07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Bending setups for reliability investigation of flexible electronics(2021) Saleh, Rafat; Barth, Maximilian; Eberhardt, Wolfgang; Zimmermann, AndréItem Open Access Assembly of surface-mounted devices on flexible substrates by isotropic conductive adhesive and solder and lifetime characterization(2022) Saleh, Rafat; Schütt, Sophie; Barth, Maximilian; Lang, Thassilo; Eberhardt, Wolfgang; Zimmermann, AndréThe assembly of passive components on flexible electronics is essential for the functionalization of circuits. For this purpose, adhesive bonding technology by isotropic conductive adhesive (ICA) is increasingly used in addition to soldering processes. Nevertheless, a comparative study, especially for bending characterization, is not available. In this paper, soldering and conductive adhesive bonding of 0603 and 0402 components on flexible polyimide substrates is compared using the design of experiments methods (DoE), considering failure for shear strength and bending behavior. Various solder pastes and conductive adhesives are used. Process variation also includes curing and soldering profiles, respectively, amount of adhesive, and final surface metallization. Samples created with conductive adhesive H20E, a large amount of adhesive, and a faster curing profile could achieve the highest shear strength. In the bending characterization using adhesive bonding, samples on immersion silver surface finish withstood more cycles to failure than samples on bare copper surface. In comparison, the samples soldered to bare copper surface finish withstood more cycles to failure than the soldered samples on immersion silver surface finish.Item Open Access Montage und Biegeverhalten von SMD-Bauelementen und ultradünnen Chips auf Foliensubstraten(2024) Saleh, Rafat; Zimmermann, André (Prof. Dr.-Ing.)Flexible Elektronik gewinnt in der Industrie und Forschung zunehmend an Bedeutung. Ein wichtiger Bereich der flexiblen Elektronik ist das sogenannte System-in-Foil (SiF), bei dem Bauelemente und Strukturen auf oder in einer Polymerfolie integriert werden. Die Anwendungsbereiche von SiF umfassen Unterhaltungselektronik, Industrietechnik, Gesundheitswesen, Automobil-, Luft- und Raumfahrttechnik. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Montage und Biegecharakterisierung von SMDs und ultradünnen Chips auf Foliensubstraten. Dafür wurde ein dynamischer Biegeprüfstand zur Charakterisierung von Folienaufbauten konzipiert und umgesetzt. Anschließend wurden mithilfe einer Versuchsplanung leitfähiges Kleben und Löten zur Integration von SMDs auf Foliensubstraten vergleichend untersucht, wobei Prozess- und Materialvariationen angewendet wurden. Die erstellten Aufbauten wurden mithilfe von Scher- und Biegeprüfungen bewertet. Es wurde festgestellt, dass SMDs, die durch Löten auf Foliensubstrate aufgebracht wurden, im Vergleich zu geklebten SMDs höhere Scherkräfte aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigten die geklebten SMDs eine höhere Anzahl an Biegezyklen bis zum Ausfall. Das Oberflächenfinish erwies sich als ein sehr wichtiger Einflussfaktor auf das Biegeverhalten der Aufbauten. Außerdem wurde ein Konzept zur Integration von ultradünnen Chips auf Foliensubstraten mithilfe von adaptiver Belichtung und Dispenstechniken erarbeitet, das erfolgreich durchgeführt und unter dynamischer Biegeprüfung evaluiert wurde. Die entwickelte Prozesskette ermöglicht es, Chips unabhängig von ihrer Bestückungsgenauigkeit zuverlässig zu erkennen und zu kontaktieren. Mit diesem Konzept wurde ein Aufbau von weniger als 130 μm Dicke ohne große Versteifung an der Verbindungsstelle realisiert. Bei der Biegeprüfung unter 10 mm Biegeradius haben die Aufbauten Tests mit über 10.000 Biegezyklen bestanden. Diese Prozesskette bildet die Grundlage für die Herstellung von multichipfähigen Mikrosystemen.