» Zastosowanie ceramiki HTCC w konstrukcjach mikromechanicznych z warstwami grubymi PZT
|
|
Arkadiusz Dąbrowski  Leszek Golonka
Technologie - ceramiczna i grubowarstwowa pozwalają na wykonywanie
różnego rodzaju czujników, przetworników i innych
urządzeń mikromechanicznych, takich jak na przykład sensory
ciśnienia [1], siły [2]. W opisywanych zastosowaniach chętnie
stosowana jest ceramika LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics
- niskotemperaturowa ceramika współwypalana) głównie ze
względu na temperaturę wypalania poniżej 900oC. Umożliwia to
stosowanie typowych materiałów grubowarstwowych, co pozwala
na wykonywanie różnego rodzaju biernych elementów elektronicznych
wewnątrz wielowarstwowego modułu ceramicznego
[3]. W przeciwieństwie do LTCC, ceramika HTCC wypalana jest
w temperaturach z zakresu 1500…1800oC. Z tego powodu przy
wykonaniu zagrzebanych metalizacji, należy stosować materiały
o wysokiej temperaturze topnienia, jak W, Mo, Mn [4], o względnie
większej rezystywności.
W tabeli 1 przedstawiono porównanie podstawowych parametrów
dwóch rodzajów ceramiki. Dla konstrukcji mikromechanicznych
istotne są właściwości mechaniczne, takie jak moduł Younga
oraz wytrzymałość na odkształcenia. Ceramika HTCC cechuje
się blisko 3-krotnie wyższym modułem Younga w odniesieniu
do LTCC, co jest jednoznaczne ze zwiększeniem sztywności
konstrukcji i zmniejszeniem deformacji elementów w wyniku oddziaływania
siły. Ponadto ceramika wysokotemperaturowa może
pracować w wyższych temperaturach oraz posiada większą wytrzymałość
mechaniczną. Ceramika HTCC znajduje głównie zastosowanie
przy wykonywaniu układów mikrofalowych [5] oraz
obudów [4], a także nielicznych konstrukcji mikrofluidycznych
i mikromechanicznych [6].
Tab. 1. Porównanie wybranych parametrów ceramiki LTCC i HTCC [4]
Tabl. 1.Comparison of selected parameters of LTCC and HTCC [4]
Parametr Jednostka LTCC HTCC
Przewodność cieplna W.m-1.K-1 3 20
Współczynnik rozszerzalności
liniowej
ppm.K-1 6 7
Wytrzymałość dielektryczna V.m-1×106 15 14
Stała dielektryczna (10 GHz) 7,8 9
Stratność dielektryczna (tgδ[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2012/2
|
|
|
|
|
|
» Three element gas flow sensor integrated with low temperature cofired ceramic module
|
|
DOMINIK JURKÓW KAROL MALECHA LESZEK GOLONKA
The LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) has been developed
for last three decades. At the beginning the technique
was mainly used to manufacture ceramic MCM-C (Multi Chip
Modules) [1]. However, LTCC has good both electrical and
mechanical properties, because of it the technology was applied
in sensors and microsystems applications. Recently Low
Temperature Cofired Ceramics are used to fabricate various
devices e. g. microwave band-pass filter, miniaturized strip antenna
[2], chemical sensor, cantilever structures [3]. In addition
LTCC enables fabrication of various fluidic devices such
as chambers, [4,5], fluid mixers [6], biosensors [7], enzymatic
microreactors [8] and microflow analyzers [9].
The first LTCC thermal-based flow sensor was presented
in [10]. The device cons[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2009/12
|
|
|
» Hybrid LTCC temperature and humidity sensor
|
|
|
MATEUSZ CZOK DOMINIK JURKÓW LESZEK GOLONKA
New technologies allow manufacturing of smaller and faster
electronic devices, with high packaging density. In a single
package, many different applications such as sensors, actuators,
wireless communication, RF and microwave systems
[1,2], etc. can be combined in a multichip ceramic module
(MCM-C). Nowadays 3D devices with passive and active
components are fabricated. Because of the possibility of manufacturing
embedded elements such as buried resistors, capacitors
[3] the LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic)
technology, which is developed for almost three decades, is
very well suited to manufacture MCM modules. Additionally
the fabrication of devices in all three dimensions reduces the
size and increases packaging density [1,3] and enables fabrication
of buried chambers a[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2009/12
|
|
|
» Technologia druku precyzyjnego
|
|
MATEUSZ CZOK DOMINIK JURKÓW LESZEK GOLONKA
Technologia sitodruku jest jedną z najpowszechniej stosowanych,
a także najstarszych metod nanoszenia warstw
grubych [1, 2]. Na precyzję i jakość druku wpływa wiele parametrów,
takich jak gęstość i naciąg sita, grubość emulsji,
odległość sita od podłoża (snap-off), siła nacisku, kąt natarcia
i twardość rakli, prędkość druku, właściwości reologiczne
pasty oraz rozdzielczość użytej maski [2-4]. W technologii
grubowarstwowej do procesu sitodruku wykorzystuje się sita
nylonowe, fosforobrązowe oraz ze stali nierdzewnej. Najlepszą
rozdzielczość druku można uzyskać przy użyciu sit stalowych,
których wadą jest wysoka cena. W zależności od użytej
pasty i pożądanej grubości docelowej warstwy w technice
sitodruku stosuje się sita o zróżnicowanej gęstości. Siatki
są opisywane za pomocą następujących parametrów: liczby
oczek na jednostkę długości, średnicy włókna, rozmiaru
oczka, wielkości odsłoniętego obszaru [5]. Im większy obszar
odsłonięty tym więcej pasty przedostaje się na drugą stronę
siatki oraz osiągana jest większa zdolność rozdzielcza sita.
Ponadto większa powierzchnia zapobiega zapychaniu oczek
sita [6]. W druku precyzyjnym stosuje się siatki o średnicach
włókien 13…20 μm i otwarciu między 40 a 60%. W wyborze
siatki podstawową regułą jest, aby:
- minimalna szerokość ścieżki była trzykrotnie większa
od średnicy włókna,
- rozmiar oczka był trzykrotnie większy od średnicy ziarna
drukowanego materiału.
Na j[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/4
|
|
|
» LTCC microfluidic chip with fluorescence based detection
|
|
Mateusz Czok Karol Malecha Leszek Golonka
Nowadays miniaturization is present in many fields of science (electronics,
medicine, biology and chemistry). Over the last few years
many research into miniaturization and microfabrication were carried
out. As a result the concepts of the micro-total analysis system (μTAS)
and Lab-on-Chip (LoC) were proposed. These devices integrate several
laboratory functionalities in a single miniature structure [1, 2].
There are few technologies that can be applied in the realization of
the LoC devices. For many years the most common used materials
were silicon and glass wafers [3, 4]. As an alternative solution few
other materials like PDMS (poly(dimethylsiloxane)) or PCB (Printed
Circuit Boards) were used for microsystems fabrication [5, 6].
The Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) seems to be
a suitable material to realize LoC devices. Channels, chambers,
valves, electronic and optoelectronic components can be easily
integrated in one LTCC module [7, 8]. It also has outstanding physical
and chemical properties [9].
The main motivation is to use the LTCC technology in the fabrication
of the microfluidic chip, in which fluorescence detection of
biological sample can be performed. The manufactured detection
module consists of inexpensive and commonly available electronic
components and PMMA (poly(methyl methacrylate)) optic
fibres integrated with the LTCC microfluidic chip. It is made up of
the microfluidic channel, cavities for fiber optics, miniature light
emitting diode and photodetector.
The LTCC microfluidic chip performance is investigated with
several different concentrations of fluorescein solutions which
are excited with 465 n[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2012/1
|
|
|
» Laser patterning of coloured green ceramic tapes
|
|
KAROL MALECHA DOMINIK JURKÓW JOHANNA STIERNSTEDT LESZEK GOLONKA
HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) and LTCC (Low
Temperature Cofired Ceramics) technologies have been developed
for many years. Both techniques enable fabrication of
MCM-C (Ceramic Multi Chip Modules) devices [1]. Moreover,
various sensors, actuators and microsystems can be utilized with
these technologies [2-5]. Design flow of both methods consists
of: tape preparation, vias and shapes forming, conductive tracks
and passive elements deposition, stacking, lamination, cofiring
and post processing [6]. A traditional LTCC structure consists of
several (or more) dielectric tapes, connecting vias, surface and
buried conducting lines and passive components (resistors, capacitors,
inductors). The conductors and passive components
are deposited on ceramic tape using standard screen-printing
or ink-jet printing method. After deposition process all green ceramic
tapes are stacked together in proper order and burnlaminated
using an isostatic or uniaxial press with a pressure
of 5-30 MPa at temperature 40-90oC for time up to 30 minutes.
Then the ceramic module is cofired in air in special thermal profile
with a maximum temperature of 850oC (for LTCC) or 1600oC
(for HTCC). Afterwards active and passive components can be
added on the ceramic module’s surface using standard SMT
(Surface Mounting Technology) or flip-chip techniques.
Three main techniques of vias and three-dimensional structuring
of green ceramic tape are recently utilised: laser pattering
[7,8], hot embossing [9] and mechanical punching [10]. The laser
cutting is the most flexible method. It is used in low mass production
and in fast prototyping processes. However, the cutting
quality depends strongly on laser light absorption by the green
ceramic tape. Absorption depends on laser frequency, tape composition
and colour. Moreover, laser power and beam velocity affect
the cutting[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Miniaturowy amplifikator DNA PCR
|
|
Patrycja SZCZEPAŃSKA Wojciech KUBICKI Rafał WALCZAK Anna GÓRECKA-DRZAZGA Jan A. DZIUBAN Paweł BEMBNOWICZ Leszek GOLONKA Anna JONKISZ Małgorzata MAŁODOBRA Anna KARPIEWSKA Tadeusz DOBOSZ
W pracy przedstawiono wyniki badań nad miniaturowym systemem do amplifikacji DNA metodą PCR. Opracowano technologię
taniego biochipu ceramicznego, spełniającego rolę mikroreaktora do prowadzenia reakcji PCR. Zaprezentowano układ sterowania procesem PCR
oraz układ detekcji, wykorzystujący technikę fluorescencyjną. W opracowanym systemie przeprowadzono procesy powielania DNA bakterii fekalnej
Escherichia Coli. Pozytywne wyniki eksperymentów potwierdziły możliwość budowy miniaturowego, przenośnego amplifikatora DNA.
Abstract. In paper the results of works on a miniaturization of an amplification system with use PCR method is presented. Inexpensive, ceramic
biochip with PCR microreator integrated with glass optical fibre has been elaborated. Control system built for steering of a PCR reaction and
detection system using the fluorescence method are presented. Processes of amplification of Escherichia Coli DNA have been carried out in
elaborated amplificator. Positive results of the PCR reactions confirmed that it is possible to build miniature, mobile DNA PCR system. (Miniature
DNA PCR amplification device).
Słowa kluczowe: PCR, biochip LTCC, detekcja optyczna, fluorescencja.
Keywords: PCR, LTCC biochip, optical detection, fluorescence.
Wstęp
Łańcuchowa reakcja polimerazy (Polymerase Chain
Reaction - PCR) jest metodą powielania fragmentu DNA
z niewielkiej ilości materiału źródłowego. Reakcja PCR jest
cyklicznym procesem sterowanym temperaturowo, który
składa się z 25-40 powtórzeń trzech procesów
zachodzących w różnych temperaturach (denaturacja:
94ºC, przyłączanie starterów: 40ºC-60ºC, elongacja: 72ºC)
[2]. Powielony produkt reakcji PCR jest rozdzielany metodą
elektroforezy żelowej. Procedura ta umożliwia identyfikację
materiału genetycznego, którego fragment został
powielony.
Obecnie intensywnie rozwijana jest metoda Real-time
PCR, która pozwala określić ilość matrycy DNA użytej
do reakcji oraz prowadzić obserwację p[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/10
|
|
|
|
Strona 1
|
Twój Profil
Twój koszyk
