Material Lanjutan untuk PCB HDI: Mengoptimalkan Kinerja dalam 5G, Otomotif & Perangkat yang Dapat Dipakai

PCB Interkoneksi Kepadatan Tinggi (HDI) adalah tulang punggung elektronik modern, yang memungkinkan miniaturisasi, kecepatan, dan keandalan perangkat seperti smartphone 5G, sensor ADAS otomotif, dan perangkat yang dapat dikenakan di bidang medis. Tidak seperti PCB standar, desain HDI mengandalkan bahan canggih untuk mendukung microvia (≤150μm), jalur pitch halus (3/3 mil), dan sinyal frekuensi tinggi (hingga 100GHz). Pilihan bahan yang tepat secara langsung memengaruhi integritas sinyal, manajemen termal, dan daya tahan—yang membuatnya sangat penting bagi para insinyur untuk memahami kekuatan dan trade-off dari setiap opsi.

Panduan ini menguraikan bahan-bahan canggih yang paling penting untuk manufaktur PCB HDI, membandingkan sifat-sifat utamanya, dan memetakannya ke aplikasi dunia nyata. Baik Anda merancang tautan data 10Gbps atau monitor kesehatan yang fleksibel, analisis ini akan membantu Anda memilih bahan yang menyeimbangkan kinerja, biaya, dan kemampuan manufaktur.

Poin Penting
 1. Penggerak Kinerja Material: Konstanta dielektrik (Dk), faktor disipasi (Df), suhu transisi gelas (Tg), dan konduktivitas termal tidak dapat dinegosiasikan untuk keberhasilan HDI—bahan Dk/Df rendah unggul dalam desain frekuensi tinggi (＞10GHz).
 2. Kategori Material Inti: FR4 canggih, polimida, BT-epoxy, PTFE, dan ABF (Ajinomoto Build-up Film) mendominasi manufaktur HDI, masing-masing memecahkan tantangan unik (misalnya, fleksibilitas, ketahanan panas tinggi).
 3. Inovasi Tembaga: Foil tembaga yang sangat halus dan tipis memungkinkan jalur yang lebih halus (50μm) dan mengurangi hilangnya sinyal dalam aplikasi 5G/mmWave.
 4. Penyelarasan Aplikasi: Polimida memimpin dalam HDI fleksibel; BT-epoxy bersinar dalam elektronik otomotif; PTFE mendominasi radar mmWave—FR4 canggih menyeimbangkan biaya dan kinerja untuk perangkat konsumen.
 5. Sinergi Manufaktur: Bahan harus terintegrasi dengan proses HDI (pengeboran laser, laminasi berurutan)—misalnya, penguatan kaca yang dapat dibor laser menyederhanakan pembuatan microvia.

Material Kritis untuk PCB HDI Lanjutan
PCB HDI bergantung pada serangkaian material yang dikurasi dengan cermat, masing-masing disesuaikan untuk memenuhi tuntutan listrik, termal, dan mekanik tertentu. Di bawah ini adalah uraian rinci dari kategori yang paling berdampak:

1. Substrat Dielektrik: Fondasi Integritas Sinyal
Material dielektrik memisahkan lapisan konduktif, mengontrol kecepatan sinyal, kehilangan, dan impedansi. Desain HDI membutuhkan substrat dengan toleransi yang ketat untuk menghindari degradasi sinyal dalam tata letak kepadatan tinggi, frekuensi tinggi.

Kinerja Sekilas: Kehilangan Sinyal Frekuensi Tinggi
Pada 60GHz (kritis untuk 5G mmWave), pilihan material secara langsung memengaruhi atenuasi sinyal:

 a. PTFE: 0.3dB/inci (kehilangan minimal, ideal untuk tautan jarak jauh)
 b. Polimida: 0.8dB/inci (seimbang untuk perangkat 5G fleksibel)
 c. FR4 Lanjutan: 2.0dB/inci (terlalu tinggi untuk aplikasi ＞30GHz)

2. Foil Tembaga: Memungkinkan Jalur Halus dan Kehilangan Rendah
Foil tembaga membentuk jalur konduktif dalam PCB HDI, dan kualitasnya sangat penting untuk integritas sinyal frekuensi tinggi—terutama karena efek kulit (arus mengalir di dekat permukaan tembaga pada frekuensi tinggi).

Mengapa Kekasaran Permukaan Penting: Permukaan tembaga kasar 1μm meningkatkan kehilangan sinyal sebesar 0.5dB/inci pada 60GHz dibandingkan dengan tembaga yang sangat halus (0.1μm)—cukup untuk mengurangi jangkauan stasiun pangkalan 5G sebesar 20%.

3. Material Penguat: Kekuatan dan Kompatibilitas Proses
Penguat (biasanya berbasis kaca) menambahkan kekakuan mekanis pada substrat dielektrik dan memastikan kompatibilitas dengan proses manufaktur HDI seperti pengeboran laser dan laminasi berurutan.

4. Finishing Permukaan & Masker Solder: Melindungi dan Menghubungkan
Finishing permukaan mencegah oksidasi tembaga dan memastikan penyolderan yang andal, sementara masker solder mengisolasi jalur dan mencegah korsleting—kritis untuk tata letak padat HDI.

Pemilihan Material berdasarkan Aplikasi HDI
Material yang tepat bergantung pada frekuensi, lingkungan, dan persyaratan keandalan aplikasi. Di bawah ini adalah kasus penggunaan umum dan pasangan material optimalnya:
1. Infrastruktur & Perangkat 5G
Tantangan: Frekuensi tinggi (28–60GHz) menuntut kehilangan yang sangat rendah dan Dk yang stabil.
Solusi: Substrat PTFE + tembaga sangat halus + finishing perak imersi.

Contoh: Sel kecil 5G menggunakan Rogers RT/duroid 5880 (PTFE) dengan tembaga sangat halus 12μm, mencapai kecepatan data 10Gbps dengan konsumsi daya 25% lebih rendah daripada desain FR4 canggih.

2. Elektronik ADAS & EV Otomotif
Tantangan: Suhu ekstrem (-40°C hingga 125°C), getaran, dan kelembaban.
Solusi: Substrat BT-epoxy + kaca yang dapat dibor laser + finishing ENEPIG.
Contoh: Modul radar 77GHz menggunakan HDI BT-epoxy, mempertahankan akurasi deteksi ±5cm selama 100.000+ mil—kritis untuk menghindari tabrakan.

3. Perangkat yang Dapat Dipakai Fleksibel & Sensor Medis
Tantangan: Kemampuan tekuk (radius 1mm), biokompatibilitas, dan daya tahan jangka panjang.
Solusi: Substrat polimida + tembaga RA + masker solder LPI.
Contoh: Pelacak kebugaran menggunakan HDI polimida dengan tembaga RA 18μm, bertahan dari 100.000+ tekukan tanpa retak jalur sambil memasang monitor detak jantung, GPS, dan baterai dalam casing 40mm.

4. Data Kecepatan Tinggi (Server & AI)
Tantangan: Sinyal PAM4 112Gbps membutuhkan dispersi minimal dan kontrol impedansi.
Solusi: Film ABF + tembaga sangat halus + finishing ENIG.
Contoh: Sakelar pusat data menggunakan HDI ABF dengan jalur 2/2 mil, mendukung throughput 800Gbps dengan latensi 30% lebih rendah daripada desain FR4 standar.

Tren yang Muncul dalam Material HDI
Industri HDI berkembang pesat untuk memenuhi tuntutan 6G, AI, dan sistem otomotif generasi berikutnya. Inovasi utama meliputi:

 1. Nanokomposit Low-Dk: Material baru (misalnya, PTFE yang diisi keramik) dengan Dk <2.0 menargetkan aplikasi 100GHz+, kritis untuk penelitian 6G.
 2. Komponen Tertanam: Dielektrik dengan resistor/kapasitor tertanam mengurangi ukuran papan sebesar 40% dalam perangkat IoT dan yang dapat dikenakan.
 3. Opsi Ramah Lingkungan: FR4 canggih bebas halogen dan foil tembaga yang dapat didaur ulang selaras dengan peraturan keberlanjutan EU RoHS dan US EPA.
 4. Pemilihan Material yang Didorong AI: Alat seperti Ansys Granta memilih material optimal berdasarkan parameter aplikasi (frekuensi, suhu), memotong siklus desain sebesar 20%.

FAQ
T: Bagaimana material HDI berbeda dari material PCB standar?
J: Material HDI memiliki toleransi yang lebih ketat (misalnya, Dk ±0.05 vs. ±0.3 untuk FR4 standar), Tg yang lebih tinggi (180°C+ vs. 130°C untuk FR4 standar), dan kompatibilitas dengan pengeboran laser—penting untuk microvia dan jalur halus. Material standar gagal pada frekuensi tinggi (＞10GHz) karena Df yang tinggi.

T: Kapan saya harus memilih polimida daripada BT-epoxy?
J: Polimida ideal untuk desain fleksibel (perangkat yang dapat dikenakan, yang dapat dilipat) atau lingkungan bersuhu tinggi (＞200°C). BT-epoxy lebih baik untuk aplikasi kaku (ADAS otomotif, stasiun pangkalan 5G) yang membutuhkan penyerapan kelembaban rendah dan stabilitas dimensi.

T: Apakah tembaga yang sangat halus sepadan dengan biayanya untuk HDI?
J: Ya—untuk desain ＞28GHz (5G mmWave, radar), tembaga yang sangat halus mengurangi kehilangan sinyal sebesar 30%, memperluas jangkauan dan menurunkan kebutuhan daya. Untuk aplikasi ＜10GHz (Wi-Fi 6), tembaga ED standar sudah cukup.

T: Apa perbedaan biaya antara PTFE dan FR4 canggih?
J: PTFE berharga 5–10x lebih mahal daripada FR4 canggih, tetapi dibenarkan untuk aplikasi berkinerja tinggi (komunikasi satelit, radar mmWave). Untuk perangkat konsumen, FR4 canggih menyeimbangkan biaya dan kinerja.

T: Bagaimana cara memastikan kompatibilitas material dengan proses HDI?
J: Bekerja dengan produsen seperti LT CIRCUIT sejak dini—mereka dapat memverifikasi bahwa material (misalnya, kaca yang dapat dibor laser) terintegrasi dengan pengeboran laser, laminasi berurutan, dan inspeksi AOI, menghindari pengerjaan ulang yang mahal.

Kesimpulan
Material canggih adalah pahlawan tanpa tanda jasa dari inovasi PCB HDI, yang memungkinkan perangkat ringkas berkinerja tinggi yang mendefinisikan elektronik modern. Dari kehilangan ultra-rendah PTFE untuk 5G mmWave hingga fleksibilitas polimida untuk perangkat yang dapat dikenakan, setiap material memecahkan tantangan unik—tetapi keberhasilan bergantung pada penyelarasan sifat material dengan kebutuhan aplikasi.

Dengan memprioritaskan metrik utama (Dk, Df, Tg) dan berkolaborasi dengan produsen berpengalaman, para insinyur dapat membuka potensi penuh dari teknologi HDI. Seiring 6G, AI, dan kendaraan listrik mendorong batas kinerja, inovasi material akan tetap menjadi landasan—memastikan PCB HDI terus memberi daya pada generasi elektronik berikutnya.

Untuk produsen seperti LT CIRCUIT, memanfaatkan material canggih ini—dipasangkan dengan proses presisi seperti pengeboran laser dan LDI—memastikan PCB HDI memenuhi tuntutan ketat dari aplikasi paling kritis saat ini, dari perangkat medis penyelamat jiwa hingga jaringan 5G global.