Informații generale:
Proiect: Asamblarea și interconectarea componentelor prin tehnologii combinate fără aliaj de lipire – COMPACT
Suport financiar: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI), Comisia Europeana prin intermediul Programului ERA-Net MANUNET.
Tip proiect: ERA-Net
Contract number: 153/2020
Perioada: 2020 – 2022
Proiect
Proiectul COMPACT își propune să dezvolte o nouă metodă tehnologica de fabricație pentru a construi module electronice fără a utiliza aliaj de lipit, ci materiale precum pasta sau cerneală conductivă, rășină, cupru depus neelectrolitic. Tehnologia propusă ar putea permite fabricarea de module electronice mai ieftine și mai fiabile, deoarece toate problemele cauzate de contactarile cu aliaj de lipire (defecte cum ar fi crăpături, filamente, tombstoning, voiduri, etc.) și de procesul de asamblare (delaminare, solicitare termică mare a componentelor), vor disparea.
COMPACT implică procese cu consum mai redus de energie, contribuind astfel la protecția mediului. Pentru a-și atinge obiectivele, COMPACT combină două procese, fabricarea plăcii de cablaj imprimat și asamblarea componentelor electronice, într-unul în care modulul electronic este construit strat cu strat, plasarea componentelor electronice și structura de interconectare, prin utilizarea altor procese (de exemplu: imprimare, polimerizare, încapsulare, depunere de cupru) cu echipamente existente. COMPACT permite obținerea de module electronice robuste, complet protejate împotriva prafului, a socurilor și a umidității. Se așteaptă ca primele aplicații să fie pentru medii mai dure, subterane (senzori de trafic / parcare), marina, spațiu.
Consortiu
Universitatea Politehnica Bucuresti, Centrul pentru Electronica Tehnologica și Tehnici de Interconectare, UPB-CETTI, România
TacticaTIC, Spain.
Diseminare
În timpul activităților de cercetare privind materialele care ar putea fi calificate pentru a fi utilizate prin noua metodă tehnologică, s-au obținut unele rezultate care ar putea avea un interes mai larg. Unul dintre acestea a fost concretizat în lucrarea „Investigations at the Interface of a Multilayer Structure Made of Non-conductive and Conductive Resins”, care a fost prezentată la IEEE 26th International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging (SIITME), 21 – 24 octombrie, 2020, Pitești. După prezentare, în timpul dedicat discuților, prezentatorul a promovat noua metodă tehnologică pentru fabricarea modulelor electronice.
Un alt rezultat a fost studiul depunerii de cupru neelectrolitic peste traseele realizate din pastă și cerneluri conductive electric. Lucrarea „Electroless Copper Deposition on Low Temperature Silver Thick Films” a fost prezentată la cea de-a 8-a International Conference on Materials Science and Technologies, RoMAT 2020, 26-27 noiembrie 2020, București. Lucrarea amplă cu același titlu a fost publicată în Buletinul Științific, Seria B, Numarul 3, 2022, al Universității Politehnica din București și este disponibilă aici.
Problema capabilității de curent a traseelor conductoare a fost aprofundată de un nou studiu menit să optimizeze procesul de creare a traseelor. Experimentele, măsurătorile și concluziile au fost concretizate în lucrarea științifică „On the Increase of the Current Carrying Capability of the Conductor Tracks Made of Electrically Conductive Adhesives”. Lucrarea a fost prezentată la cel de-al 44-lea International Spring Seminar on Electronics Technology, ISSE 2021, Dresda. Toți autorii sunt parteneri în cadrul proiectului COMPACT sau subcontractor (NANOM-MEMS).
O scurtă prezentare a noii metode tehnologice de fabricare a modulelor electronice promovată de Proiectul COMPACT a fost prezentată studenților de la Masteratele Tehnologii Avansate Integrate în Electronica Auto, TAEA, anul II, și Ingineria Calității și Siguranței in Functionare în Electronică și Telecomunicații, IRSFET, anul I, 2021-2022, în cadrul disciplinei Metode simulare și testare a modulelor electronice auto. Cursul a avut loc in data de 14 noiembrie 2021 și s-a desfășurat in regim online conform deciziei Senatului Universității Polietehnica din București.
Masa Rotundă
In data de 20 aprilie 2022 a avut loc Masa Rotundă pentru diseminarea rezultatelor
Proiectului COMPACT. Evenimentul s-a desfășurat în format hibrid, fizic în Sala de Consiliu
a Facultății de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației din cadrul Universității
Politehnica din București, respectiv online. Au participat invitați din trei țări membre ale UE,
dar și invitați din țări de pe alte continente (America de Nord, Asia). Profilurile firmelor
participante la eveniment sunt exclusiv din domeniul electronicii, cum sunt proiectarea și
realizarea de module electronice (Samway Electronic – distribuitor autorizat al produselor
ELMA în România, Syswin Solutions, ambele din România, TacticaTIC, Spania), fabricarea
de cablaje imprimate și șabloane (Hardtech, Bulgaria), furnizori de materiale, echipamente și
produse pentru electronică (Ideama Consult, Flexello – distribuitor autorizat al produselor
ELANTAS Europe în România), consultanță în domeniul packagingului electronic (Verdant
Electronics, SUA), producător de materiale pentru electronică, senzori și produse medicale
(Tatsuta Electric Wire and Cable, Japonia). Clusterul pentru Inovare în industria electronică,
ELINCLUS, a fost reprezentat de 4 entități, firme deja menționate dar și o unitate de
cercetare, Centrul pentru Electronică Tehnologică și Tehnici de Interconectare, CETTI-UPB.
De altfel, însuși Proiectul COMPACT este un rezultat al cooperării din interiorul clusterului,
respectiv Syswin Solutions și CETTI.
In deschiderea evenimentului Prof. PhD. Paul Svasta a transmis un salut de bun venit
participanților și a multumit tuturor celor care s-au implicat în derularea în bune condiții a
Proiectului. Convingerea Domniei sale este ca această nouă metodă aflată acum în fază
incipientă va putea fi curând subiect al integrării eterogene a tehnologiilor.
In continuare a luat cuvântul Directorul de proiect, Gaudențiu Vărzaru de la Syswin
Solutions, care a prezentat Proiectul COMPACT de la necesitatea lui, la problematicile
ridicate de implementarea metodei, experimentele propuse pentru găsirea răspunsurilor,
până la realizarea practică a modulului de demonstrare a noii metode tehnologice. Câteva
eșantioane ale produsului final au fost distribuite participanților pentru a le examina.
Partenerul spaniol, firma TacticaTIC, a fost reprezentată de David Lopez, care a prezentat
activitățile și experimentele efectuate asupra unui modul demonstrativ realizat prin noua
metodă tehnologică. Aceste experimente au fost complementare celor efectuate în România
incluzând și comportarea în mediul marin.
Partenerul lider în activitățile de cercetare și experimentare, UPB, reprezentat de Prof. PhD
Ciprian Ionescu, a prezentat rezultate ale activităților de cercetare efectuate pe parcursul
celor doi ani și care au fost diseminate la Conferințe Internaționale, precum ISSE, SIITME,
RoMAT.
Prezentarile power-point, cât și cele trei eșantioane oferite publicului, au demonstrat capacitatea noii metode tehnologice de a produce module electronice fără utilizarea aliajului
de lipire. In discuțiile care au urmat prezentărilor s-a exprimat opinia că pentru o mai rapidă
implementare a acestei noi metode tehnologice sunt necesare cercetări conexe care să
simplifice operațiile mari consumatoare de manoperă mai degrabă prin proiectarea unor
echipamente noi, decât prin adaptarea celor deja existente pe liniile de asamblare SMT. O
analiză mai extinsă a fiabilității produselor realizate prin acestă metodă va fi necesară.
Participanți:
PhD. Ana Maria Paraschiv, Gaudențiu Vărzaru, PhD. Rosemari Kiss, Razvan Ungurelu,
Roxana Tulea, Mihai Secere (Syswin Solutions);
PhD. Prof. Ciprian Ionescu, PhD. Lecturer Bogdan Mihăilescu, PhD. Assoc. Prof. Mihai
Brânzei, PhD. Prof. Paul Svasta, PhD. Lecturer Mihaela Pantazică, Cristina Lepadatu
(CETTI - UPB);
David Lopez Alonso (TacticaTIC);
Daniela Cotarta (Flexello), Mihai Savu (Samway Electronic), Sergiu Cerghit (Ideama Consult);
Joseph Fjelstad (Verdant Electronics), Mike Sakaguchi, Masanori Miyamoto, Susumu Chiba
(Tatsuta), Manoil Manolov (Hardtech).
La Conferința Internațională de Fizică, Electronică și Știința Pământului (EEPES 2022) desfășurată la Varna, Bulgaria în perioada 22 - 24 iunie 2022, a fost prezentată lucrarea „Contributions to an Additive Method for Manufacturing Solderless Assembly for Electronics”. Autorii lucrării de cercetare rezultate in urma derularii proiectului COMPACT sunt: Gaudentiu Varzaru, Mihai Savu, Bogdan Mihailescu, Ciprian Ionescu și Mihai Branzei. Conferința a avut loc în format hibrid. Prezentarea a fost susținută de Directorul de Proiect, Gaudențiu Vărzaru, în cadrul Sesiunii Dispozitive și circuite electronice, VR_Hall 1, in data de 23 iunie 2022, online.
Lucrarea prezentată la EEPES 2022 a fost publicată în Journal of Physics: Conference Series și poate fi citită aici.
ATOM-N 2022
Cercetările efectuate în cadrul Proiectului COMPACT privind tehnologia fără aliaj de lipire au fost extinse pentru domeniul optic. Efectul încapsulării diodelor electroluminescente asupra puterii optice și precum și a disipării căldurii generate a fost abordat. Această investigare a fost concretizată în lucrarea “Thermal Investigations on LED Modules Realized Using Solderless Assembly for Electronics Technology”, care a fost prezentată la cea de a XI-a ediție a Conferintei Internaționale “Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies, ATOM-N 2022”, care s-a desfășurat între 25-28 August la Constanța, România. Toți autorii au făcut parte din echipa de realizare a Proiectului: Ciprian Ionescu, Bogdan Mihăilescu, Mihai Brânzei, Gaudențiu Vărzaru. Diseminarea rezultatelor a fost efectuată în format Poster, online, de către Managerul de Proiect al Partenerului P1, UPB-CETTI, Prof. Dr. Ciprian Ionescu, în data de 26 August.
ESTC 2022
CONFERINȚA TEHNOLOGII DE INTEGRARE A SISTEMELOR ELECTRONICE (ESTC) este cea mai mare conferință de încapsulare a semiconductorilor din Europa și un eveniment internațional de prim rang în domeniul packagingului electronic și al integrării sistemelor. La cea de-a 9-a ediție a Conferinței ESTC 2022, care a avut loc în peroiada 13 – 16 septembrie 2022 la Sibiu, România, a fost prezentată lucrarea Investigations on the Robustness of a Solderless Assembled Electronic Module, avându-i ca autori pe Bogdan Mihăilescu, Gaudențiu Vărzaru, Ciprian Ionescu, Mihai Brânzei, Daniel Comeagă și Florin Baciu. Majoritatea autorilor lucrării rezultată în urma cercetărilor efectuate în cadrul Proiectului COMPACT au făcut parte din echipa de implementare a Proiectului. Lucrarea a fost susținută în format Poster de către Bogdan Mihăilescu, lector la Universitatea Politehnica din București.
SIITME 2022
În cadrul celei de-a 28-a ediții a SIMPOZIONULUI INTERNAȚIONAL PENTRU PROIECTARE ȘI TEHNOLOGIE ÎN PACKAGINGUL ELECTRONIC, SIITME, care a avut loc la București în perioada 26-29 octombrie, a fost prezentată o lucrare rezultată în urma activităților de cercetare desfășurate pe parcursul derulării Proiectului COMPACT. Lucrarea intitulată Measurement of some properties for material qualification in solderless assembly for electronics, autori Florin Baciu, Mihai Brânzei, Gaudențiu Vărzaru și Bogdan Mihăilescu, a fost prezentată în sesiunea Poster, joi, 27 octombrie, de către Conf. dr. ing. Florin Baciu, de la Catedra de Rezistența Materialelor din cadrul Universității Politehnica din București. Prezentarea orală însoțită de prezentarea fizică a unui modul electronic realizat folosind metoda tehnologică propusă de Proiect a fost bine primită de auditori care au apreciat că tehnologiile fara aliaj de lipire sunt viitorul în asamblarea electronică.
BI International Capitol de carte
In data de 30 martie 2023 a fost publicat în cartea Recent Progress in Science and Technology, Vol.8, capitolul “Investigating the Use for Solderless Assembly for Electronics of Some Electrically Conductive Composite Materials”. Capitolul a fost scris de Gaudențiu Vărzaru, Mihai Savu, Bogdan Mihăilescu, Ciprian Ionescu și Mihai Brânzei, membrii activi ai echipei de cercetare în cadrul Proiectului COMPACT. Capitolul reia un articol precedent al acelorași autori în care a fost abordată comportarea unor materiale conductive electric compozite la frecvențe ultra-înalte. Aceste materiale au fost studiate ca posibile soluții pentru fabricarea unor module electronice fără utilizarea aliajului de lipire. Cartea a apărut la editura BP International înregistrată în India și Marea Britanie fiind disponibilă în întreaga lume în format online sau pe hârtie. Prin demersul făcut pentru publicarea capitolului autorii au țintit diseminarea unei noi metode tehnologice de fabricație în subcontinentul indian, unde există un potențial uman considerabil și un sector al industriei electronice în continuă creștere.
Evenimente
Meetingul de deschidere a Proiectului a avut loc online pe data de 6 mai 2020.
Participanți:
PhD. Ana Maria Paraschiv, Gaudențiu Vărzaru, Hannelore Valkanova, PhD. Rosemari Kiss, Adrian Zărnescu, Razvan Ungurelu, Ileana Damian (Syswin Solutions);
PhD. Prof. Ciprian Ionescu, PhD. Lecturer Bogdan Mihăilescu, PhD. Assoc. Prof. Mihai Brânzei, PhD. Prof. Paul Svasta, PhD. Lecturer Mihaela Pantazică, Cristina Lepadatu (UPB-CETTI);
Isabel Santos, David Lopez Alonso (TacticaTIC);
PhD.Marin Gheorghe (NANOM-MEMS).
În cadrul evenimentului „The Electronic Week Of Electronics Packaging Community 2020” care a avut loc on-line în perioada 19-24 octombrie, a fost prezentată lucrarea „ Investigations at the Interface of a Multilayer Structure Made of Non-conductive and Conductive Resins”. Toți autorii sunt parteneri în cadrul proiectului COMPACT. Lucrarea a prezentat rezultatele unor teste preliminare efectuate în cadrul proiectului. Lucrarea a fost prezentată de Gaudențiu Vărzaru pe 22 octombrie, în cadrul Poster Session 1, în cadrul evenimentului SIITME.
Evenimentul “The Electronic Week Of Electronics Packaging Community 2020” a avut două secțiuni distincte:
A 29-a ediție a tehnicilor de interconectare în electronică (TIE & TIE +) și al 26-lea International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging (SIITME). Participanții la cele două evenimente au fost atat din mediul academic, cat și industrial, fiind localizați în mai multe părți ale lumii: România, Ungaria, Germania, Bulgaria, Polonia, Republica Cehă, Regatul Unit, Norvegia, Finlanda, Singapore, Japonia, SUA.
În cadrul celei de-a 8-a ediție a evenimentului International Conference on Materials Science and Technologies, RoMAT 2020, care a avut loc la București, România, 26 - 27 noiembrie, a fost prezentată lucrarea “Electroless Copper Deposition On Low Temperature Silver Thick Films”. Toți autorii sunt parteneri în cadrul proiectului COMPACT: C. Ionescu, M. Gheorghe, G. Vărzaru, M. Brânzei, B. Mihăilescu, S. Gheorghe, R. Ungurelu și P.M. Svasta. Lucrarea, care este rezultatul muncii de cercetare efectuate în cadrul proiectului, a fost prezentată on-line pe 27 noiembrie de către Prof. Dr. Ciprian Ionescu, Manager de proiect Partener P1 - Universitatea Politehnica din București - Centrul pentru Tehnologie Electronică și Tehnici de Interconectare, UPB-CETTI.
Prima intâlnirea online a anului a partenerilor de proiect a avut loc pe 15 ianuarie 2021. A fost realizat un bilanț al primei etape și a fost prezentat conținutul celei de-a doua etape. În continuare, au fost detaliate capacitățile de testare mecanică și electrică a unor structuri realizate cu materiale polimerice. S-a menționat, de asemenea, utilitatea efectuării de teste dinamice mecanice și electrice pe aceste structuri.
În perioada 5-7 mai 2021, a avut loc la Dresda, Germania, cel de-al 44-lea International Spring Seminar on Electronics Technology, ISSE 2021, organizat de Institute of Electronic Packaging Technology (IAVT) și Centre for Microtechnical Manufacturing (ZmP), TU Dresda. Pe 6 mai, în cadrul sesiunii Poster 1, partea B, Prof. Dr. Ciprian Ionescu, Manager de proiect Partener P1 - Universitatea Politehnică din București, a prezentat lucrarea „Electroless Copper Deposition On Low Temperature Silver Thick Films”.
În data de 11 mai 2021 a avut loc Meetingul de proiect online cu participarea tuturor partenerilor în care s-au abordat probleme legate de testarea mecanică și de oportunitatea de a efectua o vizită de lucru la firma NANOM-MEMS pentru a evalua posibilitatea integrării depunerii de cupru chimic într-o linie tehnologică de asamblare elecronica.
În data de 11 iunie 2021 a avut loc Meetingul de proiect online cu participarea tuturor partenerilor pentru pregătirea raportului după primul an (Midterm Report) solicitat de Secretariatul MANUNET.
În data de 20 iulie 2021 a avut loc Meetingul de proiect online pentru informarea partenerilor asupra finalizării Midterm Report, prezentarea modulelor Demo realizate la Syswin fiecare partener urmând a primi câte un exemplar.
În data de 10 septembrie 2021 a avut loc Meetingul de proiect online cu participarea tuturor partenerilor în care s-a prezentat stadiul desfășurării activităților din etapa 2. S-a ridicat problema căutarii unui fabricant pentru sita necesară depunerii pastei conductoare pentru modulul produsului finit. S-a amânat luarea unei decizii privind vizită de lucru la firma NANOM-MEMS până când restricțiile legate de pandemie vor fi relaxate.
Săptămâna Electronicii a Comunității din Packagingul Electronic 2021 a avut loc în perioada 25-30 octombrie 2021. Denumită pe bună dreptate Convenția de toamnă a Comunității, ea a reunit două evenimente: a 30-a ediție a Concursului Profesional Studentesc, Tehnici de Interconectare în Electronică (TIE) și cel de-al 27-lea Simpozion internațional IEEE pentru Proiectare și Tehnologie în Packagingul electronic (SIITME). Pe 29 octombrie, la Conferința SIITME, a fost prezentată lucrarea „ Vibration Testing of a Solderless Electronic Module Manufactured by Additive Technique”. Toti autorii, Gaudențiu Vărzaru, Răzvan Ungurelu, Mihai Brânzei, Bogdan Mihăilescu, Ciprian Ionescu și Paul Svasta sunt membri ai echipei de cercetare în cadrul Proiectului. Lucrarea prezintă unul dintre rezultatele cercetării privind o nouă metodă tehnologică de realizare a modulelor electronice fără utilizarea aliajului de lipit, Proiectul COMPACT. Lucrarea a fost prezentată de prof. dr. ing. Ciprian Ionescu, Project Manager Partner P1- Universitatea Politehnica din București - Centrul pentru Electronică Tehnologică și Tehnici de Interconectare, UPB-CETTI, în cadrul Sesiunii de Postere 3.
În data de 7 ianuarie 2022 a avut loc Meetingul de Proiect online cu participarea tuturor partenerilor în care s-au prezentat concluziile activităților proiectului la finalul etapei a 2-a.
Totodată, s-au prezentat și discutat activitățile care urmează a fi efectuate în cadrul ultimei etape. S-a propus ca Workshopul de prezentare a rezultatelor Proiectului să aibă loc în luna aprilie 2022 și să se desfășoare în format online.
În data de 7 martie 2022 a avut loc Meetingul de Proiect online cu participarea tuturor partenerilor. Au fost abordate subiectele:
1. Stagiul activității de fabricație a unui modul electronic real prin noua metodă tehnologică, respectiv situația sitei pentru depunerea materialului conductiv electric.
2. Noi activități de diseminare: crearea unui Roll-up de popularizare a proiectului, posibilitatea de a mai genera o lucrare științifică pentru o participare la un eveniment prestigios în domeniul electronicii, The Electronics System-Integration Technology Conference (ESTC), 13 – 16 Septembrie, 2022, Sibiu, România.
3. Acțiuni de promovare a Proiectului COMPACT în Spania.
În data de 7 aprilie 2022 a avut loc Meetingul de Proiect online cu participarea tuturor partenerilor pe parcursul căruia au fost abordate următoarele subiecte:
1) îndeplinirea activităților asumate conform planificării GANTT, respectiv prezentarea primului modul electronic al unui dispozitiv de detecție a ocupării locurilor de parcare realizat prin noua metodă tehnologică.
2) pregatirea Mesei Rotunde de prezentare a Proiectului din data de 10 aprilie 2022, respectiv stabilirea Agendei și atribuirea subiectelor care vor fi tratate de fiecare partener.
