Centrum excelentnosti integrovan

1
Centrum excelentnosti integrovaného výskumu
a využitia progresívnych materiálov a technológií
v oblasti automobilovej elektronikyAktivita
2.3Zriadenie technologického laboratória
progresívnych materiálov - LIVETIME
2
Ciel aktivity

• Cielom aktivity je vybudovat špickové
  technologické a metrologické Laboratórium pre
  Integrovaný Výskum Elektrofyzikálnych vlasTností
  progresívnych MatEriálov (LIVETIME) používaných
  v montážnych technológiách s dôrazom na
  hodnotenie ich spolahlivosti a životnosti, ktoré
  bude orientované na vedeckovýskumnú cinnost
  a vzdelávanie pre
• oblast diagnostiky elektrofyzikálnych vlastností
  nových environmentálne priaznivých progresívnych
  materiálov používaných v moderných montážnych
  technológiách splnajúcich medzinárodné
  environmentálne štandardy,
• oblast diagnostiky spolahlivosti a životnosti
  vyvinutých a vyrobených prototypových
  elektronických modulov a systémov na báze nových
  progresívnych materiálov používaných v moderných
  montážnych hybridných technológiách elektroniky,
• transfer poznatkov z oblasti sofistikovaných
  hybridných CAD návrhových, montážnych a
  prepojovacích technológií v elektronike do
  oblasti výucby, výskumu, vývoja, návrhu a výroby
  komponentov, systémov a elektronických modulov v
  prototypovej forme pre využitie formou spin-off
  v autoelektronike.

3
Riešitelia

• Prof. Ing. Alena Pietriková, CSc.
  koordinátorka projektu CEIII.
• Prof. Ing. Juraj Banský, CSc. koordinátor
  Aktivity 2.3
• Ing. Lubomír Livovský, PhD.
• Ing. Igor Vehec, PhD.
• Ing. Juraj Durišin, PhD.
• Ing. Slavomír Kardoš, PhD.
• Ing. Pavol Cabúk
• Ing. Michal Kravcík doktorand
• Ing. Dominik Demeter doktorand
• Igor Vehec

4
Harmonogram

• 01.-03. mesiac Vypracovanie analytickej správy
  konkretizujúcej štruktúru a obsahovú nápln
  laboratória LIVETIME.
• 04.-18. mesiac Úpravy priestorov, nákup
  prístrojov a zaškolenie pracovníkov na prácu na
  nových meracích zariadeniach.
• 19.-36. mesiac Merania v laboratóriu,
  vyhodnocovanie experimentálnych výsledkov,
  využitie laboratória LIVETIME v oblasti VaV, v
  vzdelávacom procese, pre spoluprácu s praxou a
  pre spoluprácu s verejnými inštitúciami.

5
Pracoviská LIVETIME

• 1. Pracovisko technologických procesov I.
• Technologické pracovisko pre vývoj a výrobu
  hrubých, návrh
• podkladov a realizáciu sietotlacových procesov,
  pre výrobu
• hybridných integrovaných obvodov, vrátane
  montáže SMD prvkov
• (technológia povrchovej montáže), viacvrstvových
  integrovaných
• štruktúr na báze LTCC, polymérnych
  hrubovrstvových štruktúr.
• Kontaktovanie, trimovanie odporov, rezanie
  substrátov a dalšie
• potrebné postupy v závislosti od konštrukcie
  obvodov. Nanášanie
• vrstiev screen printing, rôzne spôsoby stencil
  printing, dispensing, meranie reológie
  ne-newtonovských kvapalín, bezolovnatých pást
  a vodivých lepidiel.
• Zodpovedný pracovník Ing. Igor Vehec, PhD.

6
Pracoviská LIVETIME

• 1.1 Súcasné vybavenie pracoviska technologických
  procesov I.
• Viskozimeter HAAKE PK100/RV20 zariadenie na
  meranie reologických vlastností hrubovrstvových,
  spájkovacích pást príp. vodivých lepidiel.
• Vyrezávací ploter FC-2200-50M slúžiaci na
  vyrezávanie LTCC keramiky v surovom stave urcenej
  na vytváranie viacvrstvových a tvarovaných
  štruktúr.
• EKKRA Microtronic II sietotlacové zariedenia
  pre depozíciu hrubovrstvových a spájkovacích pást
  s max. sietotlacovou plochou 160 180 mm,
• Sietotlacový poloautomat UL 1505A - sietotlacové
  zariedenia pre depozíciu hrubovrstvových
  a spájkovacích pást s max. sietotlacovou plochou
  80 80 mm, zariadenie pre šablónovú tlac.
• Rework stanica SEIKA 2001 model 7000
  teplovzdušná stanica s kamerovým systémom pre
  rework SMD súciastok z DPS.
• Uniprint MD-40 zariadenie pre nanášanie
  spájkovacích pást a lepidiel.
• Zariadenie pre šablónovú tlac zariadenie pre
  rucné nanášanie spájkovacích pást a lepidiel cez
  kovovú šablónu.

7
Pracoviská LIVETIME

• 1.2 Plánovaný nákup pre pracovisko
  technologických procesov I.
• Poloautomatické zariadenie s kamerovým systémom
  s možnostou sietotlace a šablónovej tlace urcené
  pre nanášanie hrubých vrstiev cez sietotlacové
  šablóny na klasické korundové substráty a LTCC
  keramiku ako aj spájkovacích pást cez kovové
  šablóny.

8
Pracoviská LIVETIME
9
Pracoviská LIVETIME

• 2. Pracovisko technologických procesov II.
• Technologické pracovisko pre výrobu
  multicipových modulov, na vyrezávanie LTCC
  keramických vrstiev multicipových modulov,
  sietotlac, izostatické laminovanie, osadzovanie
  aktívnymi a pasívnymi elektronickými prvkami,
  elektrická kontrola a finálna kompletizácia
  multicipových modulov. 3 rozmerné CNC frézovanie
  a vrtanie DPS, leptanie DPS, procesy fluidizácie
  a puzdrenia hybridných integrovaných obvodov,
  spájkovanie ponorom a pretavením, rôzne chemicko
  technologické procesy vyplývajúce z výskumných
  úloh na pracovisku. Príprava filmových a
  fotolitografických predlôh pre hrubovrstvové
  hybridné technológie vrátane technológie FODEL,
  pre technológie spracovania dosiek plošných
  spojov a pre úcely spájkovania masky a šablóny.
  Mechanické procesy.
• Zodpovedný pracovník Igor Vehec

10
Pracoviská LIVETIME

• 2.1 Súcasné vybavenie pracoviska technologických
  procesov II.
• CNC fréza a vrtacka TECHNODRILL C11000
  univerzálne zariadenie vhodné pre opracovanie
  plastov, kovov a frézovanie motívov na DPS.
  Zariadenie podporuje všeobecné zavedené formáty
  ako HPGL, EXCELLON, GERBER, GCODE a DXF.
• VPS zariadenie zariadenie pre spájkovanie v
  nasýtených parách vlastnej konštrukcie.
• MiniSol 2000 spájkovacie zariadenie pre výroby
  prototypov a malých sérii. Zariadenie pracuje na
  princípe spájkovania ponorom. Vhodné je aj na
  pospájkovavnie drôtov, prípojek, kontaktných líšt
  a pod.
• C.I.F. vrtacka pre rucné vrtanie DPS.
• Váhy LB-1050 a CHIRANA P3/200 urcené na presne
  váženie vzoriek/chemikálií.

11
Pracoviská LIVETIME

• 2.2 Plánovaný nákup pre pracovisko
  technologických procesov II.
• Univerzálny skúšobný stroj na testovanie adhézie
  spájky na plošných spojoch. Úplne digitalizovaný
  skúšobný systém s vysokou presnostou ovládania,
  jednoduché ovládanie vdaka automatizovanému
  riadeniu skúšobných metód. Bude slúžit na
  testovanie adhézie spájky na plošných spojoch a
  dalšie technologické skúšky.
• Brúska a lešticka vzoriek pre metalografiu,
  nastavitelná rýchlost a smer otácania hlavy,
  upevnenie brusných papierov a leštiacich látok na
  unášací kotúc pomocou magnetického systému,
  upevnenie brúsených/leštených vzoriek do
  držiakov. Bude slúžit pre prípravu vzoriek na
  mikroskop.
• Automatický elektro - hydraulický lis na
  zalisovanie vzoriek za tepla pre metalografiu do
  všetkých termosetických hmôt. Bude slúžit pre
  prípravu metalurgických vzoriek pre mikroskopickú
  analýzu.
• Digestor s pracovnou doskou bude slúžit na
  prípravu vzoriek, kde jednotlivé kroky
  technologického procesu výroby vyžadujú použitie
  prchavých látok.
• Obojstranná vákuová expozicná jednotka, ktorá
  bude slúžit na exponovanie motívov ultrafialovým
  svetlom pre tvorbu dosiek plošných spojou pri
  procese litografie.

12
Pracoviská LIVETIME
13
Pracoviská LIVETIME

• 3. Pracovisko virtuálneho technologického
  laboratória a CAD návrhových systémov.
• CAD návrhy všetkých druhov štruktúr a prvkov
  s podporou HIOCAD návrhového softvéru, resp.
  iných moderných návrhových systémov. Pre úcely
  on-line výucby bude súcastou aj virtuálne
  technologické laboratórium ako integrované e -
  Learningové prostredie pre všetky aktivity Centra
  excelentnosti.
• Zodpovedný pracovník Ing. Lubomír Livovský, PhD.

14
Pracoviská LIVETIME

• 3.1 Súcasné vybavenie technologického laboratória
  a CAD návrhových systémov.
• Ucebna je vybavená 10 výkonnými pocítacmi
  s operacným systémom WindowsXP resp. Windows7,
  ktoré sú pripravené pre prácu s CAD návrhovými
  systémami. Ucebna je dalej vybavená keramickou
  tabulou, dataprojektorom, stahovacím plátnom,
  wifi routerom, pohyblivým velkoplošným LCD
  monitorom pre online prezentáciu technologických
  procesov na ostatných pracoviskách laboratória
  LIVETIME.

15
Pracoviská LIVETIME

• 3.2 Plánovaný nákup pre technologické
  laboratórium a CAD návrhových systémov.
• CAD - návrhový systém Altium Designer - 20
  licencií. Kompletný návrh dosiek plošných spojov
  (DPS) od kreslenia schémy až po 3D vizualizáciu
  navrhnutej DPS. Pozostáva z modulov návrh
  elektrických schém, návrh topológie dosiek
  plošných spojov, simulácia analógových
  a digitálnych signálov, signál integrity,
  kompletná podpora výroby (CAM).
• CAD - návrhový systém HYDE 5 licencií.
  Flexibilný návrhový systém pre návrh hybridných
  obvodov a LTCC štruktúr. Obsahuje moduly
  kreslenie elektrickej schémy obvodu, urcenie
  rozmerov hrubovrstvových odporov, návrh topológie
  obvodu (HIO, LTCC), kontrola návrhu podla
  návrhových pravidiel, teplotnú simuláciu obvodu,
  kompletná podpora výroby obvodu (CAM).

16
Pracoviská LIVETIME
17
Pracoviská LIVETIME

• 4. Pracovisko diagnostiky a tepelných procesov.
• Tepelné spracovanie pre výpal vzoriek hrubých
  vrstiev realizované v priebežných
  (dopravníkových) a programovatelných (statických)
  vypalovacích peciach pretavovanie spájkovacej
  pasty v peciach Reflow pre povrchovú montáž
  (SMT). Pretavovanie v prostredí nasýtených pár.
  Diagnostické skúšky a skúšky spolahlivosti -
  klimatická komora, šoková komora.
• Zodpovedný pracovník Ing. Slavomír Kardoš, PhD.

18
Pracoviská LIVETIME

• 4.1 Vybavenie pracoviska diagnostiky a tepelných
  procesov.
• Statická komorová pec KBC G-100/250 je urcená pre
  nízkoteplotné spracovanie materiálov.
• Statické vypalovacie pece PEO 601 a PEO 602 pre
  vysokoteplotné procesy vypalovania vodivých
  a odporových hrubých vrstiev.
• Infracervená pretavovacia pec SM 300CX pre
  spájkovanie dosiek plošných spojov pretavením
  spájkovej pasty, nanesenej pred procesom
  osadzovania elektronických prvkov.
• Impulzná zváracka na plastové fólie TISH-300
  s impulzným výkonom 450 W pre zváranie plastových
  sáckov, do ktorých sú umiestnované LTCC štruktúry
  pred izostatickou lamináciou.
• Izostatický laminacný systém PTC IL-4008 je
  špecializované tlakové zariadenie urcené
  pre izostatickú lamináciu LTCC štruktúr pred ich
  výpalom.
• Klimatická komora CTS je urcená primárne na
  testovanie elektrotechnických materiálov
  a elektronických systémov z hladiska ich
  životnosti a spolahlivosti vplyvom pôsobenia
  základných klimatických parametrov teploty
  a vlhkosti.

19
Pracoviská LIVETIME

20
Pracoviská LIVETIME

• 5. Pracovisko optickej diagnostiky a kontroly
  elektronických štruktúr.
• Mikroskopické analýzy, optická kontrola spojov,
  príprava metalografických výbrusov, testovanie
  mechanických vlastností, testovanie prechodových
  odporov, kontaktovanie.
• Zodpovedný pracovník Ing. Juraj Durišin, PhD.

21
Pracoviská LIVETIME

• 5.1 Súcasné vybavenie pracoviska optickej
  diagnostiky a kontroly elektronických štruktúr.
• Ersascope Vysoko flexibilný digitálny mikroskop
  s možnostou pohladu zboku pre vizuálnu inšpekciu
  a digitálny záznam kvality spájkovaných spojov
  pre BGA, BGA, mBGA, CSP, Flip-Chip ako aj iných
  typov súciastok na DPS.
• Inšpekcný digitálny mikroskop DCS 5000 (DMS-133)
  digitálny mikroskop pre kontrolu DPS a iných
  trojrozmerných elektronických štruktúr ako napr.
  MCM.
• Kontaktovacie zariadenie Kulicke Soffa 4129
  zariadenie pre ultrazvukové kontaktovanie.
• TR-5-400-QC testovací prípravok pre meranie
  a kontrolu DPS.
• AGILENT 34420A nano Volt / mikro Ohm Meter,
  využívaný na meranie prechodových odporov.

22
Pracoviská LIVETIME

• 5.2 Plánovaný nákup pre pracovisko optickej
  diagnostiky a kontroly elektronických štruktúr.
• Inverzný svetelný mikroskop pre pozorovanie
  mikroštruktúry spájkovaných spojov, pozorovacie
  metódy svetlé pole, tmavé pole, polarizácia, DID
  contrast, pozorovanie obrazu aj prostredníctvom
  mikroskopickej kamery, ovládanie mikroskopu,
  spracovanie a záznam obrazu prostredníctvom
  softvéru. Bude slúžit pre analýzu mikroštruktúr
  ekologických spojov v elektronike.

23
Pracoviská LIVETIME
24
Pracoviská LIVETIME

• 6. Pracovisko merania.
• Pracovisko zamerané na merania elektrických a
  neelektrických velicín precíznymi meracími
  zariadeniami pre všeobecné aplikácie s podporou
  nástrojov softvéru LabWin.
• Zodpovedný pracovník Ing. Pavol Cabúk

25
Pracoviská LIVETIME

• 6.1 Súcasné vybavenie pracoviska merania
• Laboratórne zdroje
• BK127 (20 V/ 1 A), MANSON SDP2405 -
  programovatelný stabilizovaný zdroj 24 V/5 A,
  pripojitelný k PC.
• VN zdroj KIKUSUI TOS5051 5 kV.
• Spájkovacie stanice.
• SMD rework station CT-851ND pre
  spájkovanie/odspájkovanie horúcim vzduchom.
• Rucný dispenzer spájkovacích pást CMS-300.
• Meracie prístroje
• Voltcraft K204 - štvorkanálový teplomer
  pripojitelný k PC.
• Agilent DSO7032B - digitálny dvojkanálový
  osciloskop 350 MHz, 2 GS/s pripojitelný k PC.
• Agilent DMM 34411A - 6½ miestny multimeter
  pripojitelný k PC.
• Agilent 34420A - 7½ nanovolt/mikroohm meter
  pripojitelný k PC.
• Ihlové pole CHECKSUM MPX-2-50

26
Pracoviská LIVETIME

• 6.2 Plánovaný nákup pre pracovisko merania
• IT 8511 - programovatelná elektronická zátaž s
  displejom LED a s SW pre ovládanie a kalibráciu
  cez RS 232 alebo USB. IT 8511 0-120V/1mA-30A/150W
  pripojitelná k PC.
• RLC 200 - digitálny automatický merac RLC -
  odpor 1 mOhm - 100 MOhm /0,2 indukcnost 0,1 uH
  - 20 kH/0,2 kapacita 0,1 pF - 20 mF/0,2 merací
  kmitocet 100 Hz, 1 kHz pripojitelný k PC.
• DMM 3061 - stolný 6 ½ miestny multimeter, displej
  256x64 MONO LCD pripojitelný k PC.
• DG3061 - 60MHz function/arbitrary waveform
  generator 4 color QVGA LCD pripojitelný k PC.
• MOBIR M2 - termokamera, -20 až 250C
  rozlíšenie 120 x 120 citlivost lt 0, 12C
  pripojitelná k PC.

27
Pracoviská LIVETIME
28
Dakujem za Vašu pozornost!