Apa Itu PCB ? Proses Pembuatan, Jenis dan Tipenya

PCB hampir kita temui pada setiap rangkaian elektronika baik yang paling sederhana sampai yang paling rumit. 

PCB itu adalah singkatan dari printed circuit board yang dalam bahasa Indonesia sering diterjemahkan menjadi papan rangkaian cetak atau papan sirkuit cetak.

PCB digunakan untuk merangkai komponen-komponen elektronika pada jalur konduktornya. Perakitan PCB ini memiliki kerumitan yang sangat tinggi, bayangkan betapa rumitnya jika kita merakit sirkuit motherboard pada komputer tanpa adanya PCB pasti akan terjadi keruwetan apalagi ketika terjadi kerusakan dan kita harus melakukan tracking pada jalur-jalur yang terjadi short atau putus.

PCB ditemukan oleh seorang ilmuwan Austria yang bernama paul Eisler pada tahun 1936. Paul Eisler menggunakan PCB pertama kalinya pada sebuah rangkaian radio kemudian pada tahun 1943 Amerika Serikat mulai memanfaatkan teknologi PCB ini pada Radio militer dalam skala lebih besar. Tiga tahun kemudian setelah perang dunia kedua yaitu pada Tahun 1948, PCB mulai digunakan untuk produk-produk komersial oleh perusahaan-perusahaan di Amerika Serikat.

Secara struktur PCB seperti kue lapis yang terdiri dari berbagai lapisan dan dilaminasi menjadi sebuah satu kesatuan. 

– Ada PCB yang bersifat satu lapisan atau single sheet

– Ada PCB yang menggunakan dua lapisan tembaga atau double side Biasanya seperti ini depan belakang ada atau seperti ini di depan belakangnya ada dan 

– Ada PCB yang memiliki beberapa lapisan tembaga atau sering disebut dengan model layer PCB.

Ada beberapa komposisi standar dari PCB yang perlu kita ketahui.

Bahan substrat yang paling umum digunakan adalah SS2 dan FR4. SS2 atau frame resisten adalah kertas bonding racing sintesis yaitu bahan komposit yang terbuat dari kertas yang diresapi dengan resin plastik formaldehid fenol. Sedangkan FR4 atau frame resisten 4 adalah anyaman fiberglass yang dilapisi dengan resin epoksi.

FR4 memiliki daya serap air yang rendah kemampuan isolasi yang bagus serta tahan terhadap suhu panas hingga 140° Celcius.

Lapisan tembaga tipis ini hanya akan dilapisi pada satu sisi substrat untuk jenis single side sedangkan pada double-side terdapat lapisan tembaga tipis dari dua sisi substrat. 

Seiring dengan perkembangan teknologi manufaktur PCB saat ini. PCB telah dibuat hingga lebih dari 16 lapisan tergantung pada rancangan PCB dan rangkaian yang diinginkan.

Lapisan tipis diatas lapisan tembaga yang berfungsi untuk melindungi tembaga atau jalur konduktor dari kontak yang tidak sengaja. lapisan Solder Mask ini hanya terdapat pada bagian-bagian PCB yang tidak disolder sedangkan bagian yang disolder tidak ditutupi oleh lapisan Soldier Mask.

Lapisan solder mask ini juga dapat membantu para pengguna PCB untuk menyolder tepat pada tempatnya sehingga mencegah Solder shut atau konsleting. Lapisan Soldier Mask ini biasanya berwarna hijau namun ada juga yang berwarna lain seperti warna biru dan warna merah.

Namun ada juga silkscreen yang berwarna lain seperti warna abu-abu, warna merah dan bahkan warna kuning keemasan. Silk screen merupakan cetakan huruf angka dan simbol pada PCB.

Silk screen ini biasanya berfungsi sebagai tanda atau indikator untuk komponen-komponen elektronika pada PCB sehingga mempermudah orang untuk merakitnya. Biasanya bentuknya simbol-simbol komponen atau tempat letak-letak komponen dimana harus disolder.

PCB diklasifikasikan kedalam berbagai jenis berdasarkan proses manufaktur spesifikasi desain dan persyaratan aplikasi seperti medis otomotif pertahanan dan juga luar angkasa. 

Standar PCB yang digunakan untuk industri berdasarkan jumlah layarnya dibagi menjadi tiga yaitu: 

– Single side 

– Double-sided dan 

– Multilayer 

Sementara berdasarkan fleksibilitasnya dibagi menjadi tiga juga yaitu: 

– PCB kaku 

– PCB fleksibel  

– Rigid PCB fleksibel

 

PCP single side atau single layer adalah jenis yang paling umum ini memiliki lapisan tembaga konduktif tunggal di atas substrat. Komponen listrik di Soda atau ditempatkan pada satu sisi papan karena PCB hanya memiliki satu lapisan konduktor jalur konduktif tidak dapat berpotongan atau tumpang tindih sehingga PCB jenis ini memakan banyak ruang. 

PCB jenis ini cocok untuk persyaratan desain elektronika dengan kepadatan yang rendah. Papan sirkuit tercetak satu sisi digunakan untuk instrumen listrik atau elektronik dasar dan murah seperti kalkulator, catudaya, papan lampu, radio FM amplifier, circuit timer dan lain-lain.

Keunggunlan dari PCB single sheet adalah: 

– Hemat biaya, 

– Mudah diproduksi, 

– Cocok untuk desain dengan kepadatan rendah, 

– Mudah diperbaiki jika terjadi kesalahan 

– Mudah untuk didesain 

Sementara PCB double-side menggunakan lapisan tipis bahan konduktor seperti tembaga yang ditambahkan ke sisi atas dan bawah papan. Lubang pada papan sirkuit memungkinkan bagian logam dihubungkan pada satu sisi ke sisi yang lain. 

PCB dua sisi ini digunakan pada berbagai aplikasi seperti sistem telepon seluler, pemantauan daya, peralatan uji amplifier, aplikasi office system dan banyak lagi.

Kelebihan PCB Double Side

Keuntungan dari PCB dua sisi ini bisa mengurangi ukuran yang membuat sirkuit lebih kompak, biaya yang relatif lebih murah, lebih fleksibel, peningkatan kepadatan sirkuit dan cocok untuk sistem elektronik yang canggih. 

PCB multilayer ini memiliki lebih dari dua sisi lapisan tembaga. Secara umum PCB apapun yang menampilkan setidaknya tiga lapisan konduktif termasuk dalam kategori ini. 

PCB multilayer dirancang dengan cara sandwich atau seperti kue lapis dengan beberapa lapisan konduktif dua sisi dibagi dengan jumlah Rani isolasi yang sama. Semua ini harus diikat dan dilaminasi bersama-sama dibawah tekanan dan suhu tinggi untuk memastikan tidak ada celah udara. 

PCB multilayer digunakan pada komputer laptop, ponsel, tablet, peralatan medis, pelacak GPS dan banyak sirkuit dan perangkat lain yang lebih kompleks. 

Kelebihan PCB Multilayer

Keuntungan dari PCB multi lapisan adalah ukurannya yang sangat kompak, lebih kuat, fleksibilitas, desain tingkat tinggi cocok untuk sirkuit berkecepatan tinggi. 

Sementara itu berdasarkan fleksibelitas PCB dibagi menjadi tiga yaitu: 

PCB Kaku

Rigid PCB terdiri dari bahan substrat yang keras,padat dan kaku seperti fiberglass bertujuan untuk tidak dapat dilipat atau dibengkokkan. 

Keuntungan dari PCB kaku adalah hemat biaya kemudian diagnosis dan perbaikan, noise elektronik yang rendah, kemampuan untuk menyerap getaran, kompak sekaligus ringan. 

PCB Fleksibel

PCB fleksibel yang biasanya terbuat dari bahan poliamida, polieter keton atau film polyester konduktif transparan. Bahan dasar ini memungkinkan PCB bisa dibengkokkan tanpa merusak rangkaian yang ada pada PCB tersebut. 

PCB ini tersedia dalam konfigurasi satu sisi, dua sisi dan multilayer. PCB ini berkontribusi pada pengurangan kompleksitas pada perakitan unit. Flash PCB biasanya digunakan pada fabrikasi Organic light-emitting diode atau OLED, fabrikasi LCD, flat solar cell, industri otomotif, telepon seluler, kamera serta produk elektronik yang kompleks seperti komputer dan laptop.

PCB Rigid Flex

PCB Rigid Flex adalah papan sirkuit hibrid yang menggabungkan elemen dari papan sirkuit fleksibel dan kaku sehingga menghasilkan papan yang dapat dilipat atau ditekuk secara terus-menerus. 

Bagian papan yang fleksibel biasanya digunakan untuk interkoneksi agar papan yang kaku. Memungkinkan jalur konduktor yang lebih sempit yang memakan ruang lebih sedikit menghasilkan papan yang lebih kecil. Menggunakan PCB fleksibel untuk interkoneksi seringkali menghilangkan kebutuhan akan konektor yang lebih besar dan tidak praktis. Membuat papan sirkuit cetak kartu fleksibel jauh lebih ringan. 

Keuntungan dari PCB Rigid Flex:

– Memiliki kelenturan 380° 

– Mengurangi kebutuhan ruang melalui kemampuan 3D 

– Tahan guncangan dan juga ringan 

Selain diatas, ada lagi jenis yang banyak digunakan yaitu: 

– PCB Back aluminium yaitu ciri-cirinya dibagian belakangnya terdapat aluminium dan fungsinya digunakan untuk aplikasi yang mengeluarkan panas tinggi seperti lampu LED agar panasnya bisa terserap dengan baik dan terdistribusi dengan baik. 

PCB aluminium ini cukup murah karena memang materialnya cukup melimpah dan mudah ditemukan. 

Membuat PCB Sendiri

Pada era teknologi saat ini kita siapapun itu mau teknisi amatir ataupun Pro, semua bisa mendesain dan membuat PCB dengan kualitas yang bagus standar Industri dan harga yang sangat terjangkau. 

Misalnya jika dulu kita masih menggunakan teknik hedging dengan papan PCB yang disablon atau digambar sendiri. Saat ini kita bisa mendesain secara online di kamar bayar secara online dan tinggal duduk manis menunggu PCB yang didesain. 

Dengan adanya JLCPCB dimungkinkan karena terobosan dari vendor PC besar seperti PC BW atau Chelsea VCD yang mau menerima desain custom tanpa minimal order dengan harga yang luar biasa murah. Bahkan dengan ongkos kirim pesawat memungkinkan creator lokal mendesain PCB dengan standar kualitas industri dengan material yang bagus dan harga yang terjangkau. 

Diberbagai chanel YouTube kita bisa melihat banyaknya Creator lokal yang berinovasi dengan desain PCB nya sendiri ini. Tentu saja memberikan peluang inovator kita untuk berkreasi dengan topologi desain kualitas tinggi tidak peduli kelas Awards atau Pro mau tinggal di gunung atau di kota karena digitalisasi telah merubah jarak dan kesulitan menjadi kemudahan.