During circuit board manufacturing, custom fixtures are commonly utilized to ensure quality and to facilitate the operators’ work tasks. Conventionally, these fixtures are manufactured using subtractive manufacturing techniques such as milling. A product development project has been carried out in collaboration with Eskilstuna Elektronikpartner AB (EEPAB), a company that manufactures circuit boards through Surface Mount Technology (SMT) and Through-hole-Technology. The purpose of the study was to investigate possibilities with additive manufacturing (AM) to produce fixtures for use within the company’s circuit board production unit. The used methodology for product development was a modified variant of the generic product development process, focusing heavily on the concept development stages. Data collection was carried out through a literature study as well as meetings and discussions with employees at the case company. A specific circuit board was studied in the project. This circuit board contains through-hole-components that requires the use of fixtures to reliably meet the customer requirements fors oldering. The existing solution was to solder these components by hand, with the use of a custom hand soldering fixture. The components in question are six LEDs as well as a semiconductorpackage. The aim of the project was to provide the company with concept fixtures, designed for additive manufacturing, that enables selective soldering of these components. All prototypes developed in this project have been digital 3D CAD models. This approach was used since nocphysical copies of the circuit board would be available for study within the time frame of the project. Two research questions were designed to aid in reaching the purpose and aim of the study: Research question 1: How can fixtures for selective soldering be designed for additivemanufacturing? Research question 2: What factors should be considered when designing fixtures for selectivesoldering? The project resulted in two new digital fixture concepts, which in theory can replace the hand soldering fixture and enable selective soldering of the components. The results are presented as 3D visualizations along with prepared print files ready for 3D printing, in correct dimensions based on accurately measured Gerber data. The strength of the fixture concepts has been tested in computer simulations where the material was assumed to be isotropic. As a result, the effect of printer settings on the parts’ strength has not been tested. This report also contains recommendations for further research within the subject. Keywords: fixtures, design for additive manufacturing, 3D printing, circuit board manufacturing, selective soldering

Perovskite solar cells (PSCs) have shown great potential for the future of solar powered energy production. They are however not completely flawless, and one of their more disadvantageous properties are their relatively slow response time. The Department of Materials Science and Engineering at Uppsala University have an interest in the ability to quickly measure the response time of PSCs for further development of optoelectronics. The purpose of this project was to provide an instrument with the ability to easily perform these measurements. The instrument was to be controlled by code from a computer which via usb connected to a microcontroller connected to the rest of the circuit. The electrical circuit was first constructed on breadboards for testing and optimisations, to later construct a circuit board which would neatly fit the entire circuit in a small space. The microcontroller was an Arduino NANO which sampled the current through the PSC at a rate of 33 kHz, which was slower than initially intended. It was however decided that the sample rate was sufficient for the application.

This thesis investigates the impact of vibration isolators on circuit boards during harsh vibrationenvironments that occur when they are mounted on the wings of a fighter jet. To examine thisphenomenon, a mathematical model and a simulated model were developed to determine theresonant frequencies of the circuit board under various boundary conditions. Subsequently, theresonant frequencies of the circuit board were validated through experimental tests, allowing forthe establishment of the material properties of the circuit board. In order to prevent structuralfailure, this thesis employs α-gel dampers as the damped attachments for the circuit board.These vibration isolators belong to the category of silicone gel dampers and were evaluatedthrough experimental vibration testing. The two employed vibration isolators are denoted asmodels A1 and A2, exhibiting respective damping ratios of 0.1 and 0.05. By utilizing thesevibration isolators during the experimental vibration tests, the structure demonstrated resilienceagainst natural frequency coupling, thereby preventing failure. / Den här masteruppsatsen undersöker effekten av vibrationsisolatorer på kretskort under detuffa vibrationsmiljöer som sker vid vingarna på ett stridsflyg. För att undersöka detta såanvänds en matematisk modell samt en simulerad modell för att hitta resonansfekvensernaför kretskorten vid olika randvillkor. Resonansfrekvenserna från modellerna jämfördes medresonansfrekvenserna som kom tillhanda efter vibrationsprover och med dem så kunde ävenmaterialegenskaperna bestämmas. För att unvika kollaps av strukturen användes α-geldämpare till kretskorten. Dessa dämpare är gjorde av silikongel och utvärderades genomexperimentella vibrationsprover. Dessa vibrationsisolatorer var av modell A1 och A2 ochkorresponderande modell hade dämpningsförhållande 0.1 respektive 0.05. Genom att användadessa vibrationsiolatorer under de experimentella virbationstesterna så undvek strukturenkollaps genom att resonansfrekvenserna inte triggades.

The goal was to build a machine that could rapidly prototype PCBs using a moving light source and photoresist. The project failed, as the UV light did not make it through the lenses used to concentrate it. Better lenses and a laser would allow it to function better.

Denna rapport representerar ett kandidatexamensarbete vid Kungliga Tekniska Högskolan(KTH), där målet var att skapa en handhållen prototyp. Funktionerna för prototypen var mätning av puls i ett finger med optiska sensorn TCRT1010 och elektrokardiografi(EKG) med bipolära extremitetsavledningar. Prototypen är skapad med målet att vara användarvänlig, kostnadseffektiv och billig för att kunna appliceras i utvecklingsländer som finns i Afrika och Asien. Anledningen är då det finns brist på billig och lätthanterlig medicinsk teknik i de områden. Arbetet utfördes genom utveckling av två kretsar givna av uppdragsgivaren, för att sedan designas på ett kretskort som tillverkades av ett svenskt företag. Samtliga komponenter löddes fast på kretskortet och monterades i en behållare med uttag och batterier. Den slutgiltiga prototypen består av en plastlåda som innehåller kretskortet med funktionen att mäta antingen pulsen i ett finger eller EKG, som användaren väljer med hjälp av en switch. Prototypen är även utrustad med avtagbart lock, två BNC kontakter för signalutskick till oscilloskop, en för vardera krets, tre labbhylsor för extremiteterna och ett 4-polig kontakt för den optiska sensorn. Signalerna som fås är ej brusfria men innehåller respektive signals viktigaste parametrar för kontroll om vidare diagnostisk behövs. Den framtagna prototypens kostnad slutade på 1815,5 SEK, vilket ej ansågs uppfylla målet för kostnadeffektivet men som anses kunna användas i utvecklingsländer då prototypen har en simpel design, med avtagbart lock som möjliggör lätta batteribyten, endast en switch och är kompakt som gör den lätt att utföra undersökningar med. Signalhanteringen är testad för att ge tydlig signal som möjliggör att vårdpersonal kan identifiera om vidare diagnostik behövs. Många framtida förbättringar identifierades, så som att minska kostnaden med byte till billigare komponenter och massbeställning av kretskort, göra prototypen trådlöst kopplad till mätinstrument eller minska brus ytterligare. / This report represents a bachelor thesis at the Royal Institute of Technology, where the goal was to create a handheld prototype. The functions of the prototype were measuring pulse in a finger using the optical sensor TCRT1010 and electrocardiogram(ECG) with bipolar limb-lead. In this thesis, the focus was put on trying to develop a user-friendly and cost-effective prototype for use in developing countries, that can be found in Africa and Asia. The reason is because there's a lack of cheap and easy to use medical equipment in those areas. The work was performed by developing two circuits, given by our employer, that was designed on a circuitboard and constructed by a Swedish circuitboard constructor. All components were soldered on the circuitboard and was mounted in a box with socket and batteries. The finished prototype consists of a plastic box containing one circuitboard with the function to measure either the puls of a finger or ECG, which the user can choose between using a switch. The prototype is also equipped with a removable lid, two BNC plugs for connecting an oscilloskope, one for each ciruit, three sockets for the limb lead for the ECG and finally a 4-pole socket for the optical sensor. The signals acquired are not free of noise but contains the most important parameters of the two signals for guidance if further medical diagnostic is needed. The prototypes final cost was 1815,5 SEK, which was not considered achieving the goal for cost-efficiency, was still believed to be useful in developing countries because of its simpel design with removable lid and easily to change batteries. It's equipped with only one switch and the compact size makes it easy to handle. The signal processing is tested to give a clear signal which enables the health professionals to identify if further diagnostics are needed. Several improvements was identified for future work, such as to reduce the cost by buying cheaper components or buying the circuitboard in greater numbers, making a wireless connection to the measuring equipment or further reducing the noise.

Projektet beskriver ett tillvägagångssätt för att alstra energi genom solceller och piezoelektronik. Ett kretskortsbaserat system designades som utnyttjade superkondensatorer som lagringsenhet. Planen var att integrera systemet i en sko. Genom denna teknik kan man då substituera eller minimera batteriladdningen för smarta enheter eller mindre anordningar. Det önskvärda resultatet med projektet var att se om det gick att koppla detta system till en mikrokontroller som kunde drivas på låg spänning. Rapporten fick ett positivt resultat med en konstant utspänning på 1.8 volt som kunde driva en mikrokontroller. Dock tog det lång tid för superkondensatorerna att laddas upp på grund av den impedans som fanns i systemet. Aktiviteter som utnyttjar detta system kommer att påverka uppladdningens resultat. Detta gör kretsen optimal för aktiviteter som involverar rörelse och sol, såsom hiking. / The past couple of decades gave rise to smartphones, smart watches, and smart homes. Now researchers are looking for ways to make smart clothing. One use case of smart clothing is smart shoes which can give some very useful sensed information especially in the sports industry and healthcare. Such sensed data include temperature, distance and calories, fall detection and many more. This application scenario can be designed to be battery free if we make use of the human motion and solar power. Many research papers exist which present how to exploit swing and shock excitations from the shoes to harvest energy. In this project this energy combined with solar energy will be used to power a low driven MCU. I design a pcb which include solar panels and piezoelectric modules to store the energy in supercapacitors. The goal is to integrate this pcb in a shoe, meaning that it has to have a small size and low power. The results of the project showed that a constant voltage at 1.8 volt could be achieved however recharge time is a factor to take into consideration. The system showed positive results for activities including movements and sun such as hiking.

In cancer research, studies on cells are often done in 2D, grown on plates which are not realistic. Therefore, a specialized system is being designed to build 3D cell structures. This system requires a fitting amplifier that is of low cost and changeable gain. The aim of this project was to design, simulate and build a custom amplifier circuit card, PCB, to be used in creating such an amplifier. At the end of the project the custom amplifier PCB should be connected with components such as power supply and should be able to take the place of the current one. The amplifier circuit was designed, and the simulations were tested, a finished design was created. Due to shortage of electronic components, the main IC component could not be acquired and hence a finished circuit could not be built. / Inom cancerforskning görs studier ofta på celler i 2D strukturer, plattor och detta är inte realistiskt. Därför utvecklas det ett nytt sätt att bygga cellstrukturer i 3D. Detta system kräver en anpassad förstärkare av låg kostnad och anpassningsbar förstärkning. Syftet med detta projekt var att bygga ett förstärkarkretskort. Inom metoden gjordes simulering, tester och utveckling av en krets samt bygge av ett förstärkarkretskort. Detta kort skulle kopplas till andra komponenter som nätaggregat och moderkort för att ersätta den nuvarande förstärkare. Simulering och design av krets gjordes men ett färdigt kort kunde inte testas på grund av leveransproblem av elektriska komponenter.

In this thesis project, a ZigBee-connected water alarm has been constructed. An Xbee 3 ZigBee radio module is programmed to send warnings to an other Xbee 3 ZigBee module if an analogue input falls below the threshold value. An PCB with the Xbee module, resistors, a transistor, LEDs and an battery attachment is manufactured and mounted. A sensor plate is made and attached to the PCB and connected with the analogue pin at the Xbee module. The water alarm works and can operate in large ZigBee networks, even with ZigBee products from other manufacturers. The water alarm can easily be hidden beneath a machine for a long time, it is slightly wider than a battery and with measurements every five minutes, abattery of 220 mAh will last more than 10 years. / Ett ZigBee-uppkopplat vattenlarm konstrueras. Radiomodulen Xbee 3 ZigBee programmeras till att skicka ett varningsmeddelande till en annan XBee 3 ZigBee-modul om värdet på en av de analoga ingångarna understiger ett gränsvärde. Ett kretskort tillverkas där XBee-modulen samt resistorer, en transistor, LED-lampor och ett batterifäste monteras. Även en sensorplatta tillverkas och monteras ihop med kretskortet så sensorn sammankopplas med den analoga ingången på XBee-modulen. Vattenlarmet fungerar och kan operera över stora ZigBee-nätverk, även innehållandes ZigBee-produkter av andra tillverkare. Eftersom vattenlarmet endast är någon millimeter bredare än sitt batteri är det platt och lätt att gömma under en maskin. Vattenlarmet är dessutom väldigt energisnålt, vid mätning efter vatten en gång var femte minut håller ett vanligt batteri på 220 mAh i över 10 år.

Det här projektet har utförts i samarbete med företaget Eskilstuna Elektronikpartner AB (EEPAB). Företaget arbetar med tillverkning av kretskort där de använder sig av ytmontering och hålmontering. Vissa mönsterkort kan vara böjda och kan därmed orsaka problem i Surface Mount Device (SMD)-linan. Syftet med projektet var att ta fram en fixtur som gör mönsterkorten planare vilket innebär att minska höjdskillnaden mellan högsta och lägsta punkten på korten. Detta för att effektivisera och förhindra stopp i produktionen. Två forskningsfrågor togs fram som fungerade som ett stöd under projektets gång: F1:Hur förbättras produktionen i en SMD-lina när mönsterkorten hålls plana? F2:Vilka faktorer bör beaktas när en fixtur tas fram för en SMD-lina? Projektet har följt en produktutvecklingsprocess där fokuset har legat på konceptstadiet. Data har samlats in genomen litteraturstudie, intervjuer samt ett formulär. Projektet resulterade i ett slutgiltigt koncept i form av en fixtur. Resultatet i projektet visar att genom att spänna fast mönsterkortets kortsidor så minskas nedböjningen. Genom planare mönsterkort minskas risken för fel mängdapplicering av lödpasta som i sin tur kan orsaka kortslutning eller en öppen slutning. Att problemen med fel mängd lödpasta minskas leder även till att manuellt arbete som tvättning och applicering av lödpasta kan reduceras. När lödpasta appliceras för hand är det även svårt att veta om rätt mängd har applicerats, detta kan även leda till problem under lödningen. Sedan kan det konstateras att designen av fixturen måste samspela med alla maskiner i SMD-linan för att inte orsaka problem eller hindra maskinerna från att utföra dess arbete. Utifrån ett koncepttest visade det sig att det framtagna konceptet gör mönsterkorten cirka 42% planare. Detta bör kunna minska problemen i SMD-linan och spara in tiden det tar att åtgärda dessa problem. Koncepttestet utfördes inte i den rätta maskinen och måste därmed undersökas ordentligt. Det var endast ett sorts mönsterkort som testades, dessa faktorer är exempel på felkällor. I framtiden bör ett flertal olika mönsterkort testas för att få en högre reliabilitet. Det behövs även tas fram en exakt tolerans för när mönsterkorten är för böjda och problem uppstår. I dagsläget finns endast maskinens egentolerans som inte stämmer särskilt bra och en generell tolerans för SMD-linor.

This paper describes work related to the “Miniature Student Satellite” (MIST) project and the ”SiC in Space” project, located at KTH, Stockholm, Sweden. The goal of the MIST project is to launch KTH’s first student satellite into space, carrying multiple scientific experiments where SiC in Space is included. This thesis contains a compilation of three MIST-related bachelor theses that were carried out at KTH in the spring of 2016, primarily consisting of constructing and testing circuits for power supply and measurements for the SiC in Space part of the satellite. A printed circuit board has been developed, which accommodates experiment circuits to evaluate the features and functionality of silicon carbide components in a space environment, and power the supply to the SiC in Space and the Piezo LEGS projects. The development includes designing, assembling and testing the PCB according to the MIST team’s demands and requirements. Emphasis has been laid on electrical safety to ensure that the design can not short circuit the satellite battery, as well as EMC considerations to minimize the EMI between different parts of the satellite. Final testing of the hardware has not been executed due to an ordering error and time shortage, wherefore the planned test protocol has been included for future work. / Denna kandidatuppsats beskriver arbete relaterat till “Miniature Student Satellite” (MIST)-, samt SiC in Space-projekten, vid KTH, Stockholm, Sverige. MIST-projektets mål är att skicka KTH:s första studentsatellit till rymden, där SiC in Space är ett av flera medföljande vetenskapliga experiment. Detta projekt sammanställer tre examensarbeten relaterade till MIST som genomfördes vid KTH under våren 2016, huvudsakligen bestående av att konstruera och testa kretsar för strömförsörjning samt mätningar för SiC in Space-delen av satelliten. Ett kretskort som innehåller experimentkretsar för att utvärdera egenskaper och funktionalitet för komponenter av materialet kiselkarbid i en rymdmiljö, samt strömförsörjningskretsar till SiC in Space- och Piezo LEGS-projekten har utvecklats. Utvecklingen omfattar design, montering and testning av kretskortet enligt MIST-gruppens krav. Tonvikt har lagts på elsäkerhet för att säkerställa att designen inte kan kortsluta satellitens batteri, såväl som EMC för att minimera EMI mellan olika delar av satelliten. Slutgiltig testning av hårdvaran har ej kunnat genomföras på grund av tidsbrist beroende på ett beställningsfel. Därför har det planerade testprotokollet inkluderats för framtida arbete.