ELEKTRO INDONESIA                Edisi ke Empat, Oktober 1996

Teknologi Hibrida Film Tebal Salah Satu Pilihan Pengecilan Rangkaian Elektronika

Pendahuluan

 Rangkaian yang berbentuk miniatur ini disebut rangkaian terintegrasi (Integrated Circuit) yang mempunyai orde mikron dan merupakan salah satu teknologi mikroelektronika. Rangkaian Terintegrasi mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan komponem diskrit, diantaranya adalah :

1. Ukurannya menjadi sangat kecil dan ringan
2. Keandalan makin tinggi
3. Kinerja semakin meningkat
4. Harganya relatif lebih murah

Teknologi Film Tebal

 Rangkaian film tebal memerlukan substrat sebagai tempat untuk rangkaian film tebal dan memerlukan proses pelapisan untuk melapiskan bahan konduktor dan komponen pasif (khususnya resistor dan kapasitor), serta memerlukan proses fotolitografi untuk menghasilkan bentuk pola dari rangkaian yang diinginkan.

 Rangkaian elektronika yang menggunakan teknologi hibrida film tebal banyak digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi, dan rangkaian khusus yang dibuat dalam jumlah sedikit. Keunggulan utama teknologi ini adalah kemungkinan dapat dibuat resistor dengan nilai resistansi dalam jangkauan yang sangat lebar, mulai kurang dari satu ohm sampai beberapa megaohm dalam substrat yang sama. Penggabungan proses film tebal dengan pembuatan resistor dan kapasitor dengan transistor atau IC sebagai komponen aktif pada satu substrat akan menghasilkan sistem elektronika dengan keandalan yang tinggi dan harga yang relatif rendah.

Bahan Teknologi Hibrida Film Tebal

1 Screen

Screen merupakan tenunan berlubang-lubang yang terbuat dari serat yang fungsinya adalah untuk menentukan pola yang akan dicetak dan menentukan ketebalan pasta yang akan ditempelkan pada substrat. Serat yang digunakan untuk membentuk kasa suatu screen terbuat dari berbagai macam bahan. Tiga jenis bahan yang umum digunakan adalah poyster, nylon dan stainless steel. Ketiga bahan tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda. Umumnya bahan screen yang digunakan dalam proses teknologi ini adalah stainless steel.

2 Substrat

Subtrat merupakan tempat jalur interkoneksi rangkaian serta tempat interkoneksi antara divais aktif maupun pasif. Fungsi Substrat dalam rangkaian film tebal, yaitu :

1. Sebagai penunjang interkoneksi dan perakitan divais.
2. Sebagai isolator dan tempat pelapisan serta pembentukan pola jalur konduktor dan komponen pasif.
3. Media penyalur panas dari rangkaian.
4. Sebagai lapisan dielektrik untuk rangkaian-rangkaian frekuensi tinggi. [Harper, 1994: 8.2]

Secara umum substrat harus mempunyai sifat :

1. Kestabilan dimensi (tidak mudah berubah)
2. Tahan terhadap gesekan
3. Konstanta dielektrik yang rendah
4. Permukaan rata dan halus
5. Stabilitas kimia yang baik dan kecocokan dengan pasta
6. Penghantar panas yang baik
7. Daya serapnya rendah
8. Jenis isolator yang baik

Bahan substrat yang banyak digunakan untuk rangkaian film tebal adalah alumina, berylia, gelas, quarz dan sapphire atau kombinasi dari bahan-bahan tersebut.
 

3 Pasta

Tata-letak suatu rangkaian hibrida film tebal terdiri atas beberapa lapis yang bergantung pada fungsinya, sehingga dalam suatu rangkaian elektronika diperlukan beberapa jenis screen dengan pola yang berbeda dan pasta yang berbeda pula. Macam pasta yang diperlukan dalam pembuatan rangkaian elektronika teknologi hibrida film tebal adalah :

• Pasta konduktor, mempunyai sifat yang berguna untuk solder (bonding)
• Pasta resistor dengan berbagai nilai resistansi
• Pasta dielektrik yang mempunyai berbagai konstanta dielektrik dan karakteristik frekuensi.
• Pasta pelindung (coating), digunakan untuk melindungi rangkaian akhir
• Pasta solder.

4 Rakel

Rakel (squeege) berfungsi untuk mengalihkan pasta ke substrat dengan cara menekan pasta ke dalam screen. Tegangan permukaan akan menahan pasta pada substrat saat posisi screen kembali ke keadaan semula. Bahan yang digunakan sebagai rakel adalah neoprine, polyrethana dan Viton^® dengan kekerasan bahan antara 50-60 durometer. Posisi rakel harus menjadikan sisi tajam membentuk sudut 45 sampai 60 terhadap permukaan screen. Tekanan rakel terhadap screen akan berpengaruh terhadap hasil cetakan. Bila tekanan teralu ringan maka pasta yangg akan dilewatkan screen sangat sedidit.

Langkah-langkah Pembuatan

a. Masker untuk pola konduktor
b· Masker untuk resistor
c· Masker untuk konduktor penghubung (jumper)

1. Pola yang didapat dari CAHL dipindahkan ke ortofilm melalui rubilith.
2. Pola dari orthofilm dipindahkan ke screen 200 mesh.
3. Dilakukan proses penyablonan untuk pola konduktor dengan pasta SHOEI D-5670
4. Pemanasan konduktor pada suhu 850 C
5. Proses penyablonan untuk pola resistor dengan menggunakan pasta SHOEI R-9410N dengan resistansi 10 k /square.
6. Pemanasan resistor pada suhu 800 C.
7. Proses penyablonan penghubung pada sisi bawah substrate dengan pasta konduktor SHOEI D-5670.
8. Pemanasan konduktor penghubung pada suhu 850 C.
9. Trim resistor.
10. Pemasangan IC LF 353.
11. Pemasangan resistor variabel.
12. Pengujian.

Kesimpulan

Daftar Acuan

1. Belove, Charles. 1986. Hand Book of Modern Elektronics and Electrical Enginnering. New York; John Wiley & Sons, Inc.
2. Champman, Robert. A. 1988. hybrid Circuit Technology: Designing Manufacturable Thin Film Resistor Circuits. Edisi September. New York.
3. Cooper, William David. 1978. Electronic Instrumentation and Measurement Techniques. New Jersey: Prentice hall, Inc.
4. Del Toro, Vincent. 1972 Electronic Enginnering Fundamentals. New Jersey: Prentice hall, Inc.
5. Dolf, Richard C. 1993. The Electronic Enginnering Handbook. Florida: CRC Press, Inc.
6. Elli H. Effendi. Prosedur Pembuatan Hybrid dengan teknlogi Thick Film. Bandung : TELKOMA LIPI. 1994.
7. Fink, Donald G. dan Christiansen, Donald. 1986. Electronic Enginners Handbook. Singapore: McGraw-hill, inc.
8. Hamer, D.W. dan Biggers, J.V. 1972. Thick Film Hybrid Micricircuit Technologi. New York: John Wiley & Sons, inc.
9. Harper, Charles A. dan Ronald M. Sampsom. 1984. Eelctronic Material and Processs Handbook, Singapore: Mcgraw-hill, Inc.
10. Haskard, Malcom R. Thick film Hybrid Manufacture and Design. Prentice Hall. 1987.
11. Jon, Roydn D. 1982. Hybrid Circuit Design and Manufacture. Oregon: Marcel Dekker, Inc Textronic Laboratoris Beaverton.
12. Mainsel, Leon I, dan Glang, Reinhard. 1970. Handbook of Thin Film Technology. New York: Mcgraw-hill, Inc.
13. Mc Guire, Gary E. 1980. Semiconductor Material and Proses Teechnology Handbook. New Jersey: Noyes Publications.
14. Merril, Minges L. 1989. Electronic Material Handbook. ASM INTERNASIONAL HANDBOOK COMITEE.
15. M. Julius St. dkk. Datalogger dengan Media Penyimpanan EEPROM. Jakarta: Penelitian RUT-I DRN-LIPI. 1995.
16. M. Julius St. Implementation of Signal Condition Circuit by Thick Film Hybrid Technology. Internasional Simposium on IC 95. Singapore: NTU 6-8 September 1995.
17. M. Julius St. 1993. Sablon, Screen Printing. Malang: UPT Penerbitan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
18. Peled, A. 1985. Hybrid Circuit Technology : Evaluating Temperature Coefficient of Resistance values For Thin Film Resistor. Edisi Oktober. New York.
19. -------. Computer Assisted Hybrid Layout. Microelectronics Centre University of South Australia. 1992.