Prezentacja - Instytut Tele- i Radiotechniczny

INSTYTUT TELE- I RADIOTECHNICZNYCentrum Zaawansowanych TechnologiiTechnologia doświadczalna wbudowywaniaelementów rezystywnych i pojemnościowychwewnątrz płytki drukowanejProjekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, lata 2007 - 2013,Priorytet 1 Badania i Rozwój Nowoczesnych Technologii, Działanie 1.3 Wsparcie Projektów B+R narzecz przedsiębiorców realizowanych przez jednostki naukowe, Poddziałanie 1.3.1 Projektyrozwojowe (umowa nr UDA-POIG.01.03.01-14-031/08-04)Lublin, 15-17 listopada 2011

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaDo podstawowych powodów konstruowania planarnych podzespołów biernych iwbudowywania ich wewnątrz wielowarstwowej płytki drukowanej należą:• zwolnienie powierzchni na warstwach zewnętrznych dla podzespołów czynnych;• możliwość zwiększenia gęstości upakowania ścieżek na warstwach zewnętrznych płytkidrukowanej;• zmniejszenie wymiarów płytki i zmniejszenie liczby warstw;• poprawa propagacji sygnałów o wysokiej szybkości narastania i częstotliwości;• zmniejszenie liczby podzespołów w montażu i tym samym skrócenie czasu montażu orazułatwienie procesów lutowania i kontroli połączeń lutowanych;• poprawa dopasowania impedancyjnego linii;• krótsze ścieżki sygnałowe i zredukowanie szeregowej reaktancji;• eliminacja reaktancji induktywnej podzespołów SMT;• redukcja przesłuchów, szumu i EMI.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaMateriały i technologia wytwarzania elementówrezystywnych cienko- i grubowarstwowych

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaRezystory cienkowarstwowe

Do formowania rezystorów wykorzystywany jest materiał Ohmega-Ply ® RCM(Resistor – Conductor Material) o grubości warstwy rezystywnej 0,4 lub 0,1 µm.Rezystywność tej warstwy wynosi odpowiednio 25 Ω/ lub 100 Ω/ . Foliarezystywna jest nałożona na laminat FR-4.CuNiPFR-4CuKonstrukcja podłoża z jednostronnie naniesioną warstwą rezystywną w systemieOhmega-Ply® RCM

Wygląd warstwy rezystywnej 25 Ω/□, mikroskop skaningowy, pow. 500x.

Podstawowe właściwości materiałów systemu Ohmega-Ply® RCMTyp materiałujednostronny dwustronnyRezystancja TolerancjarezystancjiGrubośćwarstwyrezystywnejMaksymalnywspółczynnik zmianyrezystancji w funkcjitemperatury1R10/1 1R10/1R10 10 Ω / □ ± 5 % 1,00 µm -50 ppm / °C1R25/1 1R25/1R25 25 Ω / □ ± 5 % 0,40 µm -50 ppm / °C1R50/1 1R50/1R50 50 Ω / □ ± 5 % 0,20 µm -60 ppm / °C1A100/1 1R100/1R100 100 Ω / □ ± 5 % 0,10 µm -80 ppm / °C1A250/1 1R250/1R250 250 Ω / □ ± 10 % 0,05 µm +100 ppm / °CLaminaty mogą być wytwarzane z warstwą rezystywną z jednej lub obu stron. Proponowanepodłoża obejmują szeroką gamę laminatów epoksydowych o różnych temperaturach zeszklenia,laminaty poliimidowe i laminaty bismaleimidowe (BT). Minimalna grubość rdzenia wynosi 0,63mm. Maksymalna wielkość arkusza Omega-Ply wynosi 900x1180 mm.

Proces wytwarzania rezystorów cienkowarstwowychmetodą trawienia warstwy rezystywnej1.2.3.Przygotowanie materiałuNakładanie fotorezystuDefiniowanie szerokościrezystora4.5.Trawienie miedzi(1 etap)Stripowanie fotorezystufotorezystmiedźwarstwarezystywnawarstwadielektryczna

Proces wytwarzania rezystorów cienkowarstwowychmetodą trawienia warstwy rezystywnej (cd)6.7.8.Trawienie warstwy rezystywnejNakładanie fotorezystuDefiniowanie długościrezystora9.10.Trawienie miedzi(2 etap)Stripowanie fotorezystufotorezystmiedźwarstwarezystywnawarstwadielektryczna

Wartość rezystancji elektrycznej projektowanego rezystora można wyznaczyćna podstawie poniższej zależności:gdzie:R – zakładana rezystancja rezystora [Ω]ρ – rezystywność materiału rezystywnegoh – grubość warstwy rezystywnejR s– rezystywność warstwy rezystywnej [Ω / ]L – długość rezystora [j.m.]W – szerokość rezystora [j.m.]Co jest równoważne:RRSNgdzie:N – liczba kwadratów

Konstrukcje cienkowarstwowych rezystorów wbudowanychSztabkaWielosztabkaMeanderwspółczynnik 0,559

22 Ω33 Ω39 Ω47 Ω56 Ω68 Ω82 Ω100 Ω120 Ω150 Ω220 Ω330 Ω390 Ω470 Ω560 Ω680 Ω820 Ω1,0 kΩ1,2 kΩ1,5 kΩ2,2 kΩ3,3 kΩ3,9 kΩ4,7 kΩ5,6 kΩ6,8 kΩ10 Ω12 Ω15 Ω22 Ω33 Ω39 Ω47 Ω56 Ω68 Ω82 Ω100 Ω120 Ω150 Ω220 Ω330 Ω390 Ω470 Ω560 Ω680 Ω820 Ω1,0 kΩ1,2 kΩ1,5 kΩTypowe konstrukcje rezystorów wbudowanych i ich zakładanarezystancja przy zastosowaniu laminatu z warstwą rezystywną1R25/1 - 25 Ω/ (a) oraz 1A100/1 - 100 Ω/ (b)a)Typ konstrukcjirezystoraSztabkaWielosztabkaMeanderb)Typ konstrukcjirezystoraSztabkaWielosztabkaMeander

Topografia panelu testowego z użyciem laminatu 1R25/1 25 Ω /(obok podano szerokość rezystorów)1,40 mm1,00 mm0,75 mm0,33 mm0,50 mm0,25 mm

Topografia panelu testowego z użyciem laminatu 1A100/1 100 Ω /(obok podano szerokość rezystorów)1,40 mm1,00 mm0,25 mm0,33 mm0,75 mm0,50 mm

MocTypowo rozproszenie mocy dla większości rezystorów pracujących w temperaturzeponiżej 70 C wynosi w przybliżeniu 1/10 do 1/8 W.

KosztKoszt rezystorówprzy $ 0,03 za podzespółprzy $ 0,05 za podzespółzsumowanie kosztówmałe serieśrednio-niskie serieśrednio-wysokie serieCentów/in 2wysokie serieZagęszczenie podzespołów/in 2

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaRezystory grubowarstwowe

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaDo formowania rezystorów grubowarstwowych wykorzystywane są rezystywnemateriały polimerowe. Zapewniają one zakresy rezystancji od 1 Ω/ dokilkudziesięciu MΩ/ . Najczęściej są to materiały z wypełniaczem węglowym igrafitowym zawieszonym w żywicy epoksydowej. Dostarczane są w postaciciekłych past, które nadają się do druku przez sita lub szablony i posiadająstosunkowo niską temperaturę utwardzania.

Podstawowe właściwości past rezystywnych węglowych i węglowo-srebrowych Electra PolymersED7100 200Ω i ED7500 20Ω i ED7500 5kΩ.Właściwości ED7100 200Ω ED7500 20Ω / ED7500 5kΩWypełniaczProszek węglowyProszek węglowyRezystancjaPrzyczepnośćProces drukowaniaProszek grafitowy200 Ω/ /25µm(200 Ω/ /25µm 1 MΩ/ /25µm)Bardzo dobra (spełnia wymagania IPC D-320)do sztywnych podłóż FR4Sito: siatka poliestrowa od 55 do 77T. Wprzypadku wymaganych ścisłych tolerancjirezystancji zaleca się siatkę ze stali nierdzewnej200 mesh (mniejsze odkształcanie sita).Proszek grafitowyProszek srebrny20 Ω/ /25µm / 5 kΩ/ /25µm(1 Ω/ /25µm 1 MΩ/ /25µm)Odpowiednia w zastosowaniach namateriałach FR4, FR3, FR2, CEM1 i CEM3Sito:200 mesh (siatka stalowa)195 mesh (siatka poliestrowa)39 % otwarciaEmulsja na sicie: grubość 25-28 µmRakla: twardość 70-80 wg. ShoreProces suszenia 10 min. w 160 C lub 15 min. w 140 C Od 5 min do 10 min w 120 CProces utwardzania Od 1 h do 2,5 h w 150-165 C Można utwardzać w piecu konwekcyjnym(30 min w 150-200 C) lub w piecutunelowym IR (6 min w 200 C )Czas życia 6 miesięcy w temperaturze pokojowej, do 9miesięcy w lodówce12 miesięcy w temperaturze pokojowej

Pasty rezystywne i przewodzące firmy Acheson Industries Ltd.stosowane w technologii formowania polimerowych rezystorów grubowarstwowych.Charakterystyka ogólnaNazwa wyrobu Zastosowanie Wypełniacz Rezystancja[Ω/kwadrat/25 µm]Warunki utwardzaniaElectrodag 976SS HVElectrodag PR-011BPasta srebrna na skrzyżowaniaścieżek i do otworówprzelotowych (zasysaniepróżniowe)Pasta miedziano-srebrna dowypełniania otworówprzelotowychProszek srebrny

Pasty rezystywne i przewodzące firmy Asahi Chemical Research Laboratory, stosowane wtechnologii polimerowych rezystorów grubowarstwowych.Charakterystyka ogólna.PASTY PRZEWODZĄCENazwa materiału LS-506J ACP-051 TU-20S TU-10SCharakterystyka izastosowanieDobre przewodnictwo, nawyprowadzenia rezystoraDobre przewodnictwo,miedź lutownaKontakty klawiszowe iobwody zeskrzyżowaniamiścieżekKontakty klawiszowe iobwody ze skrzyżowaniamiścieżekWypełniacz Proszek srebrny Proszek miedziany Węgiel/grafit Węgiel/grafitProces utwardzania 150 °Cx30 min 150 °Cx30 min 150°Cx30 min 150°Cx30 minPASTY REZYSTYWNENazwa materiału TU-○○-5 BTU-○○-5 BTU-○○-7Charakterystyka i zastosowanieWypalane w wyższychtemperaturach, zwykle napodłoża ceramiczneRezystory obrotowe napłytkach ceramicznychCzujniki i urządzenia samochodowe odobrej nieuszkadzalnościProces utwardzaniaw piecu komorowym260 °Cx5 min 260 °Cx5 min 170 °Cx1 h

Proces wytwarzania rezystorów grubowarstwowychmetodą druku sitowego1.2.Wytrawienie mozaiki kontaktówDrukowanie pastytemp.temp.3.4.SuszenieWygrzewanie

Geometria i rodzaj wyprowadzeń300 µm50 µmkontakty Cu50 µm300 µmW125 µmkontaktyCu125 µmAwarstwarezystywnaAAWwarstwarezystywnaA350 µm L200 µm L350 µmA - AA - ARezystory nadrukowane na wyprowadzeniamiedzianeRezystory nadrukowane na wyprowadzeniamiedziane w postaci cienkich ścieżek

Geometria i rodzaj wyprowadzeń300 µm50 µmkontakty Cupokrytewarstwą Ni/Au125 µm300µm50 µmwarstwaprzewodząca(srebrowa)kontakt Cu125 µmWWAwarstwarezystywnaAAwarstwarezystywnaAA - A350µmLPowłokaochronnaNiAuA - A350µm350µm300µmLRezystory nadrukowane na wyprowadzeniazabezpieczone powłoką Ni/Au.Rezystory nadrukowane na wyprowadzeniasrebrowe

Użyteczne zakresy rezystancji i tolerancjaUżyteczny zakres rezystancji dla rezystorów cienkowarstwowych w przypadkuposiadanych materiałów mieści się w przedziale 10 Ω – 6,8 k Ω.Biorąc pod uwagę rezystancję dostępnych materiałów cienkowarstwowychOhmegaPly użyteczne zakresy rezystancji można rozszerzyć o rezystancje możliwedo uzyskania przy pomocy materiału 250 Ω / □. Przewidywany zakres maksymalnywynosiłby w tym przypadku 10-22 kΩ.Użyteczny zakres rezystancji dla rezystorów grubowarstwowych w przypadkuposiadanych materiałów mieści się w przedziale 10 Ω – 100 k Ω. Biorąc pod uwagęrezystancję dostępnych materiałów grubowarstwowych użyteczne zakresyrezystancji mogą wynosić 1Ω-kilkadziesiąt MΩ.Wielkość tolerancji rezystorów cienkowarstwowych wynosi 10%, natomiastgrubowarstwowych poniżej 15%. Stosując korekcję laserową oraz ścisły reżimtechnologiczny tolerancja rezystancji rezystorów cienko- i grubowarstwowychwynosi co najmniej 5% (lepsze parametry są możliwe do osiągnięcia dla warstwygrubszej 25 Ω / □ oraz past o mniejszej rezystancji na kwadrat).

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaKorekcja laserowa

Istota korekcji laserowejIstotą korekcji laserowej (ang. Triming) jest dokonywanie zmiangeometrycznych wymiarów rezystora przez usuwanie częściwarstwy rezystywnej (ablacja). Usuwając część warstwyrezystywnej z wytwarzanego rezystora, można albo zmniejszyćjego szerokość albo zwiększyć jego długość, co w wyniku prowadzido zwiększenia się rezystancji korygowanego rezystora do z góryzałożonej wartości. Aby uzyskać dostateczną precyzję korekcji lubby w ogóle była ona wykonalna wymiary elementu korygowanegomuszą być znacznie większe od szerokości cięcia. Odpowiada onaw przybliżeniu średnicy wiązki lasera i minimalnie wynosikilkanaście µm.

Rodzaje cięć korygującychPojedynczecięcieCięcie w kształcieserpentynyPodwójnecięcieCięcie prostokątneCięcie wkształcie litery„L”

Rodzaje cięć korygujących• Pojedyncze cięcieR[Ω]WartośćprzedkorekcjąSzerokośćrezystora

Rodzaje cięć korygujących• Podwójne cięcieR[Ω]WartośćprzedkorekcjąCięcie ICięcie IISzerokośćrezystora

• Cięcie w kształcie litery „L”Rodzaje cięć korygującychR[Ω]Cięcie ICięcie II

Schemat poglądowy stanowiska do korekcji rezystorów•Stanowisko do korekcji składa się zdwóch podstawowych modułów:wykonawczego- urządzenie laserowepomiarowo-przełączającego- układ opracowany w ITR

Stanowisko do korekcji rezystorówmodułwykonawczy1. 2.4321321211Moduł wykonawczy składa się z dwóch podstawowych podzespołów:części sterującej zawierającej zasilacze i układy elektroniczne orazczęści laserowej zawierającej laser włóknowy z wbudowanymrozszerzaczem wiązki, obiektywem oraz głowicą skanującą

Stanowisko do korekcji rezystorówmoduł pomiarowo-przełączający• Moduł pomiarowo-przełączający został w całości zaprojektowany iwykonany w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym.•ZADANIA:stała kontrola rezystancjikorygowanych rezystorówzakończenie procesu korekcji wchwili otrzymania z góryzakładanej wartości rezystancji

Stanowisko do korekcji rezystorówParametry laseraParametr Jednostka WielkośćMaksymalna moc lasera W 10Długość fali nm 1062Przewidywalny czas pracy h 100000Zasilanie V/Hz 230/50Pobór mocy W 400ChłodzeniePowietrzemTemperatura pracy ˚C 5 40˚CStandard obudowy IP 52Częstotliwość kHz 20-80Prędkość przemieszczania wiązki mm/s 1-10000

Dobór parametrów korekcjiNadtopienie podłoża(zbyt mała prędkość wiązki)Nie pełne usunięcie materiałurezystywnego(zbyt mała częstotliwość wiązki)

Parametry wiązki laserowej użytej podczas korekcjiParametr Jednostka WielkośćDługość fali nm 1062Prędkość mm/s 100Częstotliwość powtórzeń kHz 35Moc W 10Liczba powtórzeń ­ 1Czas ustalenia ms 2Zoffset mm 1,55

Wyniki tolerancji rezystorów po korekcjiRodzaj rezystoraTolerancja rezystorów po korekcji [%]Cięcie wkształcielitery „L”PojedynczecięcieCienkowarstwowe z warstwąrezystywną 25Ω/ ≤ 0,4 1,2 11PodwójnecięcieCienkowarstwowe z warstwąrezystywną 100Ω/ ≤ 0,4 1,5 12Grubowarstwowe ≤ 0,8 0,9 4

Zbudowane stanowisko do korekcji laserowej rezystorów pozwala nadokonywanie korekcji wartości rezystancji w sposób stabilny i powtarzalny.Dzięki stałej kontroli wartości rezystancji rezystora podczas procesukorygowania możliwe jest zakończenie tego procesu w chwili uzyskaniazakładanej wartości rezystancji z dokładnością poniżej 1 %.W przypadku korekcji rezystorów grubo- jak i cienkowarstwowychnajlepszym sposobem korekcji jest cięcie w kształcie litery „L”. Sposób tenpozwala, dzięki stałej kontroli wartości rezystancji rezystora podczasprocesu korygowania, na wykonywanie korekcji z dokładnością poniżej0,4% dla rezystorów cienkowarstwowych oraz poniżej 0,8% dla rezystorówgrubowarstwowych.Opisane stanowisko do korekcji wartości rezystancji rezystorówprzeznaczonych do wbudowania wewnątrz płytki zostało zgłoszone wUrzędzie Patentowym RP jako pracowniczy projekt wynalazczy.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaTechnologia produkcji wielowarstwowychpłytek drukowanych z wbudowanymirezystorami na wewnętrznych warstwach płytkidrukowanej

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaProces technologiczny wytwarzania płytek obwodówdrukowanych z wbudowanymi cienkowarstwowymi elementamirezystywnymi różni się od procesu wytwarzania standardowychpłytek wielowarstwowych kilkoma dodatkowymi operacjamitechnologicznymi, bez konieczności modyfikowania pozostałychoperacji wspólnych dla obydwu technologii.

Podstawowe operacje technologiczne wytwarzania wielowarstwowych płytek obwodów drukowanych obudowie standardowej (a), oraz z cienkowarstwowymi wbudowanymi elementami rezystywnymi (b)Operacje technologiczne wytwarzania rezystorówcienkowarstwowychPrzygotowanie laminatuPrzygotowanie laminatuNakładanie fotorezystuNakładanie fotorezystuDefiniowanie mozaiki (naświetlaniefotorezystu i wywoływanie)Trawienie miedziPierwsze naświetlanie i wywoływanie fotorezystuPierwszy proces trawieniaDrugi proces trawieniaStripowanie fotorezystuNakładanie fotorezystuDrugie naświetlanie i wywoływanie fotorezystuTrzeci proces trawieniaDefiniowanie mozaikiDefiniowanie mozaikiStripowanie fotorezystuStripowanie fotorezystuNakładanie tlenków miedziLaminowanie warstwzewnętrznychNakładanie tlenków miedziLaminowanie warstwzewnętrznych

Przygotowanie materiału kompozytowego z warstwą rezystywnąPrzygotowanie materiału należy przeprowadzić zgodnie z wymaganiami producentawielowarstwowych płytek obwodów drukowanych przycinając kompozyt z warstwą rezystywną.Pierwszy proces naświetlania i wywoływania fotorezystu (definiowanie mozaiki iszerokości elementów rezystywnych)Do laminowania można zastosować dowolny fotopolimer o rozdzielczości, która powinna zapewnićdokładne odwzorowanie kształtu projektowanych rezystorów. Przykładowym fotorezystem jestmateriał Kolon typu Dry Film Photoresist KP-2140.Pierwszy proces trawienia (trawienie miedzi)W procesie tym, metodą trawienia miedzi, odwzorowuje się w warstwie folii miedzianej obrazwytworzony na warstwie fotorezystu i definiuje, między innymi, szerokość formowanych rezystorów.W tym etapie można stosować standardowe media trawiące oraz urządzenia zapewniającerównomierny proces z minimalnymi podtrawieniami. Zaleca sie stosowanie trawiarek zawierającychmoduł „fine line”.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaTopografia testowego panelu pilotażowego do kontroli procesu trawienia miedzi

Drugi proces trawienia (trawienie warstwy rezystywnej)Proces trawienia warstwy rezystywnej należy przeprowadzić przy użyciu roztworu zawierającego250 g/l pięciowodnego siarczanu miedzi i 2 ml/l stężonego kwasu siarkowego, którego temperaturazawiera się w zakresie 94 ± 2 °C. Czas prowadzenia procesu zależny jest od grubości warstwyrezystywnej materiału bazowego i stosowanego urządzenia do trawienia.Usuwanie (stripowanie) fotorezystuOperację usuwania fotorezystu należy prowadzić w urządzeniu zalecanym do zastosowanegomateriału. Czas prowadzenia tego procesu powinien być ściśle określony tak, aby zapewniałdokładne usunięcie fotorezystu z całej powierzchni panelu produkcyjnego. Jednakże nie może on byćzbyt długi, ponieważ warstwa dielektryka podtrzymująca krawędzie rezystora może zostaćuszkodzona, co wpłynie na wartość otrzymanej rezystancji.Drugi proces naświetlania i wywoływania fotorezystu (definiowanie długościelementów rezystywnych)Zaleca się do tego celu zastosować fotorezyst, do zdejmowania, którego używany jest roztwórwodorotlenku sodu w stężeniu około 1%. Ustalono, że taki roztwór ma minimalny wpływ narezystancję rezystorów. Rozdzielczość powinna być tak dobrana, aby zapewnić dokładneodwzorowanie kształtu projektowanych rezystorów.

Trzeci proces trawienia (trawienie miedzi)Trzeci proces trawienia prowadzi się metodą trawienia alkalicznego. Zalecany skład roztworu:roztwór wodny amoniaku 5-10%, chlorek amonu 20-25%. Warunki prowadzenia procesu:temperatura roztworu 43-44 C, pH 8,2-8,8 (optymalne 8,4), ciężar właściwy roztworu 1,20-1,22g/cm3, ciśnienie natrysku 124 – 151 kPa.Usuwanie (stripowanie) fotorezystuOperację usuwania fotorezystu należy przeprowadzać w roztworze alkalicznym, optymalnie 1%wodorotlenku sodu, w jak najkrótszym potrzebnym do tego procesu czasie.Przygotowanie powierzchni miedzi przed prasowaniemW celu zwiększenia przyczepności naprasowywanej warstwy dielektrycznej do folii miedzianejmozaiki ścieżek przewodzących należy powierzchnię miedzi rozwinąć poprzez nakładanie tlenkówmiedzi lub stosując inny proces chemiczny np. mikrotrawienie, tak jak to ma miejsce wstandardowym procesie technologicznym produkcji wielowarstwowych płytek obwodówdrukowanych.

Proces prasowaniaRCCFR-4RCMRezystortemp.ciśnienieRCCRCMFR-4RezystorRCCRCCPrasowanie płytki czterowarstwowej z RCCCu1080RCMFR-4 temp.ciśnienieRezystor1080Cu1080RCMFR-4Rezystor1080CuCuPrasowanie płytki czterowarstwowej z preimpregnatem 1080 i folią Cu

Proces prasowaniaRCCFR-4RCMRezystortemp.ciśnienieRCCRCMFR-4RezystorRCCRCCRCCRCCRCMFR-4RezystorRCCRCCtemp.ciśnienieRCCRCCRCMFR-4RezystorRCCRCCPrasowanie płytki sześciowarstwowej z RCC

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaRezystory grubowarstwowe

Podstawowe operacje technologiczne wytwarzania wielowarstwowych płytek obwodówdrukowanych z wbudowanymi grubowarstwowymi elementami rezystywnymiPrzygotowanie laminatuNakładanie fotorezystuDefiniowanie mozaiki (naświetlaniefoforezystu i wywoływanie)Trawienie miedziPrzygotowanie powierzchni kontaktówmiedzianychDrukowanie pasty rezystywnejOperacjetechnologicznewytwarzaniarezystorówgrubowarstwowychSuszenie i wygrzewanie pastyNakładanie tlenków miedziLaminowanie warstw zewnętrznychpłytki obwodu drukowanego

Przygotowanie powierzchni kontaktów miedzianychPrzygotowanie polega na oczyszczeniu powierzchni miedzi z różnego rodzaju zanieczyszczeń aprzede wszystkim warstwy tlenkowej i niewielkim rozwinięciu powierzchni. Przygotowaniepowierzchni należy przeprowadzić bezpośrednio przed nadrukiem w roztworze do oczyszczania (np.roztwór wodny [woda dejonizowana 150l] kwasu siarkowego [9l] z nadsiarczanem sodowym [7,5kg]).Drukowanie pasty rezystywnejNewralgiczny proces wytwarzania rezystorów grubowarstwowych wymagający odpowiedniegoprzygotowania pasty rezystywnej i utrzymania optymalnych i powtarzalnych parametrówprocesowych.Suszenie i wygrzewanie pastSuszenie pozwala wstępnie utwardzić pastę i nadać jej stały kształt oraz odporność na uszkodzenia.Wygrzewanie prowadzi do całkowitej polimeryzacji pasty. Suszenie i wygrzewanie przeprowadza sięw piecach (suszarkach) konwekcyjnych.Prasowane pakietu płytki z wbudowanymi rezystorami grubowarstwowymi

Zmiana rezystancji [%]Zmiana rezystancji [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada1.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmNumer rezystoraPo tlenkachPo prasowaniu1.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmNumer rezystoraPo tlenkachPo prasowaniuPrzykładowe zmiany rezystancji po procesienakładania tlenków w technologii J-KEM iprasowaniu, 25 /.Przykładowe zmiany rezystancji po procesienakładania tlenków w technologii J-KEM iprasowaniu, 25 /.

Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada1051050-50 10 20 30 400-50 10 20 30 40-10-15-201.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmafter Po tlenkach oxidesNumer Number rezystora of resistorafter Po prasowaniu laminationPrzykładowe zmiany rezystancji po procesienakładania tlenków w technologii J-KEM iprasowaniu, ED7100 200 /.-10-15-201.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmafter Po tlenkach oxidesNumer Number rezystora of resistorafter Po prasowaniu lamianationPrzykładowe zmiany rezystancji po procesienakładania tlenków w technologii J-KEM iprasowaniu, ED7500 20 /.1050-50 10 20 30 40-10-15-201.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmafter Po tlenkach oxidesNumer Number rezystora of resistorafter Po prasowaniu laminationPrzykładowe zmiany rezystancji po procesienakładania tlenków w technologii J-KEM iprasowaniu, ED7500 5 k /.

Change of resistance[%]Zmiana rezystancji [%]Change of resistance[%]Zmiana rezystancji [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada6420-2-4-6-8-10-121.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mmNiP 25 ohmNiP 100 ohm0 10 20 30 40Numer rezystoraNumber of resistor6420-2-4-6ED7100_200ohmED7500_20ohmED7500_5kohm1.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mm0 10 20 30 40Numer Number rezystora of resistorPrzykładowe zmiany rezystancji po procesiedwukrotnego lutowania rozpływowego, NiP 25 /i 100 /.Przykładowe zmiany rezystancji po procesiedwukrotnego lutowania rozpływowego, ED7100,ED7500.

Wartość rezystancji [Ω]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaPłytki poddane były narażeniom temperaturowym - zmian temperatury z zakresu (– 40)°C ÷+ 85 °C następowały zgodnie ze schematem. Wykonano 120 cykli narażeń. Czas trwania cyklu to 8,5godziny.1700,01650,01600,01550,01500,0232342858585858585858585844321450,01400,01350,01300,01250,0Temperatura [°C]W czasie jednego cyklu narażeń temperat.Wartość teoretyczna-38-40-40-40-40-40-40-40-40-40-1

Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]Change of resistance [%]Change of resistance [%]Zmiana rezystancji [%]Zmiana rezystancji [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada54,543,532,521,510,50NiP 25 ohmNiP 100 ohm1.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mm0 10 20 30 40Numer Number rezystora of resistor100806040200-20Cu asymmetric Cu Au Ag1.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mm0 10 20 30 40Numer Number rezystora of resistorPrzykładowe zmiany rezystancji po 120 cyklachtestów klimatycznych, NiP 25 / i 100 /.Przykładowe zmiany rezystancji po 120 cyklachtestów klimatycznych, ED7100 200 /.100Cu asymmetric Cu Au Ag100Cu asymmetric Cu Au Ag808060604040202000-201.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mm0 10 20 30 40Numer Number rezystora of resistor-201.5 mm 1.0 mm 0.5 mm 1.0 mm0 10 20 30 40Numer Number rezystora of resistorPrzykładowe zmiany rezystancji po 120 cyklachtestów klimatycznych, ED7500 20 /.Przykładowe zmiany rezystancji po 120 cyklachtestów klimatycznych, ED7500 5 k /.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada• W przypadku rezystorów grubowarstwowych stwierdzono, że są one mniejpodatne na roztwory do osadzania tlenków na powierzchni miedzi w liniitechnologicznej niż rezystory cienkowarstwowe Ni-P 25 Ω/□ i 100 Ω/□.• Rezystory drukowane pastą ED7100 i ED7500(20Ω i 5kΩ) na mozaice srebrnejwykazują bardzo małe zmiany wartości rezystancji po procesie rozwijaniapowierzchni miedzi (poniżej 1%). Wpływa to bardzo korzystnie na późniejszepomiary rezystancji po procesie prasowania. Maksymalne różnice wbudowanychrezystorów dla nadruku tą samą pastą wynoszą do 1%.• W przypadku rezystorów grubowarstwowych najbardziej znaczący wpływ nazmiany rezystancji ma proces prasowania. Notowano znaczący spadek wartościrezystancji w przedziale od -10% do -0,7%. Jedynie pasta ED7100 na drukumiedzianym wykazała podwyższenie wartości rezystancji o wielkości mieszczące sięw przedziale od 0 do 6,8 %.• Uzyskane zmiany procentowe wartości rezystancji rezystorów podczas pomiarówna każdym etapie produkcyjnym tworzenia płytki drukowanej powinny zostaćuwzględnione podczas korekty wartości rezystancji w procesie technologicznym.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada• Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zarówno kształt jak i materiałwyprowadzeń mają wpływ na stabilność rezystancji rezystorów grubowarstwowych w warunkach narażeńklimatycznych.• Większą stabilnością w warunkach narażeń klimatycznych odznaczają się rezystory wykonanena wyprowadzeniach miedzianych w postaci „sztabek” niezależnie od zastosowanej pasty. W przypadkurezystorów wykonanych na wyprowadzeniach miedzianych w postaci cienkich ścieżek, a w szczególności wprzypadku rezystorów o wielkości 0,5 mm x 1 kw zaobserwowano znaczne zmiany rezystancji wporównaniu z rezystorami o większych rozmiarach w szczególności przy zastosowaniu do ich wykonaniapast ED7500-5kΩ i ED7500-20Ω.• Powłoka zabezpieczająca Ni/Au skutecznie zmniejsza wzajemnie oddziaływanie chemicznemateriału ścieżki rezystywnej i przewodzącej ścieżki miedzianej. Rezystory wykonane na tychwyprowadzeniach, niezależnie od ich wielkości, odznaczają się znacznie większą stabilnością w warunkachnarażeń klimatycznych niż rezystory wykonane na wyprowadzeniach miedzianych bez powłokizabezpieczającej. Podobne wyniki obserwowano dla rezystorów wykonanych na wyprowadzeniach z pastysrebrowej PF-050.• W warunkach narażeń klimatycznych największą stabilnością charakteryzują się rezystorywykonane z pasty ED7100-200Ω, niezależnie od wielkości rezystorów jak i od rodzaju wyprowadzenia, naktórym zostały wykonane.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaNa końcową wartość rezystancji rezystorów wbudowanych w wielowarstwowąpłytkę drukowaną ma wpływ bardzo wiele czynników, przede wszystkim jest todokładność odwzorowania parametrów geometrycznych rezystora, ale takżechemiczne, mechaniczne i cieplne narażenia podczas procesu przygotowania doprasowania i samego procesu prasowania. Dużą dokładność wymiarową rezystoramożna uzyskać optymalizując procesy trawienia poprzez zastosowanie płytektestowych, a uwzględnienie współczynników zmiany rezystancji podczas procesówtechnologicznych daje możliwość zaprojektowania rezystora tak, aby jegorezystancja po prasowaniu mieściła się w pożądanym zakresie tolerancji.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaKondensatory wbudowane

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaMateriały i technologia wytwarzaniaelementów pojemnościowych

Właściwości materiałów z warstwą pojemnościową FaradFlex oferowane przez firmę Oak-MitsuiWłaściwościGrubość dielektryka [µm]Cp@ 1MHz/1GHz [pF/cm 2 )Dk@ 1MHz/1GHzTangens kąta stratnościWytrzymałość na odrywanie[ft/cal]Wtrzymałość elektryczna [kV/mil]Wytrzymałośc na rozciąganie[MPa(kpsi)]Wydłużenie [%]MetodabadaniaNorma IPClub inneWartośćbazowaIPC-TM6502.5.5.3IPC-TM6502.5.5.3IPC-TM6502.5.5.3IPC-TM6502.4.9IPC-TM6502.5.6.3ASTM D-882AASTM D-882ABC24 BC16 BC12 BC8 BC12TM BC16T24 16 12 8 12 16180/160 250/225 300/270 480/430 700/600 1700/14504.4/4.0 4.4/4.0 4.4/4.0 4.4/4.0 10/8,5 30/260.015/0.020.015/0.020.015/0.020.016/0.0210.019/0.030.019/0.035>8 >8 >8 >8 >4 >67.0+ 7.0+ 7.0+ 7.0+ 5.8 2.8150(22.0) 164(23.8) 194(28.2) 126(18.3) 110(16.0) NA15.5 16.5 11.5 8.5 6.0 NATemperatura rozkładu (5% utratywagi w N 2 /O 2 ]TGA 390/350 385/345 385/345 380/340 390/345 390/350Test gorącej wody i zanurzenia wlutowiu [gotowanie 2 godziny wgorącej wodzie i zanurzenie 20- pozytywny pozytywny pozytywny pozytywny pozytywny pozytywnysekund w lutowiu o temp. 260 CSzoki termiczne [20 sekund nastopie o temp. 288 C] razy- >10 >10 >10 >10 >10 >10Migracja [85 C/85%RH/DC 35V] - >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000Palność/Temp. zapłonu UL-94/UL746V0V0 V0 V0 V0 V0130 C 130 C 130 C 125 C 130 C 130 CSposób wytwarzaniaDwustronne Dwustronne Dwustronne Dwustronne Dwustronne Sekwencyjn-kondensatorówtrawienie trawienie trawienie trawienie trawienie a laminacja

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaFolia miedziana(18 µm, 35 µm lub 70 µm)Warstwa dielektryka8 do 24 µmFolia miedziana(18 µm, 35 µm lub 70 µm)Konstrukcja ultra cienkiego materiału FaradFlex

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaSanmina-SCIMateriał ZBC 2000Pojemność jednostkowa 506 pF/cal2 [78 pF/cm2],Żywica epoksydowa o wysokiej temperaturze zeszklenia 170 °C,Grubość dielektryka 50 µm,Spełnia wymagania próby napięciowej 500 VDC,Folia Cu o grubości 17,5 µm, 35 µm lub 70 µm (dwukrotnie obrabiana lub z obróbką niskoprofilową z jednej strony).3MMateriał C-PlyDielektryk epoksydowy z wypełniaczem BaTiO3, niewzmacniany,Grubość warstwy od 4 µm do 25 µm (materiał handlowy – 16 µm),Grubość Cu – 35 µm,Spełnia wymagania próby napięciowej 100 VDC

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaDuPontMateriał HK 4Dielektryk poliimidowy, bez wypełniacza,Grubość dielektryka 25 µm,Stała dielektryczna 3,5Pojemność jednostkowa do 800pF/cal2 (122 pF/cm2),Spełnia wymagania próby napięciowej 500 VDC.Materiał HK 11Dielektryk poliamidowy, z wypełniaczemGrubość dielektryka 14 µm,Stała dielektryczna 11,Pojemność jednostkowa do 4500pF/cal2 (698 pF/cm2),Spełnia wymagania próby napięciowej 100 VDC.

Konstrukcje cienkowarstwowych kondensatorów wbudowanychiInne połączenia siecielektrycznej obwodupłytki drukowanej

Konstrukcja wyprowadzeń kondensatorów planarnychwyprowadzeniekondensatoraokładkikondensatora

Typowe konstrukcje płytek obwodów drukowanych z wbudowanymi elementamipojemnościowymiPłytka czterowarstwowaMateriał FaradFlexPłytka ośmiowarstwowaMateriał FaradFlexMateriał FaradFlex

Warianty mikropołączeń międzywarstwowych w płytce obwodudrukowanego zawierającej wbudowane elementy pojemnościowe• Mikrootwory nieprzelotowe; po obydwu stronach laminat typu RCClaminat typu RCClaminat z wbudowaną warstwąpojemnościową stanowiącyrdzeń płytkimetalizowanymikrootwór nieprzelotowymetalizowany mikrootwórnieprzelotowyobszar kondensatoralaminat typu RCC

Warianty mikropołączeń międzywarstwowych w płytce obwodudrukowanego zawierającej wbudowane elementy pojemnościowe• Mikrootwór nieprzelotowy i otwór przelotowy; po obydwu stronach laminat typu RCCmetalizowanyotwórprzelotowylaminat typu RCClaminat z wbudowaną warstwąpojemnościową stanowiącyrdzeń płytkimetalizowany mikrootwórnieprzelotowyobszar kondensatoralaminat typu RCC

Warianty mikropołączeń międzywarstwowych w płytce obwodudrukowanego zawierającej wbudowane elementy pojemnościowe• Mikrootwór nieprzelotowy i otwór przelotowy; po jednej stronie laminat typu RCC podrugiej typu FR-4metalizowany otwórprzelotowylaminat typu RCClaminat z wbudowaną warstwąpojemnościową stanowiącyrdzeń płytkimetalizowanymikrootwórnieprzelotowyprepreg 106obszar kondensatoralaminat typu FR-4

Przykładowe konstrukcje płytki wielowarstwowej z wbudowanymi elementamipojemnościowymiz przelotowymi połączeniamimiedzywarstwowymi;z nieprzelotowymi mikropołączeniamimiędzywarstwowymi

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaPojemność formowanego elementu pojemnościowego uzależniona jest od wieluczynników, na które składają się:•odległość pomiędzy okładkami kondensatora;•medium wypełniające przestrzeń między okładkami (powietrze; materiałdielektryczny);•właściwości materiału dielektrycznego;•wielkość powierzchni wzajemnego pokrywania się obszarów okładek kondensatora.Pierwsze trzy czynniki wynikają z przyjętej konstrukcji i materiałów użytych dobudowy formowanego kondensatora, natomiast ostatni z wymienionych czynników(powierzchnia wzajemnego pokrywania się obszarów okładek) zależy w dużej mierze odprzyjętej technologii, sposobu wykonania i dokładności możliwej do osiągnięcia w danejtechnologii.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadapodtrawienie okładekkondensatoraprzesunięcie jednej z okładekkondensatoraobszar czynnykondensatoraniedotrawienie okładekkondensatoraprzesunięcie drugiej okładkikondensatoraWpływ podtrawień i położenia okładek kondensatora na tolerancję jego pojemności

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadapodtrawienie okładek kondensatoraprzesunięcie jednej z okładek kondensatoraZdjęcia rentgenowskie kondensatorów wbudowanych

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaramka295 (dlaF2)obszar arkuszacienkiego laminatu20395 (dlaF3)20425Konstrukcja pozwalająca na niezakłócony transport cienkich laminatów w urządzeniachtechnologicznych do produkcji płytek wielowarstwowych (rysunek poglądowy)

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaPrawidłowy sposób przenoszenialaminatuNieprawidłowe chwytaniena dwóch bokachNieprawidłowe chwytaniejedną rękąZasady obchodzenia się z bardzo cienkimi laminatami podczas procesu produkcjiwielowarstwowej płytki obwodu drukowanego

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaUżyteczne zakresy pojemności i tolerancjaUżyteczny zakres pojemności dla kondensatorów cienkowarstwowych w przypadkuposiadanych materiałów mieści się w przedziale

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaProces technologiczny wytwarzania płytek obwodów drukowanych zwbudowanymi cienkowarstwowymi elementami pojemnościowymi nie różnisię od procesu wytwarzania standardowych płytek wielowarstwowych.Stosowany materiał nie wymaga dodatkowych operacji technologicznych aoperacja trawienie samych kondensatorów odbywa się w sposóbidentyczny jak trawinie mozaiki obwodu drukowanego.Podstawowym problemem w obróbce kompozytów z warstwąpojemnościową jest fakt, że są to materiały bardzo cienkie. Z tego teżpowodu urządzenia technologiczne powinny być przystosowane doprocesów obróbki tego typu materiałów. Podejmując się wdrożeniawbudowywania elementów biernych wewnątrz płytki drukowanej producentpowinien dysponować pracownikami o dużym doświadczeniu wmanipulowaniu bardzo cienkimi materiałami.

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaWytyczne konstrukcyjneAby kondensator miał określoną pojemność, jak również, aby ona była możliwa do uzyskania wsposób powtarzalny należy zadbać o to, aby obszar wspólnego pokrywania się przewodników byłregularny i możliwie powtarzalny (kwadrat, prostokąt), a doprowadzenia elektryczne do okładekkondensatora możliwie najkrótsze.Celem wyeliminowania lub jak największego ograniczenia wpływu obecności wyprowadzeńkondensatora na jego pojemność konieczne jest, aby wyprowadzenia te były formowane z możliwiecienkiego przewodnika (wąska ścieżka sygnałowa, np. o szerokości 0,125 mm) i były one usytuowanew obszarze przeciwległych boków lub narożników okładek kondensatoraProces fotochemicznyW tym procesie definiowane są wymiary okładek kondensatora oraz wzajemnie położenie ichwzględem siebie. Konieczna jest ścisła kontrola stanu klisz i naświetlanie mozaiki z największąmożliwa dokładnością.

Proces trawieniaOptymalizacja procesów trawienia to przede wszystkim ścisła kontrola szybkości trawienia roztworutrawiącego wykonywana poprzez pomiar wymiarów wytrawionej mozaiki wykonywanych płytek.Wszelkie podtrawienia i niedotrawienia zmieniają wymiary okładek kondensatora a tym samymzmieniają jego pojemność. W przypadku trawienia cienkiego laminatu, którego grubość jest napoziomie 24-12 µm, należy umieścić go w sztywnej ramce, ponieważ pod wpływem ciśnieniastrumienia medium trawiącego może on ulec deformacji.Proces nakładania tlenków miedziPodczas nakładania czarnych tlenków należy zachować szczególną ostrożność, aby nie uszkodzićformatki materiału pojemnościowego. Materiał po wytrawieniu jest wyjątkowo podatny nazniszczenie ze względu na odsłoniętą bardzo cienką warstwę dielektryczną. Stwierdzono, że procesnakładania tlenków nie powodował planarnych zmian wymiarowych okładek kondensatora ani niewpływał na materiał dielektryka. Różnice pojemności kondensatorów przed i po nakładaniu tlenkóww większości przypadków nie przekraczały procenta.Proces prasowaniaPodczas prasowania nie dochodziło do zmian wymiarowych grubości dielektryka (pomiar na zgładachmetalograficznych przed i po prasowaniu) oraz przesunięć okładek kondensatorów.

warstwaz proszkiemceramicznymFR42x106CudielektrykCu2x106FR4Zgład kondensatora wykonanego z materiału FaradFlex BC12TM pomiędzy laminatami FR4,powiększenie 100x (200x), widoczna warstwowa budowa dielektryka, dwie warstwy wypełnioneceramicznym proszkiem i rdzeń bez wypełnienia.

Różnica procentowa [%]Różnica procentowa [%]Różnica procentowa [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaZamiany wartosci pojemności po procesie trawieniaRóżnica wartości pojemności kondensatorów do pojemności projektowanejZamiany wartosci pojemności po procesie nakładnaia brązowych tlenków4,00BC_24MBC_12TM2,00BC_24MBC_12TM2,001,500,00-2,001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 191,000,50-4,00-6,000,00-0,501 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19-8,00-1,00-10,00-1,50-12,00Numer kondensatora-2,00Numer kondensatoraZamiany wartosci pojemności po procesie prasowania3,503,00BC_24MBC_12TM2,502,001,501,000,500,00-0,501 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Numer kondensatora

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada• Porównując wyniki dla kondensatorów z warstwą pojemnościową BC24M orazBC12TM można stwierdzić, że większą stabilnością w procesie wytwarzania wielowarstwowejpłytki drukowanej odznaczają się kondensatory z warstwą pojemnościową BC12TM. Wprzypadku kondensatorów z warstwą pojemnościową BC24M zaobserwowano wyraźnie wyższe(do 3 %) zmiany pojemności w porównaniu z kondensatorami z warstwą pojemnościowąBC12TM, gdzie zmiany te były pomijalnie małe i wynosiły poniżej 0,5%.• Kondensatory wytwarzane z materiału BC24M odznaczają się natomiast lepszątolerancją wykonania. Procentowa tolerancja wykonania badanych kondensatorówwykonanych z materiału BC24M mieści się w zakresie 2%, natomiast kondensatorówwytwarzanych z materiału BC12TM w granicach 9% do wartości zakładanej.

Tolerancja wykonania [%]Tolerancja wykonania [%]Tolerancja wykonania [%]Tolerancja wykonania [%]ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaI seriaII seria1212101088641,51,51,52,82,82,85,55,55,520-2-10-15-205,75,75,70-510,910,910,921,421,421,443,843,843,885,885,885,885,811,311,311,322,122,122,122,1pojemność [pF]45,045,045,045,045,045,088,288,2180,0180,0352,8352,8175,0175,0175,0175,0175,0175,0343,0343,0700,0700,01372,01372,0BC24M641,51,51,52,82,82,85,55,55,520-10-15-205,75,75,70-510,910,910,921,421,421,443,843,843,885,885,885,885,811,311,311,322,122,1pojemność [pF]22,122,145,045,045,045,045,045,088,288,2180,0180,0352,8175,0175,0175,0175,0175,0175,0343,0343,0700,0700,01372,01372,0352,8-25-25-30pojemność [pF]-30pojemność [pF]BC12TM

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopada• W przypadku najmniejszych kondensatorów (poniżej 0,25 cm2) niedokładnościfotochemigrafii i trawienia skutkowały powstawaniem nawet kilkukrotnie większej różnicymiędzy pojemnością uzyskaną a projektowaną niż w przypadku kondensatorów o stosunkowodużych okładkach (w przybliżeniu 8% do 2% dla kondensatorów z materiału BC24M).• Wszelkie odchyłki pojemności kondensatorów związane z niedotrawieniem,przetrawieniem czy przesunięciem okładek względem siebie można minimalizować poprzezdokładne i precyzyjne ustawienie dolnej i górnej kliszy względem siebie podczas naświetlaniafotopolimeru oraz dokładną kontrolę procesu trawienia (prędkości transportera w trawiarce,dokładność pomiarów elementów mozaiki na płytkach testowych (± 2 µm)).• Stwierdzono, że kondensatory wykonane z materiału BC24M wykazywały mniejszyrozrzut pojemności i lepszą tolerancję wykonania niż kondensatory wykonane z materiałuBC12TM. Tolerancja wykonania w przypadku pierwszego materiału (BC24M) mieści się w10%. Uzyskiwane pojemności kondensatorów przy zastosowaniu tego materiału były wyższe niżprojektowane. Natomiast w przypadku drugiego materiału (BC12TM) tolerancja wykonaniaosiągała wartości nawet 25% (po optymalizacji 15%) a uzyskiwane pojemności kondensatorówbyły niższe niż projektowane.

Trawienie laminatówstandardowychTrawienie laminatówultra cienkichRozwiązania konstrukcji podajników urządzeń trawiących w zależnościod ich przeznaczenia

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaKompozyt warstwy rezystywnej i warstwy pojemnościowej

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaFolia Cu stanowiąca okładkę kondensatorazbudowanego z dielektryka FaradFlexWarstwa rezystywna OhmegaPly zbudowana zmateriału NiPWarstwa dielektryczna FaradFlex stanowiącardzeń kondensatoraBudowa kompozytu R/CKompozyt warstwy rezystywnej i pojemnościowej jest zbudowany z dwóch arkuszy folii miedzianej,między którymi znajduje się cienka warstwa dielektryka. Na jedną z tych folii naniesiono uprzedniocienką warstwę rezystywną NiP.

1. Przygotowanie materiału5. Nakładanie fotopolimeru9. Trzecie trawienie miedzi2. Nakładanie fotopolimeru6. Drugie trawienie miedzi10. Rezystory i kondensatory wytworzone zkompozytu FaradFlex/Ohmegakondensatorrezystor3. Pierwsze trawienie miedzi7. Trawienie warstwy NiPPrasowanie (wbudowywanie do wnętrzapłytki drukowanej elementów biernych)4. Prasowanie kompozytu FaradFlex/Ohmegaze sztywnym laminatem8. Nakładanie fotopolimerufotopolimerCuNiPdielektrykCupreimpregnat 106FR4fotopolimerSchemat procesu wytwarzania rezystorów i kondensatorów z materiału FaradFlex/Ohmega

ENERGETICS 2011 IV Lubelskie Targi Energetyczne 15-17 listopadaWedług powyższej technologi zaprojektowano płytki testowe z filtrami dolnoprzepustowymi. Parametryzaprojektowanych filtrów:Lp.R[kΩ]R długość[mm]C[pF]C wymiary[mm]f –graniczna[Hz]1. 1,000 20,00 318,31 13,68x13,68 500 000,2442. 0,330 6,60 482,29 16,84x16,84 999 996,0893. 0,150 3,00 212,21 11,17x11,17 4 999 923,8974. 0,082 1,64 194,09 10,69x10,69 10 000 080,2705. 0,056 1,12 56,84 5,78x5,78 50 000 966,851Topografia płytki testowej wykonanej z materiału R/C

Informacje kontaktoweBiuro projektuInstytut Tele- i Radiotechniczny, ul. Ratuszowa 11, 03-450 WarszawaTel. (48-22) 618 21 88 Fax (48-22) 619 29 47e-mail: itr@itr.org.plRealizatorzy projektuKierownik zadaniadr Grażyna Kozioł, tel.: (48-22) 619-22-41 nr wew. 213e-mail: grazyna.koziol@itr.org.plZespół naukowyprof. dr hab. inż. Andrzej Dziedzicdr inż. Krystyna Kujawa-Bukatdr inż. Janusz Sitekdr inż. Janusz Boreckimgr inż. Aneta Araźnamgr inż. Wojciech Stęplewskimgr inż. Kamil Janeczekmgr inż. Tomasz Serzyskomgr inż. Krzysztof Lipiecmgr inż. Konrad FuteraOsoby kontaktowe:Wojciech Stęplewski e-mail: wojciech.steplewski@itr.org.plTomasz Serzysko e-mail: tomasz.serzysko@itr.org.pl