Nyomtatott huzalozású szerelőlemezek mechanikai tulajdonságainak vizsgálata

Készítette: Fehérvári Péter

Konzulens: Hajdu István

A probléma aktualitása

• Növekvő integráltság, egyre több technológiai lépés

• MEMS alkatrészek egyre gyakoribb elterjedése

• Lehetséges hibák: MEMS struktúrák törése, forraszkötések sérülése,

nagyméretű SMD alkatrészek sérülése, MLCC delamináció, via problémák

• Fokozódó érzékenység mechanikai igénybevételekkel szemben

• Gyártás során a hőmérséklet monitorozható, a mechanikai igénybevétel,

deformáció, vetemedés jelenleg még nem ->

A feladat: Egy erre alkalmas in situ mérési megoldás kidolgozása

Mechanikai és szilárdságtani alapok

• Feszültség, relatív megnyúlás, Young modulus, Poisson tényező

• 3D esetben Hooke törvény

Mechanikai deformáció mérésének lehetőségei – Optikai mérések

• Működési elv szerint (optikai, röntgensugaras, koordinátamérők, elektromos tulajdonságok változásán alapuló [kapacitív, rezisztív])

• Mérés helye szerint (pontbeli <–-> „full field”)

• Alkalmazhatóság (in situ <--> laboratóriumi környezetben)

Mechanikai deformáció mérésének lehetőségei-Piezorezisztív nyúlásmérés

• Meander ellenállás struktúra, érzékenység fogalma, irányérzékenység

• K=(ΔR/R)/ε

• Érzékenység független a mérettől

• -10<K<6 (1.5-1.7 geometriai) -> fajlagos ellenállás változás jelentős lehet!

• Hőmérséklet függőség, (ön)kompenzáció

ΔRv=ΔRM=RM*K*ε

Nyomtatott huzalozású szerelőlemezek deformációjának mérése együttlaminált nyúlásmérő ellenállás hálózat

segítségével

A tervezés szempontjai

• X és Y irányú nyúlásmérés megvalósítása

• FR4 NYÁK gyártási technológiába

illeszkedő

• Termomechanikai kompatibilitás a

szerelőlemezzel

• Környezeti hatásokkal szemben robosztus

mérés

• A szerelőlemez tulajdonságait lényegesen

ne módosítsa

• Gyártósori körülmények közt in situ mérésre

alkalmas legyen

• Időmultiplexelt adatrögzítéssel real time

mérés az egész felszínen („címezhetőség”!)

A tervezett mérőelrendezés paraméterei

Uniaxiális Cella hosszúsága 6000 µm

Cella szélessége ~1100 µm

Rétegvastagság 4µm

Ellenállás 125 Ω

Érzékenységi faktor ~2.1

Ellenállás vezetékezés hossza 50mm

Ellenállás vezetékezés szélessége

50µm

Poliimid hordozó rétegvastagsága

45µm

Mérőcella FEM modellezése

• Termikus

• Mechanikai

• Elektromos tulajdonságok

Összefoglalás

• Mechanikai tulajdonságok monitorozása

iránti valós igény, igazán jó megoldás

nincsen a piacon

• Lehetséges megoldás a kidolgozott

mérőhálózat

• NYÁK gyártásba illeszthető,

tulajdonságaiban kompatibilis

• Lehetővé teszi folyamatparaméterek

optimalizálását

• Segítségével megvalósítható a mechanikai

eredetű kiesések minimalizálása.