PCB Kaku

Bahan: Kaku menggunakan fiberglass, fleksibel menggunakan polimida. Struktur: Kaku tidak dapat ditekuk, fleksibel dapat dilenturkan. Aplikasi: Kaku untuk sambungan yang stabil, fleksibel untuk ruang yang kompak.

Lapisan tunggal, lapisan ganda, lapisan multi. Lapisan tunggal memiliki sirkuit di satu sisi; lapisan ganda di kedua sisi; lapisan multi menghubungkan lapisan konduktif melalui via (misalnya, motherboard).

Komputer desktop, TV, kontrol industri, elektronik otomotif (komputer dalam kendaraan), komponen non-getaran kedirgantaraan, dll.

Biaya lebih rendah. PCB kaku memiliki proses yang sudah mapan dan material yang murah; PCB fleksibel mahal karena material dan prosesnya yang kompleks.

Substrat FR4 umum: -55°C hingga 125°C untuk penggunaan normal, jangka pendek 260°C untuk penyolderan bebas timbal. Material khusus dapat menahan suhu yang lebih tinggi.

Mulai dari beberapa cm² (papan kontrol kecil) hingga beberapa m² (papan induk server besar).

Tergantung pada ukuran, lapisan, dan material. Papan multi-lapisan FR4: ~1-3 kg/m², lebih berat daripada PCB fleksibel dengan luas yang sama.

10-20+ tahun di lingkungan normal; dipersingkat menjadi beberapa tahun dalam kondisi ekstrem (suhu/kelembapan tinggi).

FR4 memiliki modulus lentur sekitar 100-200 MPa, jauh lebih rendah daripada PCB fleksibel. Meningkatkan ketebalan akan meningkatkan ketahanan terhadap tegangan.

FR4 (epoksi fiberglass), resin fenolik, resin epoksi; PTFE untuk aplikasi frekuensi tinggi khusus.

Isolasi listrik yang baik, sifat mekanik, dan stabilitas dimensi. CTE: 13-17ppm/℃. Biaya rendah dan proses yang sudah mapan.

Suhu dekomposisi rendah (120-150°C), rentan terhadap delaminasi selama penyolderan, sifat listrik/mekanis yang buruk, CTE tinggi, dan berbau.

Membentuk jalur konduktif untuk aliran arus. Ketebalan umum: 0,5oz (17μm), 1oz (35μm), 2oz (70μm). Foil tebal untuk aplikasi arus tinggi.

Berfungsi sebagai isolasi untuk mencegah korsleting, melindungi tembaga dari oksidasi dan kerusakan fisik, serta membedakan area berdasarkan warna (misalnya, hijau, biru).

Mencetak karakter/simbol untuk identifikasi komponen selama produksi dan debugging. Warna umum: putih; juga abu-abu, merah, hitam, kuning, dll.

FR4: Biaya rendah untuk penggunaan umum. Material frekuensi tinggi (misalnya, PTFE): Kehilangan sinyal rendah untuk 5G. Substrat keramik: Konduktivitas termal tinggi untuk aplikasi suhu tinggi.

Pertimbangkan aspek kelistrikan (frekuensi tinggi/tegangan tinggi), mekanik (getaran), suhu, dan biaya. Gunakan FR4 untuk elektronik konsumen, PTFE untuk frekuensi tinggi, dan keramik untuk suhu tinggi.

RoHS: Membatasi zat berbahaya (timbal, merkuri, dll.). Bebas halogen: Br/Cl

Material dengan koefisien ekspansi termal rendah (low-CTE) meningkatkan stabilitas dimensi. Konduktivitas termal yang tinggi meningkatkan pembuangan panas. Isolator berkinerja tinggi mengurangi kehilangan sinyal, memungkinkan miniaturisasi dan kinerja tinggi.

Integritas sinyal (pencocokan impedansi, anti-refleksi/gangguan silang), distribusi daya, pentanahan, dan kapasitas daya hantar arus.

Persingkat jalur sinyal, minimalkan vias. Gunakan pasangan diferensial untuk sinyal berkecepatan tinggi dan kontrol impedansi. Bidang daya/ground dengan tembaga padat. Pisahkan modul untuk menghindari interferensi. Lebar jalur berdasarkan arus.

Ukuran berdasarkan ketebalan/arus (papan yang lebih tebal membutuhkan via yang lebih besar). Minimalkan jumlah via. Pengeboran balik untuk sinyal kecepatan tinggi untuk menghilangkan sisa jalur.

Menyesuaikan impedansi sumber, saluran transmisi, dan beban untuk mengurangi refleksi. Hal ini dicapai dengan mengontrol lebar garis, jarak antar garis, ketebalan dielektrik, dan permitivitas (misalnya, lebar 0,33 mm untuk mikrostrip 50Ω pada FR4).

Pisahkan komponen; jauhkan bagian-bagian sensitif dari sumber kebisingan. Bidang daya/arde pada papan multi-lapisan untuk perisai. Bidang arde di sekitar sinyal berkecepatan tinggi. Kapasitor decoupling; pengardean yang dioptimalkan.

Pembagian fungsional, pisahkan komponen yang sensitif terhadap panas, tempatkan komponen frekuensi tinggi berdekatan, prioritaskan komponen berukuran besar, dan pastikan pemasangan/pemeliharaan mudah.

Bidang daya dan bidang ground yang bersebelahan untuk mengurangi induktansi. Tegangan dengan koneksi via. Tembaga padat untuk bidang daya; tebalkan jalur arus tinggi.

Lubang termal dan bidang tembaga di bawah komponen panas. Substrat dengan konduktivitas termal tinggi. Desain aliran udara; tambahkan pendingin/kipas jika diperlukan.

Posisi lubang: ±0,1 mm. Via berlapis: ±0,076 mm. Via tanpa lapisan: ±0,05 mm. Lebar garis: ±10%-20%.

Altium Designer (cocok untuk desain kecil hingga menengah), Cadence Allegro (multi-layer berkecepatan tinggi), Mentor PADS (ramah pengguna dan efisien).

Panelisasi → Pengeboran → Deposisi tembaga → Pencitraan → Pelapisan → Pengukiran → Masker solder → Sablon → Penyelesaian permukaan → Pembuatan profil.

Masalah: Dinding kasar, gerinda, mata bor patah. Solusi: Ganti mata bor, optimalkan kecepatan/laju pemakanan, periksa material.

Peran: Mengkonduktivitaskan dinding lubang untuk koneksi lapisan. Kontrol: Komposisi larutan, suhu (25-35°C), pH (11-12), kebersihan pra-perlakuan.

Fotolitografi: Presisi tinggi untuk HDI, biaya tinggi dan kompleks. Sablon: Biaya rendah/peralatan sederhana, presisi lebih rendah.

Kontrol dilakukan melalui kepadatan arus, waktu pelapisan, dan konsentrasi larutan. Misalnya, 1 ons (35μm) membutuhkan waktu 20-30 menit pada 2-3A/dm².

Kendalikan konsentrasi larutan etsa, suhu, waktu, dan tekanan semprot, serta rawat peralatan secara teratur. Konsentrasi tinggi dapat menyebabkan etsa berlebihan, sedangkan konsentrasi rendah menyebabkan etsa tidak sempurna. Jaga suhu pada 45-55℃, tentukan waktu berdasarkan ketebalan papan, dll., dan pastikan tekanan seragam untuk kontak penuh.

Melapisi sirkuit secara merata tanpa ada bagian yang terlewat, lubang kecil, atau gelembung. Ketebalan lapisan minyak pada permukaan tembaga: 10-18μm, via: 5-8μm. Jarak yang tepat dari tepi sirkuit untuk mencegah cakupan pad yang berlebihan atau risiko korsleting.

Karakter harus jelas, lengkap, dengan kontras warna yang baik, diposisikan secara akurat tanpa menghalangi area penting, dan memiliki daya rekat yang kuat (pilih tinta dan proses pengeringan yang sesuai).

HASL: Biaya rendah, kemampuan penyolderan yang baik, kerataan terbatas. ENIG: Halus, kemampuan penyolderan dan ketahanan korosi yang baik, biaya tinggi. Timah celup: Kemampuan penyolderan yang baik, permukaan halus, umur simpan panjang. OSP: Biaya rendah, proses sederhana, retensi kemampuan penyolderan pendek.

Pemotongan mekanis (presisi tinggi, cocok untuk ukuran besar yang kompleks). Pelubangan (efisiensi tinggi, cocok untuk produksi massal reguler). Pemotongan laser (presisi sangat tinggi, biaya tinggi, cocok untuk batch kecil yang halus). Pilih berdasarkan bentuk, presisi, ukuran batch, dan biaya.

Periksa dimensi/ketebalan setelah pemotongan. Periksa posisi, ukuran, dan ketebalan lubang setelah pengeboran. Uji ketebalan/keseragaman tembaga setelah pelapisan. Periksa integritas sirkuit setelah etsa. Periksa kualitas pencetakan solder mask/karakter. Uji ketebalan/daya rekat lapisan setelah penyelesaian permukaan. Periksa bentuk/tepi setelah pencetakan.

Gunakan alat uji probe terbang atau peralatan ICT. Probe terbang cocok untuk batch/varietas kecil, mendeteksi rangkaian terbuka/pendek, dll. ICT digunakan untuk produksi massal, menguji kinerja listrik secara menyeluruh dengan perlengkapan khusus.

Mendeteksi konektivitas via, rongga, integritas tembaga pada papan multilayer. Memeriksa sambungan solder BGA dan cacat internal (benda asing, delaminasi) tanpa merusak komponen.

Mengumpulkan gambar melalui kamera optik dan membandingkannya dengan standar untuk mendeteksi cacat seperti komponen yang hilang, ketidaksejajaran, dan korsleting. Diterapkan dalam inspeksi waktu nyata setelah pencetakan, penempatan, dan penyolderan ulang untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas.

Uji tekuk (amati retakan pada sudut/siklus tertentu). Uji jatuh (simulasikan benturan). Uji getaran (simulasikan getaran untuk memeriksa penyolderan dan struktur).

Menurut IPC-4552, ENIG cocok untuk frekuensi tinggi/keandalan tinggi (Ni: 3-5μm, Au: 0,05-0,1μm). OSP berbiaya rendah (ketebalan film: 0,2-0,5μm, cocok untuk penyimpanan jangka pendek). HASL sudah matang (ketebalan Sn >2,5μm, kerataan kurang baik).

Sesuaikan konsentrasi larutan (zat pengikis asam: CuCl₂ 180-220 g/L, HCl 1,0-1,5 mol/L), suhu 50-55℃. Untuk pengikisan yang berlebihan, kurangi kecepatan dan tingkatkan tekanan semprot menjadi 2-3 bar.

Sesuai IPC-6012, papan multilayer umum ≤75μm, papan HDI ≤50μm. Akurasi posisi pengeboran laser ±25μm, dikendalikan dengan mesin paparan presisi tinggi.

Material FR-4: longitudinal ≥345MPa, transversal ≥276MPa (ASTM D790). Ketebalan 1,6mm ≥300MPa.

Pemotongan metalografi (IPC-TM-650, lubang tembus ≥20μm, lubang buta/terkubur ≥18μm). Pengujian non-destruktif XRF (akurasi ±0,5μm).

Pemanasan awal: 90-130℃ (60-120 detik). Zona penyolderan: 240-260℃ (kontak 2-4 detik). Laju pendinginan: 3-6℃/detik (J-STD-003).

Konvensional: 15-30μm (IPC-6012), area padat ≥20μm. Sablon: 20-25μm, pengeringan dengan sinar: 15-20μm.

Konvensional: 6/6mil (0,1524mm). LDI + etsa kimia: 3/3mil (0,0762mm). Papan HDI: 1/1mil (0,0254mm).

Untuk konduktivitas, pilih penyumbatan resin (kedalaman ≥80% dari kedalaman lubang, kesalahan kerataan ≤10μm). Untuk isolasi saja, pilih penutup (lebar penutup ≥0,1mm).

Sesuai dengan IPC-J-STD-033, panggang pada suhu 125℃ selama 4-8 jam (≤1,6 mm: 4 jam, >1,6 mm: 8 jam) untuk mengurangi kadar air hingga di bawah 0,1%.

Kekasaran yang lebih tinggi meningkatkan efek kulit dan kehilangan sinyal. Foil RTF Ra＜0,5μm (cocok untuk frekuensi tinggi >10GHz). Foil VLP Ra＜0,3μm (pengurangan kerugian 15%-20%).

Penghalusan permukaan dengan mesin sikat (tekanan 0,3-0,5 MPa, kecepatan 2-3 m/menit). Pengikisan mikro kimia (natrium persulfat 100-150 g/L, 40-50℃, 1-2 menit).

Umum: ujung tunggal ±10%, diferensial ±8%. Kecepatan tinggi (>1Gbps): ujung tunggal ±5%, diferensial ±3%, disesuaikan melalui lebar jalur, ketebalan dielektrik, ketebalan tembaga.

Sesuai UL 796, material FR-4 ≥1400V/mm pada 25℃/50% RH. Jarak rambatan 1mm sesuai dengan 100-200V.

Lebar/jarak garis minimum, rasio diameter lubang/bantalan (bantalan ≥lubang +0,4mm bila lubang ≥0,3mm), rasio luas tembaga (30%-70%), rasio aspek pengeboran (≤8:1), lebar jembatan solder mask (≥0,1mm).

Penyebab: Ketidaksesuaian CTE, ketebalan tidak merata, kurva suhu yang tidak tepat. Solusi: Pilih material dengan CTE ≤15ppm/℃, kendalikan toleransi ketebalan ±0,05mm, optimalkan laju pemanasan ≤3℃/s.

Sesuai dengan IPC-TM-650, ≥10¹⁰Ω setelah 168 jam pada suhu 85℃/kelembapan relatif 85%, ≥10¹²Ω untuk aplikasi kelas atas yang memerlukan kontrol kebersihan permukaan.

Via buta: Pengeboran laser/mekanis + pelapisan, kedalaman ≤0,5 mm, untuk interkoneksi permukaan. Via terpendam: Pengeboran mekanis + laminasi, memerlukan penyelarasan, untuk sinyal lapisan dalam guna mengurangi parameter parasit.

Flying probe: Cakupan >98%, cocok untuk batch kecil/kepadatan tinggi, lambat (3-5 detik/titik). Bed-of-nails: Cepat (

Setiap peningkatan 1 ons (35μm) meningkatkan konduktivitas termal sebesar 38%. Foil 3 ons dalam aplikasi daya tinggi mengurangi kenaikan suhu sebesar 15%-20% dengan menggunakan thermal vias.

Konvensional: 0,1 mm. Papan dengan kepadatan tinggi menggunakan LDI: 0,075 mm, mencegah jembatan solder.

Solder tidak merata pada bantalan, penyolderan via tidak memadai, permukaan tidak rata. Kontrol solder.