Berta Sándor
Gyorsabban fejleszthetők az elektronikus alkatrészek
A komponensek tesztelési ideje ultrahangos rezgetéssel néhány órára mérsékelhető.
Golta Khatibi, a Bécsi Műszaki Egyetem kutatója egy innovatív tesztelési eljárás segítségével azt vizsgálja, hogy miként lehet megnövelni a termékek elektronikus komponenseinek megbízhatóságát és élettartamát.
A korszerű csúcstechnikás eszközök, például az okostelefonok, a számítógépek vagy az elektromos autók egyre több elektronikus alkatrészből állnak, amelyek különböző rétegekből és anyagokból, például fémekből, kerámiákból, üvegekből és műanyagokból épülnek fel. Ez utóbbiaknak eltérő tulajdonságaik vannak és bizonyos funkciókat töltenek be, de anyagtudományi szempontból nem mindig illenek jól össze, például különböző hőmérsékleten melegednek fel. Az esetleg keletkező belső feszültségek befolyásolhatják a termékek élettartamát és töréseket, repedéseket vagy más sérüléseket okozhatnak.
Hatékony teszteljárásokra van szükség annak előrejelzésére, hogy az alkatrészek miként viselkednek nehéz körülmények között. Khatibi elmondta, hogy az ipari gyakorlatban a legtöbb megbízhatósági vizsgálat termikus (felmelegítés-lehűtés) és elektromos (be- és kikapcsolás) terhelési ciklusok segítségével végzik el. Ezekben az eljárásokban azonban az elektronikus eszközök fizikai tulajdonságai határokat jelentenek. További problémát jelent, hogy a módszerek időigényesek és hónapokig tarthatnak. Ennek következményeként a végleges termékek fejlesztése is elcsúszhat.
Mindez megváltozhat a jövőben. Az alapötlet az, hogy az üzem közben fellépő termomechanikailag előidézett feszültségeket ciklikus mechanikai terhelésekkel helyettesítsék, és a vizsgálati gyakoriság növelésével jelentősen csökkentsék az időigényt. Ehhez a Bécsi Műszaki Egyetem Christian Doppler Laboratóriuma az F&S Bondtec Semiconductor és az Infineon bevonásával ultrahangos vizsgálatot tesztel, ezzel rezgetik meg a mintákat másodpercenként akár több ezerszer. Így a meghibásodási mechanizmusok kiválthatók és gyorsabban felismerhetők az alkatrészek gyenge pontjai, azok károsodása hamar megtörténik.
Az eljárás működik, a módszer különösen alkalmas elektronikai alkatrészek értékelésére. A tesztelési folyamat több hónapról mindössze néhány órára csökkenthető. Az ultrahangos eljárást eredetileg csak huzalkötésekhez és forrasztási pontokhoz használták, majd később különféle nyomtatott áramköri lapokra is kiterjesztették. Bevezetésével csökkenthető a selejt és a hulladék aránya, rövidül a piaci bevezetésig eltelő időszak, ezáltal a költségek is alacsonyabbak.
Golta Khatibi, a Bécsi Műszaki Egyetem kutatója egy innovatív tesztelési eljárás segítségével azt vizsgálja, hogy miként lehet megnövelni a termékek elektronikus komponenseinek megbízhatóságát és élettartamát.
A korszerű csúcstechnikás eszközök, például az okostelefonok, a számítógépek vagy az elektromos autók egyre több elektronikus alkatrészből állnak, amelyek különböző rétegekből és anyagokból, például fémekből, kerámiákból, üvegekből és műanyagokból épülnek fel. Ez utóbbiaknak eltérő tulajdonságaik vannak és bizonyos funkciókat töltenek be, de anyagtudományi szempontból nem mindig illenek jól össze, például különböző hőmérsékleten melegednek fel. Az esetleg keletkező belső feszültségek befolyásolhatják a termékek élettartamát és töréseket, repedéseket vagy más sérüléseket okozhatnak.
Hatékony teszteljárásokra van szükség annak előrejelzésére, hogy az alkatrészek miként viselkednek nehéz körülmények között. Khatibi elmondta, hogy az ipari gyakorlatban a legtöbb megbízhatósági vizsgálat termikus (felmelegítés-lehűtés) és elektromos (be- és kikapcsolás) terhelési ciklusok segítségével végzik el. Ezekben az eljárásokban azonban az elektronikus eszközök fizikai tulajdonságai határokat jelentenek. További problémát jelent, hogy a módszerek időigényesek és hónapokig tarthatnak. Ennek következményeként a végleges termékek fejlesztése is elcsúszhat.
Mindez megváltozhat a jövőben. Az alapötlet az, hogy az üzem közben fellépő termomechanikailag előidézett feszültségeket ciklikus mechanikai terhelésekkel helyettesítsék, és a vizsgálati gyakoriság növelésével jelentősen csökkentsék az időigényt. Ehhez a Bécsi Műszaki Egyetem Christian Doppler Laboratóriuma az F&S Bondtec Semiconductor és az Infineon bevonásával ultrahangos vizsgálatot tesztel, ezzel rezgetik meg a mintákat másodpercenként akár több ezerszer. Így a meghibásodási mechanizmusok kiválthatók és gyorsabban felismerhetők az alkatrészek gyenge pontjai, azok károsodása hamar megtörténik.
Az eljárás működik, a módszer különösen alkalmas elektronikai alkatrészek értékelésére. A tesztelési folyamat több hónapról mindössze néhány órára csökkenthető. Az ultrahangos eljárást eredetileg csak huzalkötésekhez és forrasztási pontokhoz használták, majd később különféle nyomtatott áramköri lapokra is kiterjesztették. Bevezetésével csökkenthető a selejt és a hulladék aránya, rövidül a piaci bevezetésig eltelő időszak, ezáltal a költségek is alacsonyabbak.