Menguasai Papan Sirkuit Mikro: Tips & Trik Desain Esensial

Teknologi saat ini sangat berbeda dari yang kita miliki di masa lalu. Menariknya, ukuran komponen listrik semakin mengecil. Dan hal yang sama berlaku untuk papan sirkuit cetak. Pengurangan ukuran sekarang memungkinkan produsen PCB untuk mengembangkan papan sirkuit mikro. Desain mikro ini sekitar setengah ukuran PCB reguler. Namun, papan yang lebih kecil memerlukan aturan desain baru. Jadi, artikel ini akan mengajarkan Anda cara membuat papan sirkuit mikro. Anda juga akan mempelajari panduan desain PCB mikro dan apa yang dapat Anda lakukan dengan sirkuit ini.

Apa itu Papan Sirkuit Mikro?

PCB Mikro

Sirkuit mikro mirip dengan PCB reguler tetapi dengan desain yang lebih kecil. Papan ini memiliki jejak dan via yang lebih kecil yang memungkinkan desain sirkuit yang lebih kecil.

Papan sirkuit mikro memiliki metode desain yang berbeda dibandingkan metode desain PCB standar. Ini juga lebih canggih—karena Anda tidak dapat menggunakan bahan dan proses tradisional untuk membuatnya. Metode yang bekerja untuk merancang papan sirkuit mikro adalah Photolithography.

Menariknya, PCB tradisional memiliki lebar garis minimum 75 mikron, sementara papan sirkuit mikro dapat turun hingga 30.

PCB Tradisional

Cara Membuat Papan Sirkuit Mikro

Anda harus pertama-tama mempertikmati seberapa kecil Anda ingin garis halus Anda. Jika Anda bekerja dengan 30 mikron, Anda tidak akan membutuhkan lapisan tembaga satu ounce reguler. Semakin Anda mengurangi lebar garis, semakin ketebalannya berkurang.

Namun, jejak tembaga yang lebih tipis tidak akan menimbulkan masalah pada papan sirkuit Anda. Namun, akan ada masalah jika Anda bekerja dengan aplikasi arus tinggi. Untungnya, perbaikan yang mudah adalah menggunakan jejak yang lebih lebar dan spesifik untuk menangani aliran arus tinggi.

Meskipun garis halus 30 mikron kokoh dan andal, penyalahgunaan fisik dapat menyebabkan kerusakan pada mereka. Anda dapat menggunakan solder mask untuk membuatnya lebih tahan terhadap gaya fisik.

Juga, menempelkan tembaga ke permukaan papan sirkuit Anda dapat sulit. Namun, Anda dapat menggunakan metode untuk menempel jejak mikro Anda ke permukaan papan Anda.

Selanjutnya, Anda harus memantau batas fisik untuk via yang kecil. Jika Anda merancang di bawah 50 atau 2 mikron, pelapisan dinding lubang papan Anda mungkin tidak mudah, dan Anda mungkin membuat via berkualitas buruk. 

Ketebalan laminate Anda juga menentukan diameter minimum Via Anda.

Juga, memilih teknologi baru daripada teknologi papan sirkuit tradisional akan menghemat waktu, usaha, dan biaya.

Tips dan Trik untuk Membuat PCB Terkecil

Lubang dan Jejak PCB

1. Ada banyak hal yang perlu diperhatikan saat merancang papan sirkuit mikro. Faktor-faktor ini termasuk lebar jejak minimum, bor lubang, jarak minimum solder mask, ukuran teks, dan banyak lainnya. Seperti yang kita ketahui, menggabungkan faktor-faktor ini akan membantu menentukan ukuran papan sirkuit Anda.

2. Tips lain untuk membuat PCB kecil adalah selalu mempertimbangkan via blind dan buried (bed of nails). Selain itu, faktor-faktor ini esensial untuk desain papan Anda dan membantu membuat papan yang sekecil mungkin.

3. Peran via adalah menghubungkan jejak di antara lapisan papan. Juga, opsi tradisional yang lebih dapat mengurangi ruang routing desain papan Anda. Namun, Anda akan perlu mencari alternatif jika Anda tidak ingin papan besar. Via blind dapat menghubungkan lapisan eksternal dan internal sambil mengurangi ruang routing. Di sisi lain, via buried menghubungkan berbagai lapisan dalam, bukan eksternal. Oleh karena itu, Anda tidak akan memerlukan ruang papan yang luas, dan Anda akan memiliki produk yang stabil.

4. Juga, jangan mengabaikan jarak antara komponen Anda. Jika desain Anda menjaga komponen elektronik Anda tetap dekat bersama, itu akan menghabiskan ruang routing jejak Anda.

5. Selain itu, komponen dengan lebih banyak pin akan memerlukan lebih banyak ruang. Jadi, jarak yang tepat akan memudahkan Anda untuk menyolder bagian Anda pada papan sirkuit mikro.

6. Terakhir, selalu gunakan penomoran pin standar untuk papan Anda. Ini akan menjaga hal-hal tetap terarah dan mengurangi risiko selama inspeksi dan soldering. Dengan cara itu, Anda akan memiliki lebih sedikit masalah manufaktur sambil mengurangi ukuran papan sirkuit Anda.

Aplikasi Papan Sirkuit Mikro

Kebutuhan akan PCB kecil terus bertumbuh seiring dengan miniaturisasi teknologi. Sekarang, papan sirkuit mikro dapat bekerja dengan berbagai aplikasi. Beberapa aplikasi ini meliputi:

• LED
• Semikonduktor
• Microwave
• Industri
• Instrumentasi
• Elektronika daya
• Pembuatan kontrak
• Peralatan medis

Panduan Desain PCB Mikro

Berikut adalah panduan untuk membantu Anda merancang PCB mikro.

1. Ukuran Lubang

Lubang PCB Besar

Saat merancang PCB mikro, Anda perlu mengeluarkan setiap elemen desain PCB tradisional. Oleh karena itu, Anda akan perlu melakukan pemodelan ulang lengkap untuk aplikasi Anda agar muat dalam ukuran yang lebih kecil.

Namun, tugas ini bisa cukup menantang jika Anda hanya menguasai cara desain tradisional. Seperti yang kita ketahui, satu kesalahan yang perlu Anda hindari adalah membuat lubang yang besar.

Tidak diragukan lagi, PCB mikro Anda tidak akan seefektif jika lubang terlalu besar. Sebaliknya, Anda hanya akan menghasilkan PCB mikro yang tidak memadai atau tidak berfungsi. Oleh karena itu, penting bagi Anda untuk hanya bekerja dengan produsen yang tepat.

Produsen dapat berperan sebagai pakar yang membantu memproduksi desain PCB mikro—menjadi standar Anda.

2. Via Mikro

Via Mikro PCB

Anda akan memerlukan desain PCB multilayer HDI karena teknologi HDI. Jadi, lapisan tembaga dapat bekerja sebagai multilayer HDI.

Namun, itu belum segalanya. Anda juga akan memerlukan via mikro karena mereka dapat menghubungkan lapisan tembaga tipis ini. 

Bor laser dapat membantu membuat lubang dengan diameter 2 hingga 3 mils. Atau, Anda dapat membuat lubang melalui 5,9 mils dengan ketebalan 60 mils.

Namun, perhatikan bahwa lubang bor tidak sama dengan lubang bor laser. Sementara lubang bor memiliki pad 12 mil dengan lubang enam mil, via mikro bor laser memiliki pad lima mil dan dapat menggunakan via tiga mil.

3. Ketebalan Tembaga

Papan Sirkuit dengan Tembaga

Menariknya, satu ons tembaga adalah ketebalan umum untuk sirkuit garis halus tiga mil. Sebaliknya, sirkuit mikro bekerja dengan ons per lebar 30 mikron.

Untuk alasan ini, jejak Anda tidak perlu meninggalkan permukaan plating papan. Yang Anda butuhkan untuk manufaktur adalah plating pola reguler.

Juga, plating pola dapat membuat koneksi melalui seluruh sirkuit Anda. Sebaliknya, plating bonding kawat adalah listrik.

4. Pengujian Listrik

Seiring berkembangnya teknologi, kita akan memerlukan pad pelanda yang lebih kecil. Saat ini, batas bawah teknologi probe rigid atau flying adalah 2-3 mil. Namun, seharusnya akan semakin rendah seiring waktu agar cocok dengan papan sirkuit yang lebih kecil.

Namun, jika Anda menggunakan titik yang lebih kecil pada PCB mikro Anda, seperti konektor strip tepi, Anda harus menggunakan ekstensi. Selain itu, Anda dapat menggunakan pad ekstensi 3-4 mil ini untuk mendorong garis Anda keluar dari sirkuit.

5. Penandaan Identifikasi

Memang, Anda tidak dapat menggunakan gambar silkscreen reguler pada sirkuit mikro Anda. Alasannya sederhana! Ini terlalu besar untuk sirkuit yang lebih kecil.

Sebaliknya, Anda dapat mencoba resolusi penandaan identifikasi yang lebih kecil, seperti printer inkjet.

6. Keandalan

Sementara Anda dapat menggunakan laminate PCB standar untuk sirkuit mikro dan HDI, akan ada batas pada apa yang dapat Anda lakukan dengan mereka.

Sebaliknya, Anda dapat menggunakan laminate tipe FR4 untuk memproduksi sirkuit mikro satu sisi dan dua sisi. Namun, laminate ini harus cukup tipis agar Anda dapat bor lubang mikro melalui.

7. Penandaan Keamanan

Identifikasi bukanlah satu-satunya penanda yang diperlukan. Anda juga memerlukan penanda keamanan. Selain itu, memungkinkan untuk memasukkan gambar Anda ke dalam solder mask. Oleh karena itu, kami menyarankan menggunakan kode batang.

Kode batang ini terlalu kecil untuk terlihat oleh mata manusia.

8. Solder Mask

Solder Mask

Teknologi terkini memungkinkan kita untuk membuat garis halus 30 mikron. Namun, teknologi tersebut tidak tersedia pada solder masking.

Batas untuk solder masking masih 75-mikron akurasi posisi dan resolusi gambar. Juga, ingat untuk menggunakan paduan solder bebas timbal.

9. Finishing Akhir

Sementara Anda dapat menggunakan finishing untuk PCB reguler, kami menyarankan menggunakan finishing yang khusus untuk sirkuit mikro.

Anda dapat menggunakan soft gold yang dapat diwire bond, silver, atau immersion tin untuk finishing desain sirkuit mikro Anda.

10. Periksa apakah Produsen Anda Cukup Berkemampuan

Produsen PCB

Tidak masalah apakah Anda bekerja dengan aplikasi tertentu; selalu penting untuk mengetahui apa yang dapat dilakukan produsen Anda. Ini adalah langkah yang cukup penting dalam proses desain PCB mikro.

Hal-hal tidak akan lancar jika Anda bekerja dengan produsen yang tidak dapat memenuhi standar dan spesifikasi Anda. Sirkuit mikro masih kompleks, dan beberapa produsen mungkin menawarkan sedikit atau tidak ada bantuan/dukungan. Oleh karena itu, sebelum memulai proses desain PCB Anda, pastikan produsen Anda memadai.

Juga, perhatikan bahwa desain Anda harus berada dalam pedoman mereka. Jadi, Anda akan perlu mengerjakan ulang desain Anda jika produsen Anda tidak dapat memenuhi kebutuhan Anda.

Pengerjaan ulang juga menyebabkan keterlambatan dan memperlambat kecepatan pasar dan waktu putaran.

12. Periksa dengan Seorang Insinyur

Setelah Anda yakin bahwa perusahaan pembuatan PCB Anda dapat menangani persyaratan dasar Anda, Anda harus menghubungi seorang insinyur dari perusahaan itu. Secara ideal, Anda harus terhubung dengan insinyur ini selama seluruh proses desain.

Insinyur juga akan berfungsi sebagai panduan untuk desain PCB mikro Anda. Sayangnya, banyak perusahaan tidak menawarkan layanan yang dipimpin insinyur.

Jadi, jika Anda tidak dapat mengakses dukungan dari seorang insinyur, Anda harus mencari perusahaan pembuatan lain sebelum Anda terlibat dalam proses desain.

Kata Terakhir

Papan Sirkuit Dipotong Laser

Kemajuan teknologi menuntut papan sirkuit yang jauh lebih kecil. Meskipun papan sirkuit ini setengah atau seperempat PCB reguler, mereka tidak kalah dalam hal daya dan kemampuan.

Selain itu, PCB kecil ini memiliki berbagai aplikasi dan dapat menciptakan beberapa produk. Mereka juga membuat desain sirkuit menjadi lebih nyaman daripada PCB standar.

Juga, ingat bahwa ukuran papan sirkuit Anda tergantung pada desain Anda. Anda dapat menggunakan perangkat lunak desain untuk membuat tata letak dan dengan cepat mengurangi ukuran papan sirkuit Anda.

Apa pendapat Anda tentang papan sirkuit mikro? Jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda ingin memproduksi PCB mikro Anda.