BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hal utama yang harus diperhatikan pada proses transfer molding dengan teknologi yang berinovasi tinggi atau otomatis adalah: 1) Mampu memindahkan fluida air ke dalam cetakan pada volume yang tepat; 2) Mampu memindahkan fluida cair sampai level volume yang tepat tanpa ada fluida cair yang tumpah atau melebihi volume cetakan, karena bila hal ini terjadi maka akan ada pemborosan bahan dan berbahaya bagi operatornya; 3) Mampu memindahkan fluida cair dalam waktu proses yang diperlukan sesingkat mungkin selama proses pencetakan, sebab hal ini akan mempengaruhi temperatur epoxy yang digunakan (Khor, at al. 2012) Kemudian, oleh karena proses transfer molding sangat berbahaya bagi kesehatan dan keselamatan operatornya yang diakibatkan oleh asap, panas dan gas yang ditimbulkan epoxy cair, maka merealisasikan sistem transfer molding yang memiliki teknologi yang berinovasi tinggi atau otomatis sangat diperlukan. Selain hal di atas, pada proses transfer molding terjadi interaksi antara fluida cair dengan struktur yang terdapat di dalam cetakan. Misalnya kawat penghubung komponen di dalam Integrated Circuit (D. Ramdan et al., 2012a dan 2012b), Sensor aliran fluida di dalam pipa penyalur bahan kimia cair atau gas, atau sistem lain yang di dalamnya terdapat struktur penting yang dipengaruhi oleh aliran fluida. Pengaruh aliran fluida terhadap struktur yang terdapat di dalam cetakan atau pipa, perlu di analisa pengaruhnya terhadap hasil cetakan atau life time komponen yang dilalui fluida cair tersebut. Di dalam proses pembungkusan Integrated Circuit (IC) bisa terjadi kawat penghubung bengkok secara berlebihan sehingga akan terjadi koneksi atau hubung singkat antar dua kawat atau lebih. Hal ini akan mengakibatkan IC tersebut tidak dapat digunakan atau useless. Sensor kecepatan aliran fluida pada pipa penyalur gas atau minyak akan bengkok atau retak bahkan patah. Kejadian tersebut harus dikurangi atau dihindarkan, karena akan merugikan produsen dan pengguna. 1.2 Urgensi Penelitian Oleh karena di Indonesia pada umumnya dan di Medan pada khususnya, industri yang menggunakan proses transfer molding belum banyak menggunakan sistem 1
teknologi yang berinovasi tinggi misalnya yang otomatis, maka penelitian ini sangat diperlukan, terutama nanti apabila sudah diterapkan pada Industri Percetakan akan menghasilkan kualitas produk yang lebih baik. Untuk menghasilkan produk cetakan yang dapat bersaing dengan dunia luar, maka diperlukan suatu sistem transfer molding yang berkualitas. Berkualitas dalam hal ini adalah sistem yang bekerja dapat dilakukan secara otomatis sehingga dapat melakukan proses transfer molding dengan presisi dan akurasi yang tinggi sehingga tidak muncul gangguan baik dari luar maupun dari sistem itu sendiri sehingga dihasilkan cetakan yang berkualitas. Hasil cetakan yang berkualitas adalah hasil yang diperoleh sesuai dengan bentuk cetakan, tidak terdapat kawat penghubung atau lempengan yang bengkok secara berlebihan dan tidak terdapat udara yang terperangkap di dalam hasil cetakan tersebut, serta proses pencetakan dapat dilakukan dalam waktu yang proporsional juga pengaruh atau efek aliran fluida terhadap struktur yang lain tidak tidak mengakibatkan kerusakan struktur. Kemudian, apabila hasil produksinya sudah dapat diterima di pasar global, maka tentu harga jual akan semakin bersaing sehingga keuntungan yang diperoleh Industri atau perusahaan semakin besar. Dengan demikian diharapkan industri pencetakan di Indonesia akan dapat diterima di pasar global untuk meningkatkan daya saing bangsa di masa depan. Model dan kendali tekanan input fluida cair melalui simulasi komputer yang dirancang dapat juga digunakan sebagai alat untuk mengkomunikasikan teknologi yang inovatif kepada para operator yang bertugas di Industri. Dalam segi ilmiah, penelitian ini sangat memungkinkan untuk menghasilkan beberapa paper yang dapat diterbitkan pada jurnal nasional maupun internasional. Penelitian ini diharapkan akan menjadi acuan perancangan model sistem otomatis dan sekaligus menjadi alat untuk menganalisa perilaku zat cair pada proses transfer molding. 1.3 Inovasi Dari pemaparan di atas, maka penelitian ini akan menemukan parameter yang paling dominan berpengaruh terhadap kecacatan struktur yang terdapat di dalam cavity (cetakan) pada proses transfer molding otomatis sehingga para teknisi di industri akan terbantu pada saat mendesain cetakan dan penentuan parameter prosesnya untuk menghasilkan produk berkualitas dan berhasil guna. 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Fenomena pembengkokan kawat selama proses enkapsulasi IC telah dipelajari secara eksperimen oleh Han dan Wang, (1995). Sebuah mesin transfer molding telah digunakan untuk mengalirkan fluida melalui runner ke cavity. Sebuah kawat diletakkan ditengah-tengah daerah cavity persegi panjang sehingga terjadi ketika fluida mengalir. Pada eksperimen tersebut digunakan Silicone Oil bening dan cetakan yang transparan. Deformasi kawat akibat perbedaan kecepatan aliran fluida direkam oleh video kamera dan nilai deformasi diukur pada screen dengan perekam citra (Image recorder). Gambar 2.1 menunjukkan skema dari eksperimen untuk mengukur deformasi kawat yang diletakkan di tengah-tengah cavity empat persegi panjang. (a) Skema eksperimen (b) Posisi kawat Gambar 2.1 (a) Skema eksperimen untuk mengukur yang diakibatkan aliran fluida. (b) Posisi kawat di tengah-tengah cavity (Han and Wang, 1995). 3
D. Ramdan et al. (2012a, 2012b) telah menganalisa perilaku fluida cair dalam proses enkapsulasi pada Integrated Circuit dengan menggunakan model Castro Macosko. D. Ramdan et al. (2012a) menekankan kepada pengaruh rheology fluida cair terhadap perilaku aliran serta pembengkokan kawat penghubung yang berbeda posisi. Pengaruh ini diterapkan pada IC tipe Plastic Ball Grid Array (PBGA) yang di dalamnya terdapat 12 kawat penghubung. Dari sini diperoleh kesimpulan bahwa semakin besar viskositas fluida maka kawat bengkok semakin besar. Sedangkan analisa secara eksperimen dibahas oleh D. Ramdan et al. (2012b) dengan menekankan pengaruh orientasi inlet dan ketinggian Die terhadap perilaku aliran fluida dan pembengkokan kawat penghubung di dalam scale-up PBGA 8 wires. Analisa interaksi fluida dengan struktur di dalam cavity pada proses enkapsulasi akibat pengaruh ukuran outlet vent telah dibahas dengan menggunakan metoda FEM (D.Ramdan et al. 2013a dan 2013b) dengan parameter tekanan input, jenis fluida serta diameter kawat. Pada penelitian- penelitian tersebut tidak dibahas tentang pengaruh ketinggian kawat dan lebar lempengan pelat terhadap tekanan aliran fluida. Pada penelitian ini akan dilakukan analisa perilaku aliran fluida cair pada proses transfer molding baik secara simulasi komputer maupun secara eksperimen dengan beberapa model cetakan yang memiliki perbedaan besar dan posisi lubang angin (outlet vent) serta kandungan struktur yang ada di dalam cetakan (cavity). Simulasi komputer dilakukan dengan menggunakan dua model aliran yaitu Cross model dan Castro Macosko model. Analisa fluida dilakukan dengan menggunakan sistem Computational Fluid Dynamics (CFD). Model tiga dimensi dikembangkan dengan menggunakan VOF (Volume of Fluid) model. Peta jalan penelitian ini dapat ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Peta jalan penelitian Penulis dan Tahun Fokus dan Temuan Metoda dan Software D. Ramdan dkk. 2012 PBGA, Pengaruh Rheology dan Pengaruh Die bertumpuk terhadap Eksperimen dan Simulasi D. Ramdan dkk. 2013 Scale Up PBGA, Pengaruh D. Ramdan dkk. 2014 Scale Up PBGA, Pengaruh jumlah inlet gate terhadap Eksperimen dan simulasi Simulasi dengan Model Castro 4
Penulis dan Tahun Fokus dan Temuan Metoda dan Software D. Ramdan dkk. 2015 PBGA, Optimisasi pengaruh diameter kawat, tekanan input, dan besar, waktu proses dan void Simulasi dengan Model Castro D. Ramdan dkk. 2016 dan 2017 PBGA, Optimisasi pengaruh diameter kawat, tekanan input, dan besar (Lengkungan Die, 2017), waktu proses dan void Eksperimen dan simulasi 5