisingan; pertimbangkan kelayakan proses.

Resistor dibuat dengan menambahkan bahan resistif ke lapisan dielektrik; kapasitor menggunakan bahan dielektrik tinggi yang dilapisi pada foil tembaga atau substrat; induktor diwujudkan melalui kumparan spiral di antara lapisan-lapisan tersebut.

Pastikan koneksi listrik yang andal, pertimbangkan pembuangan panas, kemampuan pengujian, dan kemudahan perawatan, serta ikuti pedoman desain dari produsen chip.

Rencanakan lapisan daya dan ground sesuai dengan konsumsi daya, pastikan integritas bidang daya, kurangi resistansi internal dan penurunan tegangan, serta berikan pasokan daya yang stabil.

Kendalikan panjang jalur, atur lebar dan jarak jalur secara wajar untuk mengurangi interferensi silang, sesuaikan impedansi untuk sinyal berkecepatan tinggi, dan kurangi dampak parameter parasitik via.

Tergantung pada material dan desain perutean, kecepatannya dapat mencapai beberapa Gbps atau lebih tinggi dengan desain yang tepat, seperti lebih dari 10 Gbps pada perangkat komunikasi kelas atas.

Gunakan rumus seperti rumus saluran mikrostrip (Z0 = (87/√(εr+1.41))×ln(5.98H/(0.8W+T))) atau rumus stripline, atau gunakan perangkat lunak desain untuk perhitungan.

Dipengaruhi oleh kehilangan material (kehilangan dielektrik/konduktor), panjang jalur, frekuensi sinyal, jumlah via, dan ketidaksesuaian impedansi.

Pisahkan tata letak sirkuit analog dan digital, lindungi sinyal sensitif, pastikan integritas bidang daya dan ground, gunakan sirkuit filter, dan optimalkan jalur untuk mengurangi area loop.

Pasang bidang pentanahan yang besar, tingkatkan jumlah jalur pentanahan, perpendek jalur pentanahan, dan pilih pentanahan titik tunggal/titik ganda/hibrida sesuai dengan frekuensi.

Analisis parameter seperti impedansi jaringan listrik, penurunan tegangan, dan distribusi arus melalui perangkat lunak simulasi untuk mengevaluasi dampak dan melakukan optimasi.

Kemampuan anti-interferensi yang kuat, menekan interferensi common-mode, meningkatkan kecepatan dan keandalan transmisi, serta memfasilitasi perutean dengan kepadatan tinggi.

Pertahankan kesesuaian panjang (perbedaan ≤ 10% dari jarak transmisi yang sesuai dengan tepi kenaikan sinyal), lebar dan jarak jejak yang seragam, kendalikan impedansi (misalnya, 100Ω), dan hindari interferensi silang.

Minimalkan ukuran via, tingkatkan anti-pad, tambahkan via grounding di sekitarnya, dan kendalikan rasio aspek (≤6).

Melakukan analisis integritas sinyal, integritas daya, dan simulasi EMI, serta menguji prototipe (misalnya, menggunakan penganalisis jaringan dan osiloskop).

Ditentukan oleh tinggi komponen, jumlah lapisan, kekuatan mekanik, dan skenario aplikasi, seperti 0,5-1,5 mm untuk PCB ponsel dan 1,6-3,2 mm untuk peralatan industri.

Pertimbangkan perakitan dengan komponen lain, kekuatan mekanik, ruang pembuangan panas, dan dampak penanaman komponen pada kinerja mekanik.

Susun komponen penghasil panas secara wajar, tambahkan saluran pembuangan panas (misalnya, lubang panas, foil tembaga), pilih material dengan konduktivitas termal tinggi, tambahkan perangkat pembuangan panas jika perlu, dan optimalkan melalui simulasi termal.

Metode umum meliputi pengencangan dengan sekrup, pengencangan dengan klip, dan pengencangan dengan pengelasan, yang masing-masing cocok untuk skenario perawatan tinggi, pemasangan mudah, dan stabilitas tinggi.

Tingkatkan kekuatan mekanis dengan menambah ketebalan papan atau menambahkan penguat, distribusikan berat secara merata, gunakan bahan peredam kejut untuk meredam guncangan, dan perkuat komponen-komponen penting.

Sesuaikan dengan casing perangkat, hindari ujung yang tajam, pertimbangkan proses produksi (misalnya, pemotongan, pencetakan), dan rancang struktur pemandu pemasangan.

Gunakan cat tiga lapis anti air, gunakan konektor tahan air, lakukan perawatan penyegelan, dan hindari menempatkan komponen utama di area yang rawan air/debu selama proses penataan.

Suhu tinggi dapat menyebabkan pemuaian papan dan pergeseran parameter komponen; suhu rendah dapat membuat material menjadi rapuh. PCB kelas industri beroperasi pada suhu -40℃~85℃, dengan persyaratan kelas militer yang lebih ketat.

Menganalisis deformasi dan distribusi tegangan melalui simulasi tegangan mekanis, serta melakukan uji benturan, uji getaran, dan uji penuaan jangka panjang.

Material yang berbeda memiliki kekuatan mekanik dan koefisien ekspansi termal yang berbeda. Misalnya, FR-4 memiliki kinerja komprehensif yang baik tetapi koefisien ekspansi termal yang relatif tinggi, sedangkan material polimida menawarkan stabilitas termal dan kekuatan mekanik yang lebih baik.

PCB tertanam memerlukan proses tambahan untuk penyematan komponen, seperti fabrikasi struktur antar lapisan dan laminasi yang lebih presisi, dengan persyaratan yang lebih tinggi untuk akurasi pengeboran dan pelapisan.

Termasuk laminasi, pemrosesan micro-via (apertur ≤50μm), penanaman komponen, dan perawatan permukaan (misalnya, pelapisan emas, penyemprotan timah).

Tetapkan toleransi yang tepat dalam desain, gunakan peralatan berpresisi tinggi (seperti mesin bor CNC), dan lakukan inspeksi dimensi yang ketat serta penyesuaian proses di setiap prosedur.

Memeriksa bahan baku (papan sirkuit, komponen), memantau parameter laminasi/pengeboran/pelapisan, menggunakan uji sinar-X dan uji probe terbang untuk mendeteksi koneksi internal dan kinerja listrik, serta melakukan inspeksi lengkap terhadap produk jadi.

Gelembung laminasi/delaminasi, ketidaksejajaran pengeboran/bukaan yang tidak rata, koneksi komponen yang buruk/korsleting, perawatan permukaan yang buruk, penyimpangan dimensi, dll.

Optimalkan parameter suhu, tekanan, dan waktu laminasi, lakukan pra-perawatan pada papan untuk menghilangkan kelembapan dan kotoran, dan gunakan laminasi vakum untuk mengeluarkan udara.

Gunakan peralatan pengeboran presisi tinggi untuk mengontrol parameter, lakukan pengukiran mikro pada dinding lubang untuk meningkatkan daya rekat pelapisan tembaga, dan deteksi kualitas melalui pemotongan metalografi.

Lakukan penyaringan dan pengujian komponen sebelum pemasangan, optimalkan proses pemasangan untuk memastikan koneksi yang kuat, dan lakukan pengujian listrik komprehensif serta eksperimen keandalan setelah pembuatan.

Dipengaruhi oleh biaya material (material berkinerja tinggi lebih mahal), kompleksitas proses (misalnya, micro-vias, penyematan komponen), kuantitas produksi, dan biaya inspeksi.

Selidiki kekuatan teknis (peralatan, proses), sistem pengendalian mutu, studi kasus produksi, ulasan pelanggan, penawaran harga, dan waktu pengiriman.

Termasuk inspeksi visual, pengujian listrik (multimeter, osiloskop, penganalisis jaringan), pengujian fungsional, inspeksi sinar-X, pengujian probe terbang, dll.

Gunakan perangkat ICT tipe bed-of-nails untuk menghubungkan titik uji dan mendeteksi parameter listrik komponen, korsleting, rangkaian terbuka, penyimpangan parameter, dll. Titik uji perlu dicadangkan dalam desain.

Simulasikan lingkungan kerja sebenarnya, uji fungsi secara komprehensif, ikuti urutan pengujian dari yang dasar hingga yang kompleks, serta catat dan analisis anomali.

Gunakan antarmuka JTAG untuk mengoperasikan sel pemindaian batas internal chip, mendeteksi status pin dan koneksi antar-chip, serta mengidentifikasi kesalahan sirkuit terbuka dan pendek.

Pertama-tama, amati tampilannya (komponen yang terbakar, sambungan solder yang retak), kemudian lakukan pengujian listrik untuk mempersempit jangkauan kerusakan, analisis kemungkinan hubungan berdasarkan skema, dan gunakan metode substitusi untuk menentukan titik kerusakan.

Relatif tinggi, karena komponen berada di lapisan dalam. Hal ini memerlukan pelepasan lapisan atas secara hati-hati untuk mengekspos titik kerusakan, pelapisan ulang untuk mengembalikan integritas setelah perawatan, dan menghindari benturan pada sirkuit lain.

Gunakan peralatan berpresisi tinggi seperti peralatan pengelasan titik mikro dan pinset presisi. Rencanakan skema perawatan terlebih dahulu dan gunakan pemanasan lokal untuk mengontrol suhu.

Melakukan pengujian kelistrikan (integritas sinyal, integritas daya), pengujian fungsional, dan pengujian keandalan (penuaan, getaran).

Mengembangkan rencana pengujian, prosedur diagnosis kerusakan, spesifikasi operasi pemeliharaan, dan proses verifikasi kualitas.

Peralatan pengujian: multimeter, osiloskop, penganalisis jaringan, dll. Peralatan perawatan: peralatan pengelasan titik mikro, pistol udara panas, dll.

Pertimbangkan akurasi resistansi, peringkat daya, dan koefisien suhu. Pilih resistor berdasarkan kebutuhan rangkaian.

Digunakan untuk penyaringan, pemisahan, penyimpanan energi, penggabungan sinyal, dll.

Tentukan berdasarkan frekuensi operasi, induktansi, dan kapasitas arus. Untuk penyaringan daya, pertimbangkan riak dan arus beban.

Pertimbangkan kinerja, konsumsi daya, jenis kemasan, keandalan, dan dukungan dari produsen.

Sesuaikan parameter kelistrikan dan dimensi fisik selama proses desain. Pilih komponen yang kompatibel dengan material dan proses papan sirkuit, serta lakukan verifikasi simulasi.

Untuk komponen pasif, kendalikan suhu dan waktu untuk mencegah penyolderan dingin. Untuk komponen aktif, gunakan peralatan presisi tinggi (misalnya, penyolderan reflow) untuk memastikan koneksi yang andal dan mencegah kerusakan termal.

Perkirakan masa pakai melalui uji penuaan yang dipercepat, data pabrikan, dan pemantauan jangka panjang data kegagalan aktual.

Resistansi: perubahan nilai/rangkaian terbuka. Kapasitor: kebocoran/rangkaian pendek. Induktor: perubahan induktansi/rangkaian pendek lilitan. Chip: kegagalan fungsi/kerusakan pin.

Simpan berdasarkan kategori dengan perlindungan terhadap kelembapan dan ESD (Electrostatic Discharge). Pertahankan sistem inventaris untuk mencatat informasi, melakukan pengambilan sampel secara berkala, dan mengontrol tingkat stok secara wajar.

Tingkatkan jarak antar jalur (≥3×lebar), gunakan isolasi tanah, optimalkan topologi perutean, dan sesuaikan impedansi.

Memperkenalkan parameter parasit, yang mungkin menyebabkan kehilangan dan penundaan pada frekuensi tinggi. Via untuk sinyal di atas 10 GHz harus memiliki diameter

Tambahkan perangkat pelindung ESD (misalnya, dioda TVS), siapkan jalur pelepasan ESD, dan jaga agar jalur sinyal utama berjarak ≥2mm dari tepi papan.

Gunakan sinar-X untuk memeriksa sambungan solder internal. Tinggi sambungan harus 0,4-0,6 mm, dengan tingkat rongga ≤15%.

ENIG untuk penyolderan frekuensi tinggi dan presisi. OSP untuk biaya rendah (berlaku 6-8 bulan). Timah celup untuk penyolderan gelombang.

Tata letak penutup pelindung dengan benar dengan impedansi pentanahan

Diameter via 0,3-0,5 mm, jarak antar via ≤1 mm, ≥100 via/cm² untuk memastikan efisiensi pembuangan panas.

Jalur data DDR4: toleransi panjang ±5 mil. Pasangan diferensial PCIe: ±2 mil.

Tambahkan kapasitor decoupling (0,1μF untuk frekuensi tinggi, 10μF untuk frekuensi rendah). Jaga jarak lapisan daya/ground

Standar IPC: ≤0,7% untuk proses bebas timbal, ≤0,5% di area BGA.

Gunakan penskalaan tegangan dinamis, matikan modul yang tidak aktif, dan pilih chip dengan IQ rendah (misalnya, seri TI MSP430).

Mengurangi kehilangan sinyal dan parameter parasit, meningkatkan kepadatan perutean. Biaya 20%-30% lebih tinggi daripada vias tembus lubang.

Gunakan alat CAM350 atau Altium DFM untuk memeriksa lebar/jarak jejak minimum (≥6mil), rasio aspek (≤8:1), dll.

Metode umum: cat tiga lapis (ketebalan 0,1-0,3 mm), pelapis nano (

Gunakan desain fan-out untuk mengurangi tekanan routing BGA. Papan 4 lapis sesuai untuk 80% kebutuhan reguler; ≥6 lapis untuk desain berkecepatan tinggi.

Periksa kebersihan bantalan, ketebalan pasta solder (0,12-0,15 mm), dan suhu reflow (puncak 235-245℃).

Gunakan megohmmeter 500V. Resistansi isolasi harus ≥100MΩ pada kelembaban ≤60%.

Gunakan resistor terminasi (misalnya, fungsi DDR ODT) dan penyesuaian impedansi. Pastikan variasi impedansi

Tembaga 1oz (35μm): lebar jalur ~1A/mm. 2oz: ~1,5A/mm (kenaikan suhu

Warna hitam membantu pembuangan panas tetapi sulit diperiksa. Warna hijau paling umum digunakan. Warna putih memiliki daya pantul tinggi (≈80%).

Diameter umum: 0,4-0,8 mm. Jarak antar pin: 0,5-1,0 mm. Jarak antar pin 0,5 mm memerlukan komponen 0201.

Gunakan perangkat lunak simulasi seperti ANSYS, berdasarkan perbedaan CTE (misalnya, FR-4 15ppm/℃, tembaga 17ppm/℃).

Gunakan penyaringan multi-tahap (rangkaian tipe π). Jalur daya dengan lebar ≥20 mil untuk mengurangi impedansi jalur.

Diameter ≥0,6 mm, jarak antar pin ≥1,27 mm. Lapisan permukaan ENIG, tanpa lapisan pelindung solder.

Luas area loop sinyal single-ended

Gunakan SI9000 untuk menghitung impedansi, kontrol toleransi ±10%. Terapkan pencocokan terminasi dan optimasi topologi.

Garis luar: ±0,1 mm. Diameter lubang: ±0,05 mm. Kedalaman potongan V: 1/3-2/3 dari ketebalan papan.

Gunakan jalur konvergen dengan panjang yang sesuai dan pelindung ground. Jauhkan dari jalur data berkecepatan tinggi dan hindari persilangan lapisan.

Lakukan uji penuaan dipercepat (85℃/85%RH, 1000 jam) dan uji getaran (5-500Hz, percepatan 2G).

Ukuran bantalan 0,1-0,2 mm lebih besar dari kaki komponen. Lebar bantalan SMD 1,2-1,5 kali lebar kaki komponen.

Tingkatkan luas tembaga termal, gunakan perekat termal (≥1W/mK), dan buka vias termal di bawah komponen daya.

Sesuai dengan IEC 61000-4-2: pelepasan kontak ±8kV, pelepasan udara ±15kV, dengan fungsi normal.

Ketebalan tipikal 15-25μm. Harus sepenuhnya menutupi tembaga untuk mencegah korsleting akibat tembaga yang terbuka.

Gabungkan perutean interaktif dan otomatis. Tetapkan prioritas perutean, dengan sinyal-sinyal penting dirute terlebih dahulu.

Pemanasan awal: 120-150℃ (60-90 detik). Peleburan ulang: 217-230℃ (40-60 detik). Laju pendinginan: 3-6℃/detik.

Pembumian satu titik atau multi-titik. Multi-titik untuk sirkuit frekuensi tinggi (>10MHz), dengan resistansi pembumian

Pertimbangkan kapasitas arus, resistansi kontak (

Amati sambungan solder melalui penampang metalografi (pemotongan metalografi), deteksi cacat permukaan dengan AOI, analisis komposisi elemen dengan XRF.

Jarak antar pin 5 mil, impedansi 100±10Ω, perbedaan panjang