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【24h】

Realisierung hochminiaturisierter robuster Funksensorknoten mittels Komponenteneinbettung in die Leiterplatte

机译：通过电路板中的组件嵌入实现高度小型化鲁棒无线电传感器节点的实现

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Die fortschreitende Miniaturisierung und die damit einhergehende steigende funktionale Dichte elektronischer Module ermoglicht die Erschliessung neuer und zunehmend komplexerer Anwendungsgebiete. Ein Beispiel sind Sensorikanwendungen im Rahmen der Industrie 4.0, wo immer kleinere Sensormodule gefordert werden, um den Einsatz in unterschiedlichsten Umgebungen zu gewahrleisten. In diesem Umfeld zielen fortschrittliche Leiterplattentechnologien auf die flexible Herstellung von hochintegrierten Multi-Komponenten Packages. Im Projekt "PCB4.0" wurde ein Sensormodul entwickelt und mittels der Leiterplatten-Embedding-Technologie realisiert. Das Modul hat Abmessungen von 11 × 10 × 1,6 mm~3, ist energieautark (d.h. ausgestattet mit einer Batterie) und nimmt Umweltdaten auf, die es per Funk in eine Daten-Cloud ubermittelt. Samtliche SMD-Komponenten wurden in die Leiterplatte integriert (d.h. keine zusatzliche Oberflachenmontage) um das Modul so robust und klein wie moglich zu gestalten. Eine der Herausforderungen dabei war die Entwicklung einer moglichst kleinen integrierten Helix-Antenne. Zur Energieversorgung dient eine austauschbare Knopfzelle, fur die eine Kavitat im Sensormodul vorzuhalten ist. Der Sensor zur Erfassung der Umgebungsdaten benotigt eine Medienoffnung, die erst zum Ende der Leiterplattenfertigung eingebracht werden kann. Die Packungsdichte der SMD-Komponenten im aufgebauten Modul ist sehr hoch, daher ist eine ausreichende Verkapselung der Komponenten mit Epoxidharz beim Embedding kritisch. Zur Bestimmung des optimalen Prepreg-Stapels (glasfasergefullte Harzmatten) wurden daher Untersuchungen zur Harzverfullung, sowie zur Haftfestigkeit der Grenzflachen zwischen Harz und den Oberflachen verschiedener SMD-Komponenten durchgefuhrt. Eine Verbesserung der Haftfestigkeit konnte mit Oberflachenbehandlungen (nasschem. Reinigung, Plasma, Laseraufrauhung) erzielt und damit die Robustheit des Moduls erhoht werden.
机译：电子模块的渐进式小型化和相关的函数密度允许开发新的且越来越复杂的应用领域。一个例子是工业4.0背景下的传感器应用，其中较小的传感器模块需要在各种环境中使用使用。在这种环境中，先进的电路板技术基于灵活的高度集成的多组件包。在项目“PCB4.0”中，通过印刷电路板嵌入技术开发并实现了传感器模块。该模块具有11×10×1.6mm〜3的尺寸，是能量缝合线（即，配备电池），并接受由无线电传输到数据云中的环境数据。所有SMD部件都集成在印刷电路板（即，无需额外的表面安装）中，使模块尽可能坚固且小。其中一个挑战是开发可能的小集成螺旋天线。对于能量供应，可更换的纽扣电池用于在传感器模块中保持型空腔。用于检测环境数据的传感器需要媒体表现，只能引入印刷电路板的结束。构造模块中的SMD组分的填充密度非常高，因此在嵌入中具有环氧树脂的足够封装的组分是至关重要的。因此，为了确定最佳预浸料堆（纤维 - 纤维断层树脂垫），进行树脂浮雕的研究以及树脂之间的边界薄片的粘合强度和各种SMD组分的表面。用表面处理（趟水机，粘合强度的提高（趟水。清洁，等离子体，激光抢劫），从而增加了模块的鲁棒性。

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