Abstrak — Salah  satu  dari  proses  manufaktur Printed  Circuit Board (PCB)  adalah  proses  etsa  yang  menggunakan  larutan kimia.  Larutan  kimia  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  NH 4 OH,  FeCl 3 dan  CuCl 2 .  Metode  penelitian  yang digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan mesin etsa dengan  menggunkan  motor  servo  yang  terbaca  melalui encoder . Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  diperoleh  kesimpulan bahwa  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  melakukan  proses  etsa untuk seluruh PCB adalah 8 menit untuk  FeCl 3, 18 menit untuk CuCl 2 . Sedangkan  untuk    NH 4 OH  baru terjadi etsa  pada waktu 18 menit.
Kata kunci: PCB, etching , FeCl 3

## I. P ENDAHULUAN
PRINTED  Circuit  Board (PCB)  merupakan  papan  yang terbuat  dari  bahan  komposit  polimer  yang  digunakan  untuk menempatkan  alat  alat  elektronik  yang  dirangkai  menjadi suatu  rangkaian  elektronik  yang  terintegrasi.  PCB  merupakan perangkat  utama  dalam  manufaktur  PCB.  Dalam  proses manufaktur PCB, salah satu proses yang harus dilewati adalah proses  etsa.  Etsa  merupakan  suatu  proses  yang  menggunakan larutan  kimia  dengan  komposisi  tertentu  dan  jenis  latutan tertentu yang digunakan untuk menghilangkan bagian tertentu dari suatu material. Hal yang paling penting dalam proses etsa adalah  prosesnya  berlangsung  cepat,  ramah  terhadap lingkungan dan biaya produksi selama proses manufaktur PCB bersifat  minimum  [1].  Beberapa  larutan  kimia  yang  dapat digunakan  dalam  proses  etsa  adalah Ferrit  Chlorid (FeCl 3 ), ammonium  persulfat,  asam chromic , cupric  chloride (CuCl 2 ), alkaline ammonia,  dan hydrogen  chloride . Larutan Ferrit Chlorid (FeCl 3 ) ini sering digunakan sebagai bahan etsa pada bahan  PCB  ( Printed  Circuit  Board )  karena  memiliki  tingkat laju  reaksi  kimia  yang  tinggi  dan  tingkat  regenerasi  yang rendah  dibandingkan  dengan  bahan  ammonium  persulfat, asam chromic , cupric chloride (CuCl 2 ), dan alkaline ammonia yang memiliki sifat kebalikan dari larutan FeCl 3 [2-5].
Penelitian  tentang  etsa  dilakukan  secara  komprehensif dilakukan  oleh  berapa  peneliti  di  antaranya  menghasilkan perbandingan laju etsa kimia tembaga dan kualitas permukaan PCB  dengan  dua  larutan  kimia  etsa  (FeCl 3 dan  CuCl 2 )  [3-4], penelitian tentang karakteristik dari PCB dalam larutan Ferrit Chlorid (FeCl 3 )  [3]  dan  penelitian  tentang  waktu  yang dibutuhkan  untuk  proses  etsa  PCB  multilayar  menggunakan larutan Ferrit  Chlorid (FeCl 3 )  dengan  konsentrasi  minimum 28%  [4].  Namun  penggunaan  bahan  FeCl 3 ini  tidak  ramah terhadap  lingkungan  dan  bersifat  racun  bila  digunakan  terus menerus selama proses produksi. Sehingga diperlukan larutan etsa  yang  memiliki  laju  reaksi  kimia  yang  tinggi  dan  tingkat regenerasi  yang  rendah.  Salah  satu  larutan  yang  dapat digunakan  adalah  NH 4 OH.  Larutan  NH 4 OH  ini  sering digunakan  sebagai  bahan  etsa  pada  manufaktur  elektronik. Namun,  larutan  NH 4 OH  ini  sering  digunakan  sebagai  bahan etsa  pada  bahan  semikonduktor  sedangkan  untuk  bahan Multilayar PCB jarang digunakan sebagai bahan etsa. Berikut akan  disampaikan  penelitian  mengenai  NH 4 OH.  Beberapa hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  peneliti  tentang NH 4 OH  sebagai  bahan  etsa  yaitu  penelitian  tentang  pengaruh HCl  dan  NH 4 OH  pada  lapisan  Cu 2 ZnSn  sebagai  lapisan absorber [5],  penelitian  tentang  pengaruh  KCN  dan  NH 4 OH terhadap  CZTSse  Solar  Cell  [6]  dan  penelitian  tentang karakteristik  permukaan  AlGaN  yang  dietsa  dengan menggunakan  HCl  dan  NH 4 OH  [7].  Berdasarkan  penelitian yang  telah  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  tersebut menunjukan bahwa HCl dan NH 4 OH memiliki kelebihan yaitu memiliki desorpsi thermal yang tinggi terhadap bahan karbon dan oksigen, memiliki laju etsa yang tinggi dan bersifat ramah lingkungan  jika  dibandingkan  dengan  FeCl 3 .  Namun  kajian tentang  efektivitas  dari  NH 4 OH  belum  dilakukan  secara optimal sehingga penelitian tentang bahan ini sangat potensial untuk dilakukan.
Berdasarkan  hal  tersebut  kami  menyusun  jurnal  penelitian dengan judul Kajian Efektivitas dari Konsentrasi Larutan Etsa (NH 4 OH,  FeCl 3 Dan  CuCl 2 )  Pada  Multilayar  Rigid  PCB.
Kajian Efektivitas Larutan Etsa NH 4 OH, FeCl 3 , dan CuCl 2 pada Multilayar Rigid Printed Circuit Board
Hanifah Riafinola, Shintiya Lifitri, Mcael Timanta Ginting, Budiana *
*Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
* Email: budiana@polibatam.ac.id
Penelitian  ini  mengkaji  efektivitas  larutan  etsa  NH 4 OH sebagai  pengganti  larutan  FeCl 3 dan  CuCl 2 yang  sering digunakan  oleh  peneliti  sebelumnya.  Fokus  kajian  penelitian ini  adalah  diperolehnya  informasi  mengenai  laju  etsa  yang optimal untuk  bahan multilayar PCB.

## II. M ETODE P ENELITIAN

## A. Tahapan Etsa
Tahapan etsa yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari beberapa  tahapan  pelaksanaan.  Untuk  lebih  jelasnya, gambaran  umum  mekanisme  penelitian  dapat  dilihat  pada diagram alir ( flowchart ) pada Gambar 1.
Gambar 1. Flowchart penelitian

## 1. Tahapan Persiapan
Tahapan awal dalam melakukan penelitian ini adalah proses pembuatan  pola  PCB . Dalam  mendesain  PCB  multilayar  ini terdiri  dari  desain top  layer,  top  inner  layer,  bottom  inner layer dan buttom  layer .  Setelah  desain  dibuat,  tahapan selanjutnya  yang  dilakukan  adalah  tahapan  pembuatan  pola film  yang  digunakan  untuk  mencetak  pola  PCB.  Pola  Film terbuat  dari  bahan  keras  film  yang  dibuat  dengan menggunakan  suatu  mesin  cetak  khusus  dan  proses pencelupan  dilakukan  dengan  menggunakan  suatu  larutan develop dan fixer .  Ukuran  PCB  yang  digunakan  pada penelitian ini adalah A5 atau 21 x 15 cm.
Tahapan  selanjutnya  adalah  PCB  dilubangi  bagian pinggirnya dengan menggunakan mesin Dril dan PCB dilapisi dengan  plastik  khusus  menggunakan  energi  panas.  Tujuan penggunaan perlakukan tersebut adalah untuk melindungi pola yang  akan  tercetak  pada  PCB  supaya  tetap  melekat.  Tahapan selanjutnya  adalah  proses Exposure PCB.  Proses Exposure PCB  merupakan  proses  pencetakan  pola  PCB  dengan mengukanan  suatu  Pola  Film  yang  telah  dibuat  dengan bantuan sinar UV dan tahapan akhir dari tahapan persiapan ini adalah Proses pencelupan  PCB yang telah diberi pola dengan cairan menggunakan Develop (Na 2 CO 3 ) untuk menghilangkan plastik khusus yang tidak berguna untuk melindungi Pola.
2. Proses Pengetsaan PCB
Setelah  semua  proses  persiapan  PCB  selesai  selanjutnya adalah proses pengetsaan PCB yang merupakan proses dimana permukaan  tembaga  pada  PCB  yang  tidak  terlindungi  oleh pola  terkikis  dengan  menggunakan  larutan  kimia  yang  telah ditetapkan.  Pada  proses  ini,  larutan  kimia  yang  digunakan adalah NH 4 OH, FeCl 3 dan CuCl 2 .

## 3. Proses Inspeksi
Proses  inspeksi  merupakan  proses  pemeriksaan  terhadap PCB  dengan menggunakan  suatu  kamera.  Hasil  gambar  yang diperoleh  dari  kamera  yang  dihasilkan  akan  dianalisa menggunakan software Image-j untuk mendapatkan presentase daerah yang telah ter-etsa .

## 4. Analisa Data dan Pembahasan
Data  yang  diperoleh  dianalisa  baik  dari  segi  struktur  PCB yang  terbentuk,  bentuk  geometri  PCB,  dan  permukaan  PCB. Data  yang  diperoleh  akan  dilakukan  pengolahan  data  dengan menggunakan  karakteristik  gambar  dan  perhitungan  laju  etsa yang diperoleh.

## 5. Penarikan Kesimpulan
Berdasarkan  data  yang  diperoleh,  ditarik  suatu  kesimpulan mengenai efektivitas dari larutan pengetsa terhadap rigid PCB multilayar.

## III. H ASIL D AN P EMBAHASAN
Proses  etsa  dilakukan  dalam  rentang  waktu  2  menit. Pengambilan data hanya dilakukan sampai PCB teretsa dengan sempurna. Pengambilan data ini merujuk pada tingkat efisiensi waktu  dari  etsa  yang  terjadi  pada  plat  PCB.  Berikut  adalah hasil dari PCB yang telah dietsa pada waktu tertentu:

## A. Etsa dengan Menggunakan NH 4 OH
Larutan  etsa  yang  digunakan  dalam  proses  etsa  adalah larutan  NH 4 OH . Hasil  yang  diperoleh  disajikan  pada  Tabel  I. Perhitungan  laju  etsa  dilakukan  dengan  menggunakan persamaan (1)).
(1)
di mana:
= Laju etsa (cm/menit)
= daerah yang teretsa (cm)
= waktu (menit)
Dapat  dilihat  pada  Tabel  I  bahwa  pengetsaan  dengan menggunakan  larutan  NH 4 OH  dalam  waktu  18  menit  hanya menghasilkan  pengkikisan  sebesar  6,73%  terhadap  lapisan tembaga pada PCB.

## B. Etsa dengan Menggunakan FeCl 3
Larutan  etsa  yang  digunakan  dalam  proses  ini  adalah larutan FeCl 3 . Hasil yang diperoleh disajikan pada Tabel II.
TABEL I
D ATA GAMBAR DAN ANALISA ETSA DENGAN LARUTAN NH 4 OH
Waktu (Menit) Plat PCB Area Plat PCB Yang Ter-Etsa Laju Etsa (cm/Menit) 0 0% 0,00 2 6.73% 0,37 TABEL II
D ATA GAMBAR DAN ANALISA ETSA DENGAN LARUTAN F E C L 3 Waktu (Menit) Plat PCB Area Plat PCB Yang Ter-Etsa Laju Etsa (cm//Menit)
0
0% 0,00
2 0.85% 0,43 4 42.41% 10,39 6 95.39% 8,83 8 100% 0,58
Berdasarkan  Tabel  II  dapat  dilihat  bahwa  plat  PCB mengalami  pengelupasan  lapisan  tembaga  secara  sempurna setelah  8  menit.  Hal  ini  menunjukan  telah  terjadinya  reaksi kimia  antara  larutan  etsa  dengan  permukaan  bahan  yang dietsa.  Laju  etsa  maksimum  terjadi  pada  waktu  4  menit  dan mengalami penurunan setelahnya.

## C. Etsa dengan Menggunakan CuCl 2
Larutan  etsa  yang  digunakan  dalam  proses  ini  adalah larutan  CuCl 2 .  Hasil  yang  diperoleh  dengan  pemberian perlakuan beserta perhitungan daerah pada PCB yang ter-etsa disajikan pada Tabel III.
Berdasarkan  Tabel  III  dapat  dilihat  bahwa  plat  PCB mengalami  pengelupasan  lapisan  tembaga  secara  sempurna setelah  18  menit.  Hal  ini  menunjukan  telah  terjadinya  reaksi kimia  antara  larutan  etsa  dengan  permukaan  bahan  yang dietsa.  Laju  etsa  maksimum  terjadi  pada  waktu  12  menit  dan mengalami penurunan setelahnya.
TABEL III D ATA GAMBAR DAN ANALISA ETSA DENGAN LARUTAN C U C L 2 Waktu (Menit) Plat PCB Area Plat PCB Yang Ter-Etsa Laju Etsa (Area/Menit) 0 0% 0,00 2 0% 0,00
4
0.03% 0,01
6
2.51% 0,42 8 17.80% 1,91
10 31.19% 1,34
12 92.23% 5,09 14 98.46% 0,45 16 99.86% 0,06 18 100% 0,01

## D. Perbandingan waktu etsa dengan persentase daerah PCB teretsa FeCl3, CuCl2, NH4OH
Setelah dilakukan perhitungan daerah pada PCB yang ter- etsa,  maka  dibuat  grafik  hubungan  antara  waktu  etsa  dengan persentase daerah PCB teretsa (disajikan pada Gambar 2).
Berdasarkan Gambar 2 terlihat bahwa larutan FeC 3 > CuCl 2 > NH 4 OH. Hal ini menunjukan bahwa larutan FeCl 3 memiliki tingkat  proses  etsa  yang  paling  tinggi  bila  dibandingkan dengan  jenis  larutan  lainnya.    Sedangkan  untuk  NH 4 OH walaupun  belum  memiliki  tingkat  etsa  yang  tinggi  jika
dibandingkan  dengan  FeCl 3 namun  telah  berhasil  melakukan proses etsa pada waktu 18 menit.
Gambar 2. Grafik hubungan antara waktu etsa dengan  persentase daerah PCB ter-etsa

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  diperoleh kesimpulan  bahwa  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  proses pengetsaan  dengan  hasil  sempurna  untuk  PCB  menggunakan larutan  FeCl 3 adalah  8  menit  dan  proses  pengetsaan  dengan menggunakan  larutan  CuCl 2 membutuhkan  waktu  18  menit. Proses  pengetsaan  dengan  menggunakan  larutan  NH 4 OH dalam waktu 18 menit hanya menghasilkan pengikisan lapisan pada  PCB  sebesar  6.73%  sehingga  diperlukan  waktu  yang lebih  lama  untuk  dapat  melakukan  proses  etsa  pada  seluruh PCB.  Berdasarkan  hasil  penelitian  tersebut,  perlu  dilakukan kajian  penelitian  yang  mendalam  tentang  NH 4 OH  sehingga dapat  menggantikan  larutan  FeCl 3 dan  CuCl 2 dalam  rentang waktu yang relatif cepat.
R EFERENSI
[1] Cahyono,  H.  B.  dan  Ariani,  N.  M.  “Reduksi  Tembaga  Dalam  Limbah Cair  Proses  Etching  Printing  Circuit  Board  (PCB)  dengan  Proses Elektrokimia,” Jurnal Riset Industri ., vol. 8, no. 2, pp. 101-121, 2014. [2] Cakır,  O.  “Copper  etching  with  cupric  chloride  and  regeneration  of waste etchant,” Journal of  Materials  Processing  Technology., vol. 175, no. 1-3, pp. 63-68, 2006.
[3] T,  Nakano. et  al .  “Detection  Of  Poly  Halogenated  Biphenyls  In  The FeCl 3 Manufacturing  Process,” Organohalogen  Compounds .,  vol.  69, pp. 435, 2007.
[4] Budiana. et al . “Kajian Waktu Etsa Dan Penurunan Massa PCB Double Layer,” Jurnal Integrasi., vol.  10, no. 2, pp. 86-91, Okt. 2018. [5] Kumar,  V.  et  al.  “Effect  Of  HCl  and  NH 4 OH  Etching  on  CZTSSe Absorber Layer,” Vacuum ., vol. 155, pp. 336-338, 2018.
[6] Erkan, M. E. et al . “Interplay Between Surface Preparation and Device Performance  in  CZTSSe  Solar  Cells:  Effects  of  KCN  and  NH 4 OH Etching,” Solar Energy Materials and Solar Cells., vol. 136, pp. 78-85, 2015.
[7] Sohal,  R.,  Dudek,  P.  dan  Hilt,  O.  “Comparative  Study  of  NH 4 OH  and HCl Etching Behaviours on AlGaN Surfaces,” Applied Surface Science., vol. 256, no. 7, pp. 2210-2214, 2010.
y = 0.2945x - 0.4063 R² = 0.9125 y = 0.1439x - 0.3492 R² = 0.8569 y = 0.0037x - 0.0135 R² = 0.2727 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 2 4 6 8 1012141618 Persentase Da erah P CB Ter -Etsa (% ) Waktu Etsa (Menit) Grafik Hubungan Antara Waktu Etsa Dengan Persentase Daerah PCB Ter-Etsa Fecl3 Cucl2 NH4Oh