DESIGN OF EXPERIMENT (DOE) LIQUID PHOTOIMAGEABLE SOLDER MASKS PCB PADA TEACHING FACTORY MANUFACTURING OF ELECTRONICS (TFME) POLITEKNIK NEGERI BATAM
Nadhrah Wivanius * , Nur Sakinah Asaad * , Heru Wijanarko # , dan Ira Zamzami @
Politeknik Negeri Batam  Program Studi Teknik Elektronika Manufaktur
# Program Studi Teknik Mekatronika
@ Program Studi Teknik Elektronika
Jl. Ahmad Yani Batam Kota. Kota Batam. Kepulauan Riau. 29461. Indonesia E-mail: wijanarko@polibatam.ac.id

## Abstrak
Makalah ini mengkaji beberapa variabel untuk mencari paramater yang paling baik dalam proses pembuatan PCB. Kajian  ini    mengimplementasikan  PCB  dengan  proses screen  printing yang  menggunakan    aplikasi  LPISM ( Liquid  Photoimageable  Solder  Masks ).  Dimana  dalam  prosesnya  pelapisan  PCB  dilakukan  dengan mengendalikan  jumlah  cairan solder  masks dalam  sekali  pelapisan  menggunakan  parameter  yang  tepat menggunakan metode Design of Experiment (DoE). Metode DoE ini bertujuan untuk memperbaiki kualitas PCB dengan  biaya  seminimal  mungkin.  DoE  pada  LPISM  diterapkan  di  Teaching  Factory  Manufaktur  Elektronika Politeknik Negeri Batam dengan tujuan  untuk melindungi jalur PCB agar tidak terhubung satu dan yang lainnya, memberikan  takaran  yang  tepat,  serta  mengurangi  penggunaan solder  masks  lamination .  Sehingga,  laboran  di Teaching Factory, Politeknik Negeri Batam dapat memproduksi PCB yang menggunakan metode LPISM dengan kualitas sesuai standar. Dari hasil analisis, didapatkan sudut yang tepat untuk melakukan screen printing adalah antara 15 0 - 20 0 agar menghasilkan screen yang tidak rusak. Selain itu, proses oven dapat menipiskan solder masks hingga  70  –  80%.  Sehingga  dari  hasil  keseluruhan  rangkaian  percobaan,  didapatkan  data  ke-24  yang  dapat dijadikan rekomendasi karena telah sesuai dengan standar IPC-SM-840C, dengan hasil ketebalan solder masks yaitu 2,5 µm.
Kata kunci: DoE, LPISM, PCB, screen printing, solder masks

## Abstract
This paper examines several variables to formulated the best parameters in the PCB manufacturing process. This study was implements a PCB with a screen printing process that uses the LPISM (Liquid Photoimageable Solder Mask) application. Where in the process PCB coating is done by connecting the amount of solder liquid mask in one coating using the right parameters using the Design of Experiment (DoE) method. This DoE method improves the quality of the PCB at the lowest possible cost. DoE on LPISM applied at the Teaching Factory Manufaktur Elektronika Politeknik Negeri Batam with the aim of protecting the PCB lines from being connected to one another, providing the right measurements, and using the use of laminated mask solder. Thus, Politeknik Negeri Batam Teaching Factory  laboratory assistants can produce PCBs  using the LPISM method with quality according to standards. From the analysis, obtained an appropriate angle for screen printing is between 15 0 -20 0 so that the screen is not damaged. In addition, the oven process can thin the solder mask up to 70-80%. In accordance with the  results  of  comprehensive  testing,  the  24th  data  obtained  can  be  recommended  because  it  fulfill  the IPC-SM-840C standard, with the 2.5 μm solder mask thickness.
Keywords: DoE, LPISM, PCB, screen printing, solder masks
Vol. 12 No. 1, April 2020, 55-63
e -ISSN: 2548-9828

## 1. Pendahuluan
Perkembangan  teknologi  akan  banyak  melibatkan penggunaan perangkat elektronik. Sebelum diproduksi dalam skala industri, maka terlebih dahulu dibuat prototype- nya.  Dalam  sebuah  rangkaian elektronik,  perlu  adanya  komponen  agar  rangkaian tersebut  berfungsi  dengan  baik.  Komponen  dan rangkaian tersebut membutuhkan suatu wadah untuk menghubungkan  antara  komponen  satu  dan  lainnya. Papan Rangkaian Tercetak (PRT) atau sering disebut PCB  ( Printed  Circuit  Board ).  PCB  adalah  sebuah papan dilapisi tembaga yang merupakan wadah untuk komponen-komponen  elektronika  yang  tersusun membentuk  rangkaian  elektronik  atau  tempat rangkaian elektronika yang menghubungkan komponen elektronik yang satu dengan lainnya tanpa menggunakan kabel.
PCB yang telah diproduksi, dilapisi oleh solder masks dengan  menggunakan  proses screen  printing . Kelebihan  menggunakan screen  printing ini  adalah menghasilkan PCB dalam jumlah besar dengan hanya menggunakan screen , dan dapat digunakan lebih dari sekali.  Sedangkan solder  masks adalah  lapisan  pada PCB  yang  menutupi  lapisan  atas  atau  bawah  pada jalur-jalur  tembaga  untuk  mempermudah  proses solder dengan melindungi tembaga sebagai konduktor agar komponen satu dan lainya tidak saling terhubung dan  dapat  mengurangi  kemungkinan  terjadinya  arus pendek.
Teknologi solder  masks yang  biasanya  dipakai  di Teaching  Factory    Manufacturing  of  Electronics (TFME),  Politeknik  Negeri  Batam  adalah  dengan melaminasi atau solder masks lamination . Teknologi ini  memiliki  kelemahan  yaitu, solder  masks tidak tahan panas, daya simpan yang kurang, dan berbiaya mahal.  Sehingga,  sebagai  alternatif  dari  metode sebelumnya,  peneliti  mencoba  untuk  menggunakan aplikasi Liquid  Photoimageable  Solder  Masks (LPISM)  dan  metode Design  of  Experiment (DoE) agar dapat memenuhi standar IPC-SM-840C.
Pada  riset  ini,  implementasi  PCB  melalui  proses screen  printing dengan  dilapisi  oleh solder  masks yang menggunakan aplikasi LPISM. Dalam penerapannya,  PCB  dilapisi  dengan  mengendalikan jumlah  cairan solder  masks dalam  sekali  pelapisan menggunakan  parameter  yang  tepat  dengan  metode DoE  yang  bertujuan  untuk  memperbaiki  kualitas menggunakan biaya seminimal mungkin. Sebelumnya  pernah  dilakukan  beberapa  riset menggunakan liquid  photoimageable ,  diantaranya: liquid UV photoimageable Error!  Bookmark  not defined. ;  dan liquid photoimageable pada etching resist ink [2]. Selain itu, liquid photoimageable untuk solder  mask [3]  dan  komposisi solder  resist  ink [4] telah terdaftar patennya di Amerika Serikat. Pada riset ini,  LPISM  akan  diterapkan  di  TFME  Politeknik
Negeri  Batam  dengan  tujuan  untuk  menemukan takaran  yang  tepat,  serta  mengurangi  penggunaan solder masks lamination . Sehingga, laboran di TFME Politeknik  Negeri  Batam  dapat  memproduksi  PCB menggunakan  metode  LPISM  dengan  kualitas  yang baik.

## 2. Studi Literatur
2.1. Design of Experiment (DoE)
Untuk  menentukan  parameter  yang  tepat  dalam proses solder  mask ,  maka  metode  yang  tepat  pula harus  digunakan.  Metode  yang  bertujuan  untuk memperbaiki  kualitas  dengan  biaya  seminimal sehingga dalam menentukan parameter digunakanlah sistem  yang  disebut Design  of  Experiment (DoE). Riset menggunakan DoE pernah dilakukan sebelumnya,  seperti:  untuk  mencari  nilai  optimum dari  parameter solder  paste  printing [5];  dan pencetakan  film  tebal  untuk  substrat  keramik  pada proses screen printing -nya [6].
DoE  adalah  kajian  mengenai  penentuan  kerangka dasar kegiatan pengumpulan informasi terhadap objek yang  memiliki  variasi,  berdasarkan  prinsip-prinsip statistika.  DoE  ini  digunakan  sebagai  alat  untuk merancang  suatu  eksperimen  dengan  kaidah-kaidah statistik  untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal. Desain  yang  dimaksud  adalah  segala  prosedur  yang sifatnya sistematik, dilakukan dalam kondisi terkontrol  untuk  menemukan  efek-efek  yang  belum diketahui,  untuk  menguji  atau  mematangkan  suatu hipotesis.  Ketika  menjalankan  proses  analisis, eksperimen  kerap  digunakan  untuk  mengevaluasi variabel  yang  memiliki impact signifikan  terhadap hasil  akhir,  dan  mengetahui  level  variabel  harus diperbaiki untuk memperoleh hasil yang diharapkan. Dalam  metode  Taguchi  ada  tiga  tahap  dalam mengoptimasi produk yaitu :
a. System Design
Tahap pertama untuk mendesain dan memunculkan ide–ide,  metode  dan  untuk  menjawab  hasil hipotesis atau untuk meningkatkan kualitas produk.
b. Parameter Design
Tahap  ini  merupakan  pembuatan  secara  fisik  atau prototipe  secara  matematis  berdasarkan  tahap sebelumnya  melalui  percobaan  secara  statistik. Tujuannya adalah mengidentifikasi setting parameter  yang  akan  memberikan  performansi rata-rata pada target dan menentukan pengaruh dari faktor gangguan pada variasi dari target.
c. Tolerance Design Penentuan toleransi dari parameter  yang berkaitan dengan dampak atau output  yang dihasilkan. Pada tahap ini, kualitas ditingkatkan dengan mengetatkan  toleransi  pada  parameter  atau  proses untuk mengurangi terjadinya variabilitas.
2.2. Liquid Photoimageable Solder Masks (LPISM)
Teknologi  LPISM  pertama  kali  dikembangkan  pada tahun  1980.  Jenis  LPISM  yaitu  solder  masks  dalam bentuk  cair  ( liquid )  yang  apabila  telah  dilapisi  pada PCB  dan  dipengaruhi  oleh  suhu  dan  pencahayaan sekitarnya  akan  menjadi  solid  tetapi  dalam  bentuk yang tipis [7].
Solder mask adalah lapisan polimer pernis tipis yang biasanya  diaplikasikan  untuk  melindungi  jalur tembaga pada PCB dari oksidasi dan mencegah saling terhubungnya kaki-kaki komponen satu dan komponen  lain  nya  yang  memiliki  jarak  berdekatan, dikarenakan  jalur  tembaga  adalah  bagian  konduktor yang  apabila  gumpalan  solder  mengenai  jalur tembaga lain akan merusak komponen lainya. Untuk melapisi PCB dengan solder masks harus memperhatikan  tebal  dan  tipisnya  pelapisan.  Sifat solder  masks yang  permanen,  yang  disebabkan  oleh proses  UV  atau expose  film ke  PCB,  sehingga menyebabkan solder  masks “masak”  atau  mengeras. Apabila terjadi kesalahan pada saat proses penyolderan,  sangat  sulit  untuk  mengkikis  atau membersihkan lapisan solder masks yang sangat tebal, dan  akan  sangat  sulit  untuk  proses  penyolderan. Kesalahan  yang sangat sederhana ini,  mengharuskan mengganti  penggantian  papan  PCB  yang  baru. Berdasarkan standar oleh The Institute for Interconnecting  And  Packaging  Electronic  Circuits IPC-SM-840C dan IPC-SM-840D tentang Qualification  and  Perfomance  of  Permanent  Solder Mask dan oleh  ketebalan lapisan Solder Masks pada PCB adalah 0.0025 mm atau 2.5 µ [8], [9].

## 3. Metode Penelitian

## 3.1. Rangkaian Percobaan
Rangkaian  Percobaan  ini  merupakan  hasil  produksi Teaching  Factory  Manufacturing  of  Electronics (TFME)  Politeknik  Negeri  Batam,  yang  mana  pada proses solder  masks -nya  menggunakan laminate solder mask . Rangakaian PCB ini digunakan sebagai bahan  ajar  karena  desain  komponennya  dibutuhkan dan  sudah  mencakup  untuk  sertifikasi  dari  skema Inspeksi  dan  Rework  PCB  Assembly  dari  LSP  P1 Politeknik Negeri Batam. Dalam satu ukuran PCB A4 210 x 297 mm dapat memuat sembilan PCB.

## Gambar 1 PCB untuk Sertifikasi Inspeksi dan Rework PCB
Assembly

## 3.2. Sistem Kerja
Dengan pengaplikasian LPISM proses yang dilewati lebih  rumit,  dalam  prosesnya  sebelum  PCB  dilapisi oleh solder  masks ,  PCB  akan  melewati  beberapa tahap, yang akan dijelaskan pada gambar berikut:

## Gambar 2 Blok Diagram Langkah Kerja Percobaan
3.3. Drilling PCB
Setelah  PCB  melewati  proses brushing ,  PCB  akan memasuki  tahap drilling atau  pengeboran  yang menggunakan aplikasi RoutePro 2008.

## Gambar 3 Rangkaian untuk Proses Drilling
Pada aplikasi akan ditampilkan mata bor untuk proses drilling agar sesuai dengan pad hole pada IC, atau pad komponen  lainnya.  Pada tool  in  use sebelah  kanan aplikasi  akan  jelas  terlihat  diameter  mata  bor  yang digunakan. Pada gambar 4 ditunjukkan aplikasi untuk drilling pada  kolom  sebelah  kanan  merupakan  mata drilling yang akan digunakan.
3.4. Exposure PCB
Pada  proses exposure atau expose PCB,  digunakan sebuah  film  yang  akan  diletakkan  pada  PCB  dan disinari oleh UV untuk mencetak rangkaian pada PCB. Untuk  rangkaian  seperti  pada  gambar  5  di  bawah membutuhkan waktu sekitar 15 – 30 detik.

## Gambar 5 Film untuk Mencetak Rangkaian pada PCB
3.5. Development PCB
Pada  proses development menggunakan  larutan NaCO 3 (sodium karbonat). PCB akan dilarutkan atau dibersihkan  dari  bagian  yang  terpapar  sinar  UV. Larutan development yang  bewarna  biru  ini  akan menunjukkan  hasil  dari  proses  UV,  pada  bagian pad IC atau komponen lainnya akan meluruh.
3.6. Etching PCB
PCB etching adalah  suatu  proses  untuk  membuang bagian  timah  yang  tidak  dibutuhkan  dengan menggunakan  larutan  menggunakan  larutan ferric chloride (FeCl 3 ).  Dimana  waktu  yang  dibutuhkan untuk  proses etching plat  PCB  pemanasan  dengan stirer  5  menit  lebih  cepat  dibandingkan  pemanasan tanpa stirer[10]. Hasil yang didapat, ditunjukkan pada gambar  6,  adalah  rangkaian  skematik  yang  telah tercetak  di  papan  PCB  kosong  dapat  diproses  agar terbentuk jalur PCB nya.

## Gambar 6 Hasil Proses Etching PCB

## 3.7. Soldermask PCB
Setelah  proses etching selesai,  PCB  akan  langsung disapu  dengan solder  masks di  semua  permukaan. Dalam  implementasinya,  proses solder  masks ini menggunakan  mesin screen  printing atau  mesin
sablon.  Untuk  proses  meratakan solder  masks ditentukan  variabel  dalam  menyesuaikan  dengan kondisi mesin sebagai berikut :
1. Tebal squeegee : 9,27 mm
2. Tinggi squeegee : 1,84 cm
3. Panjang squeegee : 39,5 cm
4. Tinggi gagang squeegee : 3,8 cm
5. Jarak antara screen ke PCB : 3,63 mm

## Gambar 7 Bagian Squeegee pada Mesin Screen Printing
Pada  gambar  7  ditunjukkan  bagian-bagian squeegee pada  mesin screen  printing ,  yang  mana  pengaturan posisi  telah  disesuaikan  dengan  proses  percobaan. Pada  gambar  dapat  dilihat  ada  jarak  antara  screen dengan  PCB,  ketika squeegee menyapu  permukaan PCB  dengan solder  masks PCB  akan  disedot  oleh vacuum , agar cat dapat merata dan tidak lengket atau menempel  pada screen saat frame mesin  diprogram naik.

## Gambar 8 Pergerakan Squeegee Terhadap Screen
Gambar 8 menunjukkan bagaimana pengaruh putaran skala squeegee mesin  yang  mengakibatkan  turunnya squeegee sehingga  menimbulkan  tekanan terhadap screen . Pada gambar tersebut dapat dilihat bagaimana screen berpengaruh  terhadap  penyapuan  oleh squeegee . Screen yang  materialnya  lebih  fleksibel akan mengikuti tekanan squeegee .
3.8. Oven PCB
Proses oven PCB atau predry dilakukan dengan tujuan agar solder masks matang atau  mengeras pada PCB. Prosesnya, PCB dipanggang dengan suhu 72 – 76 0 C dalam waktu 30 menit.
3.9. Exposure PCB
Agar pad pada  PCB  tidak  terhubung  satu  dengan lainnya,  dilakukan  tahap    penyinaran  UV  sekali  lagi setelah proses solder masks , untuk menempelkan film
yang berbeda yaitu top layer . Area yang tidak tertutup oleh  film  akan  mengeras,  sehingga solder  mask matang.
Gambar 9 Film untuk UV Solder Masks
3.10. Development PCB
Pada  proses develop ini  bagian  yang  terlapisi solder mask tidak  akan  terkikis.  Hanya  membersihkan bagian  yang  terpapar  sinar  UV  pada  saat  proses expose ,  lalu  akan  dilanjutkan  dengan  membilas dengan air biasa.
3.11. Oven PCB
Pada  proses oven ,  PCB  akan  dimasukkan  ke  dalam oven dengan suhu 150 0 C, untuk mematangkan solder masks sekaligus  untuk  menguji  ketahanan solder masks . Hasil akhir dari PCB ditunjukkan pada gambar 10.

## Gambar 10 Hasil Akhir PCB
3.12. Measure PCB
Pada bagian akhir, PCB akan diukur ketebalan solder masks menggunakan  alat,  seperti  pada  gambar  11, yang  disebut depth  and  height  measure  scope untuk mengetahui  hasilnya  mendekati  standar  atau  sesuai standar IPC-SM-840C.
4. Hasil dan Pembahasan

## 4.1. Proses Pengambilan Data
Pada pengambilan data Design of Experiment (DoE) Liquid Photoimageable Solder Masks (LPISM), film akan memasuki proses expose pada screen . Pada awal percobaan, cairan solder masks dicampurkan dengan aseton  (C 3 H 6 O)  agar solder  mask yang  semulanya kental  menjadi  sedikit  cair.  Tetapi,  mencampurkan aseton  menyebabkan solder  masks menjadi  lebih mudah  kering  dan  merusak screen sehingga screen menjadi “buntu” dalam artian solder mask tidak dapat tercetak pada permukaan PCB. Sebelum proses solder masks PCB dilakukan dengan mesin screen printing , percobaan dilakukan secara manual untuk mengetahui hasil  dari  pengaruh  cairan solder  mask terhadap screen dan  PCB  apakah  menjiplak  pada  PCB  atau akan buntu dan menempel pada screen .
Selanjutnya PCB yang sudah di solder masks tersebut, akan di oven dalam suhu 72–76 0 C selama 30  menit. Setelah itu, PCB akan diukur ketebalan solder masks dengan  menggunakan  alat  yang  disebut depth  and heigh measure scope .

## Gambar 12 Screen Tercetak
Pada gambar 12 merupakan hasil dari film yang telah tercetak  dan  telah  disinari  ( expose )  ke screen .  Film yang  digunakan  adalah  film  negatif.  Sehingga  yang terjiplak pada screen adalah bagian yang akan disapu oleh solder masks saja. Hasil penyapuan solder masks dapat dilihat pada gambar 13 seperti berikut.

## Gambar 13 Hasil PCB Setelah Penyapuan Solder Masks
Selanjutnya hasil PCB ini akan di ukur ketebalannya menggunakan    alat depth  and  heigh  measure  scope . Pada proses pengambilan data, akan diambil beberapa
titik  untuk  dijadikan  bahan  pengukuran.  Pada pelapisan solder  maks yang  akan  diukur  adalah daerah  efektif,  yaitu  daerah  yang  hasil  pelapisanya secara  “kasat  mata”  tampak  lebih  bagus,  tidak  ada kecacatan.

## Gambar 14 Daerah Efektif Pelapisan Solder Masks PCB
Pada  gambar  14  merupakan  PCB  yang  berukuran  2 Pada  gambar  14  terlihat  lingkaran  bewarna  merah, yang  merupakan    titik  –  titik  pengambilan  data  dari daerah  efektif  PCB  yang  terlapisi  oleh solder  mask untuk    diukur  ketebalannya.  Setelah  diketahui ketebalan solder  masks di  setiap  titik  maka  akan dihitung  hasil  rata–rata  pengukuran  tersebut  dan disimpulkan  sebagai  ketebalan solder  masks secara keseluruhan.
Daerah efektif biasanya ada pada daerah tengah PCB, dan  titik  pengukuran  akan  diambil  pada  daerah tersebut,  dikarenakan  pada  tepi  atau  awal  pelapisan solder masks akan ada penyesuaian dari variabel yang diberikan dengan papan PCB.
4.2. Tabel  DoE Liquid  Photoimageable  Solder Masks PCB
Pembuatan  tabel  dibutuhkan  untuk  menguraikan interaksi  antara  variabel  satu  dan  lainnya.  Pada percobaan DoE ini, percobaan dilakukan sebanyak 81 kali  percobaan.  Karena  terdiri  dari  empat  variabel yang  mana  masing  –  masing  variabel  memiliki  tiga kontrol berbeda, yang diuraikan pada tabel I.
T ABEL I
V ARIABEL P ERCOBAAN
Variabel
Kontrol
Variabel 1 Kandungan solder masks (gram) 21 gram 20 gram 24 gram Variabel 2 Kandungan hardener (gram) 5 gram 4 gram 1 gram Variabel 3 Sudut (dalam derajat) 25 0 20 0
15 0
Variabel 4
Putaran skala squeegee mesin (dalam mikron) 800 µ 900 µ
1000 µ
Dimana,  81  kali  perobaan  didapat  perhitungan berikut:
kali x n 81 Percobaan 3 Percobaan Percobaan 4    x = jumlah kontrol dalam variabel (1) 4.3. Verifikasi Hasil Verifikasi hasil dilakukan untuk memastikan keakuratan data. Data yang diambil pada verifkasi ini adalah  angka  yang  mendekati  ketebalan  dari  standar IPC – SM – 840C yaitu 2.5 µm. Angka yang akan di lakukan  sebagai  verifikasi  hasil  dapat  terlihat  pada tabel II berikut.
T ABEL II D ATA V ERIFIKASI H ASIL Percobaan ke- 16 18 24 26 Kandungan Solder Masks 21 gram     20 gram 24 gram Kandungan Hardener 5 gram 4 gram   1 gram   Sudut Squeegee 25 o 20 o 
15 o  Putaran Skala Squeegee Mesin 800 µ  900 µ  1000 µ   Pengukuran tebal Solder Masks Titik 1 4 2 2 1 Titik 2 6 2 7 3 Titik 3 1 3 2 4 Titik 4 5 3 3 1 Hasil Rata-rata Pengukuran 4 2,25 3,5 2,25 n x x x x n      ... Mean 3 2 1 (2)       1 Variance 2 2     n x x s (3) n s 2 Error(SE) Standard  (4)
s 2
Deviation Standard  x = data
n = jumlah data
(5)
Dari hasil verifikasi data ke-16,data ke-18,data ke-24, dan  data  ke-26  tersebut  dapat  dilihat  bahwa  standar
T ABEL III P ERCOBAAN V ERIFIKASI DATA KE -16; DATA KE -18; DATA KE -24; DAN DATA KE -26 P1
P2 P3 P4 P5 Mean S 2 SD SE
Data ke - 16
Titik 1 2 4 4 2 4
3,95 1,62 1,27 0,28
Titik 2 5 4 6 6 3 Titik 3 4 3 2 3 6 Titik 4 4 5 3 5 4 Rata-rata 3,75 4 3,75 4 4,25 Data ke – 18 Titik 1 2 2 1 2 1
2,5 0,68 0,82 0,18
Titik 2 3 3 3 3 4 Titik 3 3 2 4 3 3 Titik 4 2 2 3 2 2 Rata-rata 2,5 2,25 2,75 2,25 2,5 Data ke – 24 Titik 1 1 4 3 3 1
3,5 2,68 1,63 0,36 Titik 2 7 4 2 2 4 Titik 3 2 3 4 3 6 Titik 4 4 4 5 6 2 Rata-rata 3,5 3,75 3,5 3,5 3,25 Data ke - 26 Titik 1 2 3 3 2 2
2,4 1,2 1,09 0,24
Titik 2 5 2 4 3 1 Titik 3 1 1 4 2 3 Titik 4 2 2 1 2 3 Rata-rata 2,5 2 3 2,25 2,25
*Pengukuran dalam satuan µm (mikrometer); Pn adalah Percobaan
error yang didapatkan hasilnya lebih kecil dari mean, maka  nilai  mean  tersebut  dapat  digunakan  sebagai representasi  dari  keseluruhan  data.  Tetapi,  diantara semua data yang telah diuji verifikasi hasilnya,ditunjukkan  pada  tabel  III,  data  ke  –  24 memiliki  nilai  error  yang  sangat  tinggi.  Dapat disebabkan oleh penyimpangan data dari nilai mean.

## 4.4. Proses Akhir
Pada  pengukuran  final,  sesuai  dengan  blok  diagram gambar 2, proses ini merupakan proses lengkap PCB dengan LPISM. PCB akan mengalami dua kali proses oven  yaitu  setelah  dilapisi  oleh solder  masks dan setelah  proses development PCB.  Pada Data  Sheet solder  masks yang  digunakan solder  masks dapat mengalami penyusutan hingga 70 – 80% [11]
n n   100 Penyusutan n = penyusutan n = hasil data pengukuran (6)
Angka  penyusutan  dihitung  dari  hasil  pengukuran screen tercetak.  Dikarenakan  pada  proses screen tercetak PCB hanya mengalami satu kali proses oven, yang  mana  proses  tersebut  dilakukan  untuk mengeringkan PCB yang masih basah.
Pada tabel IV berikut ini menunjukkan perbandingan antara PCB yang menggunakan screen tercetak (data yang  diambil  adalah  data  sebelum  verifikasi)  dan PCB yang melewati proses secara lengkap.
T ABEL IV
P ERBANDINGAN H ASIL PCB S OLDER MA SK
Titik Efektif Screen Tercetak Proses Lengkap Data ke - 16 Titik 1 4 4 Titik 2 6 3 Titik 3 1 2 Titik 4 5 2 Rata-rata 4 3 Data ke – 18 Titik 1 2 2 Titik 2 2 1 Titik 3 3 1 Titik 4 2 2 Rata-rata 2,25 1,5 Data ke – 24 Titik 1 2 2 Titik 2 7 3 Titik 3 2 3 Titik 4 3 1 Rata-rata 3,5 2,5 Data ke - 26 Titik 1 2 2 Titik 2 2 1 Titik 3 3 1 Titik 4 2 2 Rata-rata 2,25 1,5
*Pengukuran dalam satuan µm (mikrometer)
Setelah mengetahui hasil screen tercetak  dan proses lengkap,  maka  akan  didapat  penyusutan  yang mendekati antara 70 – 80 %, ditunjukkan pada tabel V, yang disebabkan oleh proses oven dengan suhu 1500.
T ABEL V H ASIL P ENYUSUTAN
Penyusutan Data ke- 16 18 24 26
70% 2,8 1,57 2,45 1,57 75% 3 1,68 2,62 1,68 80% 3,2 1,8 2,8 1,8
*Pengukuran dalam satuan µm (mikrometer)

## 4.5. Analisis
Parameter  pertama  yang  paling  mungkin  dapat ditentukan adalah sudut. Sudut  yang baik digunakan adalah 15 0 –20 0 , karena apabila menggunakan sudut di bawah 15 0 maka dapat  merusak screen . Hal tersebut disebabkan  oleh  posisi squeegee yang  terlalu  tegak dan sejajar dengan screen . Sedangkan jika menggunakan  sudut  lebih  dari  20 0 ,  maka  ada kemungkinan solder mask tidak terjiplak ke PCB. Hal tersebut  dapat  terjadi  karena  posisi  yang  sedikit miring  atau  bahkan  terlalu  miring  jika  dikondisikan dengan setting posisi squeegee mesin dan screen .
Semua variabel berpengaruh kepada hasil proses yang didapatkan,  karena  jika  suatu  variabel  tidak dipasangkan  dengan  variabel  lainnya  dengan  tepat, dapat  menghasilkan solder  masks yang  terlalu  tebal pada papan PCB atau bias lebih tipis pada papan PCB yang memungkinkan tidak sesuai standar IPC–SM–840C. Selama percobaan, terdapat hambatan yang didapatkan, salah satunya adalah pada saat melakukan proses oven yang penggunaanya tidak efektif yang mengakibatkan adanya penurunan suhu.
Percobaan  menggunakan  sembilan  PCB  yang digunakan  terus  menerus  untuk  melakukan  81  kali percobaan  data.  Sehingga  pada  saat  membersihkan PCB  menggunakan  aseton,  apabila  tidak  dilakukan dengan  baik  maka  dapat  meninggalkan  sisa  –  sisa solder masks yang berdampak pada ketebalan solder masks pada  PCB  dan  berpengaruh  pada  data  yang didapatkan.
Dari  hasil  data  ke  –  24,  didapat  hasil  yang  sesuai dengan standar IPC–SM–840C, tetapi pada verifikasi hasil data, didapat standar deviasinya adalah  1,63 dan standar error -nya  adalah  0,36.  Data  ke–24  memiliki standar deviasi dan standar error yang sanggat tinggi dibandingkan  dengan  ketiga  data  lainnya  yang  telah diverifikasi  hasilnya.  Tetapi,  data  ke-24  memiliki sudut yang sesuai dengan kriteria “baik” untuk proses produksi yaitu sudut 20 0 , sedangkan data ke–16, data ke–18, dan data ke–26 menggunakan sudut 15 0 yang berarti  merupakan  mendekati  sudut  yang  dapat merusak screen.
Hasil  dari  verifikasi  data  pada  data  ke–24  dapat disebabkan oleh beberapa faktor berikut: 1. Permukaan squeeegee yang  tidak  rata  karena masih  adanya  sisa solder  mask yang  tidak terjiplak  seutuhnya  ke  PCB,  sehingga  ada permukaan  PCB  yang  tebal  dan  tipis  dan permukaan PCB yang tidak rata;
2. Screen yang buntu karena proses sebelumnya;
3. Proses oven yang tidak efektif;
4. Solder  masks yang  digunakan  kadaluarsa, sehingga viskositasnya telah berubah.

## 4.6. Rekomendasi
Dari  percobaan  yang  didapat  data  ke–24  memiliki hasil yang sesuai dengan standar IPC-SM-840C yaitu dengan ketebalan solder masks 2,5 µm. Pada data ke - 24 didapat variabel sebagai berikut:
1. Kandungan solder masks : 21 gram
2. Kandungan hardener : 1   gram
3. Sudut squeegeee : 20 0
4. Putaran skala squeegee mesin : 1000 µ
5. Tidak mencampurkan aseton dalam cairan solder masks

## 5. Kesimpulan
Berdasarkam  hasil  analisis  DoE  dari Liquid Photoimageable  Solder  Masks PCB  yang  telah dilakukan,  didapatkan  simpulan  yaitu:  putaran  skala squeegee ;  sudut  pada  mesin screen printing; kandungan solder masks ; dan hardener mempengaruhi hasil dari solder masks yang terjiplak ke  PCB.  Sudut  yang  tepat  untuk  melakukan screen printing adalah  antara  15 0 -  20 0 ,  sehingga  dengan sudut  tersebut  akan  mengahsilkan screen yang  tidak rusak.  Selain  itu,  hasil  analisis  menunjukkan  bahwa proses oven dapat menipiskan solder masks hingga 70 –  80%.  Sehingga  didapatkan  data  ke-24  yang  dapat dijadikan  rekomendasi  karena  telah  sesuai  dengan standar IPC-SM-840C.

## Referensi
[1]  Zhai-min,  Wang;  Jiang,  Cheng;  Xiu-fang,  Wen; Pi-hui, Pi; Zhuo-ru, Yang, “Research Progress of Liquid  UV  Photo-imageable  Ink  for  Printed Circuit  Board,” Research  Institute  of  Chemical
Engineering, South China University of Technology, Guangzhou , Mar. 2004.
[2]  Liang,  Zhou;  Jiang,  Chen;  Zhuoru,  Yang, “Progress  in  Research  on  Liquid  Photo Imageable  Etching  Resist  Ink,” Research Institute  of  Chemical  Engineering,  South  China
University of Technology, Guangzhou , Jul. 2002.
[3]  Yanagawa, Makoto; Santo, Shinji, “Photopolymerizable  Liquid  Photoimageable
Solder Mask,” US5100767A.
[4]  Chihara, Machio; Funahashi, Mitsukazu,
“Alkaline  Developable  Liquid  Photoimageable Solder Resist Ink Composition,” US4933259A.
[5]  Gopal,  Sekharan;  Mohd  Rohani,  Jafri;  Mohd Yusof, Sha’ri; Abu Bakar, Zailis, “Optimization of  Solder  Paste  Printing  Parameters  Using Design  of  Experiments  (DOE),” Jurnal Teknologi (Sciences and Engineering) UTM , vol.
43, Dec. 2005.
[6]  Pan,  Jianbiao;  Tonkay,  Gregory  L.;  Quintero, Alejandro,  “Screen  Printing  Process  Design  of
Experiments for Fine Line Printing of Thick Film Ceramic  Substrates,” Journal  of  Electronics
Manufacturing ,  vol.  09,  no.  03,  pp.  203–213, 1999. [7]  Coates
Circuit
Products, “Liquid
Photoimageable  Solder  Mask.”  [Online].
Available: https://www.coates.de/ccp/connections/liquid.pd f.
[8]  The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits, “IPC-SM-840C,
Qualification  and  Performance  of  Permanent
Solder Mask.” Jan-1996.
[9]  The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits, “IPC-SM-840D,
Qualification  and  Performance  of  Permanent Solder Mask.” Apr-2007.
[10] B.  Budiana,  E.  Aprilia,  M.  T.  Ginting,  and  B. Sugandi,  “Kajian  Waktu  Etsa  dan  Penurunan Massa PCB double Layar,” JURNAL INTEGRASI , vol. 10, no. 2, pp. 86–91, Oct. 2018,
doi: 10.30871/ji.v10i2.987.
[11] Onstantic Technology Co.,LTD.,
“Photoimageable Solder Resist Ink Data Sheeet:
R  –  500  GAH  Series  (2  component  /  liquid photoimageable solder mask).” .