Elektroniikan suunnittelukeskus

"Ideasta prototyypiksi"

LUT Voiman elektroniikan suunnittelu- ja valmistuspalvelut tunnetaan paremmin nimellä ESK. Tarjoamme elektroniikan tutkimus- ja tuotekehityksessä tarvittavaa osaamista yliopiston sisällä sekä yliopiston ulkopuolisille asiakkaille.

Lisäksi teemme toimeksiantoja pienistä komponenttien vaihtotöistä aina pitkiin suunnittelu- ja tuotekehityshankkeisiin.
Hallitsemme piirisuunnittelun, simuloinnin, piirilevysuunnittelun, testauksen ja sulautetut ohjelmistot niin yksittäisen prototyypin kuin tuotantoon tähtäävän tuotteen kannalta.

Prototyyppiprosessia on kehitetty nopeaa, joustavaa ja luotettavaa toimintaa tukevaksi. Valmistamme 2-kerrospiirilevyjä pääasiassa jyrsimällä, monikerros- ja asiakkaan tuotteisiin tulevat piirilevyt tilataan kaupallisilta toimittajilta. Tarvittaessa teemme piirilevyistä mekaniikkamalleja.

Pintaliitoskomponentit juotetaan höyryfaasiuunissa ja läpiasennettavat käsin. Prototyyppitoiminnan rutiineihin kuuluvat myös komponenttien vaihto ja BGA-komponenttien pallottaminen. Myös bondaaminen kuuluu tarjoamiimme palveluihin. Juotoksia on tehty myös ESA:n avaruusjuotosvaatimusten mukaisesti.

Asiakkaille tehdään laboratoriossamme pieniä sarjoja sekä voidaan järjestää pieniä ja keskisuuria tuotantosarjoja.

Tutkimuslaitteiden ohjausjärjestelmiä teemme Beckhoff- ja LabVIEW- komponenteilla.

Prototyyppituotannon ja tuotekehityksen arkipäivän ongelmat ja uusien ratkaisumallien etsiminen niihin kuuluu keskuksen jokapäiväiseen toimintaan.

Ota yhteyttä, niin keskustellaan kuinka pystymme viemään juuri sinun hankettasi eteenpäin!

Projektit 

Olemme vahvasti mukana mm. CERN-yhteistyössä suunnitellen, rakentaen prototyyppejä ja toteuttaen tuotantosarjoja tutkimuslaitokseen tuleville laitteille.

Teemme yhteistyötä merkittävien kotimaisten ja kansainvälisten yritysten ja tutkimuslaitosten kanssa joko suoraan tai yliopiston tutkimusryhmien alihankkijoina.

Alla on joitakin esimerkkejä erilaisista elektroniikan suunnittelukeskuksessa toteutetuista projektista.

Avaruuselektroniikka

Elektroniikan suunnittelukeskuksessa on suunniteltu ja toteutettu kaksi eri avaruusinstrumenttia lopulliseen lentomalliin saakka.

  • PP-instrumentti Rosetta-luotaimeen. Laukaistu Churyumov-Gerasimenko -komeetalle 2.3.2003
  • SPEDE-instrumentti SMART-1 -satelliittiin. Laukaistu kuuhun 27.9.2003. 

Lisäksi suunniteltiin ja toteutettiin prototyyppiasteella Mars Netlanderin ATMIS-instrumentin kontrollilogiikka, tehokytkinyksikkö ja rajapinta päätietokoneelle sekä kiihtyvyysanturiyksikkö.

CERN-projekteja

Splitter
Elektroniikan suunnittelukeskuksessa on toteutettu 1,6 Gb/s:n valokuitusignaalin haaroitin (splitter), jolla tuleva signaali haaroitetaan neljään lähtöön. Yhden lohkon prototyypistä on monistettu VME-kortille (9U*400 mm) kuusi lohkoa.

ESK koordinoi korttien tuotantosarjan Suomessa. Valmiit laitteet kuvatoimitettin CERNin LHC-kiihdyttimeen.

BER-testeri
Splitterin toiminnallisuuden toteamiseksi suunniteltiin BER-testeri mittaamaan bittivirhesuhdetta. Ensimmäisessä testerissä oli yksi lähtö ja tulo, joten yhden haaroittimen mittaamiseen tarvittiin neljä mittauskertaa. Koko haaroittimen testeri (1 out, 4 in) kehittettiin testauksen nopeuttamiseksi

Linkkijärjestelmä
Linkkijärjestelmä koostuu räkkien takalevyistä, linkki- ja kontrollikorteista, kontrollikortin moduulista sekä etulevystä. Takalevyyn tulee CMS-koeaseman sensoreilta saadut pulssit, jotka välitetään linkki- ja kontrollikorteille, joissa ne muutetaan sarjamuotoon ja lähetetään valokuidussa Splittereille.

Järjestelmä toimii säteilyn alaisissa tiloissa. Suuri osa laitteiston elektronisia toimintoja liittyy järjestelmän toimintakyvyn ylläpitämiseen kyseisissä olosuhteissa.

Elektroniikan suunnittelukeskus on ollut vahvasti mukana järjestelmän kaikkien osien kehittämisessä ja vastasi niiden tuotannosta, jonka hoiti suomalainen sopimusvalmistaja. Tuotettavien piirikorttien määrä oli melkein kaksi tuhatta. Linkkijärjestelmän osat on asennettu CERNin CMS-koeasemaan.

Muita projekteja

  • Helikopterin lavan jättökulman mittalaite
  • Lämpötilamittauksia pyörivistä kappaleista
  • DSP-FPGA-ohjainkortti
  • Aktiivimagneettilaakerin ohjauselektroniikka ja teholähde
  • Paloauton tankin täyttöautomatiikka
  • Langattoman tiedonsiirron laitteita
  • BGA-pallotus tuhansia palloja käsittävälle kokonaisuudelle
  • Teholähde autoteollisuuteen
  • Mittaustietojen keräyslaite
  • Vapaasti ohjattava 4 kW moottoriohjain
  • Toiminnallinen SMD-testilevy
  • LVDC tasasähkönjakeluverkko- järjestelmän koelaitteiden osien kokoonpanoa ja kytkennät

Ohjeita 

Pidämme varastossa peruskomponentteja, joita suunnittelijat voivat halutessaan hyödyntää.

Varastokomponenteille on tehty OrCADiin ja PADSiin sähköiset ja fyysiset mallit, joihin on otettu huomioon  kokoonpanoprosessin ominaisuudet. Lisäksi kirjastoihin on lisätty komponentteja, joita niissä ei ole alunperin ollut. kirjastoja pääsee käyttämään yliopiston sisäisestä verkosta.

Suunnitteluohjeita piirilevyprosessiin

Piirilevyt valmistetaan joko jyrsimällä tai syövyttämällä. Läpiviennit tehdään pastalla tai holkeilla. Noudattamalla suunnitteluohjeita varmistat tuotteesi valmistettavuuden piirilevyprosessissa.

Teemme itse 1- ja 2-kerroksisia piirilevyjä joko syövyttämällä tai jyrsimällä. Tinaamme ne tarvittaessa kemiallisesti ja/tai asennamme niihin juotteenestopinnoitteen. Monikerrospiirilevyt sekä asiakkaan tuotteisiin menevät levyt tilataan piirilevytehtailta.

Prototyyppiprosessi

Sopiva formaatti piirilevytiedostojen lähettämiseen on extended gerber. Voidaan ottaa vastaan myös OrCADin tai PADSin suunnittelutiedosto.

Viivanleveys ja eristeväli minimissään 0,3 mm. Sitä kapeampiakin voidaan tehdä, mutta niistä kannattaa keskustella etukäteen.

Teemme läpiviennit holkein. Sopiva reikäkoko komponentille, piirilevyn poraus ja sitä ympäröivän pädin koko alla olevassa taulukossa.

Läpivientiholkkeja käytettäessä on alla olevassa taulukossa pädien ja porauksen ohjearvot eri kokoisille rei'ille. Sen alla on mainittu ESK:n käytettävissä olevat poranterät.

Läpiviennit ja holkit:

Reikä (mm) Poraus (mm) Pädi (mm)
0,6 0,85 1,6
0,8 1,05 1,8
1,0 1,25 2,0

Käytössä olevat poranterät, mm (mils): 

0,3 (12) 0,8 (32) 1,1 (43) 1,5 (59)
0,4 (16) 0,85 (33) 1,2 (47) 1,6 (63)
0,5 (20) 0,9 (35) 1,25 (49) 1,8 (71)
0,6 (24) 1,0 (39) 1,3 (51) 2,0 (79)
0,7 (28) 1,05 (41) 1,4 (55) 3,0

Lisäksi jyrsimellä voidaan tehdä eri kokoisia ja muotoisia reikiä 1,55 mm alkaen. 

Piirilevyjen tilaukseen kaupallisilta toimittajilta tarvittavat tiedot

Kun projekteissa käytetään kaupallisia piirilevyjä, täytyy asiakkaan toimittaa seuraavat tiedostot ja tiedot

  • Kaikkien johtokerrosten extended Gerber-tiedostot
  • Poraustiedosto
  • Piirilevyn ääriviivan sisältävä tiedosto
  • Juotteenestopinnoitekerrosten (solder mask) tiedostot extended Gerber-muodossa
  • Silkkipainokerrosten (silk screen) tiedostot extended Gerber-muodossa
  • Piirilevypinnoitteen määrittely (jos halutaan valita itse)
  • Kappalemäärä

Prototyyppien kokoonpanossa tarvittava dokumentointi

Mikäli suunnittelutiedosto tulee OrCad- tai PADS-muodossa, saadaan niistä kaikki tarvittava tieto. Muussa tapauksessa tarvitsemme seuraavat kokoonpanossa tarvittavat dokumentit ja tiedostot.

  • Suunnitelman pastanpainokerros (SMD-kalustus) extended Gerber-muodossa
  • Selkeät komponenttien asettelukuvat joko paperilla tai pdf-muodossa
  • Komponenttien polariteetit on merkitty dokumentteihin
  • Osaluettelo paperilla tai pdf-muodossa
  • Tieto siitä tehdäänkö prototyypit lyijyllisinä vai lyijyttöminä

Varastokomponentit

Varastossamme on noin 1100 eri nimikettä. Suurin osa niistä on passiivikomponentteja, mutta valikoimaan kuuluu myös liittimiä, sekä yleiskäyttöisiä aktiivikomponentteja ja tarvikkeita.

Ota yhteyttä

Antti Suikki
Johtaja
antti.suikki@lut.fi
p. 050 373 8083

Lappeenrannan teknillinen yliopisto
Elektroniikan suunnittelukeskus
Skinnarilankatu 34 (Tieto-sähkötalo)
53850 Lappeenranta