Printed electronics ECAD design and simulation

Abstract

Painettu elektroniikka poikkeaa paljon perinteisen elektroniikan suunnittelusta ja valmistuksesta, missä on jo olemassa paljon erilaisia standardisoituja suunnittelu ja valmistusmenetelmiä. Painetussa elektroniikassa johtimien ominaisuudet täytyy huomioida osana toimivaa kytkentää. Valmiita passiivi komponentti malleja ei ole vastuksille ja kondensaattoreille. Periaate poikkeaa monella tavalla perinteisen elektroniikan suunnittelusta ja valmistuksesta, jotka täytyy ottaa huomioon.

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia ja testata ECAD ja simulointi työkalujen soveltuvuutta painettuun elektroniikkaan. Suunnittelu ja simulointityökalujen evaluoinnin jälkeen suunniteltiin testipainot, joilla pyrittiin pääsemään haluttuihin lopputuloksiin johtimien, vastuksien ja kondensaattoreiden osalta. Suunnittelun osalta pyrittiin siihen, että ne ovat myös valmistettavissa valituilla valmistusmenetelmillä huomioiden suunnittelusäännöt.

Testipainot toteutettiin dispenser ja silkkipainometelmillä. Johtimet tulostettiin dispenserillä, vastukset analysoitiin jo painetuista vastuksista, jotka oli tehty silkkipainomenetelmällä. Interdigital kondensaattorit tehtiin dispenserillä ja tasokonkat silkkipainotekniikalla. Tulokset analysoitiin mittaamalla ne fyysisesti sekä sähköisesti. Toteutuneita tuloksia verrattiin suunniteltuihin arvoihin ja analysoitiin eroavaisuudet.

Tuloksena syntyi onnistunut suunnittelu hyödyntäen ECAD ja simulointityökaluja, jotka olivat vielä valmistettavia valituilla menetelmillä. Myöskin suunnittele säännöt ja materiaalien sähköiset ominaisuudet saatiin luotoa kirjastoon, valituille komponenteille käyttäen valittuja painotekniikoita (appendix 5, appendix 6 ja appendix 7). Kaikki tulokset eivät vastanneet suunniteltua lähtötilannetta, mutta eroavaisuuksille löydettiin järkevät ja perustellut syyt