Printed Circuit Board atau PCB adalah elemen penting di produk-produk elektronik. Apa kamu pernah melihat isi dari remot TV? Jika kamu pernah membongkar dan melihat isinya, kamu akan melihat komponen-komponen elektronika menempel pada sebuah papan elektronika sirkuit, biasanya berwarna hijau botol. Nah, papan tersebut adalah PCB dan kamu akan menemukannya hampir di semua alat elektronik di rumahmu.
Semua orang sepertinya paham bahwa setiap alat elektronik membutuhkan listrik untuk bekerja. Dan listrik sendiri membutuhkan media untuk mengalir, alias konduktor. Karena banyak dilihat untuk mengalirkan listrik ke rumah-rumah, konduktor yang lazim diketahui adalah kabel.
Namun jika alat-alat elektronik hanya menggunakan kabel sebagai konduktor, maka alat tersebut mungkin tidak praktis dan berukuran lebih besar. Karena rangkaian yang kompleks membutuhkan sangat banyak kabel.
Oleh sebab itu PCB dibutuhkan. Komponen ini berbentuk papan yang dilapisi material konduktor. Material tersebut dapat dibentuk sedemikian rupa menjadi sirkuit yang menghubungkan komponen demi komponen menjadi rangkaian elektronika.
Selain alasan tadi, PCB juga merupakan media yang dapat memudahkan aktivitas tracing atau troubleshoot jika alat elektronik mengalami kerusakan. Karena susunan komponen pada PCB jauh lebih rapih dibandingkan menggunakan kabel sebagai konduktor.
Nah secara sederhana itulah PCB dan fungsinya, namun jika kamu belum puas dengan penjelasan singkat tersebut, silahkan simak tulisan ini hingga selesai.
Apa Itu PCB?
Sudah dijelaskan di atas, PCB merupakan singkatan dari Printed Circuit Board. Jika didefinisikan secara bahasa, maka PCB adalah papan sirkuit elektronika yang dicetak. Pengertian secara bahasa ini juga sebenarnya sudah mewakili apa itu PCB secara keseluruhan.
Kurang lebih, PCB adalah alat yang mengandung material konduktor yang dapat dibentuk menjadi sirkuit untuk menghubungkan komponen-komponen elektronika sehingga menjadi sebuah rangkaian.
Kenapa disebut printed atau dicetak? Karena pada dasarnya sirkuit pada PCB memang dicetak. Kamu harus menggambar atau mencetak sirkuit tersebut di atas PCB. Setelah dicetak, komponen-komponen elektronika bisa ditempel pada PCB dengan cara disolder.
PCB sendiri mulai digunakan secara mainstream untuk industri elektronika pada tahun 1950, namun PCB sudah ditemukan jauh sebelum itu. Tahun 1936, seorang ilmuwan asal Austria, Paul Eisler pertama kali menemukan dan menggunakan PCB untuk membuat sebuah radio.
Temuan Eisler ini kemudian diadaptasi oleh Amerika pada tahun 1943 untuk membuat radio militer, kemudian dipakai untuk kebutuhan komersial di sana tahun 1948. Karena fungsinya, PCB menjadi semakin populer dan mulai diproduksi massal di tahun 1950 tadi hingga saat ini.
Apa Fungsi PCB?
Dari penjelasan kami sejauh ini, mungkin kamu sudah dapat menangkap apa saja kegunaan dari PCB. Jika dirangkum, fungsi PCB secara umum adalah sebagai berikut:
- Pengganti kabel sebagai media konduktor: Jalur rangkaian yang dicetak pada PCB bekerja menghubungkan kaki-kaki komponen baik yang aktif (dioda, transistor, dll) atau komponen pasif (resistor, kapasitor, dll) sehingga dapat membentuk rangkaian elektronika.
- Menyederhanakan tampilan rangkaian elektronika: Penggunaan PCB membuat komponen-komponen dapat ditata dengan lebih baik. Semakin rapi rangkaian, semakin mudah melakukan troubleshoot atau tracing ketika terjadi kerusakan.
Lapisan Printed Circuit Board (PCB)
Sekilas, PCB terlihat hanya seperti sebuah papan. Namun ternyata, papan tersebut terdiri dari beberapa lapisan dengan material berbeda dan memiliki fungsinya masing-masing.
Lapisan tersebut adalah substrat, lalu tembaga, dilapisi lagi dengan soldermask dan terakhir silkscreen. Berikut penjelasan tiap-tiap lapisan.
1. Substrat
Lapisan ini merupakan lapisan standar, sebuah bagian yang jadi tempat menempel nya tembaga atau konduktor yang kita butuhkan untuk membuat jalur rangkaian.
Lapisan pertama ini harus bersifat isolator dan tahan panas untuk mencegah terjadinya arus pendek dan menahan panas yang dilepas oleh tembaga saat mengalirkan listrik. Oleh karena itu, bahan yang dipilih adalah FR2 atau FR4 yang merupakan isolator sekaligus tahan suhu hingga 140C
2. Tembaga
Lapisan selanjutnya adalah tembaga yang berbentuk pipih. Ketika membuat rangkaian di PCB, lapisan tembaga ini dibentuk menjadi jalur-jalur penghubung antar komponen. Kata printed pada PCB awalnya mengacu pada lapisan ini karena dapat dicetak sesuai kebutuhan.
Jumlah lapisan tembaga pada PCB dapat disesuaikan tergantung kebutuhan rangkaian elektronika yang akan dibuat. Jenis PCB pun dapat dibagi berdasarkan jumlah dan penempatan lapisan tembaga ini.
3. Soldermask
Soldermask adalah lapisan yang ditambahkan untuk menjaga tembaga. Kenapa tembaga harus dijaga? Tembaga ini merupakan jalur rangkaian, jika lapisan tembaga terkontak dengan rangkaian lain, dapat menyebabkan short circuit (arus pendek) dan menyebabkan kerusakan pada alat elektronik.
Selain itu, ketika proses menyolder, bisa jadi timah solder mencair ke tempat yang tidak diinginkan, sehingga secara tidak sengaja menghubungkan jalur yang seharusnya tidak terhubung. Hal ini juga dapat menyebabkan short circuit.
Nah, lapisan solder mask dapat mencegah kedua hal tersebut terjadi. Karena lapisan ini merupakan isolator yang menghalangi tembaga untuk terkontak dengan benda lain. Biasanya, lapisan ini berwarna hijau, oleh sebab itu kebanyakan PCB warnanya hijau.
4. Silkscreen
Silkscreen adalah lapisan tambahan yang berfungsi untuk menandai tempat dan jalur komponen. Bisa dibilang silkscreen ini hanya tulisan penanda, tak lebih seperti kamu print tulisan di kertas.
Walau tidak berpengaruh ke fungsi PCB secara langsung, silkscreen sangat dibutuhkan guna mempermudah proses pemasangan komponen atau troubleshoot kerusakan.
Baca juga: Encoder Adalah: Definisi, Jenis Beserta Fungsi Encoder [Lengkap]
Proses Pembuatan Rangkaian PCB
Sebenarnya proses pembuatan rangkaian di PCB ini sederhana dan prinsip dasarnya sangat mudah dipahami. Kamu bahkan dapat membuat PCB secara manual di rumah.
Intinya, kamu ingin menggambar jalur-jalur rangkaian di atas sebuah papan. Maka, PCB yang awalnya mempunyai lapisan tembaga utuh harus kamu hilangkan sebagian tembaganya kecuali rangkaian yang kamu gambar.
Agar lebih jelas, silahkan simak urutan pembuatan PCB secara manual berikut ini:
1. Bersihkan PCB
Gunakan PCB yang belum dilapisi oleh soldermask. Bersihkan permukaan PCB tersebut dengan menggunakan amplas halus dan air.
2. Gambar Rangkaian Elektronika
Gambar rangkaian yang ingin kamu buat di atas lapisan tembaga menggunakan tinta atau media yang sekiranya tidak tembus cairan alkali. Kamu dapat menggunakan spidol permanen atau rugos.
Hati-hati dalam menggambar jalur, cek kembali jalur yang harusnya tersambung dan tidak tersambung. Lalu hindari menggambar lengkungan tegak lurus 90 derajat karena rentan mengalami short circuit. Jangan lupa untuk menandai bagian yang akan kamu lubangi untuk masuknya kaki komponen.
3. Etching
Proses etching PCB adalah ketika kamu melarutkan PCB pada larutan FeCL3 dengan tujuan untuk melarutkan tembaga yang tidak terpakai sebagai jalur rangkaian.
Kamu tadi sudah menggambar rangkaian dengan menggunakan media yang tidak tembus cairan. Pada proses etching ini, bagian tembaga yang tidak digambar olehmu akan larut sehingga hanya menyisakan tembaga yang terhalang oleh tinta spidol permanen atau rugos yang tadi kamu pakai menggambar.
Bagian tembaga yang tersisa itu adalah rangkaian elektronika yang akan kamu pakai untuk menyusun komponen-komponen.
4. Buat Lubang untuk Kaki komponen
Proses ini dapat kamu lakukan dengan mengebor bagian-bagian yang tadi sudah kamu tandai untuk tempat memasukkan kaki komponen elektronika. Setelah pengeboran selesai, bersihkan kembali PCB dengan kertas gosok dan air agar timah solder dapat menempel dengan baik.
Jenis-Jenis PCB
Secara umum, PCB dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah lapisan nya (layer) atau tingkat kelenturan. Berikut jenis-jenis PCB yang harus kamu ketahui:
#Jenis PCB Berdasarkan Jumlah Layer
- Single Sided PCB: Single Sided PCB adalah jenis yang hanya memiliki satu lapisan tembaga. PCB jenis ini digunakan untuk rangkaian elektronik yang sederhana.
- Double Sided PCB: Double side PCB adalah jenis PCB yang memiliki dua lapisan tembaga yang menempel di kedua sisi substrat. Biasanya, terdapat lubang-lubang yang dapat dipakai untuk menghubungkan kedua lapisan tembaga tersebut.
- Multilayer PCB: Jenis ini memiliki lapisan tembaga lebih dari 2 lapis (4 , 6, 10, hingga 16 lapis). Setiap lapisan dipisahkan dengan lapisan insulator. Multilayer PCB biasa digunakan untuk rangkaian elektronik yang kompleks.
#Jenis PCB Berdasarkan Kelenturan
- Rigid PCB (Kaku): Seperti namanya, jenis ini sama sekali tidak lentur sehingga tidak dapat dibengkokkan. Biasanya terbuat dari bahan substrat yang kaku layaknya fiberglass.
- Flex PCB (Fleksibel): Jenis ini cukup mudah dibengkokkan karena sifat substratnya yang lentur. Penggunaan Flex PCB membuat rangkaian elektronika yang kamu buat dapat dibengkokkan tanpa merusaknya.
- Rigid-Flex PCB (Hybrid): Jenis ini merupakan gabungan antara Rigid PCB dan Flex PCB.
Itulah penjelasan kami mengenai PCB secara lengkap, dari mulai fungsi, material pembentuk, cara membuat hingga jenis-jenisnya. Semoga tulisan ini dapat membantu untuk merangkai alat-alat elektronik dengan rangkaian yang lebih rapi dan tertata.
