Apa Itu Susunan Stackup PCB HDI 2+N+2? Struktur, Manfaat, dan Panduan Desain

citra yang diotorisasi pelanggan

ISI
1. Poin Penting: Esensi Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
2. Menguraikan Struktur Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
3. Teknologi Microvia & Laminasi Berurutan untuk Desain 2+N+2
4. Manfaat Utama Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
5. Aplikasi Teratas untuk PCB HDI 2+N+2
6. Tips Desain & Manufaktur Kritis
7. FAQ: Pertanyaan Umum Tentang Susunan Tumpukan HDI 2+N+2

Di dunia PCB interkoneksi kepadatan tinggi (HDI), susunan tumpukan 2+N+2 telah muncul sebagai solusi utama untuk menyeimbangkan kinerja, miniaturisasi, dan biaya. Seiring dengan semakin kecilnya elektronik—pikirkan ponsel pintar yang tipis, perangkat medis yang ringkas, dan sensor otomotif yang dibatasi ruang—desainer membutuhkan arsitektur PCB yang mengemas lebih banyak koneksi tanpa mengorbankan integritas sinyal atau keandalan. Susunan tumpukan 2+N+2 memberikan hal itu, menggunakan struktur berlapis yang mengoptimalkan ruang, mengurangi hilangnya sinyal, dan mendukung perutean yang kompleks.

Tapi apa sebenarnya susunan tumpukan 2+N+2 itu? Bagaimana cara kerja strukturnya, dan kapan Anda harus memilihnya daripada konfigurasi HDI lainnya? Panduan ini menguraikan semua yang perlu Anda ketahui—mulai dari definisi lapisan dan jenis microvia hingga aplikasi dunia nyata dan praktik terbaik desain—dengan wawasan yang dapat ditindaklanjuti untuk membantu Anda memanfaatkan susunan tumpukan ini untuk proyek Anda berikutnya.

1. Poin Penting: Esensi Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
Sebelum menyelami detailnya, mari kita mulai dengan prinsip-prinsip inti yang mendefinisikan susunan tumpukan PCB HDI 2+N+2:

 a. Konfigurasi Lapisan: Label “2+N+2” berarti 2 lapisan penumpukan di sisi luar atas, 2 lapisan penumpukan di sisi luar bawah, dan lapisan inti “N” di tengah (dengan N = 2, 4, 6, atau lebih, tergantung pada kebutuhan desain).
 b. Ketergantungan Microvia: Microvia laser-drilled kecil (sekecil 0,1mm) menghubungkan lapisan, menghilangkan kebutuhan akan vias lubang-tembus yang besar dan menghemat ruang penting.
 c. Laminasi Berurutan: Susunan tumpukan dibangun secara bertahap (tidak sekaligus), memungkinkan kontrol yang tepat atas microvia dan penyelarasan lapisan.
 d. Kinerja Seimbang: Mencapai titik tengah antara kepadatan (lebih banyak koneksi), integritas sinyal (sinyal lebih cepat, lebih jelas), dan biaya (lebih sedikit lapisan daripada desain HDI yang sepenuhnya khusus).
 e. Keserbagunaan: Ideal untuk perangkat berkecepatan tinggi, terbatas ruang—dari router 5G hingga alat medis yang dapat ditanamkan.

2. Menguraikan Struktur Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
Untuk memahami susunan tumpukan 2+N+2, Anda pertama-tama perlu menguraikan tiga komponen intinya: lapisan penumpukan luar, lapisan inti dalam, dan bahan yang menyatukannya. Di bawah ini adalah uraian terperinci, termasuk fungsi lapisan, ketebalan, dan opsi material.

2.1 Apa Sebenarnya Arti “2+N+2”
Konvensi penamaan sangat mudah, tetapi setiap angka memiliki tujuan penting:

Misalnya, PCB HDI 2+6+2 10-lapis (model: S10E178198A0, desain industri umum) mencakup:

 a. 2 lapisan penumpukan atas → 6 lapisan inti → 2 lapisan penumpukan bawah
 b. Menggunakan bahan TG170 Shengyi FR-4 (tahan panas untuk aplikasi berkinerja tinggi)
 c. Menampilkan finishing permukaan emas imersi (2μm) untuk ketahanan korosi
 d. Mendukung 412.200 lubang per meter persegi dan diameter microvia minimum 0,2mm

2.2 Ketebalan Lapisan & Berat Tembaga
Ketebalan yang konsisten sangat penting untuk mencegah pelengkungan PCB (masalah umum dengan susunan tumpukan yang tidak seimbang) dan memastikan kinerja yang andal. Tabel di bawah ini menguraikan spesifikasi tipikal untuk susunan tumpukan 2+N+2:

Mengapa Ini Penting: Ketebalan seimbang dari susunan tumpukan 2+N+2 (lapisan yang sama di bagian atas dan bawah) meminimalkan tekanan selama laminasi dan penyolderan. Misalnya, susunan tumpukan 2+4+2 (8 lapisan total) dengan lapisan penumpukan 3mil dan lapisan inti 6mil akan memiliki ketebalan atas/bawah yang identik (total 6mil per sisi), mengurangi risiko pelengkungan sebesar 70% dibandingkan dengan desain 3+4+1 yang tidak seimbang.

2.3 Pemilihan Material untuk Susunan Tumpukan 2+N+2
Material yang digunakan dalam PCB HDI 2+N+2 secara langsung memengaruhi kinerja—terutama untuk aplikasi berkecepatan tinggi atau bersuhu tinggi. Memilih inti, penumpukan, dan material prepreg yang tepat tidak dapat dinegosiasikan.

Contoh: Susunan tumpukan 2+N+2 untuk stasiun pangkalan 5G akan menggunakan lapisan inti Rogers 4350B (Dk rendah = 3,48) dan lapisan penumpukan ABF untuk meminimalkan hilangnya sinyal pada frekuensi 28GHz. Sebaliknya, tablet konsumen akan menggunakan inti FR-4 yang hemat biaya dan lapisan penumpukan RCC.

3. Teknologi Microvia & Laminasi Berurutan untuk Desain 2+N+2
Kinerja susunan tumpukan 2+N+2 bergantung pada dua proses manufaktur penting: pengeboran microvia dan laminasi berurutan. Tanpa ini, susunan tumpukan tidak dapat mencapai kepadatan dan integritas sinyalnya yang khas.

3.1 Jenis Microvia: Mana yang Harus Digunakan?
Microvia adalah lubang kecil (diameter 0,1–0,2mm) yang menghubungkan lapisan yang berdekatan, menggantikan vias lubang-tembus yang besar yang membuang ruang. Untuk susunan tumpukan 2+N+2, empat jenis microvia yang paling umum:

Tabel Perbandingan: Microvia Bertumpuk vs. Terhuyung

Tip Pro: Untuk sebagian besar desain 2+N+2, microvia terhuyung adalah titik tengah—mereka menyeimbangkan kepadatan dan biaya. Microvia bertumpuk hanya diperlukan untuk aplikasi ultra-padat (misalnya, PCB dirgantara 12-lapis).

3.2 Laminasi Berurutan: Membangun Susunan Tumpukan Langkah demi Langkah
Tidak seperti PCB tradisional (melaminasi semua lapisan sekaligus), susunan tumpukan 2+N+2 menggunakan laminasi berurutan—proses bertahap yang memungkinkan penempatan microvia yang tepat. Inilah cara kerjanya:

Langkah 1: Laminasi Lapisan Inti: Pertama, lapisan inti N diikat bersama dengan prepreg dan dikeringkan di bawah panas (180–220°C) dan tekanan (200–400 psi). Ini membentuk “blok inti” bagian dalam yang kaku.
Langkah 2: Tambahkan Lapisan Penumpukan: Satu lapisan penumpukan ditambahkan ke bagian atas dan bawah blok inti, kemudian dibor laser untuk microvia. Microvia dilapisi tembaga untuk memungkinkan koneksi listrik.
Langkah 3: Ulangi untuk Lapisan Penumpukan Kedua: Lapisan penumpukan kedua ditambahkan ke kedua sisi, dibor, dan dilapisi. Ini melengkapi struktur “2+N+2”.
Langkah 4: Pengeringan Akhir & Selesai: Seluruh susunan tumpukan dikeringkan lagi untuk memastikan adhesi, kemudian selesai permukaannya (misalnya, emas imersi) dan diuji.

Mengapa Laminasi Berurutan?

 a. Memungkinkan microvia yang lebih kecil (hingga 0,05mm) dibandingkan dengan laminasi tradisional.
 b. Mengurangi risiko kesalahan penyelarasan microvia (kritis untuk vias bertumpuk).
 c. Memungkinkan “penyesuaian desain” antar lapisan (misalnya, menyesuaikan spasi jejak untuk integritas sinyal).

Contoh: LT CIRCUIT menggunakan laminasi berurutan untuk memproduksi PCB HDI 2+6+2 (10-lapis) dengan microvia bertumpuk 0,15mm—mencapai tingkat akurasi penyelarasan 99,8%, jauh di atas rata-rata industri sebesar 95%.

4. Manfaat Utama Susunan Tumpukan PCB HDI 2+N+2
Popularitas susunan tumpukan 2+N+2 berasal dari kemampuannya untuk memecahkan tantangan utama dalam elektronik modern: miniaturisasi, kecepatan sinyal, dan biaya. Di bawah ini adalah keunggulannya yang paling berdampak:

Contoh Dunia Nyata: Produsen ponsel pintar beralih dari PCB standar 4-lapis ke susunan tumpukan HDI 2+2+2. Hasilnya: Ukuran PCB menyusut sebesar 40%, kecepatan sinyal untuk 5G meningkat sebesar 20%, dan biaya produksi turun sebesar 18%—semuanya sambil mendukung 30% lebih banyak komponen.

5. Aplikasi Teratas untuk PCB HDI 2+N+2
Susunan tumpukan 2+N+2 unggul dalam aplikasi di mana ruang, kecepatan, dan keandalan tidak dapat dinegosiasikan. Di bawah ini adalah penggunaan yang paling umum, dengan contoh spesifik:

5.1 Elektronik Konsumen
 a. Ponsel Pintar & Tablet: Mendukung motherboard ringkas dengan modem 5G, beberapa kamera, dan pengisi daya cepat. Contoh: Susunan tumpukan 2+4+2 untuk ponsel unggulan menggunakan microvia bertumpuk untuk menghubungkan prosesor ke chip 5G.
 b. Perangkat yang Dapat Dikenakan: Cocok untuk faktor bentuk kecil (misalnya, jam tangan pintar, pelacak kebugaran). Susunan tumpukan 2+2+2 dengan lapisan penumpukan poliimida memungkinkan fleksibilitas untuk perangkat yang dikenakan di pergelangan tangan.

5.2 Elektronik Otomotif
 a. ADAS (Sistem Bantuan Pengemudi Tingkat Lanjut): Menjalankan modul radar, lidar, dan kamera. Susunan tumpukan 2+6+2 dengan lapisan inti FR-4 ber-Tg tinggi tahan terhadap suhu di bawah kap (-40°C hingga 125°C).
 b. Sistem Infotainment: Menangani data berkecepatan tinggi untuk layar sentuh dan navigasi. Microvia terhuyung mencegah kegagalan terkait getaran.

5.3 Perangkat Medis
 a. Alat yang Dapat Ditanamkan: (misalnya, alat pacu jantung, monitor glukosa). Susunan tumpukan 2+2+2 dengan finishing biokompatibel (misalnya, emas imersi nikel tanpa listrik, ENIG) dan microvia terkubur mengurangi ukuran dan EMI.
 b. Peralatan Diagnostik: (misalnya, mesin ultrasound). Lapisan inti Rogers berkehilangan rendah dalam susunan tumpukan 2+4+2 memastikan transmisi sinyal yang jelas untuk pencitraan.

5.4 Industri & Dirgantara
 a. Kontrol Industri: (misalnya, PLC, sensor). Susunan tumpukan 2+6+2 dengan lapisan inti tembaga tebal menangani arus tinggi dan lingkungan pabrik yang keras.
 b. Elektronik Dirgantara: (misalnya, komponen satelit). Susunan tumpukan 2+8+2 dengan microvia bertumpuk memaksimalkan kepadatan sambil memenuhi standar keandalan MIL-STD-883H.

6. Tips Desain & Manufaktur Kritis
Untuk mendapatkan hasil maksimal dari susunan tumpukan HDI 2+N+2 Anda, ikuti praktik terbaik ini—mereka akan membantu Anda menghindari jebakan umum (seperti hilangnya sinyal atau penundaan manufaktur) dan mengoptimalkan kinerja.

6.1 Tips Desain
1. Rencanakan Susunan Tumpukan Lebih Awal: Tentukan fungsi lapisan (sinyal, daya, ground) sebelum perutean. Misalnya:
  a. Tempatkan lapisan sinyal berkecepatan tinggi (misalnya, 5G) yang berdekatan dengan bidang ground untuk meminimalkan EMI.
  b. Letakkan bidang daya di dekat pusat susunan tumpukan untuk menyeimbangkan ketebalan.
2. Optimalkan Penempatan Microvia:
  a. Hindari menumpuk microvia di area yang bertekanan tinggi (misalnya, tepi PCB). Gunakan vias terhuyung sebagai gantinya.
  b. Pertahankan rasio diameter-ke-kedalaman microvia di bawah 1:1 (misalnya, diameter 0,15mm → kedalaman maks 0,15mm) untuk mencegah masalah pelapisan.
3. Pilih Material untuk Kasus Penggunaan Anda:
  a. Jangan terlalu menentukan: Gunakan FR-4 untuk aplikasi konsumen (hemat biaya) alih-alih Rogers (biaya yang tidak perlu).
  b. Untuk aplikasi bersuhu tinggi (otomotif), pilih material inti dengan Tg >180°C.
4. Ikuti Aturan DFM (Desain untuk Manufaktur):
  a. Pertahankan lebar/spasi jejak minimum 2mil/2mil untuk lapisan penumpukan (untuk menghindari masalah etsa).
  b. Gunakan teknologi via-in-pad (VIP) untuk BGA untuk menghemat ruang—tetapi pastikan vias diisi dengan benar dengan topeng solder atau tembaga untuk mencegah sumbu solder.

6.2 Tips Kolaborasi Manufaktur
1. Bermitra dengan Produsen Khusus HDI: Tidak semua toko PCB memiliki peralatan untuk susunan tumpukan 2+N+2 (misalnya, bor laser, penekan laminasi berurutan). Carilah produsen seperti LT CIRCUIT dengan:
   a. Sertifikasi IPC-6012 Kelas 3 (untuk HDI keandalan tinggi).
   b. Pengalaman dengan aplikasi Anda (misalnya, medis, otomotif).
   c. Kemampuan pengujian internal (AOI, X-ray, flying probe) untuk memverifikasi kualitas microvia.

2. Minta Tinjauan DFM Sebelum Produksi: Produsen yang baik akan mengaudit desain Anda untuk masalah seperti:
   a. Kedalaman microvia melebihi ketebalan material.
   b. Tumpukan lapisan yang tidak seimbang (risiko pelengkungan).
   c. Perutean jejak yang melanggar persyaratan impedansi.
LT CIRCUIT menyediakan tinjauan DFM gratis dalam waktu 24 jam, menandai masalah dan menawarkan perbaikan (misalnya, menyesuaikan ukuran microvia dari 0,1mm menjadi 0,15mm untuk pelapisan yang lebih mudah).

3. Klarifikasi Keterlacakan Material: Untuk industri yang diatur (medis, dirgantara), mintalah nomor lot material dan sertifikat kepatuhan (RoHS, REACH). Ini memastikan susunan tumpukan 2+N+2 Anda memenuhi standar industri dan menyederhanakan penarikan kembali jika diperlukan.

4. Verifikasi Kualitas Laminasi: Setelah produksi, minta laporan X-ray untuk memeriksa:
  a. Penyelarasan microvia (toleransi harus ±0,02mm).
  b. Kekosongan dalam prepreg (dapat menyebabkan hilangnya sinyal atau delaminasi).
  c. Ketebalan pelapisan tembaga (minimum 20μm untuk koneksi yang andal).

6.3 Tips Pengujian & Validasi
1. Pengujian Listrik: Gunakan pengujian flying probe untuk memverifikasi kontinuitas microvia (tidak ada rangkaian terbuka/pendek) dan kontrol impedansi (kritis untuk sinyal berkecepatan tinggi). Untuk desain 5G, tambahkan pengujian time-domain reflectometry (TDR) untuk mengukur hilangnya sinyal.
2. Pengujian Termal: Untuk aplikasi padat daya (misalnya, ECU otomotif), lakukan pencitraan termal untuk memastikan panas didistribusikan secara merata di seluruh susunan tumpukan. Susunan tumpukan 2+N+2 yang dirancang dengan baik harus memiliki variasi suhu <10°C di seluruh papan.
3. Pengujian Mekanis: Lakukan pengujian fleksibel (untuk desain 2+N+2 yang fleksibel) dan pengujian getaran (untuk otomotif/dirgantara) untuk memvalidasi keandalan. LT CIRCUIT memaparkan PCB 2+N+2 ke 10.000 siklus getaran (10–2.000 Hz) untuk memastikan mereka memenuhi standar MIL-STD-883H.

7. FAQ: Pertanyaan Umum Tentang Susunan Tumpukan HDI 2+N+2
Q1: Bisakah “N” dalam 2+N+2 menjadi angka berapa pun?
A1: Meskipun “N” secara teknis mengacu pada jumlah lapisan inti dan dapat bervariasi, biasanya merupakan angka genap (2, 4, 6, 8) untuk menjaga keseimbangan susunan tumpukan. Jumlah lapisan inti ganjil (misalnya, 2+3+2) menciptakan ketebalan yang tidak merata, meningkatkan risiko pelengkungan. Untuk sebagian besar aplikasi, N=2 (kepadatan dasar) hingga N=6 (kepadatan tinggi) berfungsi paling baik—N=8 disediakan untuk desain ultra-kompleks (misalnya, sensor dirgantara).

Q2: Apakah susunan tumpukan 2+N+2 lebih mahal daripada PCB 4-lapis standar?
A2: Ya, tetapi perbedaan biaya dibenarkan oleh manfaatnya. Susunan tumpukan HDI 2+2+2 (6-lapis) berharga ~30–40% lebih mahal daripada PCB 4-lapis standar, tetapi memberikan kepadatan komponen 50% lebih tinggi dan integritas sinyal yang lebih baik. Untuk produksi volume tinggi (10.000+ unit), kesenjangan biaya per unit menyempit—terutama jika Anda bekerja dengan produsen seperti LT CIRCUIT yang mengoptimalkan penggunaan material dan langkah laminasi.

Q3: Bisakah susunan tumpukan 2+N+2 mendukung aplikasi berdaya tinggi?
A3: Tentu saja—dengan pilihan material dan berat tembaga yang tepat. Untuk desain berdaya tinggi (misalnya, catu daya industri), gunakan:

  a. Lapisan inti dengan tembaga 2oz (menangani arus yang lebih tinggi).
  b. Prepreg ber-Tg tinggi (tahan panas dari komponen daya).
  c. Vias termal (terhubung ke bidang ground) untuk membuang panas.
LT CIRCUIT telah memproduksi susunan tumpukan 2+4+2 untuk inverter industri 100W, dengan lapisan tembaga yang menangani arus 20A tanpa panas berlebih.

Q4: Berapa ukuran microvia minimum untuk susunan tumpukan 2+N+2?
A4: Sebagian besar produsen dapat memproduksi microvia sekecil 0,1mm (4mil) untuk susunan tumpukan 2+N+2. Namun, 0,15mm (6mil) adalah titik tengah—menyeimbangkan kepadatan dan hasil manufaktur. Microvia yang lebih kecil (0,08mm atau kurang) dimungkinkan tetapi meningkatkan biaya dan mengurangi hasil (lebih banyak kesalahan pengeboran).

Q5: Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi PCB HDI 2+N+2?
A5: Waktu tunggu tergantung pada kompleksitas dan volume:

  a. Prototipe (1–100 unit): 5–7 hari (dengan layanan quickturn dari LT CIRCUIT).
  b. Volume sedang (1.000–10.000 unit): 10–14 hari.
  c. Volume tinggi (10.000+ unit): 2–3 minggu.
  d. Laminasi berurutan menambahkan 1–2 hari dibandingkan dengan PCB tradisional, tetapi iterasi desain yang lebih cepat (berkat dukungan DFM) sering kali mengimbangi hal ini.

Q6: Bisakah susunan tumpukan 2+N+2 menjadi fleksibel?
A6: Ya—dengan menggunakan material inti dan penumpukan yang fleksibel (misalnya, poliimida alih-alih FR-4). Susunan tumpukan 2+N+2 yang fleksibel sangat ideal untuk perangkat yang dapat dikenakan (misalnya, gelang jam pintar) dan aplikasi otomotif (misalnya, elektronik dasbor melengkung). LT CIRCUIT menawarkan susunan tumpukan 2+2+2 yang fleksibel dengan radius tekukan minimum 5mm (untuk pembengkokan berulang).

Pemikiran Akhir: Apakah Susunan Tumpukan HDI 2+N+2 Tepat untuk Anda?
Jika proyek Anda memerlukan:

 a. Ukuran PCB yang lebih kecil tanpa mengorbankan jumlah komponen.
 b. Sinyal berkecepatan tinggi (5G, 100Gbps) dengan kehilangan minimal.
 c. Keseimbangan kinerja dan biaya.

Maka susunan tumpukan HDI 2+N+2 adalah pilihan yang sangat baik. Keserbagunaannya membuatnya cocok untuk elektronik konsumen, perangkat medis, sistem otomotif, dan seterusnya—sementara desainnya yang terstruktur menyederhanakan manufaktur dan mengurangi risiko.

Kunci keberhasilan? Bermitra dengan produsen yang berspesialisasi dalam susunan tumpukan 2+N+2. Keahlian LT CIRCUIT dalam laminasi berurutan, pengeboran microvia, dan pemilihan material memastikan susunan tumpukan Anda memenuhi spesifikasi Anda—tepat waktu dan sesuai anggaran. Dari tinjauan DFM hingga pengujian akhir, LT CIRCUIT bertindak sebagai perpanjangan dari tim Anda, membantu Anda mengubah desain Anda menjadi PCB yang andal dan berkinerja tinggi.

Jangan biarkan batasan ruang atau kecepatan membatasi proyek Anda. Dengan susunan tumpukan HDI 2+N+2, Anda dapat membangun elektronik yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih andal—tanpa mengorbankan biaya.