Komponen Pasif Tertanam: 'Elemen Tak Terlihat' di Dalam PCB

Sumber gambar: Internet

DAFTAR ISI

• Poin Penting
• Kebutuhan Miniaturisasi: Mengapa Komponen Pasif Tertanam Penting
• Apa Itu Komponen Pasif Tertanam?
• Material dan Manufaktur Resistor dan Kapasitor Tertanam
• Keunggulan Dibandingkan Komponen Pasif yang Dipasang di Permukaan Tradisional
• Aplikasi Kritis dalam 5G dan Dirgantara
• Komponen Pasif Tertanam vs. Komponen Pasif yang Dipasang di Permukaan: Tabel Perbandingan
• Tantangan dan Pertimbangan Desain
• Tren Masa Depan dalam Teknologi Pasif Tertanam
• FAQ

Poin Penting
   1. Komponen pasif tertanam (resistor dan kapasitor) diintegrasikan langsung ke dalam lapisan dalam PCB, menghilangkan kebutuhan pemasangan di permukaan.
   2. Mereka memungkinkan penghematan ruang 30-50%, mengurangi kehilangan sinyal, dan meningkatkan keandalan pada perangkat frekuensi tinggi seperti stasiun pangkalan 5G.
   3. Pasta karbon dan bahan keramik adalah fondasi untuk resistor dan kapasitor tertanam, masing-masing.
   4. Industri dirgantara dan telekomunikasi mengandalkan komponen pasif tertanam untuk meminimalkan jumlah komponen dan meningkatkan daya tahan.

Kebutuhan Miniaturisasi: Mengapa Komponen Pasif Tertanam Penting

Seiring perangkat elektronik mendorong ke frekuensi yang lebih tinggi dan faktor bentuk yang lebih kecil, teknologi pemasangan di permukaan (SMT) tradisional menghadapi keterbatasan. Resistor dan kapasitor SMT menempati ruang PCB yang berharga, meningkatkan kompleksitas perakitan, dan menciptakan penundaan sinyal karena panjang jejak yang lebih panjang. Dalam sistem 5G yang beroperasi pada frekuensi mmWave, bahkan induktansi parasit kecil dari komponen permukaan dapat mengganggu integritas sinyal. Demikian pula, elektronik dirgantara membutuhkan pengurangan berat dan lebih sedikit komponen eksternal untuk menahan getaran ekstrem. Komponen pasif tertanam memecahkan tantangan ini dengan menjadi "tidak terlihat" di dalam PCB, memungkinkan desain yang lebih padat dan andal.

Apa Itu Komponen Pasif Tertanam?
Komponen pasif tertanam adalah resistor dan kapasitor yang dibuat langsung ke dalam lapisan substrat PCB selama manufaktur, daripada dipasang di permukaan. Ini

integrasi terjadi lebih awal dalam proses produksi PCB:
    Pemasangan Resistor: Bahan resistif (seperti pasta karbon) dicetak atau diukir ke lapisan dalam, kemudian dipangkas laser untuk mencapai nilai resistansi yang tepat.
    Pemasangan Kapasitor: Lapisan keramik tipis atau film polimer diapit di antara bidang konduktif untuk membentuk kapasitor di dalam tumpukan PCB.

Dengan menghilangkan komponen eksternal, komponen pasif tertanam mengurangi ketebalan keseluruhan PCB dan menyederhanakan perakitan.

Material dan Manufaktur Resistor dan Kapasitor Tertanam

Pasta karbon disukai karena efektivitas biaya dan kemudahan integrasinya ke dalam alur kerja PCB standar.

Kapasitor berbasis keramik menawarkan stabilitas frekuensi yang unggul, sangat penting untuk aplikasi 5G dan radar.

Keunggulan Dibandingkan Komponen Pasif yang Dipasang di Permukaan Tradisional
    Efisiensi Ruang: Komponen pasif tertanam membebaskan 30-50% area permukaan, memungkinkan perangkat yang lebih kecil seperti modul 5G yang ringkas.
    Integritas Sinyal: Jalur arus yang lebih pendek mengurangi induktansi dan kapasitansi parasit, meminimalkan kehilangan sinyal dalam sistem frekuensi tinggi (28GHz+).
    Keandalan: Menghilangkan sambungan solder mengurangi risiko kegagalan akibat getaran (kritis untuk dirgantara) dan siklus termal.
    Biaya Perakitan yang Lebih Rendah: Lebih sedikit komponen SMT mengurangi waktu pengambilan dan penempatan serta penanganan material.

Aplikasi Kritis dalam 5G dan Dirgantara
    Stasiun Pangkalan 5G: Unit Antena Aktif (AAU) menggunakan komponen pasif tertanam untuk mencapai kepadatan komponen tinggi yang dibutuhkan untuk pembentukan berkas, sambil meminimalkan penundaan sinyal dalam transceiver mmWave.
    Elektronik Dirgantara: Satelit dan avionik mengandalkan komponen pasif tertanam untuk mengurangi berat dan menghilangkan komponen eksternal yang dapat gagal dalam lingkungan yang sarat radiasi atau getaran tinggi.
    Perangkat Medis: Monitor yang dapat ditanamkan menggunakan komponen pasif tertanam untuk mencapai miniaturisasi dan biokompatibilitas.

Komponen Pasif Tertanam vs. Komponen Pasif yang Dipasang di Permukaan: Tabel Perbandingan

Tantangan dan Pertimbangan Desain
    Kompleksitas Desain: Komponen pasif tertanam memerlukan perencanaan di muka selama desain tumpukan PCB, membatasi modifikasi tahap akhir.
    Hambatan Biaya: Biaya perkakas dan material awal lebih tinggi, membuat komponen pasif tertanam lebih layak untuk produksi volume tinggi.
    Kesulitan Pengujian: Tidak terlihat oleh inspeksi standar, komponen tertanam memerlukan pengujian lanjutan (misalnya, TDR untuk resistor, meter LCR untuk kapasitor).

Tren Masa Depan dalam Teknologi Pasif Tertanam
    Integrasi yang Lebih Tinggi: Teknik yang muncul bertujuan untuk menyematkan induktor bersama dengan resistor dan kapasitor, memungkinkan modul RF yang terintegrasi penuh.
    Material Cerdas: Pasta resistif yang dapat menyembuhkan diri sendiri dapat memperbaiki kerusakan kecil, memperpanjang umur PCB di lingkungan yang keras.
    Desain Berbasis AI: Alat pembelajaran mesin akan mengoptimalkan penempatan pasif untuk meminimalkan interferensi sinyal dalam perangkat 5G dan IoT yang kompleks.

FAQ
Apakah komponen pasif tertanam dapat diperbaiki?
Tidak, integrasi mereka ke dalam lapisan dalam membuat penggantian tidak mungkin dilakukan. Hal ini menggarisbawahi perlunya pengujian yang ketat selama manufaktur.

Berapa kapasitansi maksimum yang dapat dicapai dengan kapasitor tertanam?
Kapasitor tertanam berbasis keramik saat ini mencapai hingga 10nF/mm², cocok untuk aplikasi decoupling dalam IC berkecepatan tinggi.

Bisakah komponen pasif tertanam menggantikan semua komponen yang dipasang di permukaan?
Tidak—resistor daya tinggi atau kapasitor khusus masih memerlukan pemasangan di permukaan. Komponen pasif tertanam unggul dalam skenario daya rendah hingga sedang, kepadatan tinggi.

Komponen pasif tertanam mewakili revolusi senyap dalam desain PCB, memungkinkan infrastruktur "tidak terlihat" yang mendukung elektronik generasi berikutnya. Seiring kemajuan teknologi 5G dan dirgantara, peran mereka dalam menyeimbangkan miniaturisasi, kinerja, dan keandalan hanya akan menjadi lebih kritis.