Papan sirkuit cetak (PCB) kaku-fleksibel populer karena keserbagunaan dan ketahanannya dalam berbagai aplikasi elektronik. Papan ini dikenal karena kemampuannya menahan tekukan dan tekanan torsional sambil mempertahankan sambungan listrik yang andal.Artikel ini akan membahas secara mendalam bahan-bahan yang digunakan dalam PCB rigid-flex untuk mendapatkan wawasan tentang komposisi dan sifat-sifatnya. Dengan mengungkap bahan-bahan yang menjadikan PCB rigid-flex sebagai solusi yang kuat dan fleksibel, kita dapat memahami bagaimana bahan-bahan tersebut berkontribusi terhadap kemajuan perangkat elektronik.
1. Memahamistruktur PCB kaku-fleksibel: Bahasa Indonesia:
PCB rigid-flex adalah papan sirkuit cetak yang menggabungkan substrat kaku dan fleksibel untuk membentuk struktur yang unik. Kombinasi ini memungkinkan papan sirkuit menampilkan sirkuit tiga dimensi, memberikan fleksibilitas desain dan pengoptimalan ruang untuk perangkat elektronik. Struktur papan rigid-flex terdiri dari tiga lapisan utama. Lapisan pertama adalah lapisan kaku, terbuat dari bahan kaku seperti FR4 atau inti logam. Lapisan ini memberikan dukungan struktural dan stabilitas pada PCB, memastikan daya tahan dan ketahanannya terhadap tekanan mekanis.
Lapisan kedua adalah lapisan fleksibel yang terbuat dari bahan-bahan seperti polimida (PI), polimer kristal cair (LCP) atau poliester (PET). Lapisan ini memungkinkan PCB untuk ditekuk, dipelintir, dan dibengkokkan tanpa memengaruhi kinerja listriknya. Fleksibilitas lapisan ini sangat penting untuk aplikasi yang mengharuskan PCB untuk masuk ke dalam ruang yang tidak teratur atau sempit. Lapisan ketiga adalah lapisan perekat, yang merekatkan lapisan kaku dan fleksibel menjadi satu. Lapisan ini biasanya terbuat dari bahan epoksi atau akrilik, dipilih karena kemampuannya untuk memberikan ikatan yang kuat di antara lapisan-lapisan tersebut sekaligus memberikan sifat isolasi listrik yang baik. Lapisan perekat memainkan peran penting dalam memastikan keandalan dan masa pakai papan kaku-fleksibel.
Setiap lapisan dalam struktur PCB rigid-flex dipilih dan dirancang dengan cermat untuk memenuhi persyaratan kinerja mekanik dan listrik tertentu. Hal ini memungkinkan PCB beroperasi secara efisien dalam berbagai aplikasi, mulai dari elektronik konsumen hingga perangkat medis dan sistem kedirgantaraan.
2.Bahan yang digunakan pada lapisan kaku:
Dalam konstruksi lapisan kaku PCB rigid-flex, beberapa material sering digunakan untuk memberikan dukungan dan integritas struktural yang diperlukan. Material-material ini dipilih secara cermat berdasarkan karakteristik dan persyaratan kinerja spesifiknya. Beberapa material yang paling umum digunakan untuk lapisan kaku pada PCB rigid-flex meliputi:
A. FR4: FR4 adalah material lapisan kaku yang banyak digunakan dalam PCB. Material ini merupakan laminasi epoksi yang diperkuat kaca dengan sifat termal dan mekanis yang sangat baik. FR4 memiliki kekakuan yang tinggi, daya serap air yang rendah, dan ketahanan kimia yang baik. Sifat-sifat ini membuatnya ideal sebagai lapisan kaku karena memberikan integritas dan stabilitas struktural yang sangat baik pada PCB.
B. Polimida (PI): Polimida adalah material fleksibel tahan panas yang sering digunakan dalam papan kaku-fleksibel karena ketahanannya terhadap suhu tinggi. Polimida dikenal karena sifat isolasi listrik dan stabilitas mekanisnya yang sangat baik, sehingga cocok untuk digunakan sebagai lapisan kaku dalam PCB. Polimida mempertahankan sifat mekanis dan listriknya bahkan saat terkena suhu ekstrem, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi.
C. Inti Logam: Dalam beberapa kasus, ketika diperlukan manajemen termal yang baik, bahan inti logam seperti aluminium atau tembaga dapat digunakan sebagai lapisan kaku pada PCB kaku-fleksibel. Bahan-bahan ini memiliki konduktivitas termal yang baik dan dapat secara efektif menghilangkan panas yang dihasilkan oleh sirkuit. Dengan menggunakan inti logam, papan kaku-fleksibel dapat secara efektif mengelola panas dan mencegah panas berlebih, memastikan keandalan dan kinerja sirkuit.
Masing-masing bahan ini memiliki kelebihannya sendiri dan dipilih berdasarkan persyaratan khusus desain PCB. Faktor-faktor seperti suhu pengoperasian, tekanan mekanis, dan kemampuan manajemen termal yang dibutuhkan semuanya memainkan peran penting dalam menentukan bahan yang tepat untuk menggabungkan lapisan kaku PCB yang kaku dan fleksibel.
Penting untuk dicatat bahwa pemilihan material untuk lapisan kaku pada PCB rigid-flex merupakan aspek penting dari proses desain. Pemilihan material yang tepat memastikan integritas struktural, manajemen termal, dan keandalan PCB secara keseluruhan. Dengan memilih material yang tepat, desainer dapat membuat PCB rigid-flex yang memenuhi persyaratan ketat berbagai industri, termasuk otomotif, kedirgantaraan, medis, dan telekomunikasi.
3.Bahan yang digunakan dalam lapisan fleksibel:
Lapisan fleksibel pada PCB rigid-flex memudahkan karakteristik tekukan dan pelipatan papan ini. Material yang digunakan untuk lapisan fleksibel harus menunjukkan fleksibilitas, elastisitas, dan ketahanan yang tinggi terhadap tekukan berulang. Material umum yang digunakan untuk lapisan fleksibel meliputi:
A. Polimida (PI): Seperti yang disebutkan sebelumnya, polimida adalah bahan serbaguna yang memiliki dua fungsi dalam PCB kaku-fleksibel. Pada lapisan fleksibel, bahan ini memungkinkan papan untuk ditekuk dan dibengkokkan tanpa kehilangan sifat listriknya.
B. Polimer Kristal Cair (LCP): LCP adalah material termoplastik berkinerja tinggi yang dikenal karena sifat mekanisnya yang sangat baik dan ketahanan terhadap suhu ekstrem. Material ini memberikan fleksibilitas, stabilitas dimensi, dan ketahanan terhadap kelembapan yang sangat baik untuk desain PCB kaku-fleksibel.
C. Polyester (PET): Polyester adalah bahan yang murah dan ringan dengan fleksibilitas dan sifat isolasi yang baik. Bahan ini umumnya digunakan untuk PCB rigid-flex yang mana efektivitas biaya dan kemampuan pembengkokan sedang sangat penting.
D. Polimida (PI): Polimida adalah material yang umum digunakan dalam lapisan PCB fleksibel yang kaku dan fleksibel. Polimida memiliki fleksibilitas yang sangat baik, ketahanan suhu tinggi, dan sifat isolasi listrik yang baik. Film polimida dapat dengan mudah dilaminasi, diukir, dan direkatkan ke lapisan PCB lainnya. Film ini dapat menahan pembengkokan berulang tanpa kehilangan sifat listriknya, sehingga ideal untuk lapisan fleksibel.
E. Polimer kristal cair (LCP): LCP adalah material termoplastik berkinerja tinggi yang semakin banyak digunakan sebagai lapisan fleksibel pada PCB kaku-fleksibel. LCP memiliki sifat mekanis yang sangat baik, termasuk fleksibilitas tinggi, stabilitas dimensi, dan ketahanan yang sangat baik terhadap suhu ekstrem. Film LCP memiliki higroskopisitas rendah dan cocok untuk aplikasi di lingkungan yang lembap. Film ini juga memiliki ketahanan kimia yang baik dan konstanta dielektrik yang rendah, sehingga memastikan kinerja yang andal dalam kondisi yang keras.
F. Poliester (PET): Poliester, juga dikenal sebagai polietilena tereftalat (PET), adalah bahan yang ringan dan hemat biaya yang digunakan dalam lapisan fleksibel PCB kaku-fleksibel. Film PET memiliki fleksibilitas yang baik, kekuatan tarik yang tinggi, dan stabilitas termal yang sangat baik. Film ini memiliki daya serap air yang rendah dan memiliki sifat insulasi listrik yang baik. PET sering dipilih ketika efektivitas biaya dan kemampuan pembengkokan sedang merupakan faktor utama dalam desain PCB.
G. Polieterimida (PEI): PEI adalah termoplastik rekayasa berkinerja tinggi yang digunakan untuk lapisan fleksibel PCB yang terikat lunak-keras. PEI memiliki sifat mekanis yang sangat baik, termasuk fleksibilitas tinggi, stabilitas dimensi, dan ketahanan terhadap suhu ekstrem. Film PEI memiliki daya serap air yang rendah dan ketahanan kimia yang baik. PEI juga memiliki kekuatan dielektrik dan sifat isolasi listrik yang tinggi, sehingga cocok untuk aplikasi yang menuntut.
H. Polietilena naftalat (PEN): PEN adalah material yang sangat tahan panas dan fleksibel yang digunakan untuk lapisan fleksibel PCB kaku-fleksibel. Material ini memiliki stabilitas termal yang baik, daya serap air yang rendah, dan sifat mekanis yang sangat baik. Film PEN sangat tahan terhadap radiasi UV dan bahan kimia. Film ini juga memiliki konstanta dielektrik yang rendah dan sifat isolasi listrik yang sangat baik. Film PEN dapat menahan pembengkokan dan pelipatan berulang tanpa memengaruhi sifat listriknya.
I. Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS adalah bahan elastis fleksibel yang digunakan untuk lapisan fleksibel PCB gabungan yang lunak dan keras. Bahan ini memiliki sifat mekanis yang sangat baik, termasuk fleksibilitas, elastisitas, dan ketahanan yang tinggi terhadap pembengkokan berulang. Film PDMS juga memiliki stabilitas termal dan sifat isolasi listrik yang baik. PDMS umumnya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan bahan yang lembut, elastis, dan nyaman, seperti perangkat elektronik yang dapat dikenakan dan perangkat medis.
Masing-masing bahan ini memiliki kelebihannya sendiri, dan pilihan bahan lapisan fleksibel bergantung pada persyaratan khusus desain PCB. Faktor-faktor seperti fleksibilitas, ketahanan suhu, ketahanan kelembaban, efektivitas biaya, dan kemampuan pembengkokan memainkan peran penting dalam menentukan bahan yang tepat untuk lapisan fleksibel dalam PCB kaku-fleksibel. Pertimbangan cermat terhadap faktor-faktor ini memastikan keandalan, daya tahan, dan kinerja PCB dalam berbagai aplikasi dan industri.
4.Bahan perekat pada PCB kaku-fleksibel:
Untuk merekatkan lapisan kaku dan fleksibel, bahan perekat digunakan dalam konstruksi PCB kaku-fleksibel. Bahan perekat ini memastikan sambungan listrik yang andal antara lapisan dan memberikan dukungan mekanis yang diperlukan. Dua bahan perekat yang umum digunakan adalah:
A. Resin Epoksi: Perekat berbasis resin epoksi banyak digunakan karena daya rekatnya yang tinggi dan sifat insulasi listriknya yang sangat baik. Perekat ini memberikan stabilitas termal yang baik dan meningkatkan kekakuan keseluruhan papan sirkuit.
b. Akrilik: Perekat berbahan dasar akrilik lebih disukai dalam aplikasi yang membutuhkan fleksibilitas dan ketahanan terhadap kelembapan. Perekat ini memiliki daya rekat yang baik dan waktu pengeringan yang lebih singkat daripada epoksi.
C. Silikon: Perekat berbasis silikon umumnya digunakan pada papan kaku-fleksibel karena fleksibilitasnya, stabilitas termal yang sangat baik, dan ketahanan terhadap kelembapan dan bahan kimia. Perekat silikon dapat bertahan pada rentang suhu yang luas, sehingga cocok untuk aplikasi yang membutuhkan fleksibilitas dan ketahanan suhu tinggi. Perekat ini memberikan ikatan yang efektif antara lapisan kaku dan fleksibel sambil mempertahankan sifat listrik yang dibutuhkan.
D. Poliuretana: Perekat poliuretana memberikan keseimbangan antara fleksibilitas dan kekuatan ikatan pada PCB kaku-fleksibel. Perekat ini memiliki daya rekat yang baik pada berbagai substrat dan menawarkan ketahanan yang sangat baik terhadap bahan kimia dan perubahan suhu. Perekat poliuretana juga menyerap getaran dan memberikan stabilitas mekanis pada PCB. Perekat ini sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan fleksibilitas dan kekokohan.
E. Resin yang Dapat Dikeringkan dengan UV: Resin yang dapat diawetkan dengan UV adalah perekat yang mengering dengan cepat saat terkena sinar ultraviolet (UV). Resin ini menawarkan waktu pengikatan dan pengawetan yang cepat, sehingga cocok untuk produksi bervolume tinggi. Resin yang dapat diawetkan dengan UV memberikan daya rekat yang sangat baik pada berbagai bahan, termasuk substrat yang kaku dan fleksibel. Resin ini juga menunjukkan ketahanan kimia dan sifat listrik yang sangat baik. Resin yang dapat diawetkan dengan UV umumnya digunakan untuk PCB kaku-fleksibel, di mana waktu pemrosesan yang cepat dan perekatan yang andal sangat penting.
F. Perekat Sensitif Tekanan (PSA): PSA adalah bahan perekat yang membentuk ikatan saat tekanan diberikan. PSA menyediakan solusi ikatan yang mudah dan sederhana untuk PCB kaku-fleksibel. PSA menyediakan daya rekat yang baik pada berbagai permukaan, termasuk substrat kaku dan fleksibel. PSA memungkinkan reposisi selama perakitan dan dapat dengan mudah dilepas jika diperlukan. PSA juga menawarkan fleksibilitas dan konsistensi yang sangat baik, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan pembengkokan dan pelengkungan PCB.
Kesimpulan:
PCB rigid-flex merupakan bagian integral dari perangkat elektronik modern, yang memungkinkan desain sirkuit kompleks dalam paket yang ringkas dan serbaguna. Bagi para insinyur dan desainer yang ingin mengoptimalkan kinerja dan keandalan produk elektronik, penting untuk memahami bahan yang digunakan dalam konstruksinya. Artikel ini berfokus pada bahan yang umum digunakan dalam konstruksi PCB rigid-flex, termasuk lapisan kaku dan fleksibel serta bahan perekat. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti kekakuan, fleksibilitas, ketahanan panas, dan biaya, produsen elektronik dapat memilih bahan yang tepat berdasarkan persyaratan aplikasi spesifik mereka. Baik itu FR4 untuk lapisan kaku, polimida untuk lapisan fleksibel, atau epoksi untuk ikatan, setiap bahan berperan dalam memastikan daya tahan dan fungsionalitas PCB rigid-flex dalam industri elektronik saat ini memainkan peran penting.
Waktu posting: 16-Sep-2023
Kembali
