Studi Ketahanan dan Kerusakan Tungsten Boat pada Metal Thermal Evaporator Tanpa Vakum dengan Pendekatan Thermal Analysis dan Komposisi Unsur Kimia

Proses pelapisan film tipis dengan metode Physical Vapor Deposition (PVD) memiliki peran penting dalam industri elektronik, optik, dan manufaktur. Namun, permasalahan sering timbul pada sistem pemanas (heater) metal thermal evaporator, seperti patahnya elemen pemanas. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji ketahanan dan kerusakan tungsten boat dalam kondisi tanpa vakum, dengan pendekatan thermal analysis dan analisis komposisi unsur kimia. Pendekatan yang digunakan untuk mengetahui penyebab kerusakan tungsten boat dengan fokus pada faktor-faktor seperti thermal stress, oksidasi, dan thermal cycling fatigue. Pengujian dilakukan melalui simulasi thermal expansion menggunakan SolidWorks, pengamatan unsur kimia dan struktur mikro melalui EDS (Energy Dispersive Spectrometry) dan SEM (Scanning Electron Microscope), serta eksperimen pemanasan menggunakan tungsten boat. Hasil simulasi menunjukkan bahwa desain pemanas alternatif (step type) memberikan distribusi panas yang lebih merata dan ketahanan struktural yang lebih baik dari desain awal yang digunakan (straight type). Secara eksperimental, tungsten boat menunjukkan batas ketahanan maksimum hingga empat siklus pemanasan dengan rata-rata suhu puncak 1052 °C sebelum mengalami kerusakan struktural. Hasil uji EDS menunjukkan adanya unsur oksigen yang signifikan pada area retakan, yang mengindikasikan pembentukan senyawa oksida (WO₃) sebagai akibat dari eksposur udara pada suhu tinggi. Mikro struktur pada area tersebut menunjukkan batas butir yang rapuh dan potensi inisiasi retakan mikro. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa ketahanan tungsten boat sangat dipengaruhi oleh kombinasi antara thermal cycling, distribusi suhu yang tidak merata, serta oksidasi permukaan yang mempercepat kerusakan pada suhu tinggi dalam kondisi non-vakum.