Materi PCB

1. Pengertian PCB (Printed Circuit Board)

PCB adalah singkatan dari Printed Circuit Board yang dalam bahasa Indonesia sering diterjemahkan menjadi Papan Rangkaian Cetak atau Papan Sirkuit Cetak. Seperti namanya yaitu Papan Rangkaian Tercetak (Printed Circuit Board), PCB adalah Papan yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen Elektronika dengan lapisan jalur konduktornya yaitu tembaga.

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

2. PCB dan Bahan-bahannya

Secara struktur, PCB seperti kue lapis yang terdiri dari beberapa lapisan dan dilaminasi menjadi satu kesatuan yang disebut dengan PCB. Ada PCB yang berlapis satu lapisan tembaga (Single Sided), ada juga yang berlapis dua lapisan tembaga (double sided) dan ada juga PCB yang memiliki beberapa lapisan tembaga atau sering disebut dengan Multilayer PCB.

Berikut ini adalah struktur dan komposisi standar dari PCB (Printed Circuit Board).

a. Substrat (Lapisan Landasan)

Lapisan dasar (landasan) PCB biasanya disebut dengan Substrat. Bahan Substrat yang paling umum digunakan adalah FR2 dan FR4. FR2 atau Flame Resistant 2 adalah kertas bonding resin sintetis (synthetic resin bonded paper) yaitu bahan komposit yang terbuat dari kertas yang diresapi dengan resin plastik formaldehida fenol (plasticized phenol formaldehyde resin). Sedangkan FR4 atau Flame Resistant 4 adalah anyaman Fiberglas yang dilapisi dengan resin epoksi (epoxy resin). FR4 memiliki daya serap air yang rendah, properti isolasi yang bagus serta tahan suhu panas hingga 140 derajat celcius. Namun, PCB yang berbahan FR4 lebih mahal jika dibandingkan dengan PCB yang berbahan FR2.

b. Tembaga (Copper)

Lapisan PCB berikutnya adalah lapisan tembaga tipis yang dilaminasi ke lapisan substrat dengan suhu tinggi tertentu dan perekat. Tergantung pada jenis PCB-nya, lapisan tembaga tipis ini hanya akan dilapisi pada satu sisi substrat untuk jenis Single Sided PCB. Sedangkan Double Sided PCB terdapat lapisan tembaga tipis di dua sisi Substrat. Seiring dengan perkembangan Teknologi manufakturing PCB saat ini, PCB telah dapat dibuat hingga 16 lapisan atau bahkan lebih dari 16 lapisan tergantung pada perancangan PCB dan rangkaian yang diinginkan.

c. Soldermask

Soldermask adalah lapisan diatas lapisan tembaga yang berfungsi melindungi tembaga atau jalur konduktor dari hubungan atau kontak yang tidak disengaja. Lapisan soldermask ini hanya terdapat pada bagian-bagian PCB yang tidak disolder, sedangkan bagian yang akan disolder tidak ditutupi oleh lapisan soldermask. Lapisan soldermask ini juga dapat membantu para pengguna PCB untuk menyolder tepat pada tempatnya sehingga mencegah solder short (hubung singkat solder). Lapisan soldermask ini biasanya berwarna hijau, namun ada juga yang berwarna lain seperti warna biru dan merah.

d. Silkscreen

Lapisan setelah soldermask adalah lapisan silkscreen yang biasanya berwarna putih atau hitam. Namun ada juga silkscreen yang berwarna lain seperti warna abu-abu, warna merah dan bahkan ada berwarna kuning keemasan. Silkscreen merupakan cetakan huruf, angka dan simbol pada PCB. Silkscreen ini berfungsi sebagai tanda atau indikator untuk komponen-komponen elektronika pada PCB sehingga mempermudah orang dalam merakitnya.

3. Jenis-jenis PCB berdasarkan jumlah lapisannya

Berdasarkan jumlah lapisannya, PCB dapat dibagi menjadi Single Sided PCB, Double Sided PCB dan Multilayer PCB. Berikut ini adalah jenis-jenis PCB berdasarkan jumlah lapisannya.

a. Single Sided PCB

Single Sided PCB atau Papan Rangkaian Cetak satu sisi adalah jenis PCB yang hanya terdiri dari satu lapisan tembaga yang tertempel di satu sisi substrat PCB. PCB jenis ini biasanya digunakan pada rangkaian elektronik yang sederhana dan biaya produksinya juga relatif lebih murah.

b. Double Sided PCB

Double Sided PCB atau Papan Rangkaian Cetak dua sisi adalah jenis PCB yang terdiri dari dua lapisan tembaga. Lapisan Tembaga tersebut tertempel di kedua sisi substrat PCB. Lubang pada PCB double sided PCB juga berfungsi sebagai jalur penghubung antar satu lapisan tembaga di satu sisi dengan lapisan tembaga di sisi lainnya.

c. Multilayer PCB

Multilayer PCB adalah jenis PCB yang terdiri dari beberapa lapisan substrat dan lapisan tembaga yang dipisahkan oleh lapisan insulator. Multilayer PCB ini biasanya digunakan pada rangkaian elektronik yang kompleks. Umumnya terdiri dari 4 lapisan, 6 lapisan, 8 lapisan, 10 lapisan hingga 16 lapisan.

4. Jenis-jenis PCB berdasarkan fleksibilitasnya

a. Rigid PCB

Jika diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia, Rigid berarti Kaku. Jadi yang dimaksud dengan Rigid PCB adalah Papan Rangkaian Cetak yang Kaku dan tidak dapat dilipat atau tidak Fleksibel. Rigid PCB terbuat dari bahan substrat yang padat dan kaku seperti fiberglass sehingga memang sengaja dibuat untuk tidak dapat dilipat atau dibengkokkan.

b. Flex PCB

Flex PCB atau Flexible PCB adalah PCB yang substrat-nya terbuat dari bahan plastik yang fleksibel. Bahan dasar ini memungkinkan PCB dibengkokkan tanpa merusak rangkaian yang ada pada PCB tersebut.

c. Rigid-Flex PCB

Rigid-Flex PCB merupakan gabungan dari teknologi Rigid PCB dan Flex PCB yaitu terdiri dari Rigid PCB dan Flex PCB. Umumnya, Rigid PCB dihubungkan dengan Flex PCB.

Read more »

Proses Etching (Melarutkan Tembaga Pada PCB)

Seperti yang kita tahu bahwa dalam rangkaian elektronika terdapat yang namanya PCB, yaitu papan tipis yang dibuat untuk dipasang komponen agar menjadi satu rangkaian elektronika. Namun sebelum dipasang komponen, kita harus membuat lay out terlebih dahulu untuk menghubungkan komponen satu sama lain.

Lalu setelah menggambar lay out dengan sepidol permanen atau dengan sablon pada PCB, agar komponen dapat saling terhubung sesuai jalur pada skema rangkaiannya, maka harus dibuang lapisan tembaga yang tidak terhubung atau tidak terpakai, dengan cara dietching.

Proses Etching adalah proses melarutkan lapisan tembaga yang tidak terpakai (lapisan yang tidak terkena sepidol permanen atau sablon) dengan bahan kimia agar nantinya hanya tinggal bagian lay out nya saja yang tersisa.

Lalu bahan kimia apa yang biasa digunakan untuk melarutkan lapisan tembaga tersebut??

Ada beberapa bahan kimia yang bisa digunakan, yaitu :

1. Ferric Chloric (FeCl3)

2. Hidrogen Peroksida (H2O2)

3. Asam Klorida (HCl)

Dari ketiga bahan di atas, semuanya harus menggunakan plastik sebagai wadah, karena jika menggunakan bahan logam untuk wadah, maka akan ikut larut wadahnya. Dan juga kita harus menggunakan sarung tangan plastik atau karet sebagai pelindung tangan, dan masker pun penting karena gas yang dihasilkan dari ketiga bahan kimia di atas akan mengganggu pernapasan.

Dan yang tidak kalah penting, semua kegiatan Etching dengan bahan kimia tersebut harus dilakukan di luar ruangan, agar gas nya langsung terurai di udara.

Namun, lebih baik menggunakan bahan FeCl3 untuk mengetching PCB, karena bahannya lebih aman, kita bisa tidak menggunakan sarung tangan untuk membolak-balik dan mengambil PCB yang sedang dietching, tidak seperti bahan kimia HCl dan H2O2.

Bahan HCl dan H2O2 dapat dikombinasikan dengan perbandingan berikut,

HCl : 1

H2O2 : 2

Air : 4

Sekian materi PCB dan Proses Etching PCB dari saya, apabila ada pertanyaan silakan tulis di kolom komentar ataupun bisa japri saya via WhatsApp

Read more »