Mustesuihkutulostettujen piirilevyliitosten luotettavuus

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutkia mustesuihkumenetelmällä tulostettujen johtimien ja liitosten luotettavuutta. Tutkimuskohteina oli kolmelle erilaiselle muovisubstraatille liimatut piisirut, joiden päällä oleville kontaktipinnoille on tulostettu johtimet. Päämääränä oli tutkia, ovatko liitokset luotettavat. Musteena testissä käytettiin matalan lämpötilan hopeapartikkelimustetta.

Näytteiden luotettavuuden määrittämiseksi suoritettiin nopeutettu elinikätestaus ympäristötestauskaapissa tunnin mittaisella lämpösyklillä ja 0–100 °C lämpövaihteluvälillä. Näytteiden ketjuresistanssia mitattiin kokeen ajan dataloggerilla ja näytteille suoritettiin visuaalinen tarkastus mikroskoopilla.

Luotettavuustestaus osoitti, että erityisesti piisirun ja liiman rajapinta on rikkoontumisherkintä aluetta johtuen suurista lämpölaajenemiskertoimien eroista. Rikkoontumisen syynä oli johtimien katkeaminen rajapinnalla.

The main purpose of this work was to investigate reliability of inkjet printed conductors and interconnections. Conductors were printed on silicon chips which were glued on three different flexible substrate materials. Conductive lines were printed from the substrate on the connectors which were on the top of the silicon chip. The ink used in this study was a low temperature curable silver nanoparticle ink.

An accelerated life test was performed to measure the reliability. The samples were placed in a test chamber where a continuous 1-hour cycle of 0–100 °C temperature range was carried out. Daisy-chain resistance of the samples was measured with data logger and visual inspection was done with optical microscope.

Test proved the silicon-glue interface to be the most fragile area due to large differences in coefficient of thermal expansion between the materials used. Typical failure mechanism was cracking of the conductor at the silicon chip and glue interface because of thermal expansion differences.