Dalam arsitektur inti perangkat elektronik, PCB bagaikan jaringan saraf kompleks yang membawa transmisi sinyal dan pasokan energi antar komponen elektronik. Dengan pesatnya perkembangan teknologi elektronik menuju miniaturisasi dan kinerja tinggi, muncullah jenis PCB yang lebih canggih – papan HDI. Papan HDI sangat berbeda dari PCB biasa dalam banyak hal, yang sangat memengaruhi kinerja dan arah pengembangan peralatan elektronik.

Definisi dan perbedaan struktural

PCB biasa adalah papan cetak yang membentuk koneksi titik-ke-titik dan komponen cetak pada substrat isolasi sesuai dengan desain yang telah ditentukan. Strukturnya relatif sederhana. Umumnya terbuat dari papan berlapis tembaga melalui proses pengeboran, penggoresan sirkuit, pelapisan listrik, dan proses lainnya. Tata letak sirkuit dan pengaturan via relatif konvensional, dan cocok untuk perangkat elektronik yang tidak membutuhkan ruang dan kinerja tinggi.

Papan HDI menekankan interkoneksi kepadatan tinggi. Papan ini menggunakan teknologi lubang mikro dan metode canggih seperti pengeboran laser untuk mencapai lebih banyak koneksi listrik dalam ruang yang lebih kecil. Papan HDI biasanya memiliki substrat yang lebih tipis dan sirkuit yang lebih halus, serta jumlah lapisan yang relatif banyak. Papan ini dapat mengintegrasikan lebih banyak fungsi dalam ruang terbatas, sehingga meningkatkan integrasi perangkat elektronik secara signifikan.

 Perbandingan proses produksi

Proses pengeboran

Pengeboran PCB biasa umumnya menggunakan metode pengeboran mekanis, dan mata bor berputar pada papan berlapis tembaga untuk mengebor diameter lubang yang dibutuhkan. Meskipun metode ini berbiaya rendah, diameter lubang relatif besar, umumnya di atas 0,3 mm, dan mudah terjadi deviasi untuk pengeboran presisi tinggi pada papan multi-lapis.

Papan HDI banyak menggunakan teknologi pengeboran laser, menggunakan sinar laser berdensitas energi tinggi untuk melelehkan atau menguapkan papan secara instan hingga membentuk lubang mikro, dengan diameter lubang sekecil 0,1 mm atau bahkan lebih kecil lagi. Pengeboran laser memiliki presisi yang sangat tinggi dan dapat mewujudkan jenis lubang khusus seperti lubang buta (hanya menghubungkan lapisan luar dan lapisan dalam) dan lubang terkubur (menghubungkan lapisan dalam dan lapisan dalam), yang sangat meningkatkan fleksibilitas dan kepadatan sambungan saluran.

 Proses etsa garis

Saat mengetsa garis pada PCB biasa, kontrol atas lebar dan jarak garis terbatas, dan lebar garis/jarak garis umumnya sekitar 0,2 mm/0,2 mm. Selama proses etsa, masalah seperti tepi garis kasar dan garis tidak rata rentan terjadi, yang memengaruhi kualitas transmisi sinyal.

Produksi papan HDI membutuhkan akurasi etsa sirkuit yang sangat tinggi. Lini produksi papan HDI yang canggih dapat mencapai lebar/jarak garis sekecil 0,05 mm/0,05 mm atau bahkan lebih halus. Dengan menggunakan peralatan eksposur dan proses etsa yang lebih canggih, tepi garis dipastikan rapi dan lebar garis seragam, memenuhi persyaratan ketat transmisi sinyal berkecepatan tinggi dan frekuensi tinggi pada kualitas garis.

Proses laminasi

Proses laminasi PCB biasa terutama melibatkan pengikatan beberapa lapisan papan berlapis tembaga dengan metode hot press, dengan fokus memastikan kekencangan sambungan dasar antar lapisan. Selama proses laminasi, persyaratan akurasi penyelarasan antar lapisan relatif rendah.

Karena banyaknya lapisan dan struktur papan HDI yang kompleks, persyaratan proses laminasi sangat ketat. Lapisan-lapisan tersebut tidak hanya harus terpasang rapat, tetapi juga harus dipastikan bahwa penyelarasan antar-lapisan dilakukan dengan presisi tinggi untuk mencapai sambungan yang presisi antara lubang-lubang kecil dan sirkuit. Selama proses laminasi, parameter seperti suhu, tekanan, dan waktu perlu dikontrol secara presisi untuk mencegah cacat seperti pergeseran antar-lapisan dan gelembung, serta untuk memastikan kinerja papan HDI secara keseluruhan.

 Perbedaan dalam karakteristik kinerja

Sifat listrik

PCB biasa memiliki keterbatasan tertentu dalam hal kecepatan dan frekuensi transmisi sinyal. Seiring meningkatnya frekuensi sinyal, masalah seperti atenuasi sinyal dan crosstalk secara bertahap akan semakin menonjol. Hal ini disebabkan oleh garis-garisnya yang relatif tebal dan via yang lebih besar yang akan menghasilkan resistansi, induktansi, dan kapasitansi yang lebih besar, sehingga memengaruhi integritas sinyal.

Papan HDI mengandalkan garis-garis halus dan desain lubang mikro untuk mengurangi resistansi saluran, induktansi, dan kapasitansi secara signifikan, sehingga secara efektif mengurangi kerugian dan interferensi selama transmisi sinyal. Papan ini berkinerja baik dalam transmisi sinyal berkecepatan tinggi dan berfrekuensi tinggi, dan dapat memenuhi skenario aplikasi seperti komunikasi 5G dan penyimpanan data berkecepatan tinggi yang memiliki persyaratan kualitas transmisi sinyal yang sangat tinggi.

Sifat mekanik

Kekuatan mekanis PCB biasa terutama bergantung pada material dan ketebalan substrat, dan terdapat beberapa kendala dalam miniaturisasi dan ketipisannya. Karena strukturnya yang relatif sederhana, PCB rentan terhadap masalah seperti deformasi papan dan retak sambungan solder ketika mengalami tekanan kompleks.

Papan HDI menggunakan substrat yang lebih tipis, lebih ringan, dan lebih kuat, sekaligus meningkatkan stabilitas mekanis secara keseluruhan dengan mengoptimalkan desain struktur multi-lapis. Selain memastikan ketipisan, papan ini juga dapat menahan tekanan mekanis tertentu seperti getaran dan benturan, sehingga cocok untuk perangkat elektronik seluler dan bidang lain yang memiliki persyaratan ketat terkait volume dan berat perangkat.

Berbagai bidang aplikasi

PCB biasa banyak digunakan dalam beberapa perangkat elektronik yang tidak memiliki persyaratan tinggi untuk kinerja dan ruang karena biayanya yang rendah dan proses pembuatan yang relatif sederhana, seperti peralatan rumah tangga biasa (seperti televisi, mesin cuci), produk elektronik konsumen kelas bawah (seperti radio biasa, kendali jarak jauh sederhana) dan bagian sirkuit non-inti di beberapa peralatan kontrol industri.

Papan HDI terutama digunakan pada peralatan elektronik kelas atas karena kinerjanya yang unggul dan kemampuan integrasi kepadatan tinggi. Misalnya, ponsel pintar perlu mengintegrasikan sejumlah besar fungsi dalam ruang kecil, dan papan HDI dapat memenuhi kebutuhan transmisi sinyal berkecepatan tinggi, miniaturisasi, dan ketipisannya; di bidang komputer, motherboard server, kartu grafis kelas atas, dan komponen lain dengan persyaratan kinerja yang sangat tinggi juga menggunakan papan HDI dalam jumlah besar untuk memastikan pemrosesan dan transmisi data berkecepatan tinggi; selain itu, di bidang presisi tinggi seperti peralatan kedirgantaraan dan medis, papan HDI juga memainkan peran kunci, memberikan dukungan untuk operasi sistem elektronik yang kompleks yang stabil.

Terdapat perbedaan signifikan antara papan HDI dan PCB biasa dalam hal definisi struktur, proses manufaktur, karakteristik kinerja, dan area aplikasi. Dengan teknologi canggih dan kinerjanya yang luar biasa, papan HDI memainkan peran penting dalam mendorong perkembangan peralatan elektronik menuju miniaturisasi dan kinerja tinggi, sementara PCB biasa terus menunjukkan keunggulan biayanya di area aplikasi kelas menengah dan bawah. Memahami perbedaan antara keduanya akan membantu produsen peralatan elektronik memilih solusi papan sirkuit yang tepat sesuai dengan kebutuhan produk dan mendorong perkembangan industri elektronik yang berkelanjutan.