Elektroniikan kehittyneiden pintaliitossovellusten luotettavuus ja prognostiset seurantamenetelmät

Väitöstilaisuuden tiedot

Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika

Väitöstilaisuuden paikka

Linnanmaa, OP-sali (L10)

Väitöksen aihe

Elektroniikan kehittyneiden pintaliitossovellusten luotettavuus ja prognostiset seurantamenetelmät

Väittelijä

Tekniikan lisensiaatti Jussi Putaala

Tiedekunta ja yksikkö

Oulun yliopiston tutkijakoulu, Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta, sähkötekniikan osasto, mikroelektroniikan ja materiaalifysiikan laboratoriot

Oppiaine

Mikroelektroniikka

Vastaväittäjä

Professori Leszek Golonka, Wroclaw University of Technology, Puola

Toinen vastaväittäjä

Tekniikan tohtori Jussi Särkkä, Nokia Networks, Oulu

Kustos

Dosentti Antti Uusimäki, Oulun yliopisto

Lisää tapahtuma kalenteriin

Uusia menetelmiä elektroniikkatuotteiden liitosten kunnonseurantaan

Väitöstutkimuksessa kehitettiin elektroniikan liitosten rikkoontumisen seurantaan tarkoitettuja sähköisiä monitorointimenetelmiä. Liitoksiin aiheutettiin lämpövaihtelutestauksella mekaanista kuormitusta, jota tutkittiin optisesti, akustisella mikroskoopilla sekä röntgen- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopeilla. Liitosten elinikäennusteen tarkkuutta parannettiin kalibroimalla uudelleen eliniän ennustamiseen soveltuva muokattu Engelmaierin malli.

Tulosten perusteella useimmille tutkituille suuren termisen epäsovituksen rakenneyhdistelmille, joissa käytettiin lyijyttömiä juotteita, eliniät lämpösyklaustesteissä olivat riittävät. Esiintyneistä murtumista haitallisimpien, eli keraamimoduulien murtumien, määrä saatiin minimoiduksi.

RF-mittauksia käytettiin liitosten vikaantumisen seurantaan sekä lämpösyklauksen aikana että syklausten välillä. Rakenteet karakterisoitiin syklausten välillä aina 30 GHz taajuuteen asti. Tulokset osoittavat, että signaalivasteen muutos ilmenee syklauksen aikana aluksi joillakin taajuuksilla lyhyinä, alle 1 s mittaisina häiriöpiikkeinä. Syklauksen edetessä vasteen huononeminen havaitaan myöhemmin koko mittausalueella.

Puolikokeellista elinikäennustemallia tarkasteltaessa havaittiin, että liitosten lämpötila-alueesta riippuvia korjauskertoimia kuvasivat logaritmisen riippuvuuden sijaan parhaiten toisen asteen polynomifunktiot. Rakenteille saadun ennusteen ja toteutuneen eliniän välinen ero oli pienimmillään alle 0.5 %.

Työn tulokset luovat osaltaan edellytyksiä pitkäikäisempien ja ympäristöystävällisempien elektroniikkatuotteiden toteuttamiselle. Tulokset ovat hyödynnettävissä sekä kulutus- että erikoiselektroniikassa.
Viimeksi päivitetty: 13.3.2015