Cieľ aktivity

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

2. Cieľ aktivity Cieľom aktivity je vybudovať špičkové technologické a metrologické Laboratórium pre Integrovaný Výskum Elektrofyzikálnych vlasTností progresívnych MatEriálov (LIVETIME) používaných v montážnych technológiách s dôrazom na hodnotenie ich spoľahlivosti a životnosti, ktoré bude orientované na vedeckovýskumnú činnosť a vzdelávanie pre: • oblasť diagnostiky elektrofyzikálnych vlastností nových environmentálne priaznivých progresívnych materiálov používaných v moderných montážnych technológiách spĺňajúcich medzinárodné environmentálne štandardy, • oblasť diagnostiky spoľahlivosti 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 výučby, 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. Ľubomír Livovský, PhD. Ing. Igor Vehec, PhD. Ing. Juraj Ďurišin, PhD. Ing. Slavomír Kardoš, PhD. Ing. Pavol Cabúk Ing. Michal Kravčík – doktorand Ing. Dominik Demeter – doktorand Igor Vehec

4. Harmonogram • 01.-03. mesiac: Vypracovanie analytickej správy konkretizujúcej štruktúru a obsahovú náplň 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 sieťotlačových 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 ďalšie 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 Súčasné vybavenie pracoviska technologických procesov I. • Viskozimeter HAAKE PK100/RV20 – zariadenie na meranie reologických vlastností hrubovrstvových, spájkovacích pást príp. vodivých lepidiel. • Vyrezávacíploter FC-2200-50M – slúžiaci na vyrezávanie LTCC keramiky v surovom stave určenej na vytváranie viacvrstvových a tvarovaných štruktúr. • EKKRA Microtronic II – sieťotlačové zariedenia pre depozíciu hrubovrstvových a spájkovacích pást s max. sieťotlačovou plochou 160 × 180 mm, • Sieťotlačový poloautomat UL 1505A - sieťotlačové zariedenia pre depozíciu hrubovrstvových a spájkovacích pást s max. sieťotlačovou plochou 80 × 80 mm, zariadenie pre šablónovú tlač. • Rework stanica SEIKA 2001 model 7000 – teplovzdušná stanica s kamerovým systémom pre rework SMD súčiastok z DPS. • Uniprint MD-40 – zariadenie pre nanášanie spájkovacích pást a lepidiel. • Zariadenie pre šablónovú tlač – zariadenie pre ručné 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 možnosťou sieťotlače a šablónovej tlače určené pre nanášanie hrubých vrstiev cez sieťotlačové 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 multičipových modulov, na vyrezávanie LTCC keramických vrstiev multičipových modulov, sieťotlač, izostatické laminovanie, osadzovanie aktívnymi a pasívnymi elektronickými prvkami, elektrická kontrola a finálna kompletizácia multičipových modulov. 3 rozmerné CNC frézovanie a vŕtanie 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 účely spájkovania – masky a šablóny. Mechanické procesy. • Zodpovedný pracovník: Igor Vehec

10. Pracoviská LIVETIME 2.1 Súčasné vybavenie pracoviska technologických procesov II. • CNC fréza a vŕtačka 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. vŕtačka – pre ručné vŕtanie DPS. • Váhy LB-1050 a CHIRANA P3/200 – určené 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 presnosťou ovládania, jednoduché ovládanie vďaka automatizovanému riadeniu skúšobných metód. Bude slúžiť na testovanie adhézie spájky na plošných spojoch a ďalšie technologické skúšky. • Brúska a leštička vzoriek pre metalografiu, nastaviteľná rýchlosť a smer otáčania hlavy, upevnenie brusných papierov a leštiacich látok na unášací kotúč pomocou magnetického systému, upevnenie brúsených/leštených vzoriek do držiakov. Bude slúžiť pre prípravu vzoriek na mikroskop. • Automatický elektro - hydraulický lis na zalisovanie vzoriek za tepla pre metalografiu do všetkých termosetických hmôt. Bude slúžiť pre prípravu metalurgických vzoriek pre mikroskopickú analýzu. • Digestor s pracovnou doskou bude slúžiť na prípravu vzoriek, kde jednotlivé kroky technologického procesu výroby vyžadujú použitie prchavých látok. • Obojstranná vákuová expozičná jednotka, ktorá bude slúžiť 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 účely on-line výučby bude súčasťou aj virtuálne technologické laboratórium ako integrované e - Learningové prostredie pre všetky aktivity Centra excelentnosti. • Zodpovedný pracovník: Ing. Ľubomír Livovský, PhD.

14. Pracoviská LIVETIME 3.1 Súčasné vybavenie technologického laboratória a CAD – návrhových systémov. Učebňa je vybavená 10 výkonnými počítačmi s operačným systémom WindowsXP resp. Windows7, ktoré sú pripravené pre prácu s CAD návrhovými systémami. Učebňa je ďalej vybavená keramickou tabuľou, dataprojektorom, sťahovacím plátnom, wifi routerom, pohyblivým veľkoplošným 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, určenie rozmerov hrubovrstvových odporov, návrh topológie obvodu (HIO, LTCC), kontrola návrhu podľa 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 programovateľných (statických) vypaľovacích peciach; pretavovanie spájkovacej pasty v peciach Reflow pre povrchovú montáž (SMT). Pretavovanie v prostredí nasýtených pár. Diagnostické skúšky a skúšky spoľahlivosti - 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 určená pre nízkoteplotné spracovanie materiálov. • Statické vypaľovacie pece PEO 601 a PEO 602 pre vysokoteplotné procesy vypaľovania vodivých a odporových hrubých vrstiev. • Infračervená pretavovacia pec SM 300CX pre spájkovanie dosiek plošných spojov pretavením spájkovej pasty, nanesenej pred procesom osadzovania elektronických prvkov. • Impulzná zváračka na plastové fólie TISH-300 s impulzným výkonom 450 W pre zváranie plastových sáčkov, do ktorých sú umiestňované LTCC štruktúry pred izostatickou lamináciou. • Izostatický laminačný systém PTC IL-4008 je špecializované tlakové zariadenie určené pre izostatickú lamináciu LTCC štruktúr pred ich výpalom. • Klimatická komora CTS je určená primárne na testovanie elektrotechnických materiálov a elektronických systémov z hľadiska ich životnosti a spoľahlivosti 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 Ďurišin, PhD.

21. Pracoviská LIVETIME 5.1 Súčasné vybavenie pracoviska optickej diagnostiky a kontroly elektronických štruktúr. • Ersascope –Vysoko flexibilný digitálny mikroskop s možnosťou pohľadu zboku pre vizuálnu inšpekciu a digitálny záznam kvality spájkovaných spojov pre BGA, BGA, mBGA, CSP, Flip-Chip ako aj iných typov súčiastok na DPS. • Inšpekčný 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 slúžiť pre analýzu mikroštruktúr ekologických spojov v elektronike.

23. Pracoviská LIVETIME

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

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

26. Pracoviská LIVETIME 6.2 Plánovaný nákup pre pracovisko merania • IT 8511 - programovateľná elektronická záťaž s displejom LED a s SW pre ovládanie a kalibráciu cez RS 232 alebo USB. IT 8511: 0-120V/1mA-30A/150W pripojiteľná k PC. • RLC 200 - digitálny automatický merač RLC - odpor: 1 mOhm - 100 MOhm /0,2% indukčnosť: 0,1 uH - 20 kH/0,2% kapacita: 0,1 pF - 20 mF/0,2% merací kmitočet 100 Hz, 1 kHz pripojiteľný k PC. • DMM 3061 - stolný 6 ½ miestny multimeter, displej 256x64 MONO LCD pripojiteľný k PC. • DG3061 - 60MHz function/arbitrary waveform generator 4“ color QVGA LCD pripojiteľný k PC. • MOBIR M2 - termokamera, -20 až + 250°C; rozlíšenie 120 x 120; citlivosť < 0, 12°C; pripojiteľná k PC.

27. Pracoviská LIVETIME

28. Ďakujem za Vašu pozornosť!