Smarta mönsterkort - Förberedande tester med piezosensorer i mönsterkort

Syfte och mål

Den ökande komplexiteten i elektroniksystem som används i säkerhetskritiska applikationer kräver nya metoder för att säkerställa tillförlitligheten av elektronikhårdvaran. En metod är Prognostics and Health Management (PHM). För att underlätta PHM behövs sensordata som kontinuerligt mäter relevanta miljöbelastningar (till exempel temperatur, fukt, och vibrationer) på elektroniken under drift. I detta projekt har möjligheten att tillverka integrerade vibrationssensorer i ett av lagren på kretskort för att mäta belastningar under drift undersökts.

Resultat och förväntade effekter

Resultaten visade att cirka 30% av sensorerna av sensorerna fortfarande gick att polarisera efter lödprocessen. Funktionaliteten var beroende av sensorernas form och placering i kretskortet. En enkel optimering av sensorernas form och placering skulle öka andelen fungerande sensorer till över 50%. Det är möjligt att tillverka kort med inbäddade vibrationssensorer. I framtiden kanske man kan beställa mönsterkort med inbyggda sensorer för att mäta driftsförhållanden. Den informationen skulle tillsammans med annan data kunna användas till att förutsäga produktens livslängd.

Upplägg och genomförande

Ett flerlagerstestkretskort utformades i vilket piezoelektriska sensorer trycktes på ett av mönsterkortslagren före lamineringsprocessen. Tillverkningen av mönsterkort följdes av montering av provkomponenter i en industriell lödprocess. Mätningar utfördes för att undersöka om sensorernas integritet och funktionalitet förblev opåverkade av de olika temperaturprocesserna i tillverkningen av kretskortet. Slutligen genomfördes analys av sensorerna genom akustisk mikroskopi och mikrosektionering för att undersöka tvärsnitt.