ELEKTRO INDONESIA             Edisi ke Sepuluh, November 1997

Koefisien Tegangan Resistansi (VCR)

Resistansi untuk resistor film tebal tidak selalu tetap nilainya pada saat diberi tegangan. Koefisien tegangan resistansi (Voltage Coefficient of Resistance) adalah perubahan resistansi sebuah resistor setiap adanya perubahan tegangan. Nilai VCR didapat dari pengukuran resistansi dalam dua tegangan yang berbeda. Persamaan untuk VCR dapat dinyatakan dengan rumus:



V1 = tegangan referensi (V), V₂ = tegangan pengukuran R₂ (V), R1 = resistansi dengan tegangan referensi V₁ , R₂= resistansi dengan tegangan V₂, VCR = koefisien tegangan resistansi (%/V).

Daya Maksimum

Resistor beroperasi dalam batas suhu tertentu untuk menghindari kerusakan permanen pada bahan. Batas suhu didefinisikan sebagai daya maksimum, yang disebut power rating. Daya maksimum resistor diukur dalam satuan watt yang mana resistor dapat mendisipasi daya.

Daya maksimum fungsi bahan resistor, tegangan maksimum, dimensi resistor dan suhu maksimum hot spot yang diperbolehkan. Suhu maksimum hot spot adalah suhu dibagian resistor yang terpanas saat mendisipasi daya penuh pada suhu lingkungan. Daya maksimum yang dapat didisipasi resistor film tebal tiap satuan luas biasanya sudah ditujukkan oleh pembuat pasta resistor.

Tegangan Maksimum

Tegangan maksimum(Vm) yang digunakan resistor yang disebut voltage rating yang bergantung pada power rating.

Efek Terhadap Frekuensi

Nilai resistansi resistor akan berubah saat bekerja pada frekuensi tinggi. Tanggapan terhadap frekuensi tinggi disebabkan adanya induktansi dan kapasitansi parasitik dengan induktansi seri dengan resistansi dan kombinasi resistansi-induktansi paralel dengan kapasitansi yang dapat dilihat dalam Gambar 2.6. Gambar 6 Rangkaian setara Untuk Resistor pada Frekuensi Tinggi

Noise

Resistor menghasilkan noise listrik dalam bentuk fluktuasi tegangan bolak-balik pada saat tegangan searah digunakan. Noise resistor merupakan fungsi tegangan, dimensi fisik dan bahan yang terdiri atas noise termis dan noise arus.

Proses Pembuatan

Bahan yang digunakan sebagai lapisan resistor film tebal yaitu berbahan dasar Palladium. Faktor yang menentukan nilai resistansi resistor film tebal yaitu resistivitas lembaran (R_s) dan aspect ratio (l/w) yang dapat dilihat dalam Persamaan 2-6. Sehingga untuk memproses resistor film tebal dengan diketahuinya nilai R_s maka perlu untuk menentukan nilai aspect ratio yang berhubungan dengan dimensi resistor. Dengan ketebalan lapisan pasta resistor film tebal yang umum sebesar 0,0254 mm.

Untuk besarnya perbandingan panjang dan lebar(aspect ratio) yang akan dibuat sebesar 10/1,9/1,8/1,7/1,6/1,5/1,4/1,3/1,2/1,1/1,1/2,1/3. Dalam rancangan lebar dan panjang minimum sebesar 0,762 mm. Dengan aspect ratio yang dibuat dapat ditentukan lebar dan panjang resistor, dan dari nilai resistivitas lembaran (R_s) dengan aspect ratio dapat ditentukan nilai resistor dengan menggunakan Persamaan 2-6.

Pola yang akan dibuat yaitu rangkaian resistor dengan satu saluran konduktor yang dihubungkan ke setiap salah satu terminal resistor sehingga mempermudah dalam proses pengujian yang dapat dilihat dalam Gambar 7.

Pembuatan Gambar Rangkaian

Pembuatan gambar rangkaian (artwork) menggunakan program Auto-CAD versi 12 dengan ukuran yang sesuai dengan panjang dan lebar resistor ditambah panjang untuk overlap resistor terhadap konduktor sebesar minimal 0,508 mm. Pola konduktor mempunyai ukuran lebar Gambar 7. Rangkaian Resistor Dengan Konduktor sebesar 0,508 mm dan pad untuk resistor dengan lebar sebesar 1,27 mm sehingga konduktor mempunyai daerah lebih pada setiap sisi resistor (underlap) sebesar 0,254 mm (minimal 0,127 mm) yang dapat dilihat dalam Gambar 8. Sedangkan rangkaian resistor yang sesuai dengan aturan perancangan pola untuk screen dapat dilihat dalam Gambar 9. Jarak antar pad saluran keluar sebesar 0,762 mm.


Gambar 8. Pola Resistor dan Konduktor Gambar 9. Rancangan Rangkaian Resistor Film Tebal

Proses Pembuatan Resistor Film Tebal

Dalam pemrosesan maka pasta konduktor film tebal terlebih dulu dilapiskan di atas substrat dengan proses screen printing kemudian dikeringkan. Selanjutnya bahan resistor dilapiskan dengan proses screen printing yang kemudian dikeringkan. Kemudian substrat yang telah dilapisi pasta konduktor dan resistor yang sudah dikeringkan selanjutnya dibakar. Dalam proses pembuatan ini sebagai bahan resistor digunakan pasta resistor berbahan dasar Palladium dan pasta Paladium-Perak (Pd-Ag) sebagai lapisan konduktor.

Proses Screen Printing

Screen printing bahan konduktor dan bahan resistor dilakukan dengan menggunakan sistem snap-off. Sedangkan peralatan yang digunakan yaitu peralatan screen printing di Laboratorium Prosesing Teknik Elektro UNIBRAW

Proses Print Drying

Pengeringan cetakan dilakukan setelah proses printing. Terdiri atas dua tahap: tahap pertama dibiarkan pada suhu ruangan 25,6^°C selama 10 menit dan tahap kedua pada suhu 150^°C selama 10 menit.

Proses Pembakaran (Firing)

Pembakaran dilakukan dengan menggunakan peralatan pembakaran VULCAN A-550 Waktu yang digunakan dalam proses pembakaran konduktor dan resistor adalah 10 menit pada suhu sebesar 850^oC

Kesimpulan

Dari hasil proses pembuatan dan pengukuran resistor film tebal bahan Palladium maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Berdasarkan hasil pengukuran dimensi pembuatan resistor hibrida film tebal didapat penyimpangan dimensi rata-rata sebesar 10% yang disebabkan karena parameter-parameter dalam proses screen printing yang masih kurang tepat.
2. Resistor hibrida film tebal bahan Palladium hasil proses mempunyai nilai koefisien suhu resistansi (TCR) sebesar -119,8 ppm/^°C yang menyebabkan setiap kenaikan suhu menyebabkan penurunan nilai resistansi dan koefisien tegangan resistansi (VCR) sebesar -0,182 %/V yang menyebabkan setiap kenaikan tegangan menyebabkan penurunan nilai resistansi.
3. Grafik karakterisitik tegangan dan arus menunjukkan bahwa tegangan resistor mempunyai sifat yang linier terhadap perubahan arus.

Daftar Acuan

1. Cooper, William David. 1978. Electronic Instrumentation and Measurement Techniques. New Jersey: Prentice Hall, Inc.
2. Dorf, Richard C. 1993. The Electrical Engineering Handbook. Florida: CRC Press, Inc.
3. Fink, Donald G. dan Christiansen, Donald. 1986. Electronics Engineer Handbook. Singapore: McGraw-Hill, Inc.
4. Geiger, Randall L. 1990. VLSI Design techniques for analog and digital circuits. Singapore: McGraw-Hill Book Co.
5. Haskard, Malcolm R. 1988. Thick-Film Hybrid-Manufacture and Design. Sydney: Prentice Hall of Australia.
6. Harper, Charles A. 1973. Handbook of Thick Film Hybrid Microelectronics. New York: McGraw-Hill Book Company.
7. H. Seidman, Arthur. 1983. Integrated Aplication Handbook. Canada: John Willey & Sons Inc.
8. M. Julius St. dkk. 1997. Pembuatan Laboratorium Teknologi Film Tebal sebagai sarana miniaturisasi Rangkaian Elektronika. Laporan Program Peningkatan Pendidikan Sains DIKTI
9. M. Julius St. Hibrida Film Tebal Untuk Pengecilan Rangkaian Elektronika. ELEKTRO-INDONESIA-PII No.12 Th.III, September 1996
10. M. Julius St. Pengembangan Teknologi Film Tebal di Indonesia. QUAD Edisi 4 Tahun III, 1997

M. Julius St., Ika Atma, Sholeh Hadi Pramono
teubraw @mlg.mega.net.id