maak kennis met electronic design & manufacturing edm
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
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
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