Dasar-Dasar PCB - Jenis, Proses, dan Peran PCBs dalam Revolusi AI

PCB adalah komponen esensial dalam elektronik modern yang menghubungkan komponen elektronik pada substrat non-konduktif. PCB digunakan dalam berbagai produk elektronik, mulai dari smartphone hingga peralatan rumah tangga dan sistem otomatisasi industri. PCB berfungsi sebagai platform untuk merakit banyak komponen yang diperlukan dalam perangkat elektronik. Pada dasarnya, PCB adalah papan tipis yang dilengkapi dengan komponen dan sirkuit elektronik, sering kali termasuk Integrated Circuits (IC) yang disolder ke PCB. Lapisan konduktif pada PCB memfasilitasi pengiriman listrik dan sinyal antar komponen, memungkinkan terciptanya sistem elektronik fungsional untuk memenuhi fungsi produk tertentu.

Dengan lonjakan industri AI generatif, termasuk fenomena ChatGPT, server AI kelas tinggi menjadi sangat penting untuk aplikasi PCB (Printed Circuit Board) bernilai tinggi. Permintaan akan substrat ABF dan PCB berlapis tinggi (HLC) meningkat di server AI. Substrat ABF digunakan dalam pembuatan PCB interkoneksi kepadatan tinggi (HDI), yang dicapai melalui garis halus, blind vias, dan buried vias, untuk mencapai integrasi tinggi dalam ruang terbatas. PCB berlapis tinggi memenuhi kebutuhan sirkuit kompleks dan koneksi padat.

Integrasi Kecerdasan Buatan (AI) dalam desain layout PCB dianggap sebagai langkah transformasi, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi dan optimisasi rekayasa sistem elektronik. Dengan adanya AI, desain PCB menjadi lebih optimal dan otomatis, serta mempercepat siklus pengembangan produk.

Dalam desain PCB tradisional, tugas seperti membuat skema, menempatkan komponen, dan mengatur jalur koneksi dilakukan secara manual, membutuhkan pemahaman mendalam tentang elektronik. Namun, dengan semakin kompleksnya perangkat elektronik dan kebutuhan akan kinerja lebih tinggi, pendekatan cerdas menjadi penting. AI, melalui teknologi pembelajaran mesin dan pembelajaran mendalam, diterapkan dalam alat Otomasi Desain Elektronik, mengubah desain PCB dengan penempatan komponen otomatis, optimisasi jalur, dan pemeriksaan aturan desain.

Penggunaan AI dalam layout PCB menawarkan peluang baru, tetapi juga menghadirkan tantangan dan pertimbangan etis, seperti kerjasama antar disiplin dan kepatuhan regulasi. Meskipun demikian, peran AI dalam desain PCB diharapkan semakin penting di masa depan.

Printed Circuit Boards (PCBs) are populated with numerous electronic components and use conductive materials, typically copper traces, as the communication bridge between these components. Depending on product characteristics and applications, PCBs are categorized into various types:

Single-Layer PCB - Tipe ini memiliki satu lapisan konduktif di satu sisi papan, dengan sisi lainnya digunakan untuk mengintegrasikan berbagai sirkuit elektronik. Umum dalam produk elektronik sederhana seperti kalkulator dan radio, single-layer PCB relatif hemat biaya.

Double-Layer PCB - Pada PCB double-layer, terdapat lapisan konduktif di kedua sisi substrat, dipisahkan oleh lapisan isolasi. Komponen di kedua sisi terhubung melalui lubang terlapisi, memungkinkan desain sirkuit yang lebih kompak. Tipe ini cocok untuk elektronik yang sedikit lebih kompleks seperti kamera digital dan pengukur instrumen.

Multi-Layer PCB - PCBs ini mengandung beberapa lapisan foil tembaga yang dipisahkan oleh material isolasi, semuanya direkatkan bersama di bawah tekanan dan suhu tinggi untuk ketahanan. Multi-layer PCB memungkinkan integrasi tinggi dan desain sirkuit kompleks, menjadikannya ideal untuk produk elektronik canggih seperti perangkat penyimpanan data, sistem satelit, dan peralatan medis.

Rigid PCB - Juga dikenal sebagai hard PCB, tipe ini biasanya menggunakan resin epoksi yang diperkuat serat kaca (FR-4) sebagai bahan dasar. Rigid PCB kokoh dan tidak fleksibel, umumnya digunakan di unit pemrosesan pusat (CPU) dari motherboard komputer dan peralatan otomasi industri.

Rigid-Flex PCBs – Juga dikenal sebagai Rigid-Flexible Printed Circuit Boards atau Rigid-Flex boards, tipe ini menggabungkan area kaku dan fleksibel, dihubungkan melalui Flex Connectors. Penyelarasan dan laminasi yang presisi sangat penting untuk pengikatan, sementara interkoneksi multilayer dicapai dengan menggunakan Plated Through Holes (PTH). Rigid-flex PCB digunakan dalam perangkat lipat dan peralatan medis tertanam.

Flexible PCBs – Umumnya disebut sebagai Flex PCBs, tipe ini dibuat menggunakan material substrat fleksibel seperti film Polyester atau Polyimide. Ditandai dengan kelenturan dan bobot ringan, mereka memiliki biaya produksi yang lebih tinggi dan ideal untuk aplikasi yang memerlukan fleksibilitas dalam ruang yang terbatas, seperti pada tampilan, smartwatch, panel instrumen aerospace, dan sistem hiburan.

High-Frequency PCBs – Dirancang untuk sinyal frekuensi tinggi dan aplikasi microwave, PCB ini memerlukan Kontrol Impedansi untuk menghindari refleksi sinyal akibat Gangguan Elektromagnetik (EMI) dan Gangguan Frekuensi Radio (RFI). High-frequency PCBs menuntut keahlian teknis lanjutan dalam desain dan manufaktur, sering digunakan dalam perangkat komunikasi nirkabel dan sistem radar.

HDI PCBs (High-Density Interconnect PCB) – Tipe ini menggunakan Microvias, Blind Vias, dan Buried Vias bersama dengan pengemasan BGA untuk mencapai integrasi tinggi dan koneksi padat. HDI PCBs biasanya digunakan dalam elektronik berperforma tinggi seperti smartphone, tablet, dan perangkat komunikasi canggih, memenuhi tuntutan untuk miniaturisasi, bobot ringan, dan peningkatan kinerja.

Metal Core PCBs –  Menggunakan metal sebagai bahan dasar alih-alih fiberglass tradisional, Metal Core PCBs menawarkan disipasi panas yang lebih baik. Mereka umumnya digunakan dalam aplikasi berpendinginan tinggi seperti pencahayaan LED dan konverter solar.