Abstract—Pengaplikasian  teknologi  dapat  mempermudah manusia  dalam  kehidupan  sehari-hari.  Salah  satu  tekonologi  ini adalah RFID. Pada pembuatan chip RFID, timbul masalah pada proses  pick  and  place  yaitu  terdapat  beberapa  variabel    set  up mesin  yang  kurang  optimal,    kendala  tersebut  membuat  mesin kurang    efisien  dalam  waktu  dan  kualitas,  sehingga  dilakukan optimalisasi  variabel-variabel  tersebut.  Proses  optimalisasi  pada penelitian  ini  tidak  hanya  mempertimbangkan  cycle  time  yang minimum  tetapi  juga  kualitas  produk  yang  dihasilkan.  Oleh karena  itu  pada  tahap  awal  percobaan  dicari  selang  nilai  dari variabel-variabel  yang  akan  dioptimalisasi.  Pada  selang  ini produk  yang  dihasilkan  masih  masuk  ke  dalam  spesifikasi kualitas  yang  telah  ditentukan.  Langkah  selanjutnya  adalah proses optimalisasi cycle time menggunakan Design of Experiment dengan  metode  RSM.  Tujuannya  meminimalisasikan  cycle  time sehingga  produk  dapat  lebih  banyak  diproduksi  tanpa mengorbankan kualitas.   Hasil dari metoda ini adalah cycle time selama  3,188  detik  dari  yang  sebelumnya  4,9  detik.  Diketahui pada satu  leadframe terdapat 36 chip. Sehingga total waktu  pick and place menurun menjadi 1,91 menit per leadframe (3,188x 36). Untuk perhitungan waktu die attach ditambah pick and place per leadframe adalah = 1,91 menit + 1,30 menit (epoxy application) + 1 menit (handling) + 0,35 menit (inspection) = 4,56 menit. Dari hasil perhitungan  ini  akan  diperoleh  UPH  13  leadframe,  meningkat sebanyak 2 leadframe dari sebelumnya.

## Keyword: pick and place, DoE, UPH

## I. P ENDAHULUAN
TEKNOLOGI  RFID  berfungsi  sebagai  identifikasi  yang dapat  menyimpan  dan  mengambil  data  jarak  jauh  dengan mengunakan  gelombang  radio  berisi  infomasi  yang  disimpan secara  elektronik  yang  dapat  dipasang  pada  produk  atau makhluk hidup [1][2]. Meningkatnya kebutuhan atas teknologi ini  menyebabkan  dalam  proses  pengemasannya  dibutuhkan waktu  yang  efisien  untuk  mendapatkan  jumlah output yang maksimal untuk melayani peningkatan kebutuhan tersebut [3].
Penelitian ini dilakukan di Teaching Factory Manufacturing of Electronics yang merupakan fasilitas manufaktur elektronika semikonduktor  yang  ada  di  Politeknik  Negeri  Batam.  TFME dibagi  atas  tiga  divisi  yaitu  manufaktur  pengemasan  IC,
manufaktur PCB dan manufaktur perakitan komponen. Fokus penelitian  ini  adalah  optimalisasi  waktu  fabrikasi chip untuk RFID  pada  bagian die  attach yang  menggunakan  mesin ROYCE  DE  35  ST  yang  dilakukan  pada  divisi  manufaktur pengemasan IC.

## II. DASAR TEORI
Proses pengemasan IC terdiri dari beberapa tahap yang dapat dilihat pada gambar 1 di bawah. Pertama-tama dilakukan wafer inspection untuk  dicek  apakah  ada defect atau crack pada wafer . Tahap kedua adalah wafer mounting dimana wafer diberi laminasi  dan  dipasang  pada  sebuah ring  frame .  Tahap  ketiga adalah wafer  sawing dimana wafer dipotong  menjadi  ukuran chip yang diinginkan. Tahap keempat adalah die attach dimana chip akan dilekatkan ke leadframe . Setelah dilekatkan akan ada pengeringan epoxy yang disebut epoxy curing . Tahap keempat adalah wire bond dimana kaki chip dihubungkan dengan kaki leadframe .  Tahap  kelima  adalah molding and  PMC  dimana senyawa mold digunakan untuk melapisi chip . Tahap keenam adalah trim  and  form dimana dambar yang  mengisolasi  kaki leadframe dihilangkan.  Tahap  ketujuh  adalah plating dimana kaki leadframe dilapisi timah solder.  Tahap kedelapan adalah marking dan auto  vision dimana  paket  diberi  kode  industri. Tahap  terakhir  adalah trim  &  formsingulation dimana  paket dipisahkan dari lead frame strip [4].
Gambar 1. Proses flow IC packaging

## Optimalisasi Variabel Pick and Place untuk Meningkatkan Output Proses Die Attach pada Fabrikasi Chip RFID
Daniel A.S. 1 , Aditya Gautama D 1* , Dwi Imam M 1
1 Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
* Email: adityagautama@polibatam.ac.id
Fokus penelitian ini adalah pada tahapan pick and place yang merupakan  bagian  dari die  attach .  Tahapan pick  and    place menggunakan mesin Royce DE 35 ST dapat dibagi menjadi 4 yaitu [5]:
1. Arm bond bergerak  ke posisi pengambilan/ pick up dan mengaktifkan pick  up vakum  saat  mencapai  posisi pengambilan pick  up .  Kemudian needle / ejector akan naik  untuk  mendorong die dengan  waktu  jeda  ( lift needle delays ). Pada saat yang bersamaan vakum pada ejector peperpot aktif untuk menahan die supaya tidak terdorong dan tertahan pada posisinya.
2. Selanjutnya arm  bond akan  mengangkat die sesuai dengan pengaturan nilai ketinggian pengambilan dalam waktu satu detik ( lift to search height ), 3. Tahap berikutnya arm bond bergerak memindahkan die ke posisi peletakan dan turun ke posisi  sesuai dengan nilai pengaturan ketinggian peletakannya ,
4. Setelah  turun  pada  posisi  peletakannya  vakum  akan berhenti  dan  kemudian  memberikan  tiupan  ( purge picks) bersamaan dengan  jeda  waktu  penempatan ( delay after places )
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2, di bawah.
Gambar 2. Tahapan pick and place
Berdasarkan  penjelasan  di  atas  maka  variabel  yang  akan  di optimalisasi adalah :
1. Lift needle delay
2. Lift search height
3. Purge pick up
4. Delay after place
Mesin Royce DE 35 ST  adalah mesin pick and place yang bekerja secara semi-otomatis yang berfungsi untuk
memindahkan chip ke atas permukaan die pad dengan ukuran 0.006  i nch sampai  0.1  i nch .  Mesin  menggunakan  konfigurasi standar pengambilan chip dengan cara didorong menggunakan needle bersamaan  dengan nozzle yang  menhisap chip dengan vacum .
Gambar 3. Mesin Royce DE 35 ST

## III. M ETODE
Metode Design  of  Experiment (DOE)  adalah  salah  satu metoda statistik yang kompleks dan berguna. Pada metoda ini variabel input pada sebuah proses diubah agar perubahan pada respon output dapat diamati.
Ada  berbagai  macam  pendekatan  metoda  DOE.  Pada penelitian  ini  digunakan  metoda one-shot  response  surface methods (RSM).  Metoda  ini  dipilih  karena  pengambilan  data yang menunjang, model yang dihasilkan memiliki akurasi yang baik,  dan  berguna  untuk  melakukan  optimalisasi  pada  sistem yang didesain [6][7][8].
Pada semua metoda RSM, variabel yang akan di optimalisasi harus bersifat kontinyu. Variabel yang bersifat kategorikal tidak dapat digunakan dengan metoda ini. Karakteristik dari metoda one-shot RSM  adalah  (1)  sebuah  desain  eksperimen  (D),  (2) vector yang menspesifikasikan nilai tinggi (H) dan nilai rendah (L) dari masing-masing variable [6][7] .
Tahapan dari metoda ini adalah sebagai berikut :
a. Tentukan variabel yang akan dipilih dan range nya (H dan L).
b. Tetukan experimental design yang akan digunakan
c. Tentukan  skala  dari experimental  design yang  akan digunakan berdasarkan range
d. Bangun dan tes prototipe dari D. Catat respon  dari setiap run (n) dalam vektor Y.
e. Bentuk desain matriks X, berdasarkan skala desain D. Lalu hitunglah koefisien regresi β est = A · Y
f. Plot model prediksi, y est (x) untuk prototipe output sistem g. Lakukan  optimisasi  menggunakan  model  prediksi sehingga diperoleh hasil yang diinginkan.
Pada penelitian ini ada empat variabel yang akan digunakan yaitu lift  needle  delay , lift  search  height , purge  pick  up ,  dan delay  after  place . Range dari  masing  variebel  diperoleh  dari hasil percobaan dan diskusi dengan tenaga ahli. Hasilnya adalah sebagai berikut :
a. Lift needle delay memiliki range 0,3 – 0,8 s
b. Lift search height memiliki range 7000-8000 µm/s
c. Purge pick up memiliki range 0,1-0,8 s
d. Delay after place memiliki range 0,1 – 0,8 s
Percobaan dilakukan dengan mengubah-ubah satu nilai variabel sementara  variabel  lainnya  ditahan  tetap  serta  dilihat  kualitas produknya.  Tabel  I,  dari  [5],  di  bawah  memperlihatkan  salah satu  contoh  percobaan  untuk  mencari range bagi lift  search height .
TABEL I P ERCOBAAN P ENENTUAN R ANGE L OFT S EARCH H EIGHT
Penentuan  baik  atau  tidak  baik  dilakukan  berdasarkan perbandingan  antara  pergeseran chip dengan  titik  nol penempelan chip X: 438 µm, Y: 388 µm dengan toleransi +10 µm  dan  -10  µm  dari  titik  nol  penempelan chip .  Pengaturan variabel  dinyatakan  baik  jika  hasil  pengukuran  pergeseran masih  terletak  di  dalam  batas  toleransi  yang  ditentukan. Sementara  jika  pengukuran  pergseran chip melebihi  toleransi yang ditentukan maka dinyatakan tidak baik. Untuk lebih jelas, permasalahan ini dapat dilihat pada gambar 4, dari [5] di bawah.
Gambar 4. Penempatan chip pada die pad
Gambar 4 menunjukkan posisi ideal penempatan chip (tepat di tengah die pad ) pada die pad yang telah disediakan. Kotak hitam menunjukkan ukuran chip yaitu: X=500 µm, Y=600 µm dan  bidang  berwarna cream merupakan  luas die    pad yaitu: X=1376µm,  Y=1376µm.  Untuk  poin  A  dan  poin  B  di  atas menunjukkan titik nol antara c hip dan die pad , maka selisih die pad dengan chip adalah X: 438 µm, Y: 388 µm titik nol untuk memulai pengukuran, dengan toleransi pergeseran chip +10 µm , -10µm dari titik nol peletakan chip , sehingga lower X: 428 µm, upper X: 448 µm dan lower Y: 378 µm, upper Y: 398 µm, jika  pengukuran  lebih  atau  kurang  dari  toleransi  yang ditentukan  maka  hasil  peletakan  NG  atau  tidak  baik. Berdasarkan  hasil  ini  dapat  disusun  level  dari  masing-masing variabel yang dapat dilihat pada tabel II berikut [5].
TABEL II V ARIABEL DAN L EVEL PADA RSM Parameter Lift needle delay (s) Lift searc eight (um/s) Purge Pick Up (s) Delay After Place (s) Low 0,300 7800 0,100 0,100 Medium 0,550 7900 0,400 0,400 High 0,800 8000 0,800 0,800
Pada penelitian ini terdapat 3 level, maka nilai α c = 1. Hal ini akan digunakan pada tabel experimental design yang dapat dilihat di tabel III di bawah.
TABEL III
RSM E XPERIMENTAL D ESIGN CCD Run X1 X2 X3 X4
1 -1 1 -1 -1
2 -1 1 -1 1 3 0 0 0 0 4 1 -1 -1 -1 5 1 -1 1 -1 6 -1 1 1 -1 7 -1 1 1 1 8 1 1 1 1 9 1 1 1 -1 10 -1 -1 1 -1 11 -1 -1 -1 -1 12 1 -1 1 1 13 0 0 0 0 14 0 0 0 0 15 -1 -1 -1 1 16 0 0 0 0 17 1 1 1 1 18 1 -1 -1 1
19 1 1 -1 -1 20 -1 -1 1 11 21 0 0 0 0 22 0 0 0 αC 23 0 - αC 0 0 24 0 0 0 - αC 25 0 0 0 0 26 - αC 0 0 0 27 0 αC 0 0 28 0 0 - αC 0 29 0 0 αC 0 30 αC 0 0 0
Pada tabel  III di atas, nilai 1 berarti level high , nilai 0 berarti level medium , dan nilai -1 berarti level low . Tabel ini akan diisi dan dijalankan pada software minitab.

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Setelah semua data dari bab III dimasukkan dan diolah pada minitab, maka diperoleh beberapa hasil. Hasil pertama  adalah persamaan model regresi yang dihasilkan dari DOE. Persamaan regresi tersebut dapat digunakan untuk menghitung cycle time pada proses die attach . Persamaan ini lah yang diminimasi oleh metoda  RSM one  shot. Model  regresi  ini  memiliki  nilai  R-sq (R 2 )  sebesar  94,41%.  Nilai  R-sq  menyatakan  seberapa  baik model mengestimasi data, semakin mendekati nilai 100% maka semakin  baik.  Maka  disimpulkan  data  sudah  dapat  diestimasi dengan  baik  oleh  model  regresi  yang  dihasilkan,  persamaan model regresi  dapat dilihat pada persamaan 1 di bawah [9][8].
4 3 4 2 3 2 4 1 3 1 2 1 2 4 2 3 2 2 2 1 4 3 2 1 22 , 0 000386 , 0 000357 , 0 404 , 0 632 , 0 000157 , 0 625 , 1 025 , 2 000001 , 0 37 , 0 65 , 3 52 , 0 01136 , 0 29 , 1 7 , 46 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x time Cycle + + + + + − + − + + − − − + = (1)
Pada persamaan 1 di atas, variabel x 1 adalah lift needle delay, variabel x 2 adalah lift search height , variabel x 3 purge pick up , dan variabel x 4 adalah delay after place .
Hasil kedua adalah hasil optimisasi dari  variabel penelitian ini. Nilai variabel dan cycle time yang optimal adalah :
a. Nilai optimal untuk lift needle delay adalah 0,3 detik.
b. Nilai optimal untuk lift search height adalah 7666,67µm/s.
c. Nilai optimal untuk purge pick up adalah 0,1 detik.
d. Nilai optimal untuk delay after place adalah 0,17 detik.
e. Nilai optimal untuk cycle time adalah 3,189 detik
Luaran  terakhir  adalah  grafik  optimalisasi  untuk  masing- masing variabel. Grafik ini dapat dilihat pada gambar 5. Pada gambar  ini  dapat  dilihat  nilai  optimal  adalah  pada  titik perpotongan antara garis merah dan biru.
Jika  dibandingkan  dengan setup alat  sebelumnya  yang memiliki cycle  time 4,9  detik  sudah  ada  penurunan  menjadi kurang lebih 3,2 detik. Waktu ini adalah per- chip . Dalam satu leadframe ada 36 chip dapat dilihat pada gambar 6. Sehingga sebelum  optimalisasi  waktu pick  and  place untuk  seluruh leadframe adalah 2,94 menit dan setelah optimalisasi menjadi 1,91 menit.
Gambar 5. Grafik Optimal untuk Setiap Variabel
Jika  dihitung  secara  keseluruhan  untuk  proses die  attach , maka:
a. Untuk proses sebelum optimalisasi:
Die attach (5,59 menit) = pick and place (2,94)  + epoxy application (1,3)+ handling (1) + inspection (0,35) b. Untuk proses setelah optimalisasi:
Die  attach (4,56  menit)  = pick  and  place (1,91)  + epoxy application (1,3) + handling (1) + inspection (0,35)
Selanjutnya  jika  dikonversi  ke  satuan Unit  per  Hour (UPH) maka hasil setelah optimalisasi diperoleh 13 leadframe per jam dari sebelumnya 11 leadframe per jam.
Gambar 6. Leadframe

## V. K ESIMPULAN
Ada beberapa hal yang dapat disimpulkan dari penelitian ini. Pertama  adalah  optimalisasi  dari  proses pick  and  place menggunakan metoda DOE RSM one-shot berhasil meningkatkan  output  dari  11 leadframe per  jam  menjadi  13 leadframe per  jam.  Kedua  nilai  optimal  untuk  varibel  proses pick and place yang diperleh untuk lift needle delay 0,3 detik, untuk lift search height 7666,67µm/s, untuk purge pick up 0,1 detik,  untuk delay after place 0,17 detik, dan untuk cycle time 3,189 detik. Ketiga model regresi yang dihasilkan memiliki R- sq sebesar 94,41% yang menyatakan model sudah dengan baik dapat merepresentasikan data. Keempat optimalisasi dilakukan tanpa mengorbankan kualitas chip .

## REFERENSI
[1]  S.  F.  Wamba,  A.  Anand,  dan  L.  Carter,  “RFID  Applications,  Issues, Methods  and  Theory:  A  Review  of  the  AIS  Basket  of  TOP  journals,” Procedia Technol. , vol. 9, hal. 421–430, Jan 2013, doi: 10.1016/j.protcy.2013.12.047.
[2]  F.  Chetouane,  “An  overview  on  RFID  technology  instruction  and application,” in IFAC-PapersOnLine , Mei 2015, vol. 28, no. 3, hal. 382– 387, doi: 10.1016/j.ifacol.2015.06.111.
[3]  C. C. Lee, C. T. Li, C. L. Cheng, dan Y. M. Lai, “A novel group ownership transfer  protocol  for  RFID  systems,” Ad  Hoc  Networks ,  vol.  91,  hal. 101873, Agu 2019, doi: 10.1016/j.adhoc.2019.101873.
[4]  W. J. Greig, Integrated circuit packaging, assembly and interconnections . Springer US, 2007.
[5]  D.A. Sinaga, “Optimalisasi Parameter Pick and Place untuk Meningkatkan Output Produk,” Politeknik Negeri Batam, Batam, 2019.
[6]  A. K. Dewi, I. W. SUMARJAYA, dan I. G. A. M. SRINADI, “Penerapan Metode Permukaan Respons Dalam Masalah Optimalisasi,” E-Jurnal Mat. , vol. 2, no. 2, hal. 32, Mei 2013, doi: 10.24843/mtk.2013.v02.i02.p035.
[7]  Theodore  T.  Allen,  “Introduction,”  in Introduction  to  Engineering Statistics and Six Sigma , Springer London, 2006, hal. 1–26.
[8]  S. K. Behera, H. Meena, S. Chakraborty, dan B. C. Meikap, “Application of  response  surface  methodology  (RSM)  for  optimization  of  leaching parameters  for  ash  reduction  from  low-grade  coal,” Int.  J.  Min.  Sci. Technol. , vol. 28, no. 4, hal. 621–629, Jul 2018, doi: 10.1016/j.ijmst.2018.04.014.
[9]  A.  Nooraziah  dan  V.  J.  Tiagrajah,  “A  study  on  regression  model  using response  surface  methodology,”  in Applied  Mechanics  and  Materials , 2014, vol. 666, hal. 235–239, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.666.235.