Testijärjestelmän kehittäminen painettavan elektroniikan luotettavuustestaukseen

Abstract

Elektroniikka on jatkuvasti kehittyvä teknologian ala. Uusia ratkaisuja tarvitaan tehostamaan informaation tuottamista, käsittelyä ja jakoa yhteiskunnassa yhä enemmän. Vanhojen tuotteiden kehittämisen lisäksi elektroniikassa pyritään löytämään koko ajan aivan uudenlaisia ratkaisuja, joista taipuisalle muovisubstraatille painettu elektroniikka on yksi esimerkki.

Tämän tutkielman tavoitteena oli luotettavuus testijärjestelmän suunnittelu ja rakentaminen painettavan elektroniikan luotettavuustestaukseen. Koska valmistustekniikka vaikuttaa luotettavuusominaisuuksiin, työssä perehdyttiin myös painettavan elektroniikan valmistustekniikoihin. Yksityiskohtaisempi tarkastelu kohdistui yleisesti painetun elektroniikan valmistuksessa käytettyyn silkkipainotekniikkaan.

Testijärjestelmän suunniteltiin luotettavuustestaukseen liittyvien standardien pohjalta luotuun testisuunnitelmaan, johon sisältyi kolme eri tyyppistä testiä: taivutus-, kierto- ja venytysrasitustestit. Suunnitelmalla varmistettiin järjestelmän riittävän tarkka ja kattava toiminta sekä luotettavat mittaustulokset. Järjestelmän suunnittelun apuna käytettiin myös ”Flex-in-glass” -projektissa valmistettavien lasilaminaattinäytteiden liittimien datalehtiä, joiden pohjalta varmistettiin muun muassa järjestelmän riittävän vahva rakenne ja mekaaninen stabiilisuus.

Valmiin testausjärjestelmän toiminta varmistettiin lopuksi suorittamalla testimittaukset kaikissa kolmelle eri rasitustestille. Mittauksessa käytettiin PET (polyetyleenitereftalaatti) kalvoa, jonka toisella pinnalla on sähköisesti johtava ITO (Indiumtinaoksidi) pinnoite. Järjestelmän toimintaa arvioitiin näytteestä mitatun resistanssin avulla. Testimittausten perusteella voidaan todeta, että rakennettu laitteisto toimii sille asetettujen vaatimuksien mukaisesti ja sitä voidaan hyödyntää sille tarkoitettuun luotettavuustestaukseen.

Electronics is a constantly developing technological area. New solutions are needed to make production, processing and distribution of information more efficient. Besides developing and improving the old products, completely new products and solutions are pursued to discover. A printed electronic on flexible plastic substrate is an example of that type of products.

The aim of this master’s thesis was to design and build a test system for reliability testing of printed electronics. Manufacturing methods of printed electronics have effects on reliability properties thus getting familiarized with different manufacturing methods is required. More specific familiarization of printed electronics’ manufacturing methods focuses on typically used screen printing.

The test system was designed according to a test plan, which is created according to standards related to reliability testing. Test plan included three different tests: bending- torsion- and stretching strain tests. Test plan was created to ensure that the test system will be functioning accurately enough and that the results given from system are reliable. Datasheets for connectors of glass laminated test samples from “Flex-in-glass” -project were also utilized in design process to ensure sufficiently strong structure and mechanical stability for test system.

Finally, test system was tested with test measurement. Samples used in measurement were PET (Polyethylene terephthalate) film which had a conducting ITO (Indium tin oxide) coating on the other surface. The operation of test system was evaluated according to resistance results from test measurement. According to test measurement results, test system works according to its demands and it can be used for reliability testing it is designed for.