Pembangunan perkakasan elektronik ke arah ketumpatan tinggi dan peminimuman saiz mendorong kawasan permukaan PCB (Papan Litar Bercetak) mengecil dengan ketara sementara bilangan komponen elektronik yang perlu dipasang pada papan litar terus meningkat. Dalam satu modul kuasa, peranti induktans menyumbang lebih 40% daripada plat kuasa, yang tidak menguntungkan bagi pelaksanaan produk elektronik yang bersaiz mini dan berketumpatan tinggi. Untuk meneroka penyelesaian yang lebih baik, sesetengah pereka bentuk mempertimbangkan untuk membenamkan komponen seperti induktor, perintang dan kapasitor ke dalam bahagian dalaman papan PCB supaya ketumpatan tinggi dan peminimuman saiz produk elektronik dapat dicapai. Selain itu, PCB dengan komponen terbenam membawa kepada jejak litar yang lebih pendek antara komponen, penambahbaikan prestasi elektrik, peningkatan berkesan kawasan pembungkusan papan litar, pengurangan sambungan pateri pada kawasan papan PCB supaya kebolehpercayaan pakej akan dipertingkatkan dengan penjimatan kos.
Pengelasan Komponen Terbenam dan Prinsip Reka Bentuk
• Perintang dan Kapasitor Terbenam
Pelbagai teknologi fabrikasi tersedia untuk pembenaman komponen. Bagi perintang terbenam, bahan berketahanan tinggi digunakan terlebih dahulu; bahan substrat bersalut nikel-fosforus nikel kemudian digunakan; seterusnya, kaedah pra-pembakaran filem tebal seramik atau LTCC (seramik bersepadu suhu rendah) dimanfaatkan. Akhir sekali, pelbagai jenis perintang planar dengan rintangan berbeza boleh difabrikasi.
Kaedah yang lebih baik bagi fabrikasi kapasitor terbenam ialah laminasi terus polimer pada kepingan logam. Teknologi fabrikasi kapasitor terbenam merangkumi aplikasi membran dielektrik, penjanaan dielektrik filem tebal atau nipis dan aplikasi membran tebal suhu tinggi yang dibakar dengan pemalar dielektrik yang tinggi.
Berdasarkan pengenalan di atas,Pengeluar PCBterutamanya meletakkan perintang dan kapasitor pada permukaan lapisan dalaman papan PCB melalui proses etsa atau percetakan. Kemudian ia dibenamkan ke dalam papan dalaman melalui teknologi laminasi dan fabrikasi PCB berbilang lapisan. Pembenaman komponen menggantikan pematerian komponen pasif pada permukaan papan PCB dengan pemasangan komponen dan kebebasan pengesanan meningkat dengan ketara.
• Induktor Terbenam
Penanaman induktor ialah pembentukan bentuk seperti lingkaran atau lenturan melalui proses etsa atau penyaduran kuprum, atau pembentukan struktur berbilang lapisan berbentuk lingkaran melalui lubang tembus antara lapisan. Sehingga kini, modul frekuensi tinggi adalah yang paling banyak digunakan. Pengeluar PCB meletakkan induktor pada lapisan dalaman papan PCB melalui proses etsa atau percetakan berdasarkan teknologi pembuatan dalaman papan litar berbilang lapisan.
Antara induktor ialah induktor yang mengandungi teras magnet. Jenis induktor ini mempunyai teras magnet dan gegelung lilitan yang menyimpan tenaga medan magnet AC dalam DC/AC dengan fungsi arus sepadan yang dilaksanakan. Teras magnet boleh sama ada tertanam atau terbenam manakala gegelung hanya boleh direka bentuk melalui via. Produk induktor terbenam terutamanya terbahagi kepada dua jenis: induktor terbenam pejal dan induktor terbenam berongga. Yang pertama dipasang ke dalam PCB dengan induktor terbenam yang dilaminasi oleh prepreg sekeliling. Yang kedua bergetar mengikut pergerakan PCB dengan induktor terbenam di dalam papan litar.
Perbandingan antara reka bentuk modul terbenam induktor dan modul kuasa biasa dirumuskan dalam jadual di bawah.
|
Item
|
Modul Kuasa Tradisional
|
Modul Terbenam Induktor
|
| Jenis Pemasangan |
SMT |
Diletakkan dalam PCB dalaman semasa fabrikasi atau pemasangan PCB |
| Struktur Magnet |
Litar magnet adalah tegak lurus kepada permukaan PCB. |
Litar magnet selari dengan permukaan PCB. |
| Susun Atur Lilitan |
Gegelan adalah selari dengan teras magnet sekeliling dan selari dengan permukaan PCB. |
Gegelan adalah tegak lurus kepada permukaan PCB yang dibentuk dalam via dan PCB. Semua gegelan dihasilkan melalui pemotongan permukaan PCB. |
| Imej yang Ditunjukkan |
|
|
• Blok Tembaga Terma Tertanam
Pengecilan berterusan saiz produk elektronik dan kepadatan yang semakin tinggi telah menjadikan pelesapan haba produk elektronik satu cabaran besar dalam reka bentuk industri. Sehingga kini, kaedah pelesapan haba terkemuka termasuk PCB yang diperbuat dengan logam sebagai substrat, pematerian dasar logam pada papan litar dan lubang tembus yang diisi dengan pes konduktif. Dua jenis pertama menyebabkan penggunaan bahan logam yang besar dan sesuai untuk fabrikasi PCB sebelah tunggal. Kaedah selebihnya mempunyai proses yang terlalu rumit dan pelesapan haba gagal memenuhi keperluan yang ditetapkan oleh reka bentuk.
Penanaman blok kuprum mengatasi isu kos yang tinggi dan boleh menyelesaikan masalah pelesapan haba dengan berkesan. Jenis pelesapan haba utama termasuk:
a. Penembusan Blok Tembaga. Ketebalan blok tembaga tertanam adalah bersamaan dengan papan siap. Blok tembaga menembusi lapisan atas dan bawah.
b. Blok Tembaga Separuh Tertanam. Ketebalan blok tembaga tertanam adalah lebih kecil daripada papan siap. Satu sisi blok tembaga kekal pada ketinggian yang sama dengan lapisan bawah manakala sisi yang lain kekal pada ketinggian yang sama dengan salah satu lapisan dalaman.
Kesukaran Teknologi Komponen Terbenam dan Penyelesaiannya
• Perintang dan Kapasitor Terbenam
Produk tertanam perintang kebanyakannya diperoleh daripada penanaman perintang melalui proses etsa yang menerima aplikasi yang agak meluas. Bahan utama untuk penanaman perintang yang diterima secara meluas oleh industri ialah aloi Ni-P dan aloi Ni-Cr yang mempunyai prestasi berbeza dan memerlukan larutan etsa yang berbeza. Sehingga kini, masalah utama yang dihadapi semasa proses etsa bahan tertanam perintang ialah cara mengawal rintangan dan toleransi yang sepadan, iaitu pampasan garisan bagi kedudukan perintang, yang menjadi amat penting apabila melibatkan bahan perintang dengan rintangan segi empat sama yang rendah kerana proses etsa akan membawa pengaruh yang lebih besar terhadap rintangan.
Kapasitor terbenam ialah sejenis bahan kapasitans yang boleh dibenamkan ke dalam papan PCB. Oleh kerana bahan jenis ini mempunyai ketumpatan kapasitans yang tinggi, ia berfungsi sebagai penyahgandingan dan penapisan dalam sistem bekalan kuasa, yang seterusnya mengurangkan kapasitans bebas. Bahan jenis ini berupaya meningkatkan prestasi produk elektronik dan mengurangkan saiz papan litar. Kesukaran utama bagi produk elektronik dengan kapasitor terbenam ialah dielektrik bahan terbenam yang agak nipis. Akibatnya, penjejakan dan pemesetan (etching) perlu disiapkan pada satu sisi sahaja.
• Penanaman Komponen Teras Magnetik
a. Kawalan Tangki Pengilangan. Selepas pemotongan bahan untuk papan PCB, sebuah tangki berbentuk bulat perlu dikisar pada papan teras.
b. Laminasi Teras Magnet Lengkap dengan Gel Terisi Penuh. Sebelum laminasi PCB, teras magnet diletakkan di dalam tangki pengilangan, yang perlu mempertimbangkan laminasi teras magnet yang lengkap dengan gel terisi penuh. Struktur laminasi dan susun atur perlu dipantau.
c. Reka Bentuk Struktur Laminat. Dua kaedah reka bentuk tersedia untuk reka bentuk struktur laminat bagi PCB terbenam teras magnet: penggunaan teras magnet semasa proses laminasi dan laminasi teras magnet.
d. Mod Susun Laminasi. Untuk mengelakkan teras magnet daripada tertanggal, bahagian teras magnet hendaklah menghadap ke atas semasa susun atur dan untuk mengelakkan teras magnet daripada pecah akibat tumpuan tegasan, pad hentak hendaklah digunakan semasa susun atur.
e. Pembuatan Lubang Berlapis (Plated Through Hole) di sekeliling Teras Magnet. Untuk memastikan bahawa proses penggerudian tidak akan merosakkan teras magnet dan mengelakkan litar pintas daripada berlaku selepas proses penyaduran, jarak selamat antara lubang dan teras magnet hendaklah sekurang-kurangnya 0.2mm pada fasa reka bentuk.
• Produk Elektronik dengan Blok Tembaga Tertanam
a. Bagi penanaman jenis penembusan blok kuprum, kawalan saiz tangki pengilangan hendaklah setara dengan penanaman teras magnet.
b. Untuk produk dengan blok tembaga yang separa tertanam, kedalaman tangki pengilangan perlu diberi tumpuan.
c. Apabila melibatkan sambungan antara blok kuprum dan prepreg, satu sisi blok kuprum perlu melalui proses perang.
d. Susun Atur Laminasi. Blok kuprum hendaklah diletakkan menghadap ke atas untuk mengelakkan blok kuprum daripada jatuh. Pad hentak hendaklah digunakan semasa susun atur laminasi untuk mengelakkan berlakunya kecacatan akibat ketiadaan gel.
Pelaksanaan teknologi tertanam komponen merupakan salah satu penyelesaian penting bagi pengecilan modul kuasa dan memenuhi keperluan pembangunan ke arah pengecilan serta pelbagai fungsi produk elektronik. Kawasan permukaan PCB dapat dioptimumkan dengan ketara apabila kapasitor, induktor dan perintang tertanam ke dalam bahagian dalaman PCB. Selain itu, produk dengan blok kuprum tertanam bukan sahaja dapat mengurangkan kos produk frekuensi tinggi secara berkesan, malah meningkatkan prestasi pelesapan haba.
PCBCart Mengkhusus dalam Pembuatan PCB Tertanam dengan Komponen.
