Laminasi PCB:Panduan Komprehensif

Orang sering menerima begitu saja betapa kompleksnya struktur papan sirkuit tercetak. Karena kami menggunakan PCB untuk area aplikasi yang berbeda, masing-masing membutuhkan bahan tertentu. Laminasi adalah bahan penting. Pabrikan menggunakannya untuk mengembangkan dan membuat PCB. Jadi, penting untuk memahami berbagai laminasi yang tersedia untuk Anda. Panduan ini akan mengeksplorasi semua yang perlu Anda ketahui tentang laminasi PCB.

Apa itu Laminasi PCB?

Perangkat robot yang mengembangkan PCB mini yang menahan laminasi

Umumnya, PCB memiliki empat lapisan:silkscreen, solder mask, tembaga, dan substrat (dari atas ke bawah). Akibatnya, lapisan-lapisan ini harus mengikat bersama untuk menjadi struktur fungsional untuk PCB. Jadi, tujuan dari laminasi PCB adalah untuk menyatukan lapisan PCB.

Laminasi sering kali merupakan bahan berlapis tembaga yang biasanya terdiri dari lembaran resin. Resin yang digunakan produsen untuk membuat laminasi biasanya berbasis epoksi. Namun, itu bisa terdiri dari kain lain. Namun demikian, pabrikan pertama-tama menyembuhkan lembaran menggunakan resin termoset untuk membuat laminasi. Selanjutnya, kami mengompres lembaran resin ini bersama-sama dengan menerapkan dua lembar foil tembaga di setiap sisi datar koleksi.

Terakhir, pabrikan menerapkan panas dan kekuatan sampai lembaran saling mengikat. Setelah laminasi mengeras, itu menyerupai plastik atau bahan seperti kaca keras.

Apa Perbedaan Antara Laminasi dan Prepregs?

Fasilitas teknologi serat karbon yang memproduksi bahan prepreg
Sumber:Flickr (CC – Generik)

Prepreg biasanya berupa lembaran fiberglass yang diperkuat. Pabrikan prepreg mengembangkannya dengan menerapkan atau melakukan pra-impregnasi lembaran fiberglass ini menggunakan bahan pengawet seperti resin epoksi. Dengan demikian, ini jauh berbeda dari proses pengembangan laminasi. Laminasi sering terdiri dari lembaran prepreg. Prepreg hanyalah kain yang diawetkan dan diresapi. Sebaliknya, laminasi adalah lembaran material yang diberi tekanan dan dipanaskan.

Jenis Laminasi PCB

Koleksi papan sirkuit tercetak

Seperti disebutkan sebelumnya, kami menggunakan PCB yang berbeda untuk aplikasi yang berbeda. Misalnya, produsen komponen perangkat dapat menggunakan PCB fleksibel dalam perangkat yang ringkas. Jenis laminasi PCB yang paling umum adalah:

FR-4 (FR4)

PCB Fr-4 berlapis tembaga

FR-4 mengacu pada laminasi resin epoksi yang diperkuat kaca. Ini adalah bahan tahan api. Oleh karena itu nama FR-4 (FR =Flame Retardant). Namun demikian, FR-4 adalah bahan yang paling populer untuk substrat PCB. Fakta ini disebabkan oleh kekuatan mekanik dan listriknya yang tinggi. Selain itu, fitur disipasi termal yang tinggi ketika produsen menerapkan aditif. Selain itu, aditif ini dapat meningkatkan stabilitas, keandalan, dan spesifikasi daya material.

Namun demikian, FR-4 dapat mengakomodasi sirkuit dengan jumlah lapisan tinggi karena keteguhannya. Dengan demikian, ini cocok untuk fabrikasi PCB frekuensi tinggi.

Polimida

PCB fleksibel yang menggunakan bahan polimida
Sumber:Wikimedia Commons

Produsen menghargai laminasi polimida karena efisiensi termal bawaannya yang tinggi. Selain itu, mereka cenderung lebih andal daripada bahan FR-4. Fakta ini terutama disebabkan oleh ekspansi panas yang rendah. Akibatnya, produsen perangkat menerapkannya dalam elektronik yang digunakan orang di lingkungan yang keras. Selain itu, ini membuatnya sangat cocok untuk desain PCB yang membutuhkan banyak lapisan. Namun, pabrikan menggunakan bahan ini untuk pembuatan PCB fleksibel.

Teflon

Produsen biasanya menggunakan laminasi Teflon untuk mengembangkan PCB berkecepatan tinggi. Kebetulan, itu karena sifat listriknya yang cemerlang. Sama seperti FR-4, produsen dapat menerapkan aditif ke Teflon untuk meningkatkan tekanan mekanisnya.

Teflon adalah salah satu bahan laminasi yang paling mahal. Dengan demikian, ini adalah salah satu bahan yang paling tidak populer dalam fabrikasi dan manufaktur PCB. Selain itu, dibutuhkan keterampilan, keahlian tinggi, dan peralatan khusus untuk memproduksi laminasi berbahan dasar Teflon.

Epoxy Tg Tinggi

High Tg Epoxy adalah bahan laminasi dengan suhu transisi gelas yang tinggi (suhu vitrifikasi AKA). Karena atribut ini, ia memiliki toleransi panas yang sangat baik. Akibatnya, sangat cocok untuk digunakan dalam aplikasi industri dan mesin. Selain itu, Epoxy Tg Tinggi memiliki ketahanan kimia dan kelembaban yang luar biasa. Produsen biasanya menggunakannya dalam konstruksi PCB multi-lapis.

BT-Epoxy

BT-Epoxy adalah kombinasi dari bismaleimide triazine dan resin epoksi. Pabrikan menghargainya karena kemampuannya untuk mempertahankan strukturnya di bawah suhu ekstrem. Ini memiliki sifat listrik dan mekanik yang sangat baik. Oleh karena itu, sangat cocok untuk aplikasi militer dan industri. Namun demikian, PCB bebas timah dan multi-lapisan adalah PCB paling umum yang menggunakan laminasi BT-Epoxy.

Materi Lainnya

Bahan fiberglass

Bahan yang tercantum di atas bukan satu-satunya yang digunakan produsen untuk memproduksi laminasi. Misalnya, kami menggunakan laminasi berlapis tembaga untuk PCB frekuensi tinggi. Selain itu, kami dapat menggunakan kain keramik, ester sianat, dan resin serta kombinasi kimia lainnya.

Namun, bahan-bahan ini mungkin tidak layak disebutkan karena produsen tidak menerapkannya sebanyak bahan lain dalam panduan ini. Selain itu, mereka juga mungkin lebih mahal dan lebih sulit untuk dimanipulasi.

Sifat Laminasi

Saat memilih bahan dan laminasi yang sesuai untuk PCB Anda, pertimbangkan beberapa atribut. Sifat-sifat ini dapat berupa termal, mekanik, atau listrik. Bagian ini akan menjelajahi properti ini.

Properti Termal

PCB mengalami luka bakar karena korsleting

• Suhu Transisi Kaca (Tg) :Laminasi kehilangan integritas strukturalnya ketika mencapai kisaran suhu tertentu. Jadi, kami menggunakan suhu transisi gelas untuk membantu mengidentifikasi kapan laminasi melunak dan mengeras.
• Suhu Penguraian (Td): Menjelaskan titik suhu ketika laminasi mulai mengalami kerusakan permanen (meleleh). Jadi, penting untuk menggunakan laminasi PCB yang suhu operasinya lebih rendah dari rentang dekomposisi.
• Koefisien Ekspansi Termal (CTE): Menjelaskan tingkat ekspansi laminasi. Jika kita memasukkan panas ke laminasi yang mencapai ambang batas CTE, laminasi akan mulai mengembang. Oleh karena itu, penting untuk berada di bawah koefisien ekspansi termal saat mengintegrasikan PCB ke dalam perangkat.
• Konduktivitas Termal (k): Properti yang menggambarkan kemampuan laminasi untuk mentransfer atau menghantarkan panas. Ini diwakili oleh Kelvins.

Properti Listrik

Foto makro papan sirkuit tercetak

• Konstanta Dielektrik ( ϵr ) :Jelaskan permeabilitas listrik dan relatif dari laminasi. Pada dasarnya, ini dapat berkisar antara 3,5 dan 5,5 menit.
• Tangen Rugi Dielektrik (tan ): Merupakan difusi terukur energi listrik dalam laminasi. Biasanya, laminasi PCB memiliki tan antara 0,02 dan 0,0001.
• Resistivitas Listrik/Volume (ρ): Mewakili kemampuan laminasi untuk menahan arus listrik. Umumnya, laminasi memiliki resistivitas listrik antara 103 dan 1010 m (megaohm).
• Resistivitas Permukaan (ρS): Menunjukkan resistivitas eksternal dari laminasi. Kelembaban dan suhu dapat mempengaruhinya.
• Kekuatan Listrik: Mewakili kemampuan laminasi untuk menahan gangguan listrik. Kebetulan, orang juga menyebutnya sebagai kekuatan dielektrik. Kami menggunakan volt per meter untuk mewakilinya.

Sifat Kimia

Papan sirkuit tercetak terendam air dan sabun.

• Kemudahan terbakar: Properti yang mewakili kemampuan laminasi itu untuk menahan penyalaan api. Sementara sebagian besar laminasi cenderung mudah terbakar, mereka mungkin masih mengalami kebakaran eksternal. Dengan demikian, properti ini menunjukkan berapa lama laminasi akan terbakar saat terbakar.
• Penyerapan Kelembaban: Mewakili seberapa banyak kelembaban atmosfer yang dapat ditahan oleh laminasi. Terutama ketika kita merendam laminasi dalam air. Namun demikian, nilai ini mempengaruhi sifat termal dan dielektrik laminasi.
• Resistensi Metilen Klorida: Menunjukkan ketahanan kimia laminasi. Khusus untuk diklorometana (atau metilen klorida).

Properti Mekanik

Produksi otomatis modul RAM yang menggunakan PCB mini

• Kekuatan Kupas: Mengacu pada kekuatan ikatan yang menghubungkan berbagai lapisan laminasi.
• Kekuatan Lentur: Menjelaskan kemampuan laminasi untuk menahan tekanan fisik. Pada dasarnya, ini adalah kekuatan tarik. Pada dasarnya, properti ini menunjukkan seberapa banyak Anda dapat menerapkan tekanan dan menekuk laminasi sebelum akhirnya pecah.
• Kepadatan: Mengacu pada massa atau ketebalan laminasi.
• Waktu Delaminasi: Menunjukkan jumlah waktu laminasi dapat bertahan di atas suhu ambang batas sebelum mulai didekonstruksi.

Cara Memilih Bahan Laminasi PCB

Mesin mengebor lubang ke papan sirkuit tercetak

Ketika Anda mempertimbangkan bahan untuk laminasi listrik / PCB Anda, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan selain spesifikasi teknis atau properti. Aspek lain yang harus Anda renungkan meliputi:

Biaya

Saat memilih laminasi PCB, biaya harus selalu diperiksa terlebih dahulu. Meskipun mungkin tampak masuk akal untuk mendapatkan bahan yang paling mahal, mungkin tidak ideal untuk produksi besar. Sekali lagi, FR-4 adalah bahan laminasi PCB paling populer. Dengan demikian, ini adalah yang paling murah untuk diperoleh. Ini memiliki keandalan yang tinggi dan cocok untuk PCB single-layer dan multi-layer. Meskipun Anda dapat mencari dan mengintegrasikan bahan yang lebih mahal ke dalam desain Anda (seperti emas), Anda harus mempertimbangkan pendekatan yang lebih pragmatis. Sebaiknya beli kain yang memenuhi semua kebutuhan Anda sekaligus menghemat uang Anda.

Kualitas

Koleksi papan prototipe hijau

Kualitas sedikit bersinggungan dengan biaya. Bahan berkualitas tinggi cenderung lebih mahal. Namun, Anda masih dapat mencapai keseimbangan antara kedua aspek ini. Oleh karena itu, Anda harus mencari bahan dari grosir atau produsen dengan reputasi menjual kain berkualitas tinggi dengan harga yang wajar.

Produsen PCB

Otomatis menyolder PCB

Saat memilih bahan untuk laminasi Anda yang pada akhirnya akan menjadi PCB Anda, yang terbaik adalah bekerja sama dengan produsen PCB terkemuka. Pabrikan ini harus sangat berpengalaman dengan bahan yang Anda rencanakan untuk diintegrasikan ke dalam laminasi Anda. Pabrikan harus terbiasa dengan berbagai gaya fiberglass dan kain.

Selain itu, mereka harus mampu memvalidasi desain PCB dan pilihan material Anda. Kami menyediakan Anda dengan pabrik-pabrik kami yang dilengkapi secara modern mulai dari pembuatan prototipe hingga produksi massal. Hubungi Wellpcb.com untuk semua kebutuhan manufaktur PCB Anda.

Ringkasan

PCB dengan bahan pelindung di sebelahnya

Sebelum munculnya PCB, produsen perangkat elektronik harus mengandalkan konstruksi titik-ke-titik dan desain pembungkus kawat. Aman untuk mengatakan bahwa PCB modern memungkinkan elektronik saat ini. Efektivitas papan sirkuit tercetak sangat tergantung pada bahan yang digunakannya. Seperti yang disoroti panduan di atas, inilah mengapa laminasi dan bahan laminasi sangat penting. Namun demikian, kami harap panduan ini bermanfaat bagi Anda. Seperti biasa, terima kasih telah membaca.