Sebagai komponen inti perangkat elektronik, papan sirkuit cetak yang tampak seperti papan datar, sebenarnya berisi struktur kompleks yang terdiri dari banyak lapisan dengan fungsi berbeda-beda. Setiap lapisan seperti komponen kunci dalam instrumen presisi, memainkan peran yang sangat diperlukan dalam pengoperasian perangkat elektronik. Memahami peran setiap lapisan pada papan sirkuit cetak dapat membantu orang mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang prinsip kerja perangkat elektronik dan memberikan landasan teoretis penting untuk desain, manufaktur, dan pemeliharaan elektronik.
1, Lapisan konduktif: saluran transmisi sinyal dan energi
(1) Lapisan konduktif luar
Lapisan konduktif luar papan sirkuit cetak biasanya terletak di lapisan atas dan bawah papan sirkuit, dan merupakan area utama untuk menyolder pin komponen elektronik. Kedua lapisan ini dilapisi dengan lapisan tipis foil tembaga melalui teknologi berlapis tembaga, yang memiliki konduktivitas yang baik dan dapat memberikan titik sambungan listrik untuk komponen elektronik. Misalnya, pada papan kontrol LED sederhana, lapisan konduktif atas dapat digunakan untuk menyolder pin chip LED, sedangkan lapisan konduktif bawah dapat digunakan untuk menghubungkan beberapa pin catu daya dan chip kontrol. Pada saat yang sama, kabel pada lapisan konduktif luar bertanggung jawab untuk menghubungkan berbagai komponen untuk membentuk loop rangkaian lengkap, mencapai transmisi sinyal dan energi listrik. Dalam desain sirkuit-frekuensi tinggi, tata letak lapisan konduktif luar juga perlu mempertimbangkan integritas sinyal. Dengan mengontrol panjang, lebar, dan jarak rangkaian, pantulan sinyal dan crosstalk dapat dikurangi.
(2) Lapisan konduktif bagian dalam
Untuk papan sirkuit cetak multi-lapisan, lapisan konduktif bagian dalam memainkan peran penting dalam transmisi sinyal dan distribusi daya. Lapisan konduktif bagian dalam juga terdiri dari foil tembaga, dan pola sirkuit kompleks dibentuk melalui proses etsa. Garis-garis ini seperti "jaringan transportasi" di dalam papan sirkuit, menghubungkan komponen-komponen dari area berbeda menjadi satu. Pada motherboard komputer-berperforma tinggi, lapisan konduktif bagian dalam dibagi menjadi beberapa lapisan daya dan sinyal. Lapisan daya digunakan untuk menyediakan catu daya yang stabil untuk berbagai komponen elektronik, seperti voltase berbeda yang dibutuhkan oleh CPU, memori, dan komponen lain pada motherboard, yang didistribusikan melalui lapisan daya bagian dalam; Lapisan sinyal bertanggung jawab untuk mentransmisikan-sinyal data berkecepatan tinggi, seperti jalur transmisi data antara CPU dan kartu grafis. Dengan mengaturnya secara wajar di lapisan dalam, interferensi eksternal dapat dikurangi secara efektif, memastikan stabilitas dan keakuratan transmisi sinyal.
2, Lapisan isolasi: penghalang padat untuk memastikan isolasi listrik
Lapisan insulasi terletak di antara lapisan konduktif dan sebagian besar terbuat dari bahan insulasi, seperti papan kain kaca resin epoksi. Fungsi intinya adalah untuk mencapai isolasi listrik antar lapisan konduktif, mencegah korsleting antar rangkaian dengan lapisan konduktif berbeda, dan memastikan arus mengalir sesuai rangkaian yang telah ditentukan. Kinerja lapisan insulasi sangat penting untuk keandalan keseluruhan papan sirkuit tercetak. Bahan isolasi berkualitas tinggi memiliki ketahanan isolasi yang tinggi, konstanta dielektrik yang rendah, dan sifat mekanik yang baik. Pada sirkuit-tegangan tinggi, lapisan insulasi harus tahan terhadap tegangan tinggi tanpa rusak. Misalnya, pada papan sirkuit cetak adaptor daya, lapisan insulasi harus memastikan isolasi yang aman antara bagian-input tegangan tinggi dan output-tegangan rendah untuk menghindari risiko sengatan listrik bagi pengguna. Pada saat yang sama, lapisan insulasi juga memberikan dukungan mekanis pada lapisan konduktif, meningkatkan kekuatan dan stabilitas keseluruhan papan sirkuit, sehingga mengurangi kerentanan terhadap deformasi atau kerusakan selama pemasangan dan penggunaan.
3, Lapisan pelindung: lapisan pelindung yang menahan erosi eksternal
(1) Lapisan topeng solder
Lapisan masker solder umumnya ditutupi pada lapisan konduktif luar papan sirkuit tercetak dan merupakan lapisan tinta isolasi hijau (atau warna lain). Fungsi utamanya adalah untuk mencegah solder menjembatani selama proses pengelasan dan menghindari hubungan pendek antara sirkuit yang berbeda karena adhesi solder. Lapisan masker solder diekspos melalui pemaparan, pengembangan, dan proses lainnya untuk membuka jendela pada posisi bantalan solder yang perlu disolder, memperlihatkan foil tembaga, sementara area lainnya ditutupi dengan tinta masker solder. Dalam proses penyolderan gelombang untuk produksi massal produk elektronik, lapisan masker solder dapat secara efektif mencegah solder menempel pada area non pad, sehingga meningkatkan akurasi dan efisiensi produksi penyolderan. Selain itu, lapisan masker solder juga dapat melindungi foil tembaga pada permukaan papan sirkuit dari erosi lingkungan eksternal, seperti mencegah kelembapan dan gas korosif di udara agar tidak mengoksidasi dan menimbulkan korosi pada foil tembaga, sehingga memperpanjang masa pakai papan sirkuit cetak.
(2) Lapisan sablon
Lapisan silk screen terletak di atas lapisan masker solder dan biasanya dicetak dengan tinta putih. Hal ini terutama digunakan untuk mengidentifikasi posisi, polaritas, model, dan informasi penting lainnya dari komponen pada papan sirkuit. Misalnya, ukuran kemasan dan arah polaritas komponen seperti resistor, kapasitor, dioda, dll. akan ditandai pada papan sirkuit tercetak melalui sablon sutra, yang memudahkan teknisi untuk mengidentifikasi komponen dengan cepat selama perakitan dan pemeliharaan. Selain itu, lapisan layar sutra juga mencetak informasi identifikasi seperti nama, nomor versi, dan produsen papan sirkuit, yang membantu penelusuran dan manajemen produk. Kehadiran lapisan layar sutra membuat produksi, perakitan, dan pemeliharaan papan sirkuit lebih nyaman dan efisien, sehingga mengurangi tingkat kegagalan yang disebabkan oleh kesalahan pemasangan komponen.
4, Lapisan fungsional khusus lainnya
(1) Lapisan pembuangan panas
Pada beberapa perangkat elektronik-berdaya tinggi dan menghasilkan panas secara signifikan, seperti-kartu grafis berperforma tinggi dan modul daya server, lapisan pembuangan panas khusus dipasang pada papan sirkuit cetak. Lapisan pembuangan panas biasanya terbuat dari bahan logam dengan konduktivitas termal yang baik, seperti tembaga atau aluminium, yang bersentuhan dekat dengan elemen pemanas dan dapat dengan cepat menghilangkan panas. Dengan mengoordinasikan lapisan pembuangan panas dengan unit pendingin (seperti unit pendingin dan kipas), suhu komponen elektronik dapat dikurangi secara efektif, memastikan komponen beroperasi dalam kisaran suhu pengoperasian normal dan menghindari penurunan kinerja atau bahkan kerusakan komponen yang disebabkan oleh panas berlebih.
(2) Lapisan pelindung
Untuk perangkat elektronik yang sensitif terhadap interferensi elektromagnetik, seperti peralatan komunikasi, instrumen elektronik medis, dll., lapisan pelindung akan ditambahkan ke papan sirkuit tercetak. Lapisan pelindung umumnya terdiri dari bahan logam seperti foil tembaga dan aluminium foil. Melalui perawatan grounding, ini dapat memandu sinyal interferensi elektromagnetik eksternal ke dalam tanah dan mencegah sinyal elektromagnetik yang dihasilkan di dalam papan sirkuit bocor dan mengganggu perangkat elektronik lainnya. Desain dan tata letak lapisan pelindung perlu dioptimalkan sesuai dengan lingkungan elektromagnetik tertentu dan persyaratan peralatan untuk mencapai efek pelindung elektromagnetik terbaik, memastikan pengoperasian normal dan kualitas sinyal perangkat elektronik.