|
|
|
|
|
|
» A low-cost impedance measurement technique for thick-film electronic components diagnostics
|
|
MARCIN W. DUDEK  KAROL NITSCH ANDRZEJ DZIEDZIC
Fabrication of thick-film electronic components (resistors,
capacitors, varistors) involves a lot of still developing techniques:
screen printing, photoforming, direct write printing,
liquid ink jet printing, laser trimming etc. Different methods of
production result in various electrical properties of fabricated
components. Electrical impedance is the main physical parameter
that fully characterize alternating current properties
of electronic components. The main technique to investigate
AC properties is impedance spectroscopy [1]. Full characterization
of electrical properties requires wide frequency range
measurements which normally need precise and expensive
analyzers [2].
Simple and inexpensive Virtual Instrument setup and impedance
calculation algorithms that are proposed in this paper
ensure that first basic post-process quality check of fabricated
thick-film structures can be obtained on place in the technological
laboratory without need of high cost precise measuring
devices which are always complicated to operate and needs
qualified metrological personnel.
Principle of measurement
Basically, we can describe impedance as a complex number
that represents current response for voltage perturbation (and
vice-versa). For sinusoidal signal this response is seen as an
amplitude change and time delay of response signal (described
as an angular part of period) - Fig. 1.
Using simple calculations we can transform impedance
(dependent on perturbation frequency) to other useful object
parameters (admittance Y(ω), complex capacitance C(ω) and
electrical modulus M(ω)) as well as material parameters (resistivity
ρ(ω), conductivity σ(ω), permittivity ε(ω), and modulus
m(ω)) - Fig. 2.
Classic techniques of impedance measurement include
impedance bridges or resonant bridges. First method can
cover frequencies from DC to 300 MHz, second one is suitable
only for frequencies higher tha[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/3
|
|
|
» Metody pomiaru i analizy charakterystyk impedancyjnych mikro- i nanostruktur
|
|
TOMASZ PIASECKI KAROL NITSCH MATEUSZ WROŃSKI MARCIN DUDEK
W pomiarach wykonywanych metodą spektroskopii impedancyjnej
bada się odpowiedź analizowanego obiektu na pobudzenie
sygnałem elektromagnetycznym w szerokim zakresie
częstotliwości pobudzenia. Impedancja jest wyrażana liczbą
zespoloną wyrażającą stosunek i przesunięcie w fazie pomiędzy
napięciem i natężeniem prądu płynącego przez badany
obiekt:
gdzie: ω - pulsacja (ω = 2πf), Z(ω) - impedancja, |U|, fU -
moduł i przesunięcie w fazie napięcia, |I|, fI - moduł i przesunięcie
w fazie prądu, R - rezystancja, X - reaktancja.
Metoda ta nie ogranicza się jedynie do pomiarów widm
impedancyjnych. W zależności od charakteru badanego
obiektu wygodniej jest wyrazić wynik pomiaru poprzez widmo
admitancyjne, pojemnościowe widmo modułu dielektrycznego
lub indukcyjności:
gd[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2009/9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Badanie wpływu dezintegracji E. coli na impedancję czujnika o strukturze palczastej
|
|
MATEUSZ WROŃSKI KAROL NITSCH JACEK RYBKA ANNA PAWLIK-JAKUBOWSKA TEODOR GOTSZALK
Monitorowanie zawartości i dynamiki wzrostu mikroorganizmów
jest zagadnieniem bardzo ważnym w przemyśle spożywczym,
medycynie i ochronie środowiska. Wykorzystywane
są do tego metody optyczne, grawimetryczne, czy też elektrochemiczne,
w tym spektroskopia impedancyjna [1, 2].
Spektroskopia impedancyjna [3] jest metodą określania
właściwości elektrycznych obiektów, która polega najczęściej
na pomiarze odpowiedzi na sinusoidalne pobudzenie elektryczne
w szerokim zakresie częstotliwości. W wyniku pomiaru
otrzymuje się serie widm impedancyjnych, które aproksymuje
się zbudowanym elektrycznym modelem zastępczym. Jego
parametry łączy się następnie z właściwościami fizycznymi,
chemicznymi czy strukturalnymi.
Głównymi zaletami tej metody, z perspektywy badań
mikrobiologicznych są: brak konieczności wprowadzania
zewnętrznych odczynników do badanych próbek, krótki
czas pojedynczego pomiaru oraz możliwość uzyskania informacji
o zjawiskach fizycznych zachodzących zarówno
przy powierzchni elektrod pomiarowych (np. formacja biofilmu
czy kolonii), jak również w objętości próbki (np. stan
medium).
W typowym przypadku konduktywność medium jest zbliżona
do konduktywności cytoplazmy, gdyż najczęściej przechowuje
się i bada zawiesiny bakterii w roztworach o fizjologicznych
lub większych stężeniach jonów. Założono, że gdy mikroorganizmy
zostaną zawieszone w medium o bardzo małej konduktywności,
to każdy rozpad komórki i uwolnienie cytoplazmy do
medium, powinien spowodować względnie dużą zmianę jego
składu chemicznego, a więc i parametrów elektrycznych.
W niniejszej pracy badano zmiany widm impedancji zawiesiny
bakterii E. coli w wodzie ultra czystej, przed i po indukcji
rozpadu komórek. Oceniano trzy metody dezintegracji organizmów:
sonifikację, elektroporację i lizę chemiczną.
Materiały i metody
Bakterie Escherichia coli szczepu DH5α pochodziły z Polskiej
Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej
PAN. Wszystk[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/6
|
|
|
» Testowanie parametrów elektrycznych rezystorów cienkowarstwowych wbudowanych w płytki obwodów drukowanych
|
|
WOJCIECH STĘPLEWSKI TOMASZ SERZYSKO KAMIL JANECZEK JANUSZ BORECKI ANDRZEJ DZIEDZIC KAROL NITSCH TOMASZ PIASECKI
Podzespoły bierne (rezystory liniowe i nieliniowe, kondensatory,
cewki, bezpieczniki, itp.), stanowią niezbędną część każdego
zespołu elektronicznego. Ze względu na ich dużą liczbę
w wyrobie zajmują one znaczną powierzchnię warstw zewnętrznych
płytek obwodów drukowanych i jednocześnie, ze
względu na swoje małe gabaryty (np. 0402 lub 0201) stają się
kłopotliwe w automatycznym montażu elektronicznym i uciążliwe
w kontroli jakości połączeń lutowanych. Technologia
wbudowywania tego typu podzespołów wewnątrz wielowarstwowej
płytki obwodu drukowanego pozwala na pokonanie
szeregu problemów związanych z podzespołami do montażu
powierzchniowego, zwłaszcza takich jak koszt, utrudnione
magazynowanie i manipulowanie, czas montażu, wydajność
montażu, narażenia na warunki lutowania bezołowiowego
i wymagana powierzchnia na warstwach zewnętrznych.
Wbudowanie rezystora wewnątrz płytki obwodu drukowanego
skutkuje jednak niemożnością jego wymiany w przypadku
uszkodzenia, bądź niewłaściwych parametrów pracy.
Z tego też powodu konieczne jest zastosowanie optymalnej
i powtarzalnej technologii ich wytwarzania oraz dokładna kontrola
ich parametrów elektrycznych w trakcie produkcji i w produkcie
finalnym. Dotychczas na rynku światowym rozwiązania
konstrukcyjne z wykorzystaniem podzespołów wbudowanych
wewnątrz wielowarstwowej płytki obwodu drukowanego były
zarezerwowane i opłacalne w urządzeniach na potrzeby militarne.
W ostatnich latach wielki wzrost zapotrzebowania na
wysokozaawansowane, a jednocześnie tanie urządzenia elektroniczne
(telefony komórkowe, laptopy, urządzenia sieciowe,
itp.), spowodował szerokie zainteresowanie technologiami podzespołów
wbudowanych. Zastępowanie rezystorów "konwencjonalnych"
w coraz większej liczbie aplikacji, np. w układach
pracujących przy dużych częstotliwościach i szybkościach
przesyłania sygnału, elementami wbudowanymi wymaga ich
badania i testowania również zaawansowanymi metodami,
z których część przedstawion[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/7
|
|
|
» Wybrane właściwości elektryczne i stabilność elementów biernych wbudowanych w płytki obwodów drukowanych
|
|
Andrzej DZIEDZIC Adam KŁOSSOWICZ Paweł WINIARSKI Karol NITSCH Tomasz PIASECKI Grażyna KOZIOŁ Wojciech STĘPLEWSKI
Znaczną część powierzchni układów na płytkach obwodów drukowanych zajmują elementy i podzespoły bierne. Ich miniaturyzacja
bazująca na standardowych elementach do montażu powierzchniowego wyczerpuje się. W artykule zaprezentowano możliwość wzrostu gęstości
upakowania w oparciu o technologie wielowarstwowe. Omówiono wykonywanie elementów biernych (rezystorów cienkowarstwowych,
kondensatorów) wbudowanych w płytki obwodów drukowanych i ich wybrane właściwości elektryczne oraz stabilność długoczasową.
Abstract. Significant part of circuits’ area on printed circuit boards is occupied by passives. Their further miniaturization based on typical
components for Surface Mount Technology is exhausted. This paper presents possibility of interconnection density increase based on multilayer
technologies. The fabrication of passives (thin-film resistors, capacitors) embedded into printed circuit boards and their chosen electrical properties
and long-term stability are described. (Chosen electrical properties and stability of passive components embedded in printed circuit boards).
Słowa kluczowe: płytka obwodu drukowanego, rezystor cienkowarstwowy, kondensator, stabilność długoczasowa, odporność impulsowa.
Keywords: printed circuit board, thin-film resistor, capacitor, long-term stability, pulse durability.
Wstęp
Współczesne układy elektroniczne są coraz bardziej
zróżnicowane i funkcjonalne. Stąd ważne jest opracowanie
coraz doskonalszych technik wytwarzania i implantowania
elementów w układach - np. przez wbudowywanie
elementów biernych w płytki obwodów drukowanych (PCB
- Printed Circuit Boards). Jest to zagadnienie istotne, gdyż
we współczesnych układach liczba elementów biernych
wielokrotnie przewyższa liczbę elementów aktywnych.
Dlatego umiejscowienie znacznej części podzespołów
biernych wewnątrz podłoża pozwala na około dwukrotne
zmniejszenie powierzchni układu i poprawia jego
właściwości elektryczne - np. skrócenie ścieżek przewodzących
[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2011/10
|
|
|
» Wybrane zagadnienia metrologii mikro- i nanostruktur
|
|
Teodor Gotszalk Grzegorz Jóźwia Zbigniew Kowalski Karol Nitsch Tomasz Piasecki Jacek Radojewski Anna Sankowska Jarosław Serafińczuk Przemysław Szecówka
Postęp w dziedzinie mikro- i nanotechnologii jest związany nie
tylko z rozwojem technologii wytwarzania mikro- i nanostruktur,
ale również wymaga opracowania i wdrożenia nowych metod
i technik badania stosowanych materiałów, konstruowanych
przyrządów i podzespołów. Od technik i metod badawczych
oczekuje się w tym przypadku przede wszystkim możliwości
metrologicznej - innymi słowy - ilościowej oceny obserwowanych
zjawisk. Dodatkowo powinny one się charakteryzować
dużą czułością pozwalającą często na rejestrację zjawisk
kwantowych oraz - w wielu przypadkach - nadzwyczajną lokalną
zdolnością rozdzielczą umożliwiającą przeprowadzenie
eksperymentu w obszarze kilkudziesięciu nanometrów kwadratowych.
Należy zwrócić uwagę, że metrologia obejmuje nie
tylko praktykę prowadzenia pomiaru, ale obejmuje również jego
aspekty teoretyczne. W przypadku mikro- i nanostruktur oznacza
to również interpretację rejestrowanych wyników, wykraczającą
poza stosowane w makroskali rozumowanie bazujące
często na statystycznym uśrednianiu. Konieczne jest również
opracowanie i wdrożenie wiarygodnych i powszechnych metod
skalowania stosowanych układów i przyrządów, co umożliwiałoby
porównywanie wyników między poszczególnymi laboratoriami.
Zakład Metrologii Mikro- i Nanostruktur (ZMMiN) Wydziału
Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki (WEMIF) Politechniki
Wrocławskiej (PWr) zajmuje się opisanymi zagadnieniami od
2006 roku. Ideą prowadzonych badań jest, aby integrując różne
metody i techniki badawcze, dokonywać ilościowej oceny
zachowań struktur spotykanych w nanotechnologii, biotechnologii
i technice mikrosystemów. Integracja ta obejmuje techniki
pomiaru właściwości elektrycznych (m. in. spektroskopia impedancyjna,
ang. Impedance Spectroscopy, IS), skaningową
mikroskopię elektronową (ang. Scanning Electron Microscopy,
SEM), mikroskopię bliskich oddziaływań (ang. Scanning Probe
Microscopy, SPM), dyfraktometrię rentgenowską (ang. X-ray
diffraction, XRD), optoele[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2012/2
|
|
|
|
Strona 1
|
Twój Profil
Twój koszyk
