Top Banner
LAPORAN RANGKAIAN TERINTEGRASI (IC) Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Fisika Teknik Dibimbing oleh Bpk. F.X. Budi Rahardjo. Oleh: 1. Agrista Dwi P.R. 130533608247 2. Ahmad Iltimas Ridho 130533608262 3. Ahmad Muzakky 130533608231 4. Akbar Gifari 130533608240 5. Ananda Putri Syaviri 130533608243 6. Arifiati Fitri Anggraini 130533608226 7. Arizia Aulia Aziiza 130533608252 UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK
12

Laporan IC

Apr 07, 2016

Download

Documents

dgcfhbjojmhgvdfhtyjukijmhnbv cvdfgrtyukijhmbvcdfrthyjhgn
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan IC

LAPORAN RANGKAIAN TERINTEGRASI (IC)Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Fisika Teknik

Dibimbing oleh Bpk. F.X. Budi Rahardjo.

Oleh:

1. Agrista Dwi P.R. 130533608247

2. Ahmad Iltimas Ridho 130533608262

3. Ahmad Muzakky 130533608231

4. Akbar Gifari 130533608240

5. Ananda Putri Syaviri 130533608243

6. Arifiati Fitri Anggraini 130533608226

7. Arizia Aulia Aziiza 130533608252

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTROPRODI PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA

November 2013

Page 2: Laporan IC

RANGKAIAN TERINTEGRASI (IC)

Dengan diketemukannya Rangkaian Terpadu (IC), memungkinkan beberapa atau bahkan

beribu-ribu komponen elektronik (seperti Resistor, Kapasitor dan Transistor) dapat dimasukkan

ke sebuah paket yang berukuran sebesar jari kita (IC).

Dari segi fungsinya terdapat beberapa IC yang memiliki fungsi yang sama, tetapi

memiliki rangkaian yang berbeda didalamnya.

Klasifikasi IC:

- Berdasarkan Fungsi :

1. IC Dasar seperti Gerbang-gerbang Logika (NOT, AND, OR, …), Flip-Flop.

2. IC Khusus seperti Counter, Decoder, Register, Memory, Adder.

3. IC Processor.

- Berdasarkan Teknologi :

1. RTL (Resistor-Transistor Logic)

Gambar Gerbang NOR RTL Rangkaian Dasar

2. DTL (Diode – Transistor Logic)

Gambar Gerbang NAND DTL Rangkai Dasar

Page 3: Laporan IC

3. TTL (Transistor – Transistor Logic)

Memiliki rangkaian dasar NAND

Banyak menggunakan IC bipolar (transistor pnp dan npn)

Seri TTL yang sering digunakan :

74xx :

Kapasitas SSI (Small Scale Integration) dan MSI (Medium

Scale Integration

Bekerja pada suhu 0oC – 70oC

Contoh : (TTL Standar )

IC dapat di definisikan sebagai kumpalan dari beberapa komponen hingga ribuan

komponen elektronika berupa transistor, resistor dan komponen elektronika yang lain dan

membentuk suatu rangkaian elektronika yang membentuk fungsi elektronika tertentu dan

dikemas dalam sebuah kemasan yang kompak dan kecil dengan pin atau kaki sesuai dengan

fungsinya. Kemasan demikian disebut Integrated Circuit (IC). Sejarah IC (Integrated Circuit) IC

mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat

dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-

komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Integrated Circuit (IC)

merupakan komponen semikonduktor yang di dalamnya dapat memuat puluhan, ratusan atau

ribuan atau bahkan lebih komponen dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen

resistor, transistor, dioda dan komponen semikonduktor yang lain. Komponen-komponen yang

ada di dalam IC membentuk suatu subsistem terintegrasi (rangkaian terpadu) yang bekerja untuk

suatu keperluan tertentu, namun tidak tertutup kemungkinan dipergunakan untuk tujuan yang

lain. Setiap jenis IC didesain untuk keperluan khusus sehingga setiap IC akan memiliki

Page 4: Laporan IC

rangkaian internal yang beragam. Contoh Bentuk IC Yang Beredar di Pasaran bentuk

ic,ic,integrated circuit,chip ic,kemsan ic,definisi ic,teori ic,chips ic Untuk mempermudah

pemakaian IC tersebut maka dibentuklah suatu bentuk yang standard. Salah satu standard IC

tersebut adalah DIP (Dua Inline Package), dimana kaki-kaki IC tersebut susunannya terdiri dari

dua jalur yang simetris dari 8, 14, 16 kaki dan seterusnya. Untuk mengetahui urutan kaki-kaki

tersebut adalah sebagai berikut : urutan kaki 1 s/d 8 atau s/d 14 atau s/d 16, apabila dilihat dari

atas IC tersebut adalah berlawanan dengan arah putaran jam, dimana hitungan tersebut dimulai

dari ujung yang ada coakan atau titik, untuk jelasnya dapat diperhatikan gambar dibawah ini.

Cara Membaca Urutan Kaki IC (Integrated Circuit) Membaca Urutan Kaki IC,urutan kaki

ic,mebaca kaki ic,cara baca pin ic Dari gambar diatas terlihat jelas cara pembacaan urutan IC

(Integrated Circuit). Cara pembacaan pin IC tersebut tidak hanya berlaku untuk IC tipe SIP

(Single In Package) maupun DIP (Dual In Package) tetapi juga berlaku untuk IC dengan kaki

pada 4 sisi. Kaidah pembacaan pin atau kaki IC ini sama semua untuk semua produsen IC seperti

dijelaskan melalui gambar pembacaan susunan pin/kaki IC diat.

Rangkaian terintegrasi (integrated circuit - IC) sebagai “komponen atau elemen mandiri

di atas permukaan yang kontinu membentuk rangkaian yang terpadu”. Komponen atau elemen

tersebut dapat berupa diode, transistor, resistor, kapasitor dan lain-lainya terdifinisi di atas wafer

silikon atau bahan semikonduktor yang lain. Setelah melalui proses pabrikasi yang kompleks

akhirnya IC digunakan dalam rangkaian dalam bentuk yang terbungkus rapi dan mudah untuk

digunakan seperti terlihat pada gambar 10.3.

IC Monolitik dan IC Hybrid

Rangkaian terintegrasi termasuk kelompok “monolitik” jika semua komponen atau

elemen (diode, transistor, resistor, kapasitor dan seterusnya) terbuat dan terdifinisi dalam satu

permukaan keping semikonduktor yang disebut sebagai “chip”. Pada IC monolitik semua

komponen tersebut dibuat dalam waktu yang bersamaan termasuk interkoneksi antar komponen.

Page 5: Laporan IC

Gambar 10.4 Skema rangkaian terintegrasi: a) monolitik dan b) hybrid

Bentuk lain adalah IC hybrid dimana komponen-komponen dibuat di atas substrat

keramik, dihubungkan satu-dengan lainnya dengan kawat halus membentuk rangkaian. Gambar

10.4 memperlihatkan skema bentuk rangkaian terintegrasi monolitik dan hybrid.

Komponen pada Rangkaian Terintegrasi.

Piranti elektronika merupakan rangkaian elemen aktif seperti transistor dikombinasikan

dengan komponen lain seperti resistor, kapasitor dan induktor. Secara praktis masing-masing

komponen dapat diproduksi secara terpisah (diskrit) kemudian dirangkaikan dengan

menghubungkannya dengan kawat logam. Konsep dasar ini tetap digunakan dalam sistem

elektronika-mikro seperti telah direalisasi dalam bentuk IC. Perbedaannya adalah bahwa semua

komponen dan interkoneksi antar komponen dibuat dalan satu permukaan substrat.

Termasuk elemen pasif dalam elektronika adalah resistor, kapasitor dan induktor.

Masing-masing komponen memiliki kemampuan sesuai dengan fungsinya yang masing-masing

diukur sebagai resintansi, kapasitansi dan induktansi.

Resistansi : menunjukkan besarnya energi yang terdesipasi

oleh elektron saat mereka bergerak melalui

struktur atom konduktor. Dalam bentuk diskrit

resistor terbuat dari karbon atau bahan lain yang

bukan penghantar yang baik. Dalam elektronik-

mikro resistor merupakan lapisan tipis suatu tipe

semikonduktor dikelilingi oleh semikonduktor tipe

lain.

Kapasitansi merupakan ukuran energi yang tersimpan dalam

Page 6: Laporan IC

medan listrik yang mengelilingi muatan

konduktor. Kapasitor diskrit terbuat dari dua

keping konduktor yang dipisahkan oleh bahan

isolator. Pada elektronika-mikro kapasitor dibuat

pada permukaan kristal semikonduktor dilapisi

isolator tipis kemudian di atasnya dibuat lapisan

logam.

Induktansi : merupakan ukuran energi yang disimpan dalam

medan magnet yang dikontrol oleh arus listrik.

Induktor diskrit dibuat dari kumparan kawat dan di

dalamnya kadang-kadang diisi dengan bahan

feromagnetik. Belum ada induktor yang baik pada

elektronika-mikro.

Skema komponen pasif diskrit dan pada elektronika-mikro disertai dengan simbul dan

isyarat arus sebagai respon dari tegangan yang diberikan diperlihatkan pada gambar 10.5.

Gambar 10.5 Skema komponen pasif (resistor, kapasitor dan induktor) diskrit dan pada

elektronika-mikro disertai dengan simbul dan isyarat arus sebagai respon dari tegangan

(Freeman, 1997).

Paket Rangkaian Terintegrasi Monolitik

Page 7: Laporan IC

Untuk dapat menghasilkan rangkaian yang kompak dan memerluka catu daya yang

rendah diperlukan desain yang tepat. Gambar 10.12-a memperlihatkan suatu rangkaian logika

diskrit dan untuk keperluan desain IC perlu dibuat rangkaian dengan kepastian posisi pin

(gambar 10.12-b). Dari rangkaian gambar 10.12-b ini kemudian dapat dipindahkan ke pola

rangkaian monolitik seperti diperlihatkan pada gambar 10.13.

Gambar 10.12 a) Gerbang rangkaian logika dan b) Penggambaran kembali dengan

membuat posisi 10 pin eksternal (Milman dan Halkias, 1972).

Gambar 10.13 Desain pola monolitik dari rangkaian pada gambar 10.12 (Milman dan

Halkias, 1972).

Proses Pabrikasi IC

Sebuah LSIC (large-scale integrated circuit) dapat berisi puluhan ribu komponen/elemen.

Elemen dalam LSIC sedemikian kecilnya sehingga keseluruhan rangkaian hanya menempati

luasan kurang dari 1 cm2. Wafer kristal silikon sebagai bahan awal berdiameter sekitar 3 -4 inchi

sehingga pada permukaan wafer ini dapat dibuat puluhan sampai ratusan rangkaian lengkap.

Untuk produksi masal bahkan ratusan wafer dapat sekaligus digunakan dalam suatu proses

Page 8: Laporan IC

pabrikasi secara bersamaan. Tentu saja ini sangat menguntungkan dari sisi biaya dan tenaga yang

digunakan. Namun demikian sebelum sampai pada tingkat produksi masal, serangkaian proses

pengujian berbagai langkah produksi harus dilakukan dengan cermat.

Struktur IC adalah sangat kompleks baik dari sisi topografi permukaan maupun

komposisi internalnya. Masing-masing elemen pada suatu piranti mempunyai arsitektur tiga-

dimensi yang harus dapat diproduksi secara sama untuk setiap rangkaian. Masing-masing

komponen merupakan struktur yang terdiri dari banyak lapisan, masing-masing memiliki pola

yang spesifik. Sebagian lapisan tertanam dalam silikon dan sebagian lagi menumpuk di atasnya.

Proses pabrikasi IC memerlukan urutan kerja yang persis dan diperlukan desain rangkaian yang

cermat.

Proses pabrikasi LSIC seperti terlihat pada gambar 10.12 dan 10.13. Secara berturutan

proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Proses mendesain rangkaian dengan bantuan komputer untuk medifinisikan pola dari

masing-masing komponen.

2. Pola yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai dasar pembuatan masker dimana

masing-masing pola masker digunakan dalam satu proses. Paling tidak harus disediakan lima

jenis masker, yaitu masker isolasi, masker polisilikon, masker pengangkatan-oksida, masker

metalisasi dan masker pelindung.

3. Wafer silikon sebagai substrat dari rangkaian dihasilkan dari proses pengirisan batang

kristal menjadi keping tipis, melalui proses penggosokan, pencucian dan oksidasi sehingga siap

untuk proses langkah pertama.

4. Setelah serangkaian proses definisi menggunakan lima masker di atas, kemudian

dilakukan uji-jolok terhadap wafer untuk menyeleksi rangkaian yang baik. Setelah melalui

proses seleksi, rangkaian yang baik kemudian secara “individual” dilakukan pemaketan dan tes

akhir kualitas masing-masing paket.

Page 9: Laporan IC

Gambar 10.13 Foto enam langkah proses pabrikasi LSIC: a) Batang kristal silikon hasil

penumbuhan, b) Pengirisan batang silikon dalam bentuk keping tipis dengan gergaji diamon, c)

Uji kehalusan hasil penggosokan , d) Pelapisan wafer dengan SiO2 secara termal dalam tungku,

e) Penggergajian dalam bentuk “dice” dan f) Hasil pemotongan masing-masing “dice” yang

berisi suatu rangkaian lengkap (Freeman, 1977).