PCB kaku-fleksibel HDI (High Density Interconnect) mewakili puncak teknologi papan sirkuit cetak canggih, menggabungkan keunggulan kemampuan kabel kepadatan tinggi dengan fleksibilitas papan kaku-fleksibel.Artikel ini bertujuan untuk menjelaskan proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI dan memberikan wawasan berharga tentang struktur, bahan, dan langkah-langkah pembuatan utama.Dengan memahami kompleksitas yang ada, para insinyur dan desainer dapat mengoptimalkan desain mereka dan berkolaborasi secara efektif dengan produsen untuk mewujudkan ide-ide inovatif mereka menjadi kenyataan.
1.MemahamiPCB fleksibel kaku HDI：
PCB kaku-fleksibel HDI (High Density Interconnect) adalah bentuk papan sirkuit cetak canggih yang menggabungkan keunggulan interkoneksi dan fleksibilitas kepadatan tinggi.Kombinasi unik ini menjadikannya cocok untuk memenuhi kebutuhan peralatan elektronik modern.
Interkoneksi kepadatan tinggi mengacu pada kemampuan untuk mencapai komponen kepadatan tinggi dan perutean sinyal dalam ruang papan terbatas.Seiring dengan meningkatnya permintaan akan perangkat yang lebih kecil dan ringkas, teknologi HDI memungkinkan desain dan produksi sirkuit kompleks dalam faktor bentuk yang lebih kecil. Peningkatan kepadatan interkoneksi memungkinkan lebih banyak fungsi untuk diintegrasikan ke dalam perangkat yang lebih kecil, menjadikannya lebih efisien dan bertenaga.
Fleksibilitas adalah atribut utama lainnya dari PCB kaku-fleksibel HDI. Fleksibilitas ini memungkinkan papan untuk ditekuk, dilipat atau dipelintir tanpa mempengaruhi kinerja atau keandalan.Fleksibilitas sangat bermanfaat terutama untuk perangkat elektronik yang memerlukan desain fisik kompleks atau perlu tahan terhadap getaran, guncangan, atau lingkungan ekstrem. Hal ini juga memungkinkan integrasi komponen elektronik yang mulus dari bagian papan sirkuit yang berbeda, sehingga menghilangkan kebutuhan akan konektor atau kabel tambahan.
Memanfaatkan teknologi HDI menawarkan beberapa keuntungan.Pertama, ini sangat meningkatkan integritas sinyal dengan meminimalkan jarak antara komponen dan interkoneksi, mengurangi kehilangan sinyal, crosstalk, dan interferensi elektromagnetik. Hal ini meningkatkan kinerja dan keandalan untuk aplikasi digital dan RF berkecepatan tinggi. Kedua, PCB kaku-fleksibel HDI dapat secara signifikan mengurangi ukuran dan berat keseluruhan peralatan elektronik. Teknologi HDI menghilangkan kebutuhan akan konektor tambahan, kabel, dan koneksi board-to-board, memungkinkan desain yang ringkas dan ringan. Hal ini sangat bermanfaat bagi industri seperti ruang angkasa dan perangkat elektronik konsumen portabel, yang mengutamakan penghematan berat dan ruang. Selain itu, teknologi HDI juga meningkatkan keandalan peralatan elektronik. Dengan meminimalkan jumlah interkoneksi, PCB kaku-fleksibel HDI mengurangi risiko kegagalan akibat koneksi yang longgar atau kelelahan sambungan solder. Hal ini meningkatkan kualitas produk dan meningkatkan keandalan jangka panjang.
Penerapan HDI rigid-flex ditemukan di berbagai industri, termasuk dirgantara, peralatan medis, telekomunikasi, dan elektronik konsumen.Dalam industri dirgantara, PCB kaku-fleksibel HDI digunakan dalam sistem kontrol penerbangan, avionik, dan sistem komunikasi karena ukurannya yang ringkas, ringan, dan kemampuannya menahan kondisi ekstrem. Di bidang medis, mereka digunakan dalam perangkat seperti alat pacu jantung, sistem pencitraan medis, dan perangkat implan. Telekomunikasi dan elektronik konsumen mendapat manfaat dari pengurangan ukuran dan peningkatan kinerja PCB kaku-fleksibel HDI di ponsel cerdas, tablet, perangkat yang dapat dikenakan, dan perangkat portabel lainnya.
2.Proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI: langkah demi langkah
A. Kendala desain dan siapkan file CAD:
Langkah pertama dalam proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI adalah mempertimbangkan batasan desain dan menyiapkan file CAD. Batasan desain memainkan peran penting dalam menentukan kinerja, keandalan, dan kemampuan manufaktur PCB. Beberapa batasan desain penting yang perlu dipertimbangkan adalah:
Batasan Ukuran:
Ukuran PCB tergantung pada kebutuhan perangkat yang menggunakannya. Penting untuk memastikan bahwa PCB cocok dengan ruang yang ditentukan tanpa mempengaruhi fungsionalitas atau keandalan.
Keandalan:
Desain PCB harus andal dan mampu menahan kondisi pengoperasian yang diharapkan. Faktor-faktor seperti suhu, kelembaban, getaran dan tekanan mekanis perlu dipertimbangkan selama proses desain.
Integritas Sinyal:
Desain harus mempertimbangkan integritas sinyal untuk meminimalkan risiko redaman sinyal, kebisingan, atau interferensi. Sinyal digital dan RF berkecepatan tinggi memerlukan perutean dan kontrol impedansi yang cermat.
Manajemen Termal:
Manajemen termal sangat penting untuk mencegah panas berlebih dan memastikan kinerja komponen elektronik yang optimal. Pembuangan panas dapat dicapai melalui penempatan saluran termal, unit pendingin, dan bantalan termal yang tepat. Perangkat lunak CAD digunakan untuk membuat file tata letak PCB. Hal ini memungkinkan desainer untuk menentukan penumpukan lapisan, penempatan komponen, dan perutean jejak tembaga. Perangkat lunak CAD menyediakan alat dan kemampuan untuk merepresentasikan dan memvisualisasikan desain secara akurat, sehingga memudahkan untuk mengidentifikasi dan memperbaiki potensi masalah sebelum produksi.
B. Pemilihan Material dan Desain Layup:
Setelah menyiapkan file CAD, langkah selanjutnya adalah pemilihan material dan desain layup. Memilih bahan yang tepat sangat penting untuk memastikan bahwa PCB kaku-fleksibel HDI mencapai kinerja kelistrikan, manajemen termal, dan integritas mekanis yang diperlukan. Bahan lapisan kaku, seperti FR-4 atau laminasi berkinerja tinggi, memberikan dukungan mekanis dan stabilitas. Lapisan fleksibel biasanya terbuat dari film polimida atau poliester untuk fleksibilitas dan daya tahan. Proses desain tumpukan melibatkan penentuan susunan lapisan yang berbeda, termasuk lapisan kaku dan fleksibel, ketebalan tembaga, dan bahan dielektrik. Desain tumpukan harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti integritas sinyal, kontrol impedansi, dan distribusi daya. Penempatan lapisan yang tepat dan pemilihan material membantu memastikan transmisi sinyal yang efisien, meminimalkan crosstalk, dan memberikan fleksibilitas yang diperlukan.
C. Pengeboran laser dan pembentukan lubang mikro:
Pengeboran laser adalah langkah penting dalam menciptakan mikrovia perutean kepadatan tinggi di PCB HDI. Microvias adalah lubang kecil yang digunakan untuk menghubungkan berbagai lapisan PCB, memungkinkan interkoneksi dengan kepadatan lebih tinggi. Pengeboran laser menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode pengeboran mekanis tradisional. Hal ini memungkinkan aperture yang lebih kecil, memungkinkan kepadatan routing yang lebih tinggi dan desain yang lebih kompak. Pengeboran laser juga memberikan presisi dan kontrol yang lebih baik, sehingga mengurangi risiko ketidaksejajaran atau kerusakan pada material di sekitarnya. Dalam proses pengeboran laser, sinar laser terfokus digunakan untuk mengikis material sehingga membuat lubang kecil. Lubang-lubang tersebut kemudian diberi logam untuk memberikan konduktivitas antar lapisan, memungkinkan transmisi sinyal yang efisien.
D. Pelapisan tembaga kimia:
Pelapisan tembaga tanpa listrik merupakan langkah penting dalam proses pembuatan papan kaku-fleksibel HDI. Prosesnya melibatkan pengendapan lapisan tipis tembaga di dalam mikropori dan di permukaan PCB. Pentingnya pelapisan tembaga tanpa listrik terletak pada kemampuannya untuk memastikan sambungan listrik yang andal dan transmisi sinyal yang baik. Lapisan tembaga mengisi mikrovia dan menghubungkan berbagai lapisan PCB, membentuk jalur konduktif untuk sinyal. Ini juga menyediakan permukaan yang dapat disolder untuk pemasangan komponen. Proses pelapisan tembaga tanpa listrik melibatkan beberapa langkah, termasuk persiapan permukaan, aktivasi, dan deposisi. PCB pertama-tama dibersihkan dan diaktifkan untuk meningkatkan daya rekat. Reaksi kimia kemudian digunakan untuk mengaplikasikan larutan yang mengandung ion tembaga ke permukaan PCB, menghasilkan lapisan tipis tembaga.
E. Transfer Gambar dan Litografi:
Transmisi gambar dan fotolitografi adalah komponen dari proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI. Langkah-langkah tersebut antara lain menggunakan bahan photoresist untuk membuat pola sirkuit pada permukaan PCB dan memaparkannya ke sinar UV melalui photomask berpola. Selama proses transfer gambar, material photoresist diaplikasikan pada permukaan PCB. Bahan photoresist sensitif terhadap sinar UV dan dapat diekspos secara selektif. PCB kemudian disejajarkan dengan photomask berpola dan sinar UV dilewatkan melalui area bening dari photomask untuk mengekspos photoresist. Setelah pemaparan, PCB dikembangkan untuk menghilangkan photoresist yang tidak terpapar, meninggalkan pola sirkuit yang diinginkan. Pola-pola ini bertindak sebagai lapisan pelindung dalam proses selanjutnya. Untuk membuat jejak sirkuit, bahan kimia etsa digunakan untuk menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan. Area yang tidak tercakup oleh photoresist terkena etsa, yang secara selektif menghilangkan tembaga, meninggalkan jejak sirkuit yang diinginkan.
F. Proses etsa dan pelapisan listrik:
Tujuan dari proses etsa adalah untuk menghilangkan kelebihan tembaga dan membuat jejak sirkuit pada PCB kaku-fleksibel HDI. Pengetsaan melibatkan penggunaan etsa, biasanya larutan asam atau kimia, untuk secara selektif menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan. Pengetsaan dikendalikan oleh lapisan fotoresist pelindung yang mencegah etsa menyerang jejak sirkuit yang diperlukan. Kontrol durasi dan konsentrasi etsa dengan hati-hati untuk mencapai lebar dan kedalaman jejak yang diinginkan. Setelah etsa, sisa photoresist dilepas untuk memperlihatkan jejak sirkuit. Proses pengupasan melibatkan penggunaan pelarut untuk melarutkan dan menghilangkan photoresist, meninggalkan jejak sirkuit yang bersih dan terdefinisi dengan baik. Untuk memperkuat jejak sirkuit dan memastikan konduktivitas yang tepat, diperlukan proses pelapisan. Ini melibatkan pengendapan lapisan tembaga tambahan pada jejak sirkuit melalui proses pelapisan listrik atau pelapisan tanpa listrik. Ketebalan dan keseragaman pelapisan tembaga sangat penting untuk mencapai sambungan listrik yang andal.
G. Aplikasi topeng solder dan perakitan komponen:
Penerapan masker solder dan perakitan komponen merupakan langkah penting dalam proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI. Gunakan masker solder untuk melindungi jejak tembaga dan memberikan insulasi di antara keduanya. Masker solder membentuk lapisan pelindung di seluruh permukaan PCB, tidak termasuk area yang memerlukan penyolderan, seperti bantalan komponen dan vias. Ini membantu mencegah solder menjembatani dan menyebabkan korsleting selama perakitan. Perakitan komponen melibatkan penempatan komponen elektronik ke PCB dan menyoldernya ke tempatnya. Komponen diposisikan secara hati-hati dan disejajarkan dengan landasan pendaratan untuk memastikan sambungan listrik yang benar. Gunakan teknik penyolderan seperti penyolderan reflow atau gelombang tergantung pada jenis komponen dan persyaratan perakitan. Proses penyolderan reflow melibatkan pemanasan PCB hingga suhu tertentu yang menyebabkan solder meleleh dan membentuk sambungan permanen antara kabel komponen dan bantalan PCB. Penyolderan gelombang biasanya digunakan untuk komponen lubang tembus, di mana PCB dilewatkan melalui gelombang solder cair untuk membentuk sambungan.
H. Pengujian dan Pengendalian Mutu:
Langkah terakhir dalam proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI adalah pengujian dan kontrol kualitas. Pengujian yang ketat sangat penting untuk memastikan kinerja, keandalan, dan fungsionalitas PCB. Lakukan tes kelistrikan untuk memeriksa korsleting, bukaan, dan kontinuitas. Ini melibatkan penerapan tegangan dan arus tertentu ke PCB dan mengukur respons menggunakan peralatan uji otomatis. Inspeksi visual juga dilakukan untuk memverifikasi kualitas sambungan solder, penempatan komponen, dan kebersihan PCB secara keseluruhan. Ini membantu mengidentifikasi potensi cacat seperti komponen yang tidak sejajar, jembatan solder, atau kontaminan. Selain itu, analisis tegangan termal dapat dilakukan untuk mengevaluasi kemampuan PCB dalam menahan siklus suhu atau guncangan termal. Hal ini sangat penting terutama dalam aplikasi di mana PCB terkena perubahan suhu ekstrem. Selama dan setelah setiap langkah proses manufaktur, langkah-langkah pengendalian kualitas diterapkan untuk memastikan bahwa PCB memenuhi spesifikasi dan standar yang disyaratkan. Hal ini mencakup pemantauan parameter proses, melakukan pengendalian proses statistik (SPC), dan melakukan audit berkala untuk mengidentifikasi dan memperbaiki setiap penyimpangan atau anomali.
3.Tantangan yang dihadapi dalam pembuatan papan kaku-fleksibel HDI：
Pembuatan papan kaku-fleksibel HDI menghadirkan beberapa kompleksitas dan tantangan yang harus dikelola secara hati-hati untuk memastikan produk akhir berkualitas tinggi.Tantangan-tantangan ini berkisar pada tiga bidang utama: keselarasan yang tepat, cacat permukaan, dan perubahan impedansi selama laminasi.
Penjajaran yang tepat sangat penting untuk papan kaku-fleksibel HDI karena melibatkan banyak lapisan dan material yang harus diposisikan secara tepat. Untuk mencapai penyelarasan yang tepat memerlukan penanganan dan penempatan lapisan yang berbeda secara hati-hati untuk memastikan vias dan komponen lainnya disejajarkan dengan benar. Ketidakselarasan apa pun dapat menyebabkan masalah besar seperti kehilangan sinyal, korslet, atau putus. Produsen harus berinvestasi pada peralatan dan teknologi canggih untuk memastikan keselarasan yang tepat di seluruh proses produksi.
Menghindari cacat permukaan merupakan tantangan besar lainnya. Selama proses produksi, cacat permukaan seperti goresan, penyok, atau kontaminan dapat terjadi, sehingga mempengaruhi kinerja dan keandalan papan kaku-fleksibel HDI.Cacat ini dapat mengganggu sambungan listrik, mempengaruhi integritas sinyal, atau bahkan menyebabkan kegagalan board sama sekali. Untuk mencegah cacat permukaan, tindakan pengendalian kualitas yang ketat harus dilakukan, termasuk penanganan yang hati-hati, inspeksi rutin, dan penggunaan lingkungan yang bersih selama produksi.
Meminimalkan perubahan impedansi selama laminasi sangat penting untuk menjaga kinerja listrik papan kaku-fleksibel HDI.Laminasi melibatkan penggunaan panas dan tekanan untuk menyatukan berbagai lapisan. Namun, proses ini dapat menyebabkan perubahan konstanta dielektrik dan lebar konduktor, sehingga mengakibatkan perubahan impedansi yang tidak diinginkan. Mengontrol proses laminasi untuk meminimalkan perubahan ini memerlukan kontrol suhu, tekanan, dan waktu yang tepat, serta kepatuhan yang ketat terhadap spesifikasi desain. Selain itu, teknik pengujian dan verifikasi tingkat lanjut dapat digunakan untuk memastikan bahwa impedansi yang diperlukan tetap terjaga.
Untuk mengatasi tantangan dalam pembuatan papan fleksibel HDI ini, desainer dan produsen harus bekerja sama secara erat selama proses berlangsung.Perancang harus hati-hati mempertimbangkan kendala produksi dan mengomunikasikannya secara efektif kepada produsen. Di sisi lain, produsen harus memahami persyaratan dan batasan desain untuk menerapkan proses manufaktur yang sesuai. Kolaborasi membantu mengatasi potensi masalah di awal fase desain dan memastikan proses manufaktur dioptimalkan untuk papan rigid-flex HDI berkualitas tinggi.
Kesimpulan:
Proses pembuatan PCB kaku-fleksibel HDI merupakan serangkaian langkah kompleks namun penting yang memerlukan teknologi terampil, tepat, dan andal.Memahami setiap tahapan proses memungkinkan Capel mengoptimalkan kemampuan mereka untuk memberikan hasil luar biasa dalam tenggat waktu yang ketat. Dengan memprioritaskan upaya desain kolaboratif, otomatisasi, dan peningkatan proses berkelanjutan, Capel dapat tetap menjadi yang terdepan dalam manufaktur PCB kaku-fleksibel HDI dan memenuhi permintaan yang terus meningkat akan papan multi-fungsi dan berkinerja tinggi di seluruh industri.
Waktu posting: 15 Sep-2023
Kembali
