Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Rancang Bangun Infrared Reflowsoldering Berbasis Mikrokontroler T1 612004075 BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Permasalahan
Dalam beberapa tahun terakhir ini Surface Mount Technology (SMT) telah
menjadi pilihan dari teknologi manufaktur. Ini dikarenakan SMT lebih murah
dibanding proses through-hole klasik, dan ukuran pcb yang dibutuhkan menjadi
lebih kecil atau minimalis. Hal ini sangat berguna untuk pembuatan perangkat
jinjing, rangkaian digital berkecepatan tinggi serta peralatan yang memanfaatkan
frekuensi radio [16, h.1].
SMT adalah teknologi mengenai cara atau metode untuk menyusun
komponen-komponen elektronik secara langsung pada permukaan PCB.
Sedangkan komponen-komponen elektronika seperti resistor, kapasitor, dioda,
transistor, IC, yang terpasang pada PCB dengan menggunakan SMT ini disebut
sebagai Surface Mount Device (SMD). Dilihat dari segi ukuran, komponen SMD
berukuran lebih kecil daripada komponen yang sama [14]. Sebagai contoh, dapat
dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2.
Melakukan penyolderan komponen SMD menggunakan alat solder klasik
memang bukanlah hal yang tidak mungkin. Namun berdasarkan sangatlah rumit
serta membutuhkan ketelitian yang tinggi. Teknik penyolderan dengan
menggunakan blower merupakan solusi yang banyak digunakan saat ini dalam
melakukan penyolderan komponen SMD.
1
2
Gambar 1.1. LED jenis SMD [5]
Gambar 1.2. Resistor jenis SMD [13]
Blower merupakan salah satu varian dari solder. Disebut blower karena
proses penggunaannya menggunakan udara. Umumnya terdapat 2 pengaturan
pada solder blower. Pengaturan pertama merupakan kekuatan panas (heating)
3
yang akan dikeluarkan melalui mata solder, dan pengaturan berikutnya merupakan
tekanan udara yang akan dipancarkan. Kedua pengatur ini bekerja secara linier
satu sama lain. Semakin tinggi suhu udara yang dipancarkan, akan bertambah kuat
lagi jika dinaikkan tekanan udara yang akan dikeluarkan. Adapun spesifikasi
blower yang umum digunakan adalah:
•
Solder uap welding remover untuk soldering dan desoldering
komponen SMD yang sangat kecil.
•
Dapat digunakan untuk heat shirt tube.
•
Heat energy test dan heat processing.
•
Temperatur dapat diatur dari 100ºC sampai 540ºC.
•
Dengan
rangkaian
anti-statik
untuk
melindungi
kerusakan
komponen.
Namun penyolderan komponen SMD menggunakan teknik blower
memiliki beberapa kelemahan, yaitu:
•
Penyolderan dilakukan per komponen, tidak secara keseluruhan
PCB.
•
Masih bersifat manual atau dengan kata lain tidak memiliki kontrol
umpan balik secara otomatis.
•
Penentuan selesai dilakukannya penyolderan masih berdasarkan
hasil dari penerimaan indera penglihatan dari si penyolder
Untuk itu pada skripsi ini akan dibuat sebuah reflow oven soldering
memanfaatkan oven listrik, menggunakan ceramic infrared heater sebagai elemen
pemanas berbasis mikrokontroler untuk memudahkan penyolderan komponen
4
SMD dengan mengacu pada standard reflow profile yang dikeluarkan oleh Actel
Corporation [18].
1.2
Tujuan
Merancang
dan
merealisasikan
infrared
reflowsoldering
dengan
memanfaatkan oven listrik, menggunakan ceramic infrared heater sebagai elemen
pemanas dan mikrokontroler sebagai pengendali utamanya.
1.3
Spesifikasi Alat
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang telah dikeluarkan oleh Fakultas
Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi Teknik Elektronika Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga nomor 02/I.3/FTEK/II/2012 dan Surat Keputusan
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer nomor 07/Kep/D/FTEK/V/2012
tentang Perubahan Judul dan Spesifikasi Surat Tugas Skripsi serta mengacu pada
Surat Keputusan Fakultas Teknik dengan nomor 01/Kep./B/FT/IV/2008 tentang
Kolokium Lanjut Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana,
spesifikasi tugas akhir dalam bentuk perancangan sebagai berikut :
1.
Metode pemanasan adalah memanfaatkan oven yang diubah fungsi
menjadi infrared reflow oven.
2.
Menggunakan mikrokontroler sebagai control utama dari keseluruhan
sistem.
3.
Mempunyai dua mode pengoperasian, yaitu mode default dan mode
manual. Proses penyolderan mode default beroperasi sesuai dengan nilainilai parameter suhu dan waktu yang berdasarkan standar reflow oven dari
5
Actel Co. Proses penyolderan mode manual beroperasi sesuai dengan
nilai-nilai parameter suhu dan waktu yang ditentukan oleh si pengguna.
4.
Parameter nilai-nilai suhu dan waktu yang ditentukan pada mode manual
meliputi preheating, heating, soldering, keep, cooling down, dengan
kriteria sebagai berikut:
•
Suhu saat operasi preheating berkisar antara 100°C-150°C. Waktu
operasi preheating berkisar antara 60-120 detik dengan rata-rata
kenaikan suhu maksimum 3°C/detik.
•
Suhu saat operasi heating berkisar antara 183°C-217°C. Waktu
operasi heating berkisar antara 60-150 detik dengan rata-rata
kenaikan suhu maksimum 3°C/detik.
•
Suhu saat operasi soldering dan keep berkisar antara 225°C-250°C
selama 30 detik.
5.
Target suhu saat operasi cooling down adalah 25°C dengan rata-rata
penurunan suhu maksimum 6°C/detik.
6.
Dimensi modul pengendali utama adalah 25 cm × 20 cm × 20 cm.
7.
Menggunakan catu daya dari PLN yaitu 220-230 VAC, 50 Hz.
8.
Menggunakan LCD grafik sebagai penampil grafik perubahan suhu
terhadap waktu secara real-time.
1.4
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari lima
bab, yaitu :
1. BAB I PENDAHULUAN
6
Berisi latar belakang permasalahan, tujuan, spesifikasi sistem, dan
sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Berisi pembahasan teori – teori penunjang perancangan sistem.
3. BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT
Berisi perancangan sistem yang meliputi perangkat keras maupun
perangkat lunak.
4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi pengujian sistem beserta analisa sebagai pengukur tingkat
keberhasilan sistem terhadap spesifikasi sistem.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran pengembangan sistem.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Permasalahan
Dalam beberapa tahun terakhir ini Surface Mount Technology (SMT) telah
menjadi pilihan dari teknologi manufaktur. Ini dikarenakan SMT lebih murah
dibanding proses through-hole klasik, dan ukuran pcb yang dibutuhkan menjadi
lebih kecil atau minimalis. Hal ini sangat berguna untuk pembuatan perangkat
jinjing, rangkaian digital berkecepatan tinggi serta peralatan yang memanfaatkan
frekuensi radio [16, h.1].
SMT adalah teknologi mengenai cara atau metode untuk menyusun
komponen-komponen elektronik secara langsung pada permukaan PCB.
Sedangkan komponen-komponen elektronika seperti resistor, kapasitor, dioda,
transistor, IC, yang terpasang pada PCB dengan menggunakan SMT ini disebut
sebagai Surface Mount Device (SMD). Dilihat dari segi ukuran, komponen SMD
berukuran lebih kecil daripada komponen yang sama [14]. Sebagai contoh, dapat
dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2.
Melakukan penyolderan komponen SMD menggunakan alat solder klasik
memang bukanlah hal yang tidak mungkin. Namun berdasarkan sangatlah rumit
serta membutuhkan ketelitian yang tinggi. Teknik penyolderan dengan
menggunakan blower merupakan solusi yang banyak digunakan saat ini dalam
melakukan penyolderan komponen SMD.
1
2
Gambar 1.1. LED jenis SMD [5]
Gambar 1.2. Resistor jenis SMD [13]
Blower merupakan salah satu varian dari solder. Disebut blower karena
proses penggunaannya menggunakan udara. Umumnya terdapat 2 pengaturan
pada solder blower. Pengaturan pertama merupakan kekuatan panas (heating)
3
yang akan dikeluarkan melalui mata solder, dan pengaturan berikutnya merupakan
tekanan udara yang akan dipancarkan. Kedua pengatur ini bekerja secara linier
satu sama lain. Semakin tinggi suhu udara yang dipancarkan, akan bertambah kuat
lagi jika dinaikkan tekanan udara yang akan dikeluarkan. Adapun spesifikasi
blower yang umum digunakan adalah:
•
Solder uap welding remover untuk soldering dan desoldering
komponen SMD yang sangat kecil.
•
Dapat digunakan untuk heat shirt tube.
•
Heat energy test dan heat processing.
•
Temperatur dapat diatur dari 100ºC sampai 540ºC.
•
Dengan
rangkaian
anti-statik
untuk
melindungi
kerusakan
komponen.
Namun penyolderan komponen SMD menggunakan teknik blower
memiliki beberapa kelemahan, yaitu:
•
Penyolderan dilakukan per komponen, tidak secara keseluruhan
PCB.
•
Masih bersifat manual atau dengan kata lain tidak memiliki kontrol
umpan balik secara otomatis.
•
Penentuan selesai dilakukannya penyolderan masih berdasarkan
hasil dari penerimaan indera penglihatan dari si penyolder
Untuk itu pada skripsi ini akan dibuat sebuah reflow oven soldering
memanfaatkan oven listrik, menggunakan ceramic infrared heater sebagai elemen
pemanas berbasis mikrokontroler untuk memudahkan penyolderan komponen
4
SMD dengan mengacu pada standard reflow profile yang dikeluarkan oleh Actel
Corporation [18].
1.2
Tujuan
Merancang
dan
merealisasikan
infrared
reflowsoldering
dengan
memanfaatkan oven listrik, menggunakan ceramic infrared heater sebagai elemen
pemanas dan mikrokontroler sebagai pengendali utamanya.
1.3
Spesifikasi Alat
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang telah dikeluarkan oleh Fakultas
Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi Teknik Elektronika Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga nomor 02/I.3/FTEK/II/2012 dan Surat Keputusan
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer nomor 07/Kep/D/FTEK/V/2012
tentang Perubahan Judul dan Spesifikasi Surat Tugas Skripsi serta mengacu pada
Surat Keputusan Fakultas Teknik dengan nomor 01/Kep./B/FT/IV/2008 tentang
Kolokium Lanjut Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana,
spesifikasi tugas akhir dalam bentuk perancangan sebagai berikut :
1.
Metode pemanasan adalah memanfaatkan oven yang diubah fungsi
menjadi infrared reflow oven.
2.
Menggunakan mikrokontroler sebagai control utama dari keseluruhan
sistem.
3.
Mempunyai dua mode pengoperasian, yaitu mode default dan mode
manual. Proses penyolderan mode default beroperasi sesuai dengan nilainilai parameter suhu dan waktu yang berdasarkan standar reflow oven dari
5
Actel Co. Proses penyolderan mode manual beroperasi sesuai dengan
nilai-nilai parameter suhu dan waktu yang ditentukan oleh si pengguna.
4.
Parameter nilai-nilai suhu dan waktu yang ditentukan pada mode manual
meliputi preheating, heating, soldering, keep, cooling down, dengan
kriteria sebagai berikut:
•
Suhu saat operasi preheating berkisar antara 100°C-150°C. Waktu
operasi preheating berkisar antara 60-120 detik dengan rata-rata
kenaikan suhu maksimum 3°C/detik.
•
Suhu saat operasi heating berkisar antara 183°C-217°C. Waktu
operasi heating berkisar antara 60-150 detik dengan rata-rata
kenaikan suhu maksimum 3°C/detik.
•
Suhu saat operasi soldering dan keep berkisar antara 225°C-250°C
selama 30 detik.
5.
Target suhu saat operasi cooling down adalah 25°C dengan rata-rata
penurunan suhu maksimum 6°C/detik.
6.
Dimensi modul pengendali utama adalah 25 cm × 20 cm × 20 cm.
7.
Menggunakan catu daya dari PLN yaitu 220-230 VAC, 50 Hz.
8.
Menggunakan LCD grafik sebagai penampil grafik perubahan suhu
terhadap waktu secara real-time.
1.4
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari lima
bab, yaitu :
1. BAB I PENDAHULUAN
6
Berisi latar belakang permasalahan, tujuan, spesifikasi sistem, dan
sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Berisi pembahasan teori – teori penunjang perancangan sistem.
3. BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT
Berisi perancangan sistem yang meliputi perangkat keras maupun
perangkat lunak.
4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi pengujian sistem beserta analisa sebagai pengukur tingkat
keberhasilan sistem terhadap spesifikasi sistem.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran pengembangan sistem.