Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Muovikin sopii teollisuuselektroniikkaan, mutta materiaali on valittava huolella

Polymeerimateriaaleja eli muoveja käytetään paljon elektroniikassa. Korkeat lämpötilat, joita teollisuuselektroniikka usein vaatii, voivat kuitenkin aiheuttaa luotettavuusongelmia. Sanna Lahokallio tutki väitöstyössään polymeeripohjaisten sensoriliitoksien luotettavuutta korkeissa lämpötiloissa.

Teollisuusympäristö ja vaikkapa autot vaativat elektroniikan luotettavuudelta paljon enemmän kuin perinteinen kulutuselektroniikka. Siksi elektroniikkaan liitetään mukaan erilaisia sensorikomponentteja, joiden avulla laitteiden toimintaa ja toimintaolosuhteita voidaan seurata. Kovaa vauhtia tuloaan tekevä esineiden internet lisää edelleen sekä elektroniikan että sensorikomponenttien käyttöä. Sanna Lahokallio selvitti väitöstutkimuksessaan, voidaanko muoveja käyttää elektroniikassa luottavasti teollisuusympäristön kaltaisissa vaativammissa sovelluskohteissa.

– Elektroniikan valmistuksessa käytetään paljon muovimateriaaleja muun muassa piirilevyinä, liitosmateriaaleina, komponenttipakkauksina ja suojamateriaaleina. Muovimateriaaleja on tyypillisesti pidetty epäsopivina korkean lämpötilan elektronisiin sovelluksiin, mutta varsinaista tutkimusta on tehty melko vähän. Elektroniikkateollisuus hyötyisi edullisten polymeerimateriaalien käytöstä myös vaativimmissa sovelluksissa, Sanna Lahokallio kertoo.

– Polymeeripohjaiset materiaalit ovat edullisia, helposti saatavilla, monipuolisia ja yhteensopivia monien eri materiaalien kanssa. Korkeissa lämpötiloissa usein polymeerien sijaan käytetyt keraamialustat ja korkeanlämpötilan juotteet ovat kalliita, hauraita ja niillä ei voida valmistaa sellaisia joustavia ja ohuita rakenteita, joita nykyelektroniikassa usein tarvitaan. Esimerkiksi autoteollisuudessa polymeerien kohdalla haasteeksi nousee kuitenkin se, että ne eivät kestä lämpöä kovin hyvin, huomauttaa Lahokallio.

Sanna Lahokallio tutki väitöskirjaansa varten sensoriliitosten luotettavuutta erilaisten lämpörasitustestien avulla. Hän keskittyi etenkin sähköäjohtaviin liimoihin ja piirilevyihin.

– Sensorikomponenttien liittäminen eletroniikkaan perinteisesti juottamalla ei aina onnistu, sillä sensorit usein eroavat rakenteeltaan ja materiaaleiltaan piipohjaisesta elektroniikasta. Tällöin sähköä johtavat liimat ovat hyvä vaihtoehto liitosmateriaaliksi, Lahokallio sanoo.

Kaikki liitoksessa mukana olevat materiaalit ja niiden lämmönkesto vaikuttavat yhdessä siihen, miten luotettava sovellus on. Etenkin stabiilin piirilevymateriaalin löytäminen osoittautui Lahokallion tutkimuksessa yllättävän hankalaksi.

– Polymeeripohjaisia materiaaleja voidaan käyttää korkean lämpötilan sovelluksissa, kun käytettävät materiaalit valitaan huolellisesti. Lisäksi altistusaika- ja lämpötila on otettava tarkasti huomioon, Lahokallio summaa.

Väitöstilaisuus perjantaina 9.6.2017

Diplomi-insinööri Sanna Lahokallion sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja: Performance and Reliability of Polymer-Based Sensor Packages at High Temperatures tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 9.6.2017 klo 12 alkaen Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii Adjunct Professori Helge Kristiansen (Norwegian University of Science and Technology, Norja). Tilaisuutta valvoo dosentti Laura Frisk TTY:n sähköenergiatekniikan laboratoriosta.

Sanna Lahokallio (31) on kotoisin Sauvosta ja työskentelee tällä hetkellä luotettavuusasiantuntijana Trelic Oy:ssä.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-3966-4

Lisätietoja: Sanna Lahokallio, puh. 040 7757 497,

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, sähköenergiatekniikka