Optimalisasi Perancangan Paket Plastic Ball Grid Array (PBGA) Melalui Pengamatan Perilaku Fluid Structure Interaction (FSI) pada Proses Injections Molding

Abstract

Latar belakang dalam penelitian ini adalah kualitas cetakan akibat pengaruh interaksi antara fluida dengan struktur (Fluid Structure Interaction, FSI), yang terjadi pada proses pembungkusan (encapsulation process) oleh epoxy pada paket Plastic Ball Grid Array (PBGA) masih rendah karena masih sering terjadi gagal produksi. Di dalam proses enkapsulasi ini sering terjadi kawat penghubung komponen menjadi bengkok dan terhubung satu kawat dengan kawat yang lain di dekatnya (short circuit), putus atau patah akibat dorongan/tekanan aliran fluida pembungkus yang terlalu tinggi. Tujuan penelitian ini adalah untuk diperoleh parameter-parameter proses dan desain cetakan melalui identifikasi perilaku interaksi fluida dengan struktur pada proses Trasfer Molding yang memperhatikan pengaruh tekanan aliran fluida terhadap bentuk geometri kawat di dalam cavity atau cetakan sehingga dapat mengurangi produk yang gagal (useless) melalui eksperimen dan analisa simulasi komputer. Penelitian ini akan dilakukan 1 (satu) tahun; penelitian akan melakukan simulasi perilaku aliran fluida di dalam cetakan dan pengaruhnya terhadap bentuk geometri kawat penghubung dengan menggunakan Software CFD untuk melakukan analisa fluida dan struktur dan merancang prototip mesin transfer molding otomatis untuk mendapatkan fenomena interaksi antara fluida dengan struktur dan untuk memperoleh parameter proses dari hasil eksperimen. Tujuan otomatisasi agar diperoleh data parameter proses yang berpengaruh secara optimal untuk menghasilkan cetakan yang berkualitas. Pengendalian untuk menghasilkan produk akan dilakukan dengan dua cara yaitu mengatur tekanan input fluida cair, serta merancang cetakan atau cavity dengan perubahan besar serta posisi lubang angin (outlet vent). Tujuan pengendalian ini adalah untuk mengatur kecepatan fluida cair yang masuk ke dalam cetakan (flow rate). Sehingga diperoleh parameter operasi dan struktur yang paling dominan dalam memperoleh produk cetakan berkualitas (hasil cetakan tidak cacat, tidak ada void dan kawat tidak bengkok). Sedangkan alat eksperimen akan dirancang dengan model horizontal injection molding. Dalam eksperimen, pengukuran besar tekanan yang masuk ke cetakan akan dipasang flow meter pada pipa dekat inlet gate dan sensor tekanan pada cetakan. Pengaturan besar tekanan input fluida cair akan dilakukan dengan mengatur kecepatan putar motor penggerak screw yang ada di dalam barrel yang berisi bahan cetakan (fluida cair) dan besar kecepatan putar akan diukur dengan menggunakan encoder. Rancangan bagian atas cetakan akan dibuat dari bahan transparan, sehingga secara fisik dapat dilakukan pengamatan perilaku fluida melalui kamera digital. Sedangkan struktur akan dipasang kawat tembaga pada cetakan dengan diameter 0,1mm. Fluida cair yang akan digunakan dalam eksperimen adalah plastik transparan. Luaran penelitian ini adalah artikel yang dikirim (publish) pada jurnal nasional terakreditasi Sinta 4 Journal of Mechanical Engineering Manufactures Materials And Energy. Luaran tambahan adalah draft HAKI (Paten Sederhana). Artikel yang disusun akan menekankan kepada teknik pengendalian pada mesin injection molding otomatis secara eksperimen. Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) pada penelitian ini akan mencapai tingkat 4, yaitu untuk menghasilkan prototype horizontal injection molding otomatis dan desain cetakan yang dapat digunakan untuk menghasilkan produksi cetakan bernilai ekonomis dengan parameter proses dan desain yang optimal.