PENUMBUHAN LAPISAN FILM TEBAL Ag, Pd/Ag, DAN Au DENGAN MENGGUNAKAN METODE SCREEN PRINTING YANG DIAPLIKASIKAN SEBAGAI MIKROSTRIP BANDPASS FILTER.
SEBAGAI MIKROSTRIP BANDPASS FILTER
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains Departemen Pendidikan Fisika
Oleh Listya Utari
1006335
PROGRAM STUDI FISIKA DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
(2)
PENUMBUHAN LAPISAN FILM TEBAL Ag, Pd/Ag, DAN Au
DENGAN MENGGUNAKAN METODE
SCREEN PRINTING
YANG
DIAPLIKASIKAN SEBAGAI MIKROSTRIP
BANDPASS FILTER
Oleh Listya Utari
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
© Listya Utari 2015 Universitas Pendidikan Indonesia
Februari 2015
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian, dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.
(3)
(4)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Telah dilakukan pembuatan film tebal Ag, Pd/Ag, dan Au untuk aplikasi
bandpass filter dalam bentuk mikrostrip dengan metode screen printing Penelitian dilakukan dengan membuat 3 bandpass filter dengan masing-masing menggunakan pasta Au, Ag dan Pd/Ag. Bandpass filter dibuat dengan rancangan agar mampu bekerja pada frekuensi tengah 456 MHz, bandwidth 60 MHz, VSWR 1 dan loss -93,55 dB. Karakterisasi SEM, EDS dan FTIR dilakukan untuk mengetahui morfologi dan kandungan mikrostrip bandpass filter. Sedangkan untuk mengetahui unjuk kerja bandpass filter dilakukan pengujian dengan menggunakan VNA. Hasil SEM menunjukkan ukuran butir dengan pasta Au, Ag dan Pd/Ag masing-masing yaitu , dan . Serta ketebalan jalur konduktor masing-masing yaitu , dan . Berdasarkan hasil SEM menunjukkan pori-pori tersebar pada permukaan mikrostrip sehingga meningkatkan nilai loss bandpass filter. Hasil EDS dan FTIR menunjukkan adanya pengotor C, N, O, H dan Al pada jalur konduktor mikrostrip. Pengukuran ketiga bandpass filter dengan VNA memperoleh hasil yaitu frekuensi tengah 456 MHz, bandwidth 60 MHz, loss 3 dB, dan VSWR 1,3. Hasil fabrikasi memiliki nilai VSWR dan loss yang lebih tinggi dibandingkan dengan rancangan, karena adanya conductor loss akibat pori pada permukaan mikrostrip dan unsur pengotor.
Kata Kunci: Bandpass Filter, Mikrostrip, Strip Konduktor, Teknologi Film Tebal.
A study on fabrication of thick film Ag, Pd/Ag, and Au for microstrip bandpass filter application using screen printing method has been carried out. Research carried out by making three bandpass filter using conductor paste Au, Ag, and Pd/Ag. Bandpass filters are designed at the operating center frequency 456 MHz, bandwidth of 60 MHz, 1 VSWR, and -93.55 dB loss. SEM, EDS and FTIR characterization conducted to determine morphology and content of microstrip bandpass filter. Meanwhile, the performance of bandpass filter was examined by using VNA. SEM results indicate grain size conductor strip using Au, Ag, and Pd/Ag are 0.435 nm, 0.389 nm and 0.913 nm. The thickness of each conductor strips are
, and . Based on SEM results showed pores scattered on the surface of conductor strip,that causes the value loss increases. EDS and FTIR results indicate the presence of impurities C, N, O, H, and Al on conductor strip of microstrip. The measurement of three bandpass filter with VNA get the results that the center frequency 456 MHz, bandwidth of 60 MHz, 3 dB loss and 1.3 VSWR. Fabrication results indicate the value of loss and VSWR, higher than the design. It was due to conductor loss that occurs due to pore on the surface microstrip and also due to the impurity.
Keywords : Bandpass Filter, Microstrip, Conductor Strip, Thick Film Technology
(5)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
(6)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined. UCAPAN TERIMAKASIH... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ... vii DAFTAR GAMBAR ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR TABEL ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR LAMPIRAN ... Error! Bookmark not defined. BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. A.Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined. B.Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. C.Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined. D.Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. E. Manfaat Penelitian ... Error! Bookmark not defined. F. Sistematika Penulisan ... Error! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. A.Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined. B.Mikrostrip Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined. C.Material Mikrostrip Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined. 1. Strip konduktor dan bidang ground ... Error! Bookmark not defined. 2. Substrat ... Error! Bookmark not defined. D.Hasil Penelitian Mikrostrip Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined.
E. Teknik Pembuatan Mikrostrip Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined.
(7)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
1. Printing ... Error! Bookmark not defined. 2. Drying ... Error! Bookmark not defined. 3. Firing ... Error! Bookmark not defined. BAB III METODOLOGI ... Error! Bookmark not defined. A.Metodologi Penelitian ... Error! Bookmark not defined. B.Waktu dan Tempat Penelitian Skripsi ... Error! Bookmark not defined. C.Desain Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 1. Tahap Persiapan ... Error! Bookmark not defined. 2. Tahap Pelaksanaan ... Error! Bookmark not defined. 3. Tahap Akhir ... Error! Bookmark not defined. D.Alat dan Bahan ... Error! Bookmark not defined. 1. Bahan – Bahan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 2. Peralatan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3. Alat Karakterisasi ... Error! Bookmark not defined. E. Langkah – Langkah Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 1. Studi Literatur ... Error! Bookmark not defined. 2. Desain Filter ... Error! Bookmark not defined. 3. Pembuatan Filter ... Error! Bookmark not defined. F. Karakterisasi ... Error! Bookmark not defined. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined. A.Karakteristik Kandungan Lapisan Konduktor ... Error! Bookmark not defined.
B.Morfologi Permukaan Mikrostrip ... Error! Bookmark not defined. C. Pengukuran Bandpass Filter ... Error! Bookmark not defined. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined. A. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined. B. Saran ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ... Error! Bookmark not defined.
(8)
[Type text]
BAB I PENDAHULUAN
A.Latar Belakang
Teknologi menjadi suatu kebutuhan yang penting dalam era globalisasi seperti sekarang ini, salah satu teknologi yang sangat berperan dalam kehidupan bermasyarakat yaitu teknologi komunikasi. Teknologi komunikasi memiliki peranan yang sangat penting bagi masyarakat modern seiring dengan kebutuhan masyarakat akan informasi yang cepat, dengan adanya teknologi komunikasi terkini pertukaran informasi menjadi lebih mudah tidak terbatas ruang dan waktu. Saat ini perkembangan teknologi komunikasi telah memasuki era teknologi komunikasi nirkabel yang memungkinkan untuk mendapat informasi lebih cepat meskipun dalam jarak yang jauh.
Sistem teknologi komunikasi nirkabel merupakan teknologi komunikasi yang menggunakan sistem komunikasi data. Sistem komunikasi data yaitu proses pengiriman dan penerimaan informasi data dari dua atau lebih device melalui media transmisi. Namun pada proses transmisi data sering kali terdapat gangguan, seperti gangguan akibat adanya sinyal – sinyal yang tidak diinginkan atau noise. Untuk dapat menghindari adanya gangguan akibat noise saat melakukan komunikasi, maka dibutuhkanlah sebuah filter yang berfungsi untuk memisahkan spektrum yang luas untuk pengiriman dan penerimaan (Supriyanto, 2010).
Secara umum tujuan dari penggunaan filter adalah untuk meningkatkan kualitas dari sebuah sinyal misalnya menghilangkan dan mengurangi noise. Filter juga dapat digunakan untuk mendapatkan informasi yang dibawa oleh sinyal. Selain itu juga, filter digunakan untuk memisahkan dua atau lebih sinyal yang sebelumnya dikombinasikan, pengkombinasian sinyal ini bertujuan untuk mengefisienkan pemakaian saluran komunikasi yang ada. Filter juga dapat digunakan untuk mengeliminasi rentang frekuensi dari sinyal aslinya (Sakinah, 2011).
(9)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Berdasarkan sifat penguatannya filter dibedakan menjadi filter aktif dan filter pasif. Filter aktif terdiri dari komponen transistor, op-Amp, kapasitor, dan resistor, sedangkan filter pasif terdiri dari komponen resistor, kapasitor dan induktor (Supriyanto, 2010). Sedangkan berdasarkan frekuensi yang dilewatkannya filter dibedakan menjadi high pass filter, low pass filter, band pass filter, dan band stop
filter. Low pass filter merupakan filter yang hanya akan melewatkan frekuensi
yang lebih rendah dari frekuensi cutoff (fc), high pass filter merupakan filter yang hanya akan melewatkan frekuensi diatas frekuensi cutoff (fc), band stop filter merupakan filter yang meredam frekuensi pada daerah diantara frekeunsi cutoff pertama dan frekuensi cutoff kedua, dan band pass filter merupakan filter yang meloloskan frekuensi pada daerah diantara frekeunsi cutoff pertama dan frekuensi
cutoff kedua.
Bandpass filter merupakan komponen penting yang digunakan pada transmitter dan receiver. Bandpass filter digunakan pada transmitter dan receiver
sebagai komponen yang dapat memilih sinyal di dalam bandwidth tertentu pada frekuensi center tertentu, dan menolak sinyal di wilayah frekuensi lain, terutama di daerah frekuensi yang memiliki potensi untuk mengganggu sinyal informasi, sehingga dengan penggunaan bandpass filter proses penerimaan dan pengiriman sinyal pada transmitter dan receiver dapat berjalan dengan baik (Alaydrus, 2010).
Penelitian mengenai perancangan dan pembuatan berbagai jenis filter telah banyak dikembangkan dengan berbagai desain, frekuensi yang dibutuhkan, dan teknik pembuatan. Beberapa penelitian mengenai perancangan desain bandpass
filter diantaranya dikemukakan oleh Toto Supriyanto (2011) dalam jurnal ilmiah
elektro dengan judul “Desain RF Low Noise Band Pass Filter untuk Aplikasi WiMax Menggunakan Kapasitansi Aktif” dan tesis Toto Supriyanto (2010) dengan judul “Perancangan Bandpass Filter untuk CPE m-WiMax Menggunakan Filter Aktif Mikrostrip Hairpin”. Pada penelitiannya Toto merancang bandpass filter dalam bentuk mikrostrip, karena bandpass filter dalam bentuk mikrostrip lebih mudah dalam proses fabrikasi, menghasilkan ukuran filter yang kecil dan losses (rugi) yang ditimbulkan relatif lebih kecil. Mikrostrip merupakan jenis saluran
(10)
3
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
transmisi yang terdiri strip konduktor, ground plane yang dipisahkan oleh bahan dielektrik atau substrat.
Salah satu teknik pembuatan mikrostrip bandpass filter yaitu dengan menggunakan teknologi film tebal dan teknologi film tipis. Pembuatan mikrostrip
bandpass filter menggunakan teknologi film tebal dan film tipis telah dilakukan
diantaranya oleh Sunit Rane dan Vijaya Puri (2002) yang membandingkan
bandpass filter menggunakan teknologi film tebal dan teknologi film tipis.
Menurut hasil penelitian Sunit (2002) diketahui jika dengan teknologi film tebal menghasilkan lebih banyak mengalami peredaman sinyal dibandingkan dengan film tipis, namun menurut Sunit karakteristik bandpass filter film tebal dapat dikatakan sebanding dengan bandpass filter film tipis. Dalam pengembangannya teknik pencetakan film tebal diketahui telah dapat mengimbangi teknologi film tipis. Teknologi film tebal memungkinkan rancangan untuk menggabungkan
microwave dan digital functions pada substrat alumina yang memiliki
konduktivitas termal yang tinggi (Rane, 2002). Selain itu perkembangan terbaru dalam proses film tebal juga telah memungkinkan membuat jalur dan jarak antar jalur yang lebih baik dengan kinerja yang sebanding dengan teknologi film tipis (Aftanasar, 2002).
Teknologi film tebal juga memiliki kelebihan yaitu biaya produksi dan biaya investasi yang lebih murah dibandingkan dengan teknologi film tipis, keandalan dan kinerja yang semakin meningkat, serta memiliki ukuran yang kecil, ringan, dan sangat fleksibel. Dengan teknologi film tebal akan dihasilkan lapisan film yang tebalnya 15-30 mikron. Proses pembuatan film tebal lebih murah dan mudah sehingga dalam aplikasi hybrid IC dewasa ini didominasi oleh film tebal, sekitar 75 - 80% nya (Effendi,1996).
Dalam penelitian Sunit dan Puri (2002) membuat mikrostrip bandpass filter dengan teknologi film tebal menggunakan 4 macam pasta konduktor perak (Ag) dengan komposisi perak yang berbeda–beda. Hasilnya didapatkan dari setiap
bandpass filter menunjukkan hasil bandwidth yang berbeda-beda. Penelitian lain
(11)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
stripinum-perak (Pt/Ag). Menurut Sunit dan Puri (2002), sifat dari mikrostrip bergantung kepada material penyusun yang digunakan untuk membuat mikrostrip tersebut. Penelitian mengenai pengaruh material penyusun mikrostrip bandpass
filter masih jarang dilakukan. Saat ini penelitian mengenai mikrostrip bandpass filter sebagian besar mengacu kepada penelitian desain dari mikrostrip bandpass filter.
Pada penelitian kali ini akan dilakukan pembuatan mikrostrip bandpass filter dengan teknologi film tebal menggunakan pasta konduktor Ag, Pd/Ag & Au. Penelitian dilakukan di Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi (PPET) – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Bandung. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pengaruh dari pasta konduktor Ag, Pd/Ag & Au terhadap kandungan unsur setelah fabrikasi, karakteristik morfologi, dan kinerja mikrostrip bandpass filter.
B.Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka permasalahan yang akan dikaji pada penelitian ini adalah:
a. Kandungan unsur apakah yang terbentuk dalam mikrostrip bandpass filter menggunakan pasta Ag, Pd/Ag, dan Au setelah fabrikasi, dan bagaimana pengaruhnya terhadap kinerja mikrostrip bandpass filter?
b. Bagaimana karakteristik morfologi mikrostrip bandpass filter
menggunakan pasta Ag, Pd/Ag, dan Au?
c. Bagaimana kinerja mikrostrip bandpass filter menggunakan pasta konduktor Ag, Pd/Ag, dan Au?
C.Batasan Masalah
Bandpass filter dibuat dalam bentuk mikrostrip dengan struktur lapisan strip
konduktor, substrat dan bidang ground. Lapisan strip konduktor dan bidang
ground dibuat menggunakan material konduktor. Pada penelitian ini digunakan
(12)
5
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
konduktor pada mikrostrip. Sedangkan material substrat yang digunakan pada penelitian ini yaitu substrat Alumina 96% dengan 9,8. Pemilihan penggunaan substrat alumina 96% pada penelitian ini yaitu agar diperoleh hasil mikrostrip dengan ukuran yang kecil.
Karena semakin tinggi nilai , menghasilkan mikrostrip dengan ukuran yang semakin kecil. Proses pendeposisian lapisan konduktor dan ground diatas substrat menggunakan metode screen printing karena prosesnya mudah, murah dan dapat digunakan untuk membuat mikrostrip dengan ukuran yang kecil dan ringan.
Sebagai hasil unjuk kerja dari mikrostrip bandpass filter akan diperoleh parameter terukur yaitu frekuensi tengah, bandwidth, VSWR, dan loss. Parameter tersebut diukur dengan menggunakan alat ukur VNA (vector network analyzes). Untuk mengetahui komposisi kandungan lapisan konduktor pada mikrostrip
bandpass filter dilakukan pengukuran menggunakan alat EDS (energy dispersive spectroscopy), dan untuk mengetahui gugus fungsi mikrostrip bandpass filter diuji
menggunaka scanner FTIR (fourier transform infra red). Sedangkan untuk mengetahui karakteristik morfologi mikrostrip bandpass filter, dilakukan karakterisasi dengan menggunakan alat SEM (scanning electron microscopy).
D.Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian skripsi adalah untuk mengetahui kinerja mikrostrip
bandpass filter dengan menggunakan pasta konduktor Ag, Pd/Ag, dan Au. Dan
untuk mengetahui kandungan unsur setelah fabrikasi, karakteristik morfologi dari mikrostrip bandpass filter yang dibuat dengan teknologi film tebal menggunakan pasta Ag, Pd/Ag, dan Au.
E.Manfaat Penelitian
Penelitian tentang mikrostrip bandpass filter dengan teknik film tebal, diharapkan mampu memberikan informasi mengenai perancangan dan fabrikasi dari mikrostrip bandpass filter. Penelitian ini juga diharapkan mampu
(13)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
memberikan informasi pengaruh dari pasta konduktor terhadap karakteristik dan unjuk kerja mikrostrip bandpass filter.
F. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN
Bab ini terdiri dari latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi mengenai tinjauan pustaka pendukung yang digunakan dalam pembahasan mengenai pembuatan mikrostrip bandpass filter dengan menggunakan teknologi film tebal.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Berisi penjelasan yang rinci mengenai metode penelitian. Terdiri dari lokasi dan waktu penelitian, desain penelitian dan pelaksanaan penelitian. Pelaksanaan penelitian membahas mulai dari tahap persiapan yaitu perancangan mikrostrip bandpass filter, tahap pelaksanaan yaitu proses fabrikasi dari mikrostrip bandpass filter dan tahap akhir yaitu karakterisasi mikrostrip bandpass filter.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi hasil penelitian serta pembahasan dari hasil penelitian yang dikaitkan dengan kajian pustaka.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi mengenai kesimpulan berupa poin – poin hasil penelitian dan saran yang dapat ditujukan kepada peneliti selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Berisi sumber – sumber yang telah digunakan dan dikutip dalam penulisan skripsi.
(14)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB III METODOLOGI
A.Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan oleh penulis dalam penelitian ini yaitu studi literatur dan eksperimen. Material yang digunakan berupa substrat alumina (Al2O3), pasta konduktor emas (Au), perak (Ag) dan palladium-perak (Pd/Ag) dengan teknik pembuatan screen printing dalam bentuk saluran transmisi mikrostrip.
B. Waktu dan Tempat Penelitian Skripsi
Tempat pelaksanaan : Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPET – LIPI)
Waktu pelaksanaan : September - November 2014
Alamat : Komplek LIPI Jl. Sangkuriang Gd. 20 – Bandung 40135 telp. 2505660, 2504661 Fax. 022-2504659.
C.Desain Penelitian
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan beberapa metode penelitian yang dibagi dalam tiga tahapan dan disusun secara sistematis seperti dalam bagan dibawah ini:
(15)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian
Penelitian dibagi ke dalam tiga tahapan yaitu tahap persiapan, tahap pelaksanaan, dan tahap akhir. Berikut merupakan penjelasan dari masing – masing kegiatan dari tiap tahapan.
1. Tahap Persiapan
Kegiatan pada tahap persiapan adalah:
a. Studi pendahuluan dilakukan untuk menentukan rumusan masalah dan batasan masalah dari penelitian. Studi pendahuluan yang dilakukan dengan cara menganalisis penelitian- penelitian yang telah dilakukan sebelumnya,
Studi Pendahuluan
Studi Literatur
Perancangan Bandpass Filter
Pembuatan Bandpass Filter
Karakterisasi
Pengolahan Data
Analisa Data
Kesimpulan Akhir
(16)
21
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
sehingga didapatkan rumusan dan batasan masalah dalam merancang penelitian. Dalam penelitian kali ini, rumusan masalah yang diambil adalah pengaruh lapisan konduktor Ag, Pd/Ag & Au terhadap unjuk kerja mikrostrip bandpass filter dengan teknologi film tebal.
b. Melakukan studi literatur melalui media cetak seperti buku ilmiah, tesis, jurnal, dan artikel maupun media elektronik seperti internet, ebook.
c. Merancang kegiatan penelitian yaitu menentukan struktur mikrostrip
bandpass filter yang akan dibuat, dimensi, teknik pembuatan, dan
karakterisasi mikrostrip bandpass filter.
d. Bandpass filter yang akan dibuat merupakan bandpass filter berbasis
mikrostrip. Lapisan konduktor mikrostrip bandpass filter dibuat menggunakan 3 material pasta konduktor yang berbeda yaitu Ag, Pd/Ag & Au. Stuktur saluran mikrostrip menggunakan desain struktur bandpass
filter dengan frekuensi tengah 456 MHz, bandwidth 60 MHz, VSWR 1
dan loss -93,55. 2. Tahap Pelaksanaan
Kegiatan pada tahap pelaksanaan adalah;
a. Pembuatan screen untuk lapisan saluran mikrostrip dan ground di atas substrat.
b. Penumbuhan lapisan saluran mikrostrip dan ground di atas substrat menggunakan teknik screen printing.
c. Proses pengeringan mikrostrip bandpass filter setelah lapisan saluran mikrostrip dan ground telah ditumbuhkan. Pengeringan dilakukan menggunakan pada temperature 100oC selama 15 menit.
d. Proses pembakaran mikrostrip bandpass filter dilakukan menggunakan
Furnace Infra Red dengan temperature puncak 850oC selama kurang lebih 30 menit.
e. Mikrostrip bandpass filter yang telah dibuat dikarakterisasi menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope), EDS (Energy Dispersive
(17)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
unjuk kerja filter dilakukan pengukuran menggunakan VNA (Vector
Network Analyzes).
3. Tahap Akhir
Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah:
a. Berdasarkan karakterisasi SEM akan dihasilkan foto struktur morfologi dari permukaan lapisan saluran mikrostrip bandpass filter.
b. Berdasarkan karakterisasi EDS akan dihasilkan grafik komposisi material yang terkandung pada lapisan saluran mikrostrip bandpass filter.
c. Berdasarkan karakterisasi FTIR akan dihasilkan grafik berupa hubungan bilangan gelombang dan persentase transmitansi yang merepresentasikan gugus fungsi pada lapisan saluran mikrostrip bandpass filter.
d. Berdasarkan pengukuran VNA diperoleh data frekuensi tengah dari mikrostrip bandpass filter.
e. Membuat kesimpulan berdasarkan hasil pengolahan dan analisis data. f. Memberikan saran yang harus dilakukan untuk penelitian selanjutnya
berdasarkan temuan – temuan pada penelitian ini.
D.Alat dan Bahan
1. Bahan – Bahan Penelitian
a. CDF3 (Capilarry Direct Film) b. Ulano 133
c. Ulano 5
d. Pasta perak (Ag)
e. Pasta palladium perak (Pd/Ag) f. Substrat Alumina (Al2O3) 96 % g. Dye water
h. Aseton
2. Peralatan Penelitian a. Screen
(18)
23
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
c. Pinset
d. Screen printer
e. Oven
f. Furnace Infra Red
g. Screen Maker
h. Pemotong substrat
i. Ultrasonic cleaner
3. Alat Karakterisasi
a. SEM (Scanning Electron Microscope) b. EDS (Energy Dispersive Spektrocopy) c. FTIR (Fourier Transform Infra Red) d. VNA (Vector Network Analyzes)
E.Langkah – Langkah Penelitian
Berikut merupakan langkah – langkah penelitian yang dilakukan penulis yaitu: 1. Studi Literatur
Studi literatur dilakukan pengumpulan sumber bacaan baik berupa media cetak ataupun media elektronik yang dapat dijadikan sebagai landasan teori dan dapat mendukung penelitian yang berkaitan dengan pembuatan bandpass filter dengan metoda screen printing menggunakan pasta Ag, Pd/Ag, dan Au.
2. Desain Filter
Desain dari saluran mikrostrip filter yang digunakan harus mengacu kepada spesifikasi filter yang diharapkan. Struktur dari saluran mikrostrip sangat sensitif terhadap definisi dan dimensi saluran. Perubahan dimensi saluran akan mempengaruhi karakteristik dari bandpass filter. Karakteristik filter yang diharapkan pada penelitian kali ini yaitu memiliki frekuensi tengah (fc) 456 MHz. Berdasarkan hasil simulasi dan perencanaan menggunakan software Else versi 2.40 yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya, diketahui
(19)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
bandpass filter dengan karakteristik frekuensi tengah 456 MHz, bandwidth 60
Mhz, VSWR 1 dan loss -93,55 dB dapat dibuat dengan desain sebagai berikut:
Gambar 3.2 Desain Bandpass Filter 456 MHz
3. Pembuatan Filter
Pembuatan filter dengan teknologi film tebal dilakukan menggunakan metode screen printing. Langkah pembuatan filter menggunakan metode
screen printing digambarkan dalam diagram dibawah ini.
Gambar 3.3 Skema Langkah Pembuatan Film Tebal
Pencetakan desain filter dalam bentuk
ortho film
Pencucian Substrat Pembuatan Screen
Pencetakan (Screening) Pengeringan
(Drying) Pembakaran
(20)
25
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
a. Pencucian Substrat
Dalam proses penelitian sebelum substrat digunakan, substrat terlebih dahulu dibersihkan untuk menghilangkan kotoran seperti debu, bahan organik dan anorganik, atau keringat yang menempel padapermukaan substrat. Untuk membersihkan kotoran yang menempel pada permukaan substrat digunakan larutan dye water dan aseton serta digunakan alat dan bahan yang lainnya yang dibutuhkan untuk membersihkan substrat.
Berikut merupakan alat dan bahan yang digunakan dalam proses pencucian substrat :
1) Substrat alumina (Al2O3) 96% 2) Dye water
3) Aseton
Gambar 3.4 Aseton
4) Beaker glass
5) Ultrasonic cleaner
(21)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Berikut merupakan langkah – langkah dalam pencucian substrat : 1) Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2) Masukkan dye water ke dalam beaker glass
3) Rendam substrat menggunakan dye water dalam beaker glass 4) Letakkan beaker glass berisi substrat ke dalam ultrasonic cleaner 5) Rendam substrat dalam dye water selama 15 menit
6) Setelah 15 menit, angkat beaker glass dari ultrasonic cleaner dan ganti dye water dalam beaker glass dengan larutan aseton
7) Masukkan kembali beaker glass ke dalam ultrasonic cleaner 8) Rendam substrat dalam aseton selama 5 menit
b. Pembuatan Screen
Pembuatan pola diatas screen dilakukan agar pola filter yang terbentuk diatas substrat sesuai dengan yang kita inginkan. Selain sebagai pembentuk pola, screen juga berfungsi untuk menentukan ketebalan pasta yang diendapkann pada substrat. Pelapisan masker pada screen dilakukan dalam ruangan gelap. Berikut merupakan alat dan bahan yang digunakan dalam proses ini :
1) Screen terbuat dari bahan stainless steel berlubang – lubang yang dipasangkan pada frame yang biasanya terbuat dari bahan aluminium.
Screen yang digunakan diproduksi oleh Central SPS dan memiliki
kerapatan 325 mesh.
(22)
27
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
2) CDF3 (Capilarry Direct Film), merupakan emulsi film yang dapat digunakan sebagai bidang cetak tembus. CDF 3 memiliki karakteristik tidak boleh terkena sinar atau cahaya secara langsung, temperatur udara kurang dari 27oC, kelembaban normal, ketebalannya 30 m.
3) Ulano 133, merupakan bahan emulsi yang digunakan untuk melapisi bagian screen yang tidak tertutup CDF3.
Gambar 3.7 Ulano 133
4) Ulano 5, merupakan bahan emulsi atau pasta pembersih screen dari bekas pembuatan pola screen sebelumnya.
Gambar 3.8 Ulano 5
5) Screen Maker, merupakan alat yang digunakan untuk proses penyinaran
dengan menggunakan sinar UV.
(23)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
6) Ortho-film, merupakan film dengan pola yang akan dicetak diatas screen.
Gambar 3.10 Ortho Film
Pembuatan pola diatas screen meliputi tahapan – tahapan sebagai berikut: 1) Pemilihan screen. Screen yang digunakan dari bahan stainless steel
berukuran 20 x 20 cm dengan kerapatan 325 mesh. Pemilihan screen dilakukan karena screen menentukan ketebalan pasta yang akan diendapkan diatas substrat.
2) Setelah menentukan screen yang akan digunakan, jika pada screen terdapat pola masker sebelumnya maka screen harus dibersihkan terlebih dahulu. Untuk membersihkan screen, screen harus dibasahi terlebih dahulu dengan cara alirkan air pada screen yang telah dipilih dan oleskan Ulano 5 pada permukaan depan dan belakang screen sambil disikat agar bentuk pola yang telah terbentuk sebelumnya dapat hilang. Setelah pola yang terbentuk sebelumnya memudar lalu semprot
screen dengan air bertekanan tinggi dan pastikan screen telah bersih
lalu keringkan screen menggunakan hair dryer hingga benar – benar kering.
3) Setelah screen benar – benar kering, lalu potong kertas film CDF3 sesuai dengan ukuran ortho-film yang akan digunakan. Letakkan potongan kertas CDF3 dengan bagian emulsi diatas, tepat dibagian tengah pada permukaan depan screen. Lalu rekatkan selotip pada CDF3 agar tidak mudah bergerak. Lapiskan bagian belakang screen tepat
(24)
29
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
dibelakang CDF3 menggunakan ulano 133 dengan dibantu rakel, lalu keringkan ulano 133 pada belakang screen menggunakan hair dryer hingga ulano 133 benar – benar kering.
4) Setelah ulano 133 kering, lepaskan lapisan plastik dan selotip pada CDF3 dengan hati – hati. Letakkan ortho-film diatas CDF3 yang telah dibuka lapisan plastiknya lalu rekatkan dengan isolasi agar tidak bergerak.
5) Lalu screen diletakkan ditengah – tengah bidang penyinaran pada
screen maker. Penyinaran dilakukan agar pola pada ortho film tercetak
pada CDF 3 yang tidak tertembus cahaya, penyinaran screen menggunakan sinar UV selama 15 detik. Pada proses ini terjadi reaksi antara ortho-fim yang menutupi lintasan cahaya dan CDF 3.
6) Setelah screen selesai disinari, selanjutnya keluarkan screen dari mesin penyinaran lalu screen disemprot dengan air bertekanan tinggi secara perlahan agar pola yang telah terbentuk tidak rusak. Setelah pola yang dibuat terlihat, lalu screen dikeringkan menggunakan hair dryer hingga benar – benar kering.
7) Proses terakhir dari pembuatan screen yaitu bagian pinggir screen yang tidak tertutup CDF3 dilapisi dengan ulano 133 dan diratakan menggunakan rakel dan dikeringkan dengan menggunakan hair dryer. 8) Setelah semua proses pembuatan screen dilakukan, berikut merupakan
(25)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.11 Pola Filter Diatas Screen
Gambar 3.12 Pola Ground Diatas Screen
Secara sistematis proses pembuatan screen ditunjukkan dalam skema berikut ini:
(26)
31
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.13 Proses Pembuatan Screen
c. Penumbuhan Film Tebal
Penumbuhan film tebal diatas substrat, dilakukan setelah pola terbentuk diatas screen. Penumbuhan film tebal dilakukan diatas substrat alumina. Adapun alat dan bahan yang digunakan selama proses penumbuhan film tebal, yaitu:
1) Screen yang telah terbentuk pola.
Gambar 3.14 Screen Yang Telah Terbentuk Pola
2) Pasta, pasta yang digunakan pada teknologi film tebal merupakan pasta konduktor dari bahan perak (Ag) dan palladium perak (PdAg).
Pemilihan
Screen
Pembersihan
Screen Pelapisan CDF 3
Peletakkan
ortho-film pada CDF 3 Penyinaran
Pemunculan pola pada
screen
Pengeringan
Pelapisan
screen dengan ulano 133
(27)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Pasta Ag yang digunakan merupakan produk Ferro Corporration tipe
3349 Ag Conductor Paste dengan Rs 1.2 m /sq.
Gambar 3.15 Pasta Ag
Sedangkan pasta Pd/Ag yang digunakan diproduksi oleh Dupont tipe produk Dupont 7484 dengan Rs 15-30 m /sq.
Gambar 3.16 Pasta PdAg
Sedangkan pasta Au yang digunakan diproduksi oleh Dupont tipe produk Dupont QG150 dengan Rs < 5 m /sq.
3) Substrat Alumina (Al2O3) 96 % dengan ukuran 4 inch x 4 inch dan ketebalan 0,7 mm.
4) Screen printer, berfungsi mencetak pasta keatas permukaan substrat
sesuai dengan pola screen. Screen printer yang digunakan merupakan produksi de Haart tipe SP SA 40.
(28)
33
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.17 Screen Printer
5) Oven, berfungsi sebagai pengering pasta setelah pasta dicetak diatas substrat.
Gambar 3.18 Oven
6) Furnace Infra Red, berfungsi melakukan proses pembakaran. Pada
saat proses pembakaran, senyawa kimia pada pasta dirubah menjadi lapisan yang bersifat konduktor, resistor, atau dielektrik. Tungku pembakar yang digunakan adalah Conveyor Belt Furnace RTC
(29)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.19 Conveyor Belt Furnace RTC LA-310
Setelah pola terbentuk diatas screen, terdapat beberapa proses yang dilakukan dalam proses penumbuhan film tebal yaitu seperti dalam bagan berikut ini:
Gambar 3.20 Langkah - Langkah Penumbuhan Film Tebal
1) Langkah awal yang dilakukan untuk membuat filter menggunakan metode screen printing yaitu mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam proses penumbuhan film tebal. Persiapan alat dan bahan meliputi pengaktifan tungku pembakar, karena dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk meningkatkan temperatur tungku hingga mencapai suhu 850oC maka tungku diaktifkan terlebih dahulu.
Persiapan Alat
& Bahan
Pencetakan
Filter &
Ground
Pengeringan
Pembakaran
Pemotongan
(30)
35
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Selain persiapan tungku, alat lain yang yang perlu dipersiapkan yaitu
screen
printer dan pasta. Karena pasta disimpan didalam kulkas dalam
jangka waktu yang lama, maka sebelum digunakan pasta perlu dicairkan dengan cara diaduk terlebih dahulu.
2) Pencetakan pola filter dilakukan dengan terlebih dahulu mengatur posisi screen yang telah memiliki pola dan substrat pada screen
printer. Screen yang telah memiliki pola dan substrat dipasangkan
pada screen printer, pastikan posisi screen tepat berada diatas substrat agar pola dapat tercetak tepat diatas substrat. Untuk mempermudah pengaturan posisi screen dan substrat, gunakan ortho-film letakkan diatas substrat dan amati ketika screen ditempelkan pada substrat pola
ortho-film harus menutupi pola pada screen.
3) Atur jarak snap-off dan tekan rakel pada screen printer. Tuangkan pasta konduktor dibagian atas pola screen. Lalu dilakukan proses pencetakkan.
4) Maka didapatkan film tebal yang terbentuk diatas substrat alumina. d. Pengeringan
Setelah pola filter terbentuk diatas substrat, agar lapisan filter yang telah dicetak lebih cepat mengering maka selanjutnya filter dikeringkan dengan menggunakan oven. Filter dikeringkan dalam oven pada temperatur 100oC selama 15 menit. Namun, jika masih terdapat pola yang tidak bagus, maka pola dapat dihapus dengan menggunakan thinner.
e. Pembakaran
Setelah filter kering, filter harus dibakar dalam temperatur tinggi agar lapisan pasta lebih solid dan tahan terhadap goresan. Filter dibakar dengan menggunakan Furnace Infra Red dengan temperatur puncak 850oC. Filter dibakar dalam tungku selama kurang lebih 30 menit.
(31)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gambar 3.21 Filter Yang Dihasilkan Setelah Proses Pembakaran
f. Pemotongan Substrat
Setelah filter terbentuk, lalu substrat lalu substrat alumina dipotong menggunakan mata intan sesuai ukuran lapisan filter yang terbentuk.
Gambar 3.22 Alat Pemotong Substrat
F. Karakterisasi
Karakterisasi dibagi menjadi empat macam yaitu: 1.Karakterisasi Scanning Microscopy Electron (SEM)
Scanning Microscopy Electron (SEM) adalah mikroskop yang menggunakan hamburan elektron dalam membentuk bayangan. Hasil dari foto SEM dapat digunakan untuk mengetahui bagaimana morfologi permukaan dari suatu kristal (butir-butir dan batas antar butir). Untuk mengetahui ukuran butir hasil SEM, dilakukan pengukuran menggunakan metode Heyn yaitu dengan menggunakan persamaan berikut:
K K
P v
nl
L (3.1)
Keterangan:
(32)
37
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
n = Banyaknya garis L = Panjang garis v = Perbesaran SEM
= Banyaknya butir
Dalam penelitian ini SEM digunakan untuk mendapatkan citra morfologi lapisan konduktor. SEM dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL).
2.Karakterisasi EDS
Karakterisasi EDS dilakukan untuk mengetahui komposisi dari lapisan konduktor bandpass filter. Hasil dari EDS berupa persentase atom yang terkandung pada bahan yang diteliti. Dalam penelitian ini EDS digunakan untuk mendapatkan komposisi lapisan konduktor. EDS dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL).
3.Karakterisasi FTIR
Karakterisasi FTIR merupakan karakterisasi yang bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi suatu material. Karakterisasi FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Instrumen Universitas Pendidikan Indonesia. Hasil scan FTIR yang diperoleh berupa grafik hubungan antara bilangan gelombang dan persentase transmitansi.
4.Pengukuran Filter
Pengukuran filter menggunakan Vector Network Analyzer (VNA) untuk mengetahui unjuk kerja dari filter berupa frekuensi tengah, bandwidth, VSWR, dan loss. Pengukuran filter dilakukan di Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPET – LIPI)
(33)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian pada pendahuluan, dasar teori, hasil penelitian dan pembahasan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Bandpass filter hasil fabrikasi mengandung unsur pengotor C, N, O, H,
dan Al. Keberadaaan unsur C, N, O, H, dan Al sebagai pengotor pada strip konduktor mengurangi konduktivitas strip konduktor.
2. a. Hasil SEM ke-3 lapisan strip konduktor pada perbesaran 5000x dan 10.000x menunjukkan terdapat pori-pori tersebar pada permukaan strip konduktor. Hasil SEM menunjukkan ukuran butir dengan pasta Au, Ag dan Pd/Ag masing-masing yaitu , dan . b. Tebal lapisan konduktor pasta emas adalah 10,47 , tebal lapisan
konduktor pasta perak adalah 12,98 dan tebal lapisan konduktor pasta perak adalah 14,15 .
3. a. Ketiga bandpass filter hasil fabrikasi menggunakan pasta Au, Ag dan Pd/Ag menghasilkan hasil yang sama yaitu frekuensi tengah 456 MHz,
bandwidth 60 MHz, VSWR 1,3 dan loss 3 dB.
b. Nilai fc dan bandwidth hasil fabrikasi telah sesuai dengan rancangan, namun nilai VSWR dan loss hasil fabrikasi lebih besar dari rancangan. B. Saran
1. Untuk mengetahui lebih jauh faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja mikrostrip bandpass filter, hendaknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memvariasikan material substrat, atau dengan memvariasikan ketebalan dari lapisan strip konduktor.
(34)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
DAFTAR PUSTAKA
Aftanasar, M.S. dkk. (2002). Rectangular Waveguide Filters Using Photoimageable Thick film Processing. Microwave Conference, 2002.
32nd European, hlm 1-4.
Alaydrus, Mudrik. (2010). Designing Microstrip Bandpass Filter at 3.2 GHz.
International Journal on Electrical Engineering and Informatics – Vol. 2, No. 2, hlm 71 – 83.
Alaydrus, Mudrik. (2012). Simulasi Filter Lolos Bawah dengan Teknologi Mikrostrip menggunakan Software Sonnet. Jurnal Telekomunikasi dan
Komputer, Vol.3, No. 1, hlm 49 – 64.
Ali, W.M. dkk. (2007). Influence of the Fabrication Process on the Performance of X-Band Filters. Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference
2007.
Al-Maiyaly, Busrh K.H. (2013). Study the Effect of Thickness on the Electrical Conductivity and Optical Constant of Co3O4 Thin Films. Ibn AlHaitham
Jour.for Pure & Appl. Sci., Vol.26, No.1, hlm 159-166.
Bhattacharjee, Sayantika dkk. (2013). Design of Microstrip Parallel Coupled Band Pass Filter for Global Positioning System. Journal of Engineering,
Computers & Applied Sciences (JEC&AS), Vol. 2, No. 5, hlm 28-32.
Chen, Liu dkk. (2004). Characterization of Substrate Materials for System-in-a Package Applications. Journal of Electronic Packaging. Vol. 126. hlm 195-201.
Effendi, Elli Herlia. (1996). Konduktor Film Tebal Pada Rangkaian Hybrid IC.
Buletin IPT, Vol.1, No.5-6, hlm 39 - 43.
Gondek, Janusz J dan Marek A. Wojcicki. (1983). New Thick-Film Microwave Elements For Microwave Integrated Circuits. Electrocomponent Science
(35)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gupta, Tapan K. (2003). Handbook Of Thick And Thin Film Hybrid
Microelectronics. New Jersey : John Wiley & Sons.
Hong, Jia-Sheng. (2005). Microstrip Filter Design. [Online]. Tersedia di: http://home.eps.hw.ac.uk/~ceejh3/presentations/Microstrip%20Filter%2 0Design-JH2005.pdf
Hong, Jia-Sheng dan M.J.Lancaster. (2001). Microstrip Filter for RF/Microwave
Application. New York : John Wiley & Sons.
Hsieh, Ming-Liang dkk. (2006). Microstrip Cross-coupled Trisection Bandpass Filters Fabricated on High Dielectric Constant Ceramic Substrates. International Conference on Electronic Materials and Packaging,
hlm 1-4.
Hsu, C.H. dan H.A. Ho. (2009). Hybrid Microstrip Compact Bandpass Filter Using High Permittivity Substrate. Progress In Electromagnetics
Research Letters, Vol. 12, hlm. 59-67.
Lee, H dkk. (2013). Ag(Ta0.5Nb0.5)O3 Thick Film Based Microwave Band Pass Filters. Integrated Ferroelectrics: An International Journal, Vol.141, hlm. 64–71.
Manurung, Roberth V, dkk. (2012). Desain dan Fabrikasi Elektroda Biosensor: Metode Teknologi Film Tebal. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol.3, No.1, hlm 65-70.
Maulana, Eka. (2014). Teknologi Film Tebal Mikroelektronika. [Online]. Tersedia di: http://maulana.lecture.ub.ac.id/files/2014/10/03-Teknologi-Film-Tebal-mikroelektronika.pdf
Nurhayati, Sri dkk. (2013). Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Karakteristik Keramik
Calsia Stabilized Zirconia Dengan Penambahan Natrium Karbonat
Untuk Elektrolit Padat. Indonesian Journal of Materials Science,
Vol.14, No.2, hlm 99-102.
Ng, C.Y dkk. (2002). X-Band Microstrip Bandpass Filter using Photoimageable Thick-Film Materials. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Vol.3, hlm 2209-2212.
(36)
52
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Purnama, Agustian. (2014). Filter Frekuensi .[Online]. Tersedia di: http://comp-eng.binus.ac.id/files/2014/05/Filter-Frekuensi.pdf
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (2001). Influence of Alumina Overlay on the Performance of Thin and Thick Film Microstrip Band Pass Filter. The International Journal of Microcircuits and Electronic Packaging, Vol. 24, No.3, hlm 263-272.
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (2002). Thin Film, Thick Film Microstrip Band Pass Flter: A Comparison and Effect of Bulk Overlay. Microelectronics
Reliability, Vol. 2, hlm 1953 – 1958.
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (1998). Performance Comparison of Seven Section Parallel Coupled Microstrip Filter Using Various Ag Thick Film Pastes.
Proceedings of the International Conference on Computers and Devices for Communication, hlm 445-447.
Retnaningsih, Lilis dkk. (2002). Pengaruh Dimensi Komponen dan Komposisi Pasta Terhadap Proses Pembuatan Rangkaian Hibrid Film Tebal. Jurnal
Elektronika dan Telekomunikasi, No.1, Vol.II, hlm 37 – 40.
Sakinah, Lisa. (2011). Perancangan Dan Pembuatan Prototipe Band Pass Filter
Untuk Optimasi Transfer Daya Pada Sinyal Frekuensi Rendah; Studi Kasus: Sinyal EEG. (Tesis). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Insitut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.
Shingh, Paramjeet dan A.K. Verma. (2011). Analysis of Multilayer Microstrip Line of Finite Conductor Thickness using Quasi-Static Spectral Domain Analysis (SDA) and Single Layer Reduction (SLR) Method. Annual
IEEE India Conference (INDICON),hlm 1-4.
Somer, Jakub. (2013). Application of Thick Films in the Modern Electronics. (Tesis). Faculty of Electrical Engineering and Communication, Brno University of Technology. Brno.
Supriyanto, Toto. (2010). Perancangan Bandpass Filter Untuk CPE m-WiMAX
Menggunakan Fiter Aktif Mikrostrip Hairpin. (Tesis). Fakultas Teknik,
(37)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Supriyanto, Toto dan Teguh F. (2011). Desain RF Low Noise Band Pass Filter untuk Aplikasi WiMax Menggunakan Kapasitansi Aktif. Jurnal Ilmiah
Elite Elektro, Vol.2, No.1, hlm 61-66.
Syamsiana, I.N. (2011). Perancangan Dan Pembuatan High Pass Butterworth Filter Orde Dua Dengan Spesifikasi Super Treble. Jurnal Teknik Elektro
Politeknik Negeri Malang,Vol.9, No.6, hlm 73 – 85.
Tarr, Martin. (2007). Thick Film Technology. [Online]. Tersedia di: http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0255_tft/
Vincent, Tracey. (2009). Transmission Line Features and Their Influence On GHz
Conductor Loss. (Disertasi). Manufacturing Engineering and Material
Science Program, Worcester Polytechnic Institute. New-England.
Van Vlack, Lawrence H. (2001). Elemen-Elemen Ilmu dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga.
(1)
37
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu n = Banyaknya garis
L = Panjang garis v = Perbesaran SEM = Banyaknya butir
Dalam penelitian ini SEM digunakan untuk mendapatkan citra morfologi lapisan konduktor. SEM dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL).
2.Karakterisasi EDS
Karakterisasi EDS dilakukan untuk mengetahui komposisi dari lapisan konduktor bandpass filter. Hasil dari EDS berupa persentase atom yang terkandung pada bahan yang diteliti. Dalam penelitian ini EDS digunakan untuk mendapatkan komposisi lapisan konduktor. EDS dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL).
3.Karakterisasi FTIR
Karakterisasi FTIR merupakan karakterisasi yang bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi suatu material. Karakterisasi FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Instrumen Universitas Pendidikan Indonesia. Hasil scan FTIR yang diperoleh berupa grafik hubungan antara bilangan gelombang dan persentase transmitansi.
4.Pengukuran Filter
Pengukuran filter menggunakan Vector Network Analyzer (VNA) untuk mengetahui unjuk kerja dari filter berupa frekuensi tengah, bandwidth, VSWR, dan loss. Pengukuran filter dilakukan di Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPET – LIPI)
(2)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian pada pendahuluan, dasar teori, hasil penelitian dan pembahasan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Bandpass filter hasil fabrikasi mengandung unsur pengotor C, N, O, H, dan Al. Keberadaaan unsur C, N, O, H, dan Al sebagai pengotor pada strip konduktor mengurangi konduktivitas strip konduktor.
2. a. Hasil SEM ke-3 lapisan strip konduktor pada perbesaran 5000x dan 10.000x menunjukkan terdapat pori-pori tersebar pada permukaan strip konduktor. Hasil SEM menunjukkan ukuran butir dengan pasta Au, Ag dan Pd/Ag masing-masing yaitu , dan . b. Tebal lapisan konduktor pasta emas adalah 10,47 , tebal lapisan
konduktor pasta perak adalah 12,98 dan tebal lapisan konduktor pasta perak adalah 14,15 .
3. a. Ketiga bandpass filter hasil fabrikasi menggunakan pasta Au, Ag dan Pd/Ag menghasilkan hasil yang sama yaitu frekuensi tengah 456 MHz, bandwidth 60 MHz, VSWR 1,3 dan loss 3 dB.
b. Nilai fc dan bandwidth hasil fabrikasi telah sesuai dengan rancangan,
namun nilai VSWR dan loss hasil fabrikasi lebih besar dari rancangan.
B. Saran
1. Untuk mengetahui lebih jauh faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja mikrostrip bandpass filter, hendaknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memvariasikan material substrat, atau dengan memvariasikan ketebalan dari lapisan strip konduktor.
(3)
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR PUSTAKA
Aftanasar, M.S. dkk. (2002). Rectangular Waveguide Filters Using Photoimageable Thick film Processing. Microwave Conference, 2002. 32nd European, hlm 1-4.
Alaydrus, Mudrik. (2010). Designing Microstrip Bandpass Filter at 3.2 GHz. International Journal on Electrical Engineering and Informatics – Vol. 2, No. 2, hlm 71 – 83.
Alaydrus, Mudrik. (2012). Simulasi Filter Lolos Bawah dengan Teknologi Mikrostrip menggunakan Software Sonnet. Jurnal Telekomunikasi dan Komputer, Vol.3, No. 1, hlm 49 – 64.
Ali, W.M. dkk. (2007). Influence of the Fabrication Process on the Performance of X-Band Filters. Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference 2007.
Al-Maiyaly, Busrh K.H. (2013). Study the Effect of Thickness on the Electrical Conductivity and Optical Constant of Co3O4 Thin Films. Ibn AlHaitham Jour.for Pure & Appl. Sci., Vol.26, No.1, hlm 159-166.
Bhattacharjee, Sayantika dkk. (2013). Design of Microstrip Parallel Coupled Band Pass Filter for Global Positioning System. Journal of Engineering, Computers & Applied Sciences (JEC&AS), Vol. 2, No. 5, hlm 28-32. Chen, Liu dkk. (2004). Characterization of Substrate Materials for System-in-a
Package Applications. Journal of Electronic Packaging. Vol. 126. hlm 195-201.
Effendi, Elli Herlia. (1996). Konduktor Film Tebal Pada Rangkaian Hybrid IC. Buletin IPT, Vol.1, No.5-6, hlm 39 - 43.
Gondek, Janusz J dan Marek A. Wojcicki. (1983). New Thick-Film Microwave Elements For Microwave Integrated Circuits. Electrocomponent Science and Technology, Vol. 1, hlm 1-20.
(4)
51
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Gupta, Tapan K. (2003). Handbook Of Thick And Thin Film Hybrid Microelectronics. New Jersey : John Wiley & Sons.
Hong, Jia-Sheng. (2005). Microstrip Filter Design. [Online]. Tersedia di: http://home.eps.hw.ac.uk/~ceejh3/presentations/Microstrip%20Filter%2 0Design-JH2005.pdf
Hong, Jia-Sheng dan M.J.Lancaster. (2001). Microstrip Filter for RF/Microwave Application. New York : John Wiley & Sons.
Hsieh, Ming-Liang dkk. (2006). Microstrip Cross-coupled Trisection Bandpass Filters Fabricated on High Dielectric Constant Ceramic Substrates.
International Conference on Electronic Materials and Packaging, hlm 1-4.
Hsu, C.H. dan H.A. Ho. (2009). Hybrid Microstrip Compact Bandpass Filter Using High Permittivity Substrate. Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol. 12, hlm. 59-67.
Lee, H dkk. (2013). Ag(Ta0.5Nb0.5)O3 Thick Film Based Microwave Band Pass Filters. Integrated Ferroelectrics: An International Journal, Vol.141, hlm. 64–71.
Manurung, Roberth V, dkk. (2012). Desain dan Fabrikasi Elektroda Biosensor: Metode Teknologi Film Tebal. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol.3, No.1, hlm 65-70.
Maulana, Eka. (2014). Teknologi Film Tebal Mikroelektronika. [Online]. Tersedia di: http://maulana.lecture.ub.ac.id/files/2014/10/03-Teknologi-Film-Tebal-mikroelektronika.pdf
Nurhayati, Sri dkk. (2013). Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Karakteristik Keramik Calsia Stabilized Zirconia Dengan Penambahan Natrium Karbonat Untuk Elektrolit Padat. Indonesian Journal of Materials Science, Vol.14, No.2, hlm 99-102.
Ng, C.Y dkk. (2002). X-Band Microstrip Bandpass Filter using Photoimageable Thick-Film Materials. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Vol.3, hlm 2209-2212.
(5)
52
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Purnama, Agustian. (2014). Filter Frekuensi .[Online]. Tersedia di: http://comp-eng.binus.ac.id/files/2014/05/Filter-Frekuensi.pdf
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (2001). Influence of Alumina Overlay on the Performance of Thin and Thick Film Microstrip Band Pass Filter. The International Journal of Microcircuits and Electronic Packaging, Vol. 24, No.3, hlm 263-272.
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (2002). Thin Film, Thick Film Microstrip Band Pass Flter: A Comparison and Effect of Bulk Overlay. Microelectronics Reliability, Vol. 2, hlm 1953 – 1958.
Rane, Sunit dan Vijaya Puri. (1998). Performance Comparison of Seven Section Parallel Coupled Microstrip Filter Using Various Ag Thick Film Pastes. Proceedings of the International Conference on Computers and Devices for Communication, hlm 445-447.
Retnaningsih, Lilis dkk. (2002). Pengaruh Dimensi Komponen dan Komposisi Pasta Terhadap Proses Pembuatan Rangkaian Hibrid Film Tebal. Jurnal Elektronika dan Telekomunikasi, No.1, Vol.II, hlm 37 – 40.
Sakinah, Lisa. (2011). Perancangan Dan Pembuatan Prototipe Band Pass Filter Untuk Optimasi Transfer Daya Pada Sinyal Frekuensi Rendah; Studi Kasus: Sinyal EEG. (Tesis). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Insitut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.
Shingh, Paramjeet dan A.K. Verma. (2011). Analysis of Multilayer Microstrip Line of Finite Conductor Thickness using Quasi-Static Spectral Domain Analysis (SDA) and Single Layer Reduction (SLR) Method. Annual IEEE India Conference (INDICON),hlm 1-4.
Somer, Jakub. (2013). Application of Thick Films in the Modern Electronics. (Tesis). Faculty of Electrical Engineering and Communication, Brno University of Technology. Brno.
Supriyanto, Toto. (2010). Perancangan Bandpass Filter Untuk CPE m-WiMAX Menggunakan Fiter Aktif Mikrostrip Hairpin. (Tesis). Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. Depok.
(6)
53
Listya Utari, 2014
Penumbuhan Lapisan Film Tebal Ag, Pd/Ag, Dan Au Dengan Menggunakan Metode Screen Printing Yang Diaplikasikan Sebagai Mikrostrip Bandpass Filter
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
Supriyanto, Toto dan Teguh F. (2011). Desain RF Low Noise Band Pass Filter untuk Aplikasi WiMax Menggunakan Kapasitansi Aktif. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol.2, No.1, hlm 61-66.
Syamsiana, I.N. (2011). Perancangan Dan Pembuatan High Pass Butterworth Filter Orde Dua Dengan Spesifikasi Super Treble. Jurnal Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang,Vol.9, No.6, hlm 73 – 85.
Tarr, Martin. (2007). Thick Film Technology. [Online]. Tersedia di: http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0255_tft/
Vincent, Tracey. (2009). Transmission Line Features and Their Influence On GHz Conductor Loss. (Disertasi). Manufacturing Engineering and Material Science Program, Worcester Polytechnic Institute. New-England.
Van Vlack, Lawrence H. (2001). Elemen-Elemen Ilmu dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga.