maak kennis met electronic design & manufacturing edm

37
Copyright IMEC 1 Maak kennis met Electronic Design & Manufacturing EDM programmavoorstelling 28 april 2009 imec restricted 2009 2 Agenda 15u00 Sirris-IMEC samenwerking Elektronica Herman Derache, Directeur Sirris-Vlaanderen 15u15 IMEC’s PBA initiatief Herman Maes, Divisiedirecteur INVOMEC, IMEC 15u30 EDM programma: ONDERWERP Industrie getuigenis 1 – OEM perspectief Gert D’Handschotter, Manager E.D.&A. Industrie getuigenis 2 – EMS perspectief Jos Corstjens, Director Industrialisation TBP Electronics Kwaliteitsmanager van het jaar 2008 (VCK) - European Quality leader 2009 (EOQ) 16u25 EDM programma: DOELSTELLING 16u45 - Pauze - 17u15 17u15 EDM programma: AANBOD, ONDERZOEK en SAMENWERKINGSFORMULE Gevolgd door Vragenronde & Afsluiting 18u30 Netwerking en vrije discussie – Stands: EDM – IMEC - Sirris Broodjesbuffet 20u00 - Einde

Upload: others

Post on 17-Mar-2022

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Copyright IMEC

1

Maak kennis met

Electronic Design & Manufacturing

EDM programmavoorstelling

28 april 2009

imec restricted 2009 2

Agenda

15u00 Sirris-IMEC samenwerking ElektronicaHerman Derache, Directeur Sirris-Vlaanderen

15u15 IMEC’s PBA initiatiefHerman Maes, Divisiedirecteur INVOMEC, IMEC

15u30 EDM programma: ONDERWERP

Industrie getuigenis 1 – OEM perspectiefGert D’Handschotter, Manager E.D.&A.

Industrie getuigenis 2 – EMS perspectiefJos Corstjens, Director Industrialisation TBP ElectronicsKwaliteitsmanager van het jaar 2008 (VCK) - European Quality leader 2009 (EOQ)

16u25 EDM programma: DOELSTELLING

16u45 - Pauze - 17u15

17u15 EDM programma: AANBOD, ONDERZOEK en SAMENWERKINGSFORMULE

Gevolgd door Vragenronde & Afsluiting

18u30 Netwerking en vrije discussie – Stands: EDM – IMEC - Sirris

Broodjesbuffet

20u00 - Einde

Copyright IMEC

2

EDM programmavoorstelling

Sirris - IMEC

Sirris

Herman Derache

IMEC

Herman Maes

EDM programmavoorstelling

Onderwerp

Copyright IMEC

3

imec restricted 2009 5

Electronic Design & Manufacturing programma

Het onderwerp

Printed Board Assembly:

Wat?

Componenten gesoldeerd op een Printed Circuit Board realiseert een elektronische functie.

Belang?

• Basis bouwblok van elektronische systemen en modules.

• Basisplatform om elektronica – lees intelligentie – te introduceren in producten.

• Lage instapdrempel, brede beschikbaarheid,universeel toegepaste industriële technologie

• Groot aandeel toepassingsonafhankelijkeontwerp, kwalificatie en productieproblematieken

imec restricted 2009 6

Electronic Design & Manufacturing programma

Het onderwerp

IMEC PBA initiatief

PBA kennis- en dienstverleningsteam

Biedt een PBA (incl. PCB) ontwikkelingservice en niet-technologische, product ontwikkelings-methodologie r&D aan in samenwerking met IMEC onderzoeksgroepen, externe kenniscentra, regionale en internationale industrie.

In samenwerking

met

Copyright IMEC

4

Geert Willems

0498 91 94 64

[email protected]

Met steun van:

RoHS Service

Electronic Design & Manufacturing dienstverlening• Design-for-X (incl. Manufacturing, Test, Reliability,…)• Electronische assemblage• RoHS en loodvrij soldeer implementatie

Sinds 1/7/2005

www.rohsservice.be

imec restricted 2009 8

Electronic Design & Manufacturing programma

Dienstverlening sinds 1/7/2005

De dienstverlening (tot 27/4/09)

• 758 Q&A interventies voor 245 bedrijven/organisaties

• 264 bedrijfsbezoeken

• 19 events/seminaries

• 45 publicaties/presentaties

• 75 projecten21 GO, 15 KMO, 1 ORG

Consultancy

Analysis

Helpdesk

Seminars

Publications

Copyright IMEC

5

imec restricted 2009 9

Electronic Design & Manufacturing programma

De uitdagingen voor de elektronische industrie

Productontwikkeling

Industrie getuigenis 1 – OEM perspectiefGert D’Handschotter, Manager E.D.&A.

Productie

Industrie getuigenis 2 – EMS perspectiefJos Corstjens, Director Industrialisation TBP Electronics

Kwaliteitsmanager van het jaar 2008 (VCK)

European Quality leader 2009 (EOQ)

EDM programmavoorstelling

Industriegetuigenissen

OEM perspectief

EMS perspectief

Copyright IMEC

6

EDM programmavoorstelling

Doelstelling

imec restricted 2009 12

Electronic Design & Manufacturing programma

De industriële problematiek

• Technologische evolutie: nieuwe componenten, materialen, processen en combinaties in nieuwe toepassingen.

• Zeer complexe, internationale toeleveringsketen– OEM, ODM, ontwerphuizen, EMS

– PCB producenten

– Component fabricanten, componentdistributeurs

• Toenemende, complexe regelgeving: RoHS, WEEE, ELV, EuP, Reach, …

• De loodvrije assemblage revolutie: meer variabelen, kleinere procesvensters, meer en gewijzigde falingsmechanismen, complexer, minder robust,…

• Hoge techniciteit vs. zwakke wetenschappelijke onderbouw. Hoofdzakelijk ervaringsgebaseerd werken.

• Honderden universiteiten en onderzoekcentra werken aan IC, micro- en nanotechnologie. Wie werkt er aan PCB en PBA technologie, het basisplatform van de elektronicaindustrie?

Copyright IMEC

7

imec restricted 2009 13

Electronic Design & Manufacturing programma

De industriële problematiek

• Grote uitdagingen voor zowel de OEM (Design) als EMS (Manufacturing)

• Individueel bedrijf heeft te weinig middelen om de technologische evolutie en regelgeving te vertalen in efficiente ontwerp- en kwalificatierichtlijnen.

• Communicatie en controle in de complexe, internationaal opererende toeleveringsketen dient in belangrijke mate verbeterd te worden.

• Ondersteuning door kenniscentra die zich toeleggen op de PCB/PBA problematiek is meer dan welkom.

imec restricted 2009 14

Electronic Design & Manufacturing programma

Elektronica BETER en toch GOEDKOPERHoe?

KENNIS en SAMENWERKING

Kennis en samenwerking rond PCB & PBA hardware realisatie:

– PCB en PB assemblage technologie

– Ontwerp: Design-for-XX: Manufacturing, Reliability, Test, RoHS, cost,…

– Kwalificatie

– Productieprocessen, productielogistiek en productkwaliteit

– Betrouwbaarheid onder gegeven werkingscondities

Copyright IMEC

8

imec restricted 2009 15

Electronic Design & Manufacturing programma

Samenwerking

Samenwerking rond:

• HOE PCB/PBA ontwikkelen, produceren en kwalificeren

Samenwerking tussen:

• De spelers in de elektronische toeleveringsketen:OEM, ODM, EMS, ontwerphuis, PCB, component,…

• Kenniscentra: IMEC, Sirris, KHBO,…

Samenwerking hoe?

• Via open innovatie naar een win-win voor alle partijen

Samenwerking’s doel:

• Versterking van de competentie en concurrentiekracht van de regionale elektronicasector.

imec restricted 2009 16

Electronic Design & Manufacturing programma

Objectieven

Bedrijfszekere PBA kosteffectief realiserenop wetenschappelijk onderbouwde wijze

Ontwikkeling en onderhouden van:• Ontwerprichtlijnen: Design-for-X• Kwalificatierichtlijnen• Ontwerp, kwalificatie, productie en test kwantificatiehulpmiddelen

• Aanbieden van op kwaliteit geselecteerde kennis.

Direct en praktisch toepasbaar bij/in:• Het ontwerp: goedkopere PBA van betere kwaliteit• Het kwalificeren: efficiënter en effectiever• Het produceren: beter voorbereid• Het testen: effectiever en beter gekwantificeerd• De werking: beter gekwantificeerde betrouwbaarheid

Copyright IMEC

9

imec restricted 2009 17

Electronic Design & Manufacturing programma

Concreet en actueel

Hoe vermijden we dit?

Antwoord: KENNIS en SAMENWERKING!

• Materiaalselectierichtlijnen en PCB ontwerprichtlijnen

• Onderbouwd met fysisch modellen

• Afgetoetst tussen PCB, EMS en OEM

• Maximaal gebruikmakende van industriestandaarden: IPC, JEDEC,…

Falingen vastgesteld tijdens assemblage, bij opstart,

na twee jaar werking,…!

imec restricted 2009 18

Electronic Design & Manufacturing programma

Communicatie, aansturing, controle

EDM Ontwerprichtlijnen, kwalificatierichtlijnen, kwantificatietools in de toeleveringsketen:

• Specificatie

• Kwalificatie

• Meetbaarheid en controleerbaarheid

• Kwaliteitsbeheersing

• Objectieve communicatie

• Wetenschappelijke onderbouw

Product concept

OEM

Product ontwerp

OEM-ODM

Fysisch ontwerpOEM-ODM-

ontwerphuis

Productie

OEM-ODM-EMS

Distributie

OEM-ODM-EMS

DE KLANT

KwalificatieOEM-ODM-Testlabo

PCB

Componenten

Materialen

Verpakking

Copyright IMEC

10

imec restricted 2009 19

Electronic Design & Manufacturing programma

IWT steunprogramma’s: dienstverlening en onderzoek

VIS-Programma:Vlaamse InnovatieSamenwerkingsverbanden. Stimuleren van innovatie-activiteiten in het Vlaamse bedrijfsleven met financiële steun van de Vlaamse overheid. Projecten dienen door netwerken van bedrijven te worden ingediend.

• Technologische Dienstverlening TD:ELIAS & ELIAS 2

• Collectief Onderzoek CO: CO-PBA-DfX

• Thematische InnovatieStimulering TIS

• sub-Regionale InnovatieStimulering RIS

• VIS - Haalbaarheidsstudies

• VIS - Samenwerkingsprojecten

imec restricted 2009 20

Electronic Design & Manufacturing programma

De Wetenschappelijke onderbouw: CO-PBA-DfX

Toegepast basis O&O

PCB & PBA

O&O IMECDACTEL, IMECAT, Alshira, Shift, Bioflex, Stella,..

O&O WereldwijdResearch/industrie groepen

iNEMI, NPL, TWI, Calce,HDPUG,…

Research projecten

IDEALS, LeadOut, GreenRose, Flexnolead, LFSforSME, enz

IndustriëlemethodologieontwikkelingCO-PBA-DfX

•Kennis inventarisatie•Modellering

– FEM

– Materiaal

– falingsfysica

•Simulatie & experimenteleverificatie•Engineering modellen•Richtlijnen & tools

– DfX

– Kwalificatie

Industrie: Product ontwikkeling en productie

•Industriële praktijk

•Industriële noden

•Randvoorwaarden

IndustriestandaardenIPC, JEDEC,…

Copyright IMEC

11

imec restricted 2009 21

Electronic Design & Manufacturing programma

De wetenschappelijke onderbouw: CO-PBA-DfX

subsidieert• 2 VTE IMEC• 1 VTE Sirris• 2 jaar

Start CO-PBA-DfX:• 1/10/2008

Actueel: 5 VTE werkt rond PBA industriële dienstverlening (IMEC+Sirris)

imec restricted 2009 22

Electronic Design & Manufacturing Programma

IMEC PBA team

IMEC PBA team: mix of scientific and industrial background– Geert Willems – Team leader

• 10 years research in micro-electronics – PhD Engineering

• 10 years industrial experience: PBA technology, assembly, NPI

• >3 years consultancy – RoHS Service

– Alain Carton – PCB/PBA design (15/1/2008)

• Ing. Electronics Engineering

• >15 years of industrial PCB/PBA design experience

• IPC certificatie: CID – IPC-A-600 & 610 inspector

– Piet Watté – Reliability & Qualification (18/8/2008)

• >5 years metal research experience – PhD Physics

• >10 years industrial exp.: quality, reliability and accelerated testing

• 6σ Black Belt

• >15 years research + >35 years of industrial experience

• Goal: Bridging the gap between Research and Industry– Know what research can offer to industry practice.

– Understand industry needs and boundary conditions.

Copyright IMEC

12

imec restricted 2009 23

Electronic Design & Manufacturing Programma

IMEC en Sirris R&D

IMEC/REMO IMEC/UG/CMST Sirris

Bart VandeveldeTeamleader•REliability•MOdelling

KonstanzaLambrinou

• Falingsfysica• Materialen

Johan DebaetsTeamleader•PCB technologie•PBA technologie•Testmethoden

Tomas Podprocky•Testmethoden

Stephan Masselis•Mechanischmodelleren

Marc Bollen•Business procesmodellering•Kennismanagement

Melina Lofrano• FEM modellering

imec restricted 2009 24

EDM samenwerking

EDM partners

• Engineering- & productiebedrijven

• IMEC & Sirris

• Onderzoekpartners

• Actieve samenwerking

EDM leden

• Alle geinteresseerdebedrijven

• Informering

• Voordelen

EDM Partners EDM

Leden

Copyright IMEC

13

imec restricted 2009 25

Agenda

15u00 Sirris-IMEC samenwerking ElektronicaHerman Derache, Directeur Sirris-Vlaanderen

15u15 IMEC’s PBA initiatiefHerman Maes, Divisiedirecteur INVOMEC, IMEC

15u30 EDM programma: ONDERWERP

Industrie getuigenis 1 – OEM perspectiefGert D’Handschotter, manager E.D.&A.

Industrie getuigenis 2 – EMS perspectiefJos Corstjens, Director industrialisation TBP ElectronicsKwaliteitsmanager van het jaar 2008 (VCK)- European Quality leader 2009 (EOQ)

16u25 EDM programma: DOELSTELLING

16u45 - Pauze - 17u15

17u15 EDM programma: AANBOD, ONDERZOEK en SAMENWERKINGSFORMULE

Gevolgd door vragenronde & Afsluiting

18u30 Netwerking en vrije discussie – BroodjesbuffetStands: EDM – IMEC - Sirris

EDM programmavoorstelling

Pauze

tot

17u15

Copyright IMEC

14

EDM programmavoorstelling

Onderzoek en Aanbod

imec restricted 2009 28

Electronic Design & Manufacturing Programma

De fundamentele vraagstelling

Een elektronisch product is veel meer dan een elektrisch schema:

Maakbaarheid, kwaliteit, betrouwbaarheid, testbaarheid, yield,

… de X-factorenHoe kwantificeren?

• Hoe afweegbaar makent.o.v. – Ontwikkelingskost

– Productkost

• Hoe objectiefontwerpoptiesvergelijken?

Material

Availability

Material

Availability

EnvironmentEnvironment

MaintainabilityMaintainability

ReliabilityReliability

ManufacturabilityManufacturability

TestabilityTestability

InstallationInstallation

CostCost Design-for-XDesign-for-X

“Meten is weten” � Kwantificeren is kennis

Gekwantificeerde kennis leidt tot effectiviteit en efficiëntie.

Copyright IMEC

15

imec restricted 2009 29

Electronic Design & Manufacturing Programma

De fundamentele vraagstelling: CO-PBA-DfX aanpak

Basisprincipes:

• Maximale kwantificatie

• Wetenschappelijk onderbouwd

• Praktijkgericht

• Nu ontwerpen en produceren

IndustriëlemethodologieontwikkelingCO-PBA-DfX

•Kennis inventarisatie•Modellering

– FEM

– Materiaal

– Falingsfysica

•Simulatie & experimenteleverificatie•Engineering modellen•Richtlijnen & tools

– DfX

– Kwalificatie

imec restricted 2009 30

Electronic Design & Manufacturing Programma

Onderzoek en aanbod

1. ConceptenGeert Willems

2. Een preview van het aanbodGeert Willems

3. Een blik op de modelleringPiet Watté

4. Demonstratie PBA kwantificatietool conceptGeert Willems - Alain Carton – Tomas Podprocky

Copyright IMEC

16

imec restricted 2009 31

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten

Definities

MAAKBAARHEIDManufacturability is a measure for the simplicity and efficiency of the manufacturing process to obtain a quality product at minimal cost with a short lead time produced in the required volumes and timely delivered.

KWALITEITThe properties of the product – whatever they may be – agree to or exceed specifications. A non-quality issue is any property of the product that does not satisfy specifications or expectations.

BETROUWBAARHEIDReliability is the ability of the product to maintain it’s Quality under stated conditions for a specified period of time.

imec restricted 2009 32

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten: het basis axioma

De kwaliteit en de betrouwbaarheid van een PBA kan worden gekwantificeerd met behulp van de PBA falingsdistributie.

• Een kwaliteitsproduct zal:– Een lage “dead-on-arrival” vertonen.

– Een lage en korte “early-failure” distributie vertonen

• Een betrouwbaar product heeft:– Een “wear-out” tijdstip dat ligt voorbij de gespecificeerde operationale levensduur van het product.

– Een falingsdistributie die binnen aanvaardbare grenzen valt voor de gegeven werkingscondities

Wat ook het typefaling moge zijn

Copyright IMEC

17

imec restricted 2009 33

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten: het basis axioma

Kwaliteits- en betrouwbaarheids criteria

h(t)

0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

0.0006

0.0007

0.0008

0.0009

0.001

1 10 100 1000 10000 100000

cycles

h(t)

hfatal

hlatent

hwear-out

h(t)

tEF

two

hUL

hwo(t)

R(t)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 10 100 1000 10000 100000

cycles

R(t)

Rfatal

Rlatent

Rwear-out

R(t)

Rmin

REF

Rwo(t)

two

tEF

)exp()()()(

)()(

)1()()( min

wo

wo

a

wowoRwo

ULwoEFRwoEF

EFREF

ttRttnttR

htttnttth

RRttnttR

β

θσ

σ

σ

−=>>−>

<≤≤+≤≤

∂−×><−<

99.9%6Management’s utopia

99%5Engineering’s dream

98%4Very high

95%3High

90%2Standard

63%1Basic

50%0Marginal

<50%N<0Non-quality/Non-reliability

C%n (# σ)Quality/Reliability class

imec restricted 2009 34

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten: de kwantificatie aanpak

Voorspelling van de falingsdistributie van PBA

Basisprincipes van methodiek:

• Alle aspecten moeten kunnen gecovered worden.

• Werkbaar met ruwe conceptuele benaderingenen schattingen bv. conceptfaze nieuwe PBA.

• Werkbaar met gedetailleerde gegevens van eenspecifieke PBA: stuklijst, CAD data.

• Aansluitend bij bestaande standaarden: IPC-7912: End item DPMO for Printed Circuit Board Assemblies

Copyright IMEC

18

imec restricted 2009 35

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten: de kwantificatie aanpak

PBA basic dataset PBA knowledgedatabase

PBA expandeddataset: DO level

Failure distribution

Cost

Assembly flowmodel

Inputmodule

CO researchO&O research

PBA dataexpander

“Bath tub”calculator

Costcalculator

Assembly flowcalculator

imec restricted 2009 36

Electronic Design & Manufacturing Programma

1. Concepten: de kwantificatie aanpak

Modellering van de factoren die bijdragen tot falingsdistributie: volledige spectrum

specification

DESIGN

Qualification

Component

PCB

supply

Auxiliary

materials

supply

ASSEMBLYTEST

SCREENING

Operational

Environment

specificationFalingsdistributie

bepalende

elementen

Copyright IMEC

19

imec restricted 2009 37

Electronic Design & Manufacturing Programma

2. Het aanbod

• Gestructureerde op kwaliteitgeselecteerde informatie.– Standards information guide

– Laminate overview

• Product development checklists– PBA risk evaluation

– PBA assembly questionnaire

– BOM verification

– NPI questionnaire: technology needs, industrialisation, business

• Kwantificatie tools– Demo

imec restricted 2009 38

Electronic Design & Manufacturing Programma

2. Het aanbod

DfX guideline - IPC Class 2 electronics

Part 1: PBA parts specification

• PCB• Components

Part 2: Assembly specification• Assembly materials• Assembly processes

Part 3: PBA design• Alignment structures: fiducials• Assembly flow selection• Component placement

Part 4: PCB design• Density class definition• Density class selection• Layout rules

(some basics – no details – no footprint)• Structural test access…

Copyright IMEC

20

imec restricted 2009 39

Electronic Design & Manufacturing Programma

2. Het aanbod: PCB voorbeeld

• Kwaliteit-specificatie

• Referentie naar industriestandaarden: IPC

imec restricted 2009 40

Electronic Design & Manufacturing Programma

2. Het aanbod: PCB voorbeeld

• PCB materiaal keuze

• Referentie naar industriestandaarden: IPC

Copyright IMEC

21

imec restricted 2009 41

Electronic Design & Manufacturing Programma

2. Het aanbod: PCB voorbeeld

• Materiaal selectiecriteria

• Physics-of-Failure modellingN0.01% for 100 ppm after reflow soldering ∆∆∆∆T=210°C

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

V(ia) S(tress) F(actor) [1000 / mm]

allowed cycles for 100 ppm defects

CTEz = 0.045 CTEz = 0.04 CTEz = 0.035 CTEz = 0.030 CTEz = 0.025

imec restricted 2009 42

Electronic Design & Manufacturing Programma

3. Een blik op de modellering

Cost

Assembly flowmodel

Inputmodule

CO researchO&O research

PBA dataexpander

“Bath tub”calculator

Costcalculator

Assembly flowcalculator

PBA knowledgedatabase

PBA expandeddataset

Failure distribution

PBA basic dataset

Copyright IMEC

22

imec restricted 2009 43

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: zwakke schakelgedrag

FM1ThermischeVermoeiing SJ

FM2Brosse breukIMC lagen

FM3Sn

whiskering

FM4Kirkendallvoiding

Totale betrouwbaarheid R = RFM1 x RFM2 x RFM3 x … x RFMN

interconnectiesinterconnecties

…x FM6

C(onductive) A(nodic) F(ilament)

FM5ScheurenVia’s

FMNDelaminatie

PCB

Printed circuit boardPrinted circuit board

x

imec restricted 2009 44

Engineering modellenEngineering modellen

FalingsdistributieVroeguitval‘Wear out’

FalingsdistributieVroeguitval‘Wear out’

R(t)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 10 100 1000 10000 100000

cycles

R(t)

Rfatal

Rlatent

Rwear-out

R(t)

Rmin

REF

Rwo(t)

two

tEF

R(t)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 10 100 1000 10000 100000

cycles

R(t)

Rfatal

Rlatent

Rwear-out

R(t)

Rmin

REF

Rwo(t)

two

tEF

Macro niveauMacro niveau

Fysisch modelMicro niveauFE model

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: van macro naar micro

Copyright IMEC

23

imec restricted 2009 45

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: van macro naar micro

Externebelasting

Macro niveauMacro niveau Micro niveauMicro niveau

Macro FEM

Micro FEM

SJ spanning/rek

Courtesy: P. Limaye, IMEC

Temperatuur variatiesVibratiesSchokken

‘Power cycling’…

GeometrieMaterialen

Lokale vervorming PBAEigenfrekwenties &Responsies op externe belasting

imec restricted 2009 46

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: modellen in opbouw

• PTH via betrouwbaarheid– Analytisch model gebaseerd op IPC-TR-579

– Eindig elementen model

• Invloed van ‘inner land layers’

• Invloed van ‘surface finishes’

– Hoe loodvrij solderen de PTH via betrouwbaarheid heeft beinvloed

• Delaminatie van de PCB– Diffusie van gasvormige decompositiein het laminaat kan scheurvormingveroorzaken

– Invloed van de Cu lagen, invloed van het opslaan

Copyright IMEC

24

imec restricted 2009 47

• Soldeerverbindingthermische vermoeiing– Analytische modellen (afstandtot neutrale punt benadering) gebaseerd op IPC-D-279, voor SAC en SnPb soldeer

– Eindige elementen modellen

• …

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: modellen in opbouw

imec restricted 2009 48

3. Een blik op de modellering:

Voorbeeld van ‘way of working’ voor ontwerprichtlijnen: via’s

CO onderzoekO&O onderzoek

PBA kennisdatabase

Ontwerp-richtlijnen

“Badkuipcurve”

Micro niveauFE modelFysisch model

∆T Diameter viaDikte pcbGlastemperatuurα1 en α2Dikte Cu

∆T Diameter viaDikte pcbGlastemperatuurα1 en α2Dikte Cu

Courtesy: B. Vandevelde, M. Lofrano

IPC-TR-579

Copyright IMEC

25

imec restricted 2009 49

3. Een blik op de modellering:

Voorbeeld van ‘way of working’ voor ontwerprichtlijnen: via’s

plating thickness 30 µm

drill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

1 0.37 0.24 0.18 0.14 0.11

1.2 0.44 0.29 0.21 0.17 0.14

1.6 0.59 0.38 0.28 0.22 0.18

2 0.74 0.48 0.35 0.28 0.23

2.4 0.89 0.57 0.42 0.33 0.28

plating thickness 35 µm

drill hole [mm]

tMLB 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

1 0.36 0.22 0.16 0.12 0.1

1.2 0.43 0.26 0.19 0.15 0.12

1.6 0.57 0.35 0.25 0.2 0.16

2 0.71 0.44 0.32 0.25 0.2

2.4 0.86 0.53 0.38 0.3 0.24

Via Stress FactorVSF = D/(d x t)

D: dikte van de PCBd: via gaatmatt: dikte van de Cu deposit

Via Stress FactorVSF = D/(d x t)

D: dikte van de PCBd: via gaatmatt: dikte van de Cu deposit

N1% in a (-40/125°C) test

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

V(ia) S(tress) F(actor) [1000 / mm]

cycles to fracture

CTEz = 0.045 CTEz = 0.04 CTEz = 0.035 CTEz = 0.03 CTEz = 0.025

Ontwerp richtlijnen

N0.01% for 100 ppm after reflow soldering ∆∆∆∆T=210°C

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

V(ia) S(tress) F(actor) [1000 / mm]

allowed cycles for 100 ppm defects

CTEz = 0.045 CTEz = 0.04 CTEz = 0.035 CTEz = 0.030 CTEz = 0.025

imec restricted 2009 50

Modellen identificeren standard, mid en high performancelaminaatcategorieën in functie van ontwerp, assemblage,werking,….

Electronic Design & Manufacturing Programma3. Een blik op de modellering: het resultaat

PCB vereisten• Ontwerp• Soldering• Werking• e.a.

Engineering model

Copyright IMEC

26

EDM programmavoorstelling

Onderzoek en Aanbod

DEMO

imec restricted 2009 52

Electronic Design & Manufacturing Programma

4. Demonstratie PBA kwantificatietool concept

PBA basic dataset PBA knowledgedatabase

PBA expandeddataset: DO level

Failure distribution

Cost

Assembly flowmodel

Inputmodule

CO researchO&O research

PBA dataexpander

“Bath tub”calculator

Costcalculator

Assembly flowcalculator

Copyright IMEC

27

imec restricted 2009 53

Electronic Design & Manufacturing Programma

4. Demonstratie PBA kwantificatietool concept

PBA basic datasetDisplay Driver board

PBA knowledgeDPMO & Testcoverage

PBA expanded dataset

Display Driver board

Yield before/after test

Cost

Assembly flowmodel

InputODB++

CO researchO&O research

PBA dataexpander

“Bath tub”calculator

Costcalculator

Assembly flowcalculator

PBA-DfX toolDEMO

imec restricted 2009 54

Electronic Design & Manufacturing Programma

4. Demonstratie PBA kwantificatietool concept

• Display Driver board

Note: PBA-DfX tool

All numbers are for concept demonstration only. No attempt was made to include accurate DPMO or test coverage values.

#############################################

###Geometry Information

#############################################

GEOM C3E

G_PIN 1 0.0 0.0 C3Epin Surf

G_PIN 2 2.2 0.0 C3Epin Surf

G_PIN 3 2.2 1.6 C3Epin Surf

G_PIN 4 0.0 1.6 C3Epin Surf

G_ATTR 'COMPONENT_DEFAULT_PADSTACK' 'C3Epin' G_ATTR

'COMPONENT_OUTLINE_OVERHANG' 'no'

G_ATTR 'COMPONENT_LAYOUT_SURFACE' 'both'

G_ATTR 'COMPONENT_LAYOUT_TYPE' 'surface'

G_ATTR 'COMPONENT_PLACEMENT_OUTLINE' '' -0.7 -0.6 -0.7 2.2

2.9 2.2 2.9 -0.6G

EOM DIL8M3

G_PIN 1 0.0 0.0 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 2 2.54 0.0 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 3 5.08 0.0 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 4 7.62 0.0 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 5 7.62 7.62 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 6 5.08 7.62 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 7 2.54 7.62 defDILpin Thru 1.0

G_PIN 8 0.0 7.62 defDILpin Thru 1.0

G_ATTR 'COMPONENT_PLACEMENT_OUTLINE' '' -1.11 -1.19 -1.11

8.81 9.0 8.81 9.0 -1.19G_ATTR 'COMPONENT_LAYOUT_SURFACE'

'both'

G_ATTR 'COMPONENT_OUTLINE_OVERHANG' 'no'

G_ATTR 'COMPONENT_DEFAULT_PADSTACK' 'defDILpin'

GEOM Molex_FPC1000_6

Copyright IMEC

28

imec restricted 2009 55

4. Demonstratie

PBA Basic Data set

PBA description at PCB/PBA and BOM level

PCB description

Hole Properties

Board-Outline

BOM description

Dimensional

Material

Legislation

Assembly

Location

PBA description

2nd Level Interconnect

Identification

Operational

Assembly

Environmental

Test

Mounting

Buildup

PBA basic datasetDisplay Driver board

InputODB++

imec restricted 2009 56

4. Demonstratie

Data expansion

Combine:

• PBA specific information: components, PCB, assembly processes, test processes, operational conditions,…

• PCB/PBA know-how– Manufacturing error rates (DPMO)

– Test access and test coverage for test methods

– Failure distributions for different failure mechanisms

– Assembly equipment capabilities

– Etc., etc.

Into PBA expanded data set at DO level

PBA basic datasetDisplay Driver board

PBA knowledgeDPMO & Testcoverage

PBA expanded dataset

Display Driver

PBA dataexpander

Copyright IMEC

29

imec restricted 2009 57

4. Demonstratie

PBA extended dataset

PBA description at Defect Opportunity (DO) level

Structure

• Defect opportunity DO for PCB and PBA level

• For each BOM item – Full set of Defect Opportunities according IPC-7912 Defect Categories: component-placement-termination

• For each DO entry (row)– Set of PCB/PBA properties (across sheets)

• Set of PCB/PBA properties– DPMO and DPMO per manufacturing defect type

– Test access and test efficiency per defect type for different test techniques

– Reliability failure parameters

– …

PBA expanded dataset

Display Driver Board

imec restricted 2009 58

4. Demonstratie

Yield calculation

For a certain defect opportunity DOk (IPC-7912)

• DPMO prior to test:

– Summing over error categories for a specific DOk(by definition)

– Ex: Component placement DO = missing + wrong + misplacement

• DPMO after test t:

– DOk: Test access per error category: TAi

– DOk: Test efficiency for error category i: TEi

Yield

• First pass yield:

• After test t:

∑=i

ikDPMODPMO

∑ ⋅⋅−=i

iii

t

kDPMOTETADPMO )1(

∏=

−⋅−DO

k

kDPMO

1

6 )101(

∏=

−⋅−DO

k

t

kDPMO

1

6 )101(

Copyright IMEC

30

EDM programmavoorstelling

Samenwerkingsformule

imec restricted 2009 60

Electronic Design & Manufacturing Programma

EDM samenwerking

EDM partners

• Engineering- & productiebedrijven

• IMEC & Sirris

• Onderzoekpartners

• Actieve samenwerking

EDM leden

• Alle geinteresseerdebedrijven

• Informering

• Voordelen

EDM Partners EDM

Leden

Copyright IMEC

31

imec restricted 2009 61

Electronic Design & Manufacturing Programma

Samenwerkingsovereenkomst

EDM ProgrammaKader overeenkomst

Gebruikers-commissieProjecten

Partner Overeenkomst(bedrijf-IMEC-Sirris)

(IP in project addendum)

Programma lid Overeenkomst(bedrijf-IMEC-Sirris)

(geen IP)

CO-PBA-DfXAddendum

Project XAddendum

Bijlage: rechten en plichten

Bijlage: rechten en plichten

imec restricted 2009 62

Electronic Design & Manufacturing Programma

Samenwerkingsovereenkomst

EDM samenwerkingsovereenkomst: Document 1• Kaderovereenkomst: PARTNER of LID• Bedrijf - IMEC - Sirris• Automatisch verlengd – opzegbaarIn bijlage• Jaarlijkse financiële bijdrage• Rechten en plichten

Voor EDM PARTNERS

Addendum per (gesubsidieerd) project: Document 2• Projectspecifieke IP

– IMEC-Sirris co-eigenaarschap

– IP-gunstregelingen voor partners indien van toepassing

• Reglement van orde gebruikerscommissie(IWT vereiste)

Copyright IMEC

32

imec restricted 2009 63

Electronic Design & Manufacturing Programma

Samenwerkingsovereenkomst

Financiële bijdrage: principes

Waarom bijdrage?

• Economische waarde van het aangebodene

• Ondersteuning van PBA werking IMEC en Sirris

• Engagement van partners bevorderen

Bijdragestructuur en grootte van de bijdrage:

• Lage drempel

• Rekening houdende met draagkracht en economischewaarde voor het bedrijf

• Prioriteiten van het subsidiërende orgaan IWT

• Regionaal gericht maar open naar de wereld

• Zo eenvoudig mogelijk

imec restricted 2009 64

Electronic Design & Manufacturing Programma

Samenwerkingsovereenkomst

Principes

• Bijdrage afhankelijk van grootte van het bedrijf: – Aansluiting en bijdrage per vestiging

– Aantal personeelsleden per vestiging

• Alle bedrijfsvestigingen in België worden op gelijke voet behandeld onafhankelijk van eigenaarschap.

• Mogelijkheid tot aansluiten van buitenlandsebedrijfsvestigingen zowel voor Belgische alsniet-Belgische ondernemingen.

• Mogelijkheid van aansluiting van professioneleorganisaties.

Copyright IMEC

33

imec restricted 2009 65

Electronic Design & Manufacturing Programma

Financiële bijdragen structuur

imec restricted 2009 66

Electronic Design & Manufacturing Programma

Daarvoor krijgt men:

Copyright IMEC

34

imec restricted 2009 67

Electronic Design & Manufacturing Programma

En voor de PARTNERS

KENNIS

imec restricted 2009 68

Electronic Design & Manufacturing Programma

En voor de PARTNERS

PARTNER rechten

• Inspraak in EDM programma:– Prioriteiten

– Nieuwe onderzoeksprojecten

– Rechten en plichten

– Samenstelling en organisatie

– EDM management meeting: 20 mei 2009 – UG-CMST, Technologiepark 914, Zwijnaarde

• Participatie in onderzoeksprogramma– Deelname aan werkvergadering3 juni 2009 – IMEC, Heverlee

– Inzage in onderzoeksactiviteiten

– Uitwerken van ondersteunende cases

Copyright IMEC

35

imec restricted 2009 69

Electronic Design & Manufacturing Programma

Samenwerkingsovereenkomst: praktisch

• Bent u geinteresseerd, neem contact met ons op.

• Samenwerkingsovereenkomsten worden op eenvoudig verzoek toegestuurd.

• U kan uw interesse kenbaar maken via het interesseformulier.

• Het eerste contract heeft een looptijd tot 31/12/2010

Sirris en IMEC helpen de crisis het hoofd te bieden

• Gratis partner/lidmaatschap voor 2009• Lidmaatschapsbijdrage: vanaf 1/1/2010

EDM programmavoorstelling

Vragenronde

?

Copyright IMEC

36

EDM programmavoorstelling

Afsluiting

imec restricted 2009 72

Het logo

Copyright IMEC

37

imec restricted 2009 73

Wij nodigen u graag uit

om toe te treden tot het

Programma

imec restricted 2009 74

Meer informatie

• Bezoek de stands

• Neem contact met ons op:[email protected] – 016/281282

[email protected] – 016/281535

[email protected] – 0498/919464

Dank voor uw interesse