UDK 621,3:(53+54+621+66)(05)(497.1 )=00 YU ISSN 0352-9045 Strokovno društvo za mikroelektroniko elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials INFORMACIJE MIDEM, LETNIK 19, ST. 3 (51), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1989 MIDEM—Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale INFORMACIJE MIDEM 3° 1989 INFORMACIJE MIDEM, LETNIK 19, ŠT. 3 (51), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1989 INFORMACIJE MIDEM, GODINA19, BR. 3 (51), LJUBLJANA, SEPTEMBAR1989 INFORMACIJE MIDEM, VOLUME19, NO. 3 (51), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1989 Izdaja trimesečno (marec, junij, september, december) Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale — MIDEM. Izdaje tromjesečno (mart, jun, septembar, decembar) Stručno društvo za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale — MIDEM. Published quarterly (march, june, september, december) by Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials — MIDEM. Glavni in odgovorni urednik Glavni i odgovorni urednik Editor-in-Chief Tehnični urednik Executive Editor Uredniški odbor Redakcioni odbor Editorial Board Časopisni svet Izdavački savet Publishing Council Naslov uredništva Adresa redakcije Headquarters Iztok Šorli, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana Janko Čolnar, Ljubljana mag. Rudi Babič, dipl. ing., Tehniška fakulteta Maribor Dr. Rudi Ročak, dipl. ing, MIKROIKS, Ljubljana mag. Milan Slokan, dipl. ing, MIDEM, Ljubljana Pavle Tepina, dipl. ing, MIDEM, Ljubljana Miroslav Turina, dipl. ing. Rade Končar, Zagreb Jože Jekovec, dipl. ing. Iskra ZORIN, Ljubljana Prof. dr. Leo Budin, dipl. ing, Elektrotehnički fakultet, Zagreb Prof. dr. Dimitrije Čajkovski, dipl. ing, PMF, Sarajevo Prof. dr. Georgij Dimirovski, dipl. ing, Elektrotehnički fakultet, Skopje Prof. dr. Jože Furlan, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Ljubljana Franc Jan, dipl. ing, Iskra-HIPOT, Šentjernej Prof. dr. Drago Kolar, dipl. ing. Inštitut Jožef Štefan, Ljubljana Ratko Krčmar, dipl. ing. Rudi Čajevec, Banja Luka Prof. dr. Ninoslav Stojadinovič, dipl. ing. Elektronski fakultet, Niš Prof. dr. Dimitrije Tjapkin, dipl. ing, Elektrotehnički fakultet, Beograd Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana, Jugoslavija tel.: (061) 316-886 Letna naročnina za delovne organizacije znaša 700.000 din, za zasebne naročnike 350.000 din, cena posamezne številke je 100.000 din. Člani in sponzorji MIDEM prejemajo Informacije MIDEM brezplačno. Godišnja pretplata za radne organizacije iznosi 700.000 din, za privatne naručioce 350.000 din, cijena pojedinog broja je 100.000 din. Članovi i sponzori MIDEM primaju Informacije MIDEM besplatno. Annual Subscription Rate is US$ 40 for companies and US$ 20 for individuals, separate issue is US$ 6. MIDEM members and Society sponsors receive Informacije MIDEM for free. Znanstveni svet za tehnične vede I pri RSS je podal pozitivno mnenje o časopisu kot znanstveno strokovni reviji za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajo revije sofinancirajo RSS in sponzorji društva. Po mnenju Republiškega komiteja za informiranje št. 23 z dne 27.9.1988 je publikacija oproščena plačila davka od prometa proizvodov. Mišljenjem Republičkog komiteta za informiranje br. 23 od 27.9.1988 publikacija je oslobodena plačanja porezana promet. Oblikovanje besedila in tisk Oblikovanje stavka i tisak Printed by Tisk ovojnice Tisak omota Front page printed by BIRO M, Ljubljana KOČEVSKI TISK, Kočevje Naklada Tiraž Circulation 1000 izvodov 1000 primjeraka 1000 pes UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19 (1989)4, Ljubljana R. Ročak: Znanstveno-tehnološka revolucija rte zahtjeva sposobnost skiadištenja več sposobnost stvaranja znanja 126 R. Ročak: Scientific and Technological Revolution does not Require the Capacity for Storing but the Ability for Creating Knowledge ZNANSTVENO - STROKOVNI PRISPEVKI PROFESSIONAL SCIENTIFIC PAPERS I. Likar, Š, Kolenko: Ugotavljanje deleža zgodnjih odpovedi kovinskih plastnih uporov s pospešenimi preskusi 127 I. Likar, Š, Kolenko: Accelerated Test Procedure for Estimating Proportion of Early Failures of Metal Film Resistors S. Šoba, D. Belavič, M. Murčehajič, S. Mojstrovič, M. Vodopivec: Senzor krvnega tlaka 132 S, Šoba, D. Belavič, M. Murčehajič, S. Mojstrovič, M, Vodopivec: Blood Pressure Sensor M. Milanovič, K. Jezernik, M. Curkovič: Mikroprocesorsko voden trifazni mostični usmernik 135 M. Milanovič, K. Jezernik, M. Curkovič: Microcomputers Controller for Three Phase Thyristor Converter T.Švedek: Digitalni generatori sinusnog valnog oblika pogodni za implementaciju u loglčki niz 141 T. Švedek: Digital Sine-Wave Generator Suitable for the Gate Array Implementation T. Dogša, R. Babič, M. Šolar: Modularno načrtovanje mikroelektronskih vezij z načrtovalskim paketom SCEPTRE 146 T. Dogša, R. Babič, M. Solar: Modular Standard Cell Design with SCEPTRE S. Beseničar, M. Drofenik, T. Kosmač: Vpliv dodatka Zr02 na mehanske in magnetne lastnosti NiZn feritov 151 S. Beseničar, M. Drofenik, T. Kosmač: The Influence of Zr02 Dopant on Magnetic and Mechanical properties of Ni Zn Ferrites B. Gspan, R. Osredkar: Meritve mehanskih napetosti tankih plasti PECVD silicijevega nitrida in oksinitrida 155 B. Gspan, R. Osredkar: Mechanical Stress Measurements in Thin PECVD Silicon Nitride and Silicon Oxynitride Films K. Milic: Primjena polimernih materijala za inkapsulaciju u elektroničkoj i elektroindustriji 157 K. Milic: Application of Polymer Materials for Incapsulation in Electronic and Electroindustry MATERIALI MATERIALS D. Uvodič: Povezava med razvojem in standardizacijo pri sodobni tehnični keramiki 160 D. Uvodič: Connection Between Development and Standardization for State-of-the-Art Technical Ceramics PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ REPRESENT OF EVENTS, ACTIVITIES OF MIDEM MEMBERS AND OTHER INSTITUTIONS E. Neumann: Uporaba FRIGEN 113 TR in HOSTINERT v elektronski industriji 165 E. Neumann: Applications of FRIGEN 113 TR and HOSTINERT in the Electronics Industry PREDSTAVLJAMO DO Z NASLOVNICE REPRESENT OF COMPANY FROM FRONT PAGE R. Ročak: Predstavljamo MIDEM 168 R. Ročak: We Represent MIDEM ČLANI MIDEM MIDEM MEMBERS R. Ročak: Velibor Subotlč In Memoriam 168 R. Ročak: Velibor Subotič In Memoriam VESTI, OBVESTILA NEWS, INFORMATIONS Publikacije društva MIDEM 169 MIDEM Society Publications Koledar prireditev 173 Calendar of Events JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 173 YUGOSLAV TERMINOLOGICAL STANDARDS Slika na naslovnici: Vsebinski elementi mlkroelektronike Front page: Essential Elements of Microelectronics VSEBINA CONTENT j ZNANSTVENO-TEHNOLOŠKA REVOLUCIJA NE ZAHTJEVA SPOSOBNOST SKLADIŠTENJA VEČ SPOSOBNOST STVARANJA ZNANJA Stručno društvo za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale, MIDEM, listopada 1988. godine organiziralo je jednodnevno savjetovanje na tematiku medusobnih odnosa društvenih pojava i mikroelektronike. U srpnju ove godine izašla je knjiga u izdanju društva MIDEM: MIKROELEKTRONIKA IN DRUŽBA. Knjiga je vjeran prikaz radnog dana sa integralnim referatima pozvanih predavača i diskusijom učesnika. O samoj knjiži možete pročitati više u ovom broju časopisa a za današnji uvodnik poslužiti ču se jednim odlomkom iziaganja prof. dr. Petra Biljanoviča. "Inženjerbudučnosti, a u velikoj mjeri več i inženjer sadašnjice, neče stvaratiproizvod. Njega če stvarati kompjuter, robot, laserska zraka. Inženjer budučnosti morat če znati stvarati znanje o stvaranju proizvoda. S tim znanjima on če hraniti kompjuter, robot. Stvaranje znanja puno je složenija aktivnost od prihvata gotovih činjenica i šablona. Da bi se študente osposobilo za stvaranje znanja, potrebno ih je tokom obrazovanja dovesti tamo gdje se znanje stvara. Ono se ne stvara u predavaonicama, ma koliko one moderne bile, jer su one poligoni za verbalnu nastavu. Ono se stvara u laboratorijama s vrhunskom opremom i sa adekvatnim istraživačkim programom. Študent nije anoniman broj izgubljen u masi, več prepoznatljiva stvaralačka ličnost. Možda če nekome ova transformacija študenta iz ano~ nimusa u stvaralačku ličnost izgledati preambiciozna, ali visoke tehnologije trebaju baš takvog študenta. Ako se študent več tokom študija, posebno u završnim semestrima ne nauči metodologije stvaranja znanja, on u praksi niti neče moči stvarati znanje, /i to znači da neče biti produktivan, mada če termin produktivnosti biti zamijenjen terminom kreativnost u domeni inženjerskog rada. Profesor- predavač verbalnih činjenica- mora se transformirati u mentora mladih istraživača. Metodologija istraživačkog rada bit če mu, uz struku, temeljna aktivnost. Transformacija studenata u stvaralačku ličnost i profesora u mentora ne može se izvesti u sklopu današnjeg klasičnog univerziteta. Vizija univerziteta kao zajednice jakih istraživačkih instituta, s modemom opremom i svim informatičkim sadržajima, stvara impresiju vrlo skupogpothvata. Transformacija univerziteta danas ka univerzitetu 21. stolječa bit če toliko radikalna da ju neče biti moguče ostvariti bez velikih ulaganja u kadrovima, opremi, novcu. Sve zemlje, neke prije, neke kasnije, moraju se suočiti s činjenicom da znanje kao temeljni resurs moderne tehnologije ima svoju, sve višu cijenu i da ta cijena mora biti na neki način plačena, kao što je bila plačena cijena čelika i nafte u doba utemeljenja industrijske civilizacije. Nije u pravu tko misli da se tu može jeftino proči. Tko mora priječi preko područja u kojem živi lav, mora kupiti najbolju pušku da se zaštiti od lava. Ako mu je puška preskupa, može izbječi taj trošak kupujuči npr. pračku. Medutim, tada če platitijoš skuplje, jer če platiti glavom. Pošto je troškovi koji se ne mogu izbječi". Zar ne bismo mogli riječi prof esora Biljanoviča jednoznačno preslikati i na pitanje mikroelektronike? Predsednik društva MIDEM Rudi Ročak UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana ACCELERATED TEST PROCEDURE FOR ESTIMATING PROPORTION OF EARLY FAILURES OF METAL FILM RESISTORS Presented at 6th EuReData Conference on Reliability Data Collection and Use in Risk and Availability Assessment, 15-17 March 1989, Siena, Italy; published in Informacije MIDEM with kind permission of Springer Verlag. Igor Likar, Štefka Kolenko KEY WORDS: accelerated testing, metal fiml resistors, proportion of early failures, test conditions, Eyring mathematical model, reliability ABSTRACT: The possibility of estimating the proportion of early failures using accelerated testing was investigated for metal film resistors. The aim of the investigation was to establish a test procedure equivalent to the standard endurance test. Thereby, a quick evaluation of a production lot would be possible to avoid long duration endurance tests on bad lots. In the paper a practical test procedure Is presented together with accelerating test conditions which were determined by means of the Eyring mathematical model and on the basis of a series of accelerated tests performed together with the corresponding reference standard endurance tests on approximately 4600 test items. The proposed test procedure can be used as a simple tool for evaluating or/and comparing the reliability of individual lots in the manufacturing process as well as at the incoming inspection. UGOTAVLJANJE DELEŽA ZGODNJIH ODPOVEDI KOVINSKIH PLASTNIH UPOROV S POSPEŠENIMI PRESKUSI KLJUČNE BESEDE: pospešeno preskušanje, kovinski plastni upori, delež zgodnjih odpovedi, preskusni pogoji, Eyringov matematični modei, zanesljivost POVZETEK: Članek predstavlja izsledke raziskave, v kateri smo proučili možnosti ugotavljanja deleža zgodnjih odpovedi kovinskih plastnih uporov s pospešenimi preskusi. Cilj raziskave je bil določiti preskusni postopek ekvivalenten standardnemu preskusu zdržljivosti. S takim pospešenim preskusom bi bilo možno hitro oceniti posamezne proizvedene partije uporov In se na ta način Izogniti dolgotrajnim preskusom zdržljivosti na približno 4600 preskušanclh. Predlagani postopek za pospešeni preskus je uporaben za enostavno ocenjevanje ali/in primerjavo zanesljivosti, tako posameznih partij uporov v proizvodnem procesu kot tudi posameznih pošiljk uporov pri vhodni kontroli. INTRODUCTION Within the inspection procedures which are carried out during the qualification approval and quality assessment of electronic parts the endurance tests are most time-consuming. It is therefore in the great interest of the manufacturers to speed up the testing process or at least to get an approximate preliminary information on batch quality within a short time in order to avoid lenghty tests on bad lots. A simple accelerated life testing would also provide usefull information within a reasonable time frame for improvements and corrective actions in the manufacturing process. This paper presents the results of an attempt to evaluate the quality of low-power metal film resistors in a short-duration test. The final objective of the investigation was to specify the operating and environmental conditions of an accelerated test that would be equivalent to the standard endurance test, e.g. such as prescribed in IEC Publications 115-1 and 115-2. According to inspection procedures and environmental conditions given in these publications, the resistors are to be subjected to a test of 1000 hours at ambient temperature of +70 °C; the voltage shall be applied in cycles of 1.5 h on and 0.5 h off; this voltage shall be the rated voltage or the limiting voltage, whichever is the smaller; the sample size is 20 and the permitted number of defectives is 1 (group acceptance criterion); the item is considered defective if the change in resistance exceeds 1%. With the equivalent accelerated test the proportion of early failures should be assessed in a shortertime, e.g. within a shift (8 hours). The acceptance criterion should be equal or equivalent to the criterion prescribed for 1000 hour test (up to 5% proportion of failures). All the experiments described in this paper were performed on the resistors of the manufacturer who ordered the investigation. INITIAL ESTIMATION OF ACCELERATING CONDITIONS A general study and a large scale of fundamental experiments concerning the accelerated life testing, which were previously carried out on passive electronic components, provided the guidelines for initially selecting the values of accelerating testing conditions within the appropriate scope. Three types of accelerated tests were conducted on metal film resistors in the course of this 127 Informacije. MIDEM 19(1989)3, str. 127-131 I.Likar, Š.Kolenko: Accelerated test procedure for... basic preliminary investigation: 1 ) tests with high voltage pulses at room temperature; 2) tests with different constant elevated voltages at room temperature; and 3) combined stressing tests at elevated (constant) temperature and voltage. The comparison of the cited accelerating techniques showed that the best effects could be achieved by combined voltage- temperature stressing. This mode accomplishes all three principal objectives imposed on accelerated testing: a) short testing times - from 0.3 h to 13 h b) convenient values fortemperatures and voltages, near rated values, which means that smaller risk exists to change the failure mechanisms; and c) well fitted mathematical model (for time-to-failure distribution as a function of combined electrical and temperature stress) that can be extrapolated to normal conditions of use. The tests were conducted on metal film resistors of 0.33 W rated dissipation. The characteristics of the test samples were the following: rated resistance 301 kO, limiting voltage 250 V, isolation voltage 450 V, upper limiting temperature 155° C, temperature coefficient ±50 ppm/K and tolerance on rated resistance ± 1%. For description of the expected time-to-failure as a function of loading, the Eyring mathematical model was chosen as it takes into account the influence of electrical and temperature stress as well as the interaction between them: t=A.e/kT.eSlc'd/kl) (1) where t is the expected time-to-failure, A, b, c and d are constants (model parameters), T is the absolute temperature, S is a normalized stress (otherthan temperature, e.g., dissipation), and k is Boltzmann's constant. The parameters of the "main-population model" were determined by fitting the equation (1) to the results of a series of accelerated tests . 13 accelerated tests were performed at the following temperafures and voltages: An automatic test system with capacity of 30 test specimens was formed around the HP 9836 Computer with Data Acquisition/Control Unit HP 3497 A and HP 3498 A Extender to control the testing and to evaluate the results. The cumulative distributions of times-fo-failure were plotted on Weibull paper. For the main populations, the failure points followed the straight lines with the slope B> 1 in all 13 cases. Thereby, the assumption of the Weibull distribution was confirmed for the tested resistors. For illustration, Fig. 1 shows the distributions of two test samples subjected to340 V/175° C and 400 V/200° C. In the analysis and modelling, the early failures were neglected. The Fig. 1 : Cumulative distribution of times-to-failure recorded in two accelerated tests on metal film resistors and plotted on Weibull probability paper parameters of the "main population model" were consequently determined on the basis of the mean characteristic lifetimes (v ), read-off from all 13 distributions which were accordingly re- drawn (without early failures). Graphical analysis and least- squares fitting were applied for determination of the parameters. For this purpose the model (1) is transformed into a more suitable expression: In t = In A + b/kT - S(c + d/kT) (2) This relation can be presented by two fields of straight lines if S and 1/T, respectively, are assumed to be constant. The pertaining equations, which evidently represent linear functions of 1/T and S, respectively, are namely: In t = (b - S.d)/kT + In A - S.c S = const. (3) and In t = -(c + d/kT).S + In A + b/kT T = const.(4) The calculation of parameters is briefly explained later in description of "early-failures model" determination. The obtained parameters (b = 1.579 eV, c = -2.776, d = 0.172 eV and A = 5.61 x 10"16 h) determine a model 1 2 3* 4* 5 6* 7 8 9* 10* 11 12* 13 Temperature 155 155 155 175 175 175 175 175 175 200 200 200 200 (oC) Voltage 460 480 500 340 370 400 460 480 500 340 370 400 460 (V) Remark: The results of tests denoted by asterix were later applied in defining the "early-failures model." 128 I.Likar, Š.Kolenko: Accelerated test procedure for. Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 127-131 that fits very well to the results of the accelerated tests as shown in Fig. 2. -t---1--r- Fig 2: Fitting of "main-population model" (straight lines) to results of accelerated tests (points) PARAMETERS OF "EARLY-FAILURES MODEL" In the initial stage of the "equivalent test" investigation, the data on early failures recorded during the above basic experiments were applied as it can be expected that mainly early failures occur in standard 1000 hours endurance tests. The majority of test samples exhibited a considerable amount of early failures. The straight lines pertaining to selected failure distributions were drawn through the early failure points using least-squares fitting, and the times to the 5th percentile of failures were read off. This is the proportion of failures equivalent to the reference percentage of failures (ap-prox. 5%) observed in standard 1000-hours endurance tests performed on 3 samples of 1000 resistors from the same batch. The 5th-percentile-points are plotted as points 2 to 7 in Fig. 3. As it is evident from Fig. 3, the selected distributions cover all three applied test temperatures (155°C, 175°C, and 200°C) and the minimal (340 V), a middle (400 V), and the maximal (500 V) voltage applied in accelerated tests. Each straight line in Fig. 3a is thereby defined by two points. The point 1, which is needed for the corresponding field of straight lines in Fig. 3b, has been read off from the line pertaining to 340 V in Fig. 3a. The lines were drawn through the points using the least-squares fitting, and their slopes (Ea and n, respectively) were calculated. The slope of the lines in Fig. 3a is denoted by Ea as it represents the activation energy according to Arrhenius law: f=C.e ^kT (5) By comparing the expressions (1) and (5) we get the following relation between the activation energy and the model parameters b and d: Ea=b-S.d (6) In a similar way, the slope n of the lines according to equation (4) is related to parameters c and d: respectively. The corresponding straight lines can be drawn as the best least- squares fit to the three known points for each line. The model parameters are calculated as the intersections on the ordinate (b and c) and the slopes (d). In this way, two values are obtained for d. We take the value that yields smaller spread of parameter A calculated for all observed points. A is finally calculated as the mean value of all parameters A pertaining to individual points. The "early-failures model" defined by the obtained parameters (A = 2.26 x 10"11 h, b = 0.954 eV, c = -0.866, d = 0.070 eV) is not so well fitted as was the "main-population model". The major cause for this lies in the fact that the tested samples exhibited a small proportion of early failures and that the times to failures were not measured with sufficient accuracy, as they were recorded at discrete (relatively long) sample times. The model was nevertheless found to be appropriate for initial estimation of accelerating test conditions. It is presented graphically in Fig. 4 by afield of nearly straight lines for which the time to the 5th percentile of failures is constant. This presentation is suitable for reading-off the voltage-temperature stress required for attaining certain proportion of failures (corresponding to percent- f-r— ? 10 340V (it- .63 —• * 00v €»- .31 «V — seov c«- .ev 190 l?Q 150 TCMPCRRTURE. n = c + d/kT (7) The equations (6) and (7) express linear relationship between the slopes (Ea and n) and stress S and 1/T, Fig 3b: "5th percentil" time-to-failure versus temperature and normalized dissipation, respectively, plotted on basis of selected accelerated tests 129 informacije MIDEM 19(1989)3, str. 127-131 I.Likar, S.Kolenko: Accelerated test procedure for. age of failures in 1000 hours in our case) in a predefined time. SELECTING THE ACCELERATING CONDITIONS When selecting the values of accelerating conditions on the basis of the defined "early-failures model", we have taken into consideration the following requirements in order to define a simple inspection procedure: * The inspection should be performed within the time of a shift. An appropriate time must also be foreseen for measurements at the beginning and at the end of the test as well as for recovery of test specimens at room conditions (e. g. 1 hour to 4 hours). * The stress - temperature and dissipation - should be equal for all resistance values. In addition, the following statements were considered concerning the extrapolation of the model and the level of the test voltage: * Voltage-temperature stress should be selected so that the model would not be extrapolated too far beyond the values that were used for its determination. * The test voltage should not greatly exceed the rated voltage or the limiting voltage (250 V). With the respect to the above criterions, the following initial values were selected: * Test duration: 2 to 5 hours * Temperature: 130° C -155° C * Voltage: corresponding to 1 to 1.5 times rated dissipation The range that corresponds to these conditions is shown as the encircled area in Fig. 4. As the rated dissipation is very convenient for electrical loading, we calculated the corresponding temperature for the test time of 4 hours. This temperature is equal to 137° C. niay/i IK> TCMPLRnrURC (dafl.C) Fig 4: "Early-failures model" presented by a field of straight lines for which the time to the 5th percentile of failures is constant ACCELERATED TESTS AT SELECTED CONDITIONS To confirm the model and the selected conditions, we performed about 30 accelerated tests at 137° C. The tests were conducted on subsamples of different resistor batches for which the reference data from standard 1000-hours endurance tests were available. For 12 characteristic samples the results of 4-hours accelerated tests and the reference data from corresponding standard endurance tests are compiled in Table 1. Beside the proportion of failures (r/N), the mean change in resistance (A R/R) and the standard deviation (d) of change in resistance were recorded in reference as well as in accelerated tests. This was necessary first of all because of small proportion of failures observed on most reference and accelerated tests. In this way, we introduced three criterions for judging the equivalency of test conditions on standard and accelerated tests, respectively. The rated voltage was applied to the resistors with the resistance of up to 301 kQ, The voltage was decreased below the rated value for 1 MQ and 2.2 M£> resistors because too great resistance changes (twice the reference values) were observed at the rated voltage (575 V for 1 MQ). The resistance changes were comparable to reference values at 400 V. DISCUSSION AND CONCLUSIONS For majority of test samples the proportion of failures as well as the mean changes in resistance and the standard deviations of resistance changes observed on accelerated tests were equal to the reference values. Besides, it can be noted that the bad batch of 249 kfí-resistors exhibited substantially greater resistance change - 3-times the value that was observed for good batches. These statements lead to a conclusion that the proportion of failures as well as the change in resistance together with its standard deviation are the appropriate criterions for confirming the "early-failures model" as KeSlSIH.iC.C ft Fig 5: Voltage-resistance relation for an accelerated test equivalent to the standard 1000-hour endurance test 130 I.Likar, S.Kolenko: Accelerated test procedure for.. Informacije MIPEM 19(1989)3, str. 127-131 Reference Tests Accelerated Tests Sample r/N A R/R(%) o(%) r/N A R/R(%) o(%) Ut(V) 301 kQ 83/1000 0.316 0.087 2/30 0.214 0.110 315 \ 10 Si 1/200 0,275 0.285 0/20 0.248 0.140 1.82 0/20 0.233 0.151 1.82 249 kfi 197/200 - - 9/30 0.866 0.089 287 10/34 0.848 0.088 287 249 kSi 0/1000 0.237 0.043 0/29 0.247 0.053 287 0/40 0.305 0.032 287 1 Mii 6/1000 0.132 0.079 1/30 0.137 0.065 400 150 kQ 0/7 0.500 0.070 0/40 0.339 0.073 222 1 MQ 0/6 0.300 0.050 0/40 0.471 0.091 400 2,26 MO 1/20 0.040 0.010 1/10 0.069 0.014 400 0/40 0.032 0.100 400 r/N ... proportion of failures AR/R ... mean change in resistance ct .. standard deviation Ut... applied voltage in accelerated tests Table 1. Results of some typical 4-hours accelerated tests at 137° C and comparative data of reference 1000-hours tests well as the selected accelerating conditions, and finally also for evaluating the quality of the produced batch. We also conclude that a short-duration test can be designed using the selected accelerating conditions. The corresponding voltage-resistance relation is shown in Fig. 5. In the following, we summarize the basic elements of an accelerated test which can be considered equivalent to the standard 1000-hours endurance test: * Sample size: 20 specimens * Test duration: 4 hours * Ambient temperature: 137° C * Applied voltage: constant direct voltage, corresponding to rated dissipation, or 400 V (whichever is the smaller) * Time for recovery: more than 1 hour and less than 4 hours (at room conditions) * Conditions for initial and end measurements: standard room conditions * Failure criterion: resistance change AR/R >1% * Acceptance criterion: permitted defectives equal to 1 The testing and analysis approach applied in the investigation is estimated to be appropriate for further work, which could lead to effective collection and evaluation of reliability data obtained from accelerated testing and which could finally permit faster determination of reliability characterictics. REFERENCES 1. Institute for Quality Testing and Metrology, Ljubljana, Reports on Investigations "Development of Accelerated Life Testing", (1985/1986), and "Development of Screening Techniques for Assurance of Professional Quality in the Manufacturing Process of Electronic Parts", (1983/1984) 2. J. Nadrah, A. Pirih, I. Likar, "Accelerated Life Tests of Multilayer Ceramic Capacitors and Metal Film Resistors" Elektrotehniški vestnik, Ljubljana, 54 (1987) 3. IEC Publication 115-1 (1982), Fixed resistors for use in electronic equipment, Part 1: Generic Specification 4. IEC Publication 115-2 (1982), Fixed resistors for use in electronic equipment, Part 2: Sectional Specification: Fixed low-power non-wirewound resistors Igor Likar, dipl.ing. Štefka Koienko, dipI. ing. Inštitut za kakovost in metrologijo Tržaška 2, Ljubljana Prispelo: 10.08.1989 Sprejeto: 28.08.1989 131 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana SENZOR KRVNEGA TLAKA Stojan Šoba, Darko Belavič, Muharem Murčehajič, Silvo Mojstrovič, Milan Vodopivec KLJUČNE BESEDE: senzorji tlaka, piezouporovni senzorji, silicijevi senzorji, debeloplastno vezje, hibridno vezje, debeloplastna tehnologija, merjenje krvnega tlaka, termistorji, silicijev čip. POVZETEK: Predstavljen je senzor, v medicini namenjen za merjenje krvnega tlaka, ki je izdelan s pomočjo piezoupornostnega senzorja tlaka in debeloplastnega kompenzacijskega vezja na keramičnem substratu. Osvojeni tehnološki postopek omogoča velikoserijsko izdelavo teh senzorjev. BLOOD PRESSURE SENSOR KEY WORDS: pressure sensors, piezoresistive sensors, silicon sensors thick film circuits, hybrid circuits, thick film technology, blood pressure measurement, thermistor, silicon chip. ABSTRACT: The sensor intended in medicine for blood pressure measure is described. It is made from piezoresistive pressure sensor and thick film compensation network on ceramic substrate. The technology of blood pressure sensor mass production is attained. 1. UVOD Svetovni trg medicinske opreme zahteva vse večje količine različnih senzorjev, med njimi pa največ senzorjev tlaka. Uvedba piezoupornostnega senzorja tlaka je omogočila velikoserijsko proizvodnjo senzorja, ki je namenjen enkratnemu merjenju krvnega tlaka. Potrebe po tem tipu senzorja nenehno rastejo. Hkrati prinaša uvedba te proizvodnje možnost za izdelavo senzorjev tlaka za druge, sorazmerno cenene aplikacije v medicini, avtomobilski industriji in drugod, kjer je potrebno hitro zaznavanje sprememb tlaka. Najustreznejši način za velikoserijsko proizvodnjo senzorja krvnega tlaka s piezoupornostnim silicijevim senzorjem tlaka je uporaba debeloplastnega hibridnega vezja, kije hkrati mehanski substrat za silicijevo tabletko (senzortlaka) in kompenzacijsko vezje. Uvedba te proizvodnje v Iskri Elementi, TOZD HIPOT, Šentjernej je zahtevala inovacijske posege v več ključnih fazah tehnološkega postopka, ki smo jih opravili s sodelovanjem razvojne skupine na Institutu Jožef Štefan. Za opravljeno delo je skupina dobila nagrado sklada Borisa Kidriča na področju izumov in izboljšav. 2. OPIS IZDELKA radi anizotropičnosti tega efekta in različnih razporeditev uporov na membrani, se enemu paru uporov upornost poveča, drugemu pa zmanjša. Na izhodnih sponkah napetostno ali tokovno vzbujenega mostiča dobimo torej neko napetost, ki je skoraj linearno odvisna od relativnega tlaka (krvni tlak/atmosferski tlak). Omenjena uporaba silicijevega monokristala za merjenje krvnega tlaka zahteva vzbujanje mostiča s konstantno napetostjo, kar prinaša naslednje slabosti: * znatno nično napetost (napetost na izhodnih sponkah nevzbujenega mostiča), * neenako tlačno občutljivost in * znatno temperaturno odvisnost tlačne -občutljivosti. Za odpravo in zmanjšanje teh slabosti silicijev senzor tlaka pritrdimo na debeloplastno uporovno vezje, na katerem s postopki doravnavanja uporov z laserjem uravnotežimo mostič in nastavimo tlačno občutljivost. Bistvo inovacije, ki izstopa iz standardnih postopkov izdelave hibridnih debeloplastnih vezij, so izvirne rešitve v načrtovanju debeloplastnega vezja, razvoju tehnoloških postopkov izdelave, računalniško podprtem umerjanju in doravnavanju z laserjem. Ključne točke inovacijskih rešitev podajamo v nadaljevanju. Senzor krvnega tlaka uporabljamo za invazivno merjenje krvnega tlaka, ki se prek stolpca fiziološke raztopine v katetru prenaša na pretvornik, ki je silicijev piezoupornostni senzor tlaka. Ta je izdelan iz silicijevega monokristala, v katerem je s selektivnim jedkanjem izdelana membrana debeline 10 mikrometrov. Na membrani so difundirani upori, ki so povezani v VVheas-toneov mostič (slika 1) in orientirani v smeri maksimalnega odziva. Ko se pojavi razlika tlakov na nasprotnih straneh membrane, se ta upogne, kar povzroči spremembo difundiranih uporov (piezoupornostni efekt). Za- 3.1 NAČRTOVANJE DEBELOPLASTNEGA UPOROVNEGA VEZJA Pri načrtovanju sta uporabljeni dve izvirni rešitvi, ki bistveno prispevata k doseganju visokih izkoristkov pri aktivnem doravnavanju in bondiranju. a) izvirna oblika debeloplastnih uporov omogoča aktivno doravnavanje z dovolj veliko natančnostjo v širokem obsegu, tako pri doravnavanju uporov R1 in R2 za 136 S. Šoba et al.: Senzor krvnega tlaka Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 132-134 nastavitev občutljivosti (slika 2), kot tudi uporov R3 in R4 za uravnoteženje mostiča (slika 3). b) Izvirna uporaba debelo tiskanega steklenega obroča okoli silicijeve tabletke oblikuje obliko silikonske zaščite in preprečuje razlivanje le-te po substratu. 3.2 PRITRJEVANJE IN BONDIRANJE SILICIJEVE TABLETKE Silicijev senzor tlaka mora biti pritrjen na keramiko z elastičnim lepilom, ki kompenzira različna temperaturna razteznostna koeficienta keramike in silicija. Tako elastično pritrjena silicijeva tabletka pa je postavila povsem nove zahteve pri postopkih bondiranja. Pri standardnih postopkih bondiranja v polprevodniški industriji je silicijeva tabletka vedno togo pritrjena na podlago, kar je tudi predpogoj za kvaliteten zvar. Med izvirnimi rešitvami, ki zagotavljajo kvalitetne in zanesljive zvare zlate žice k elektrodam elastično pritrjene silicijeve tabletke, sta ključna naslednja dva postopka: a) nastavitev optimalnih parametrov bondiranja Mehanski pritisk kapilare je nastavljen do nivoja vdiranja tabletke v lepilo, čas trajanja ultrazvoka pa na mejo izpodrivanja tabletke izpod kapilare. b) vakuumsko držanje silicijevih tabletk Z izdelavo posebne podajalne mizice, ki nosi keramični substrat, s podtlakom pod silicijevimi senzorji, smo ustvarili pogoje, ki pri optimalnih nastavitvah parametrov bondiranja zagotavljajo 99 % proizvodni izkoristek bondiranja. 3.3 UMERJANJE Od načina izvedbe umerjanja za nastavitev občutljivosti in uravnoteženje mostiča je ključno odvisna proizvodnja senzorja krvnega tlaka v večjih količinah. Izvirne rešitve teh dveh postopkov umerjanja nam to danes omogočajo. 3.3.1 Nastavitev občutljivosti Neenako občutljivost na tlak silicijevega monokristala kompenziramo z dvema zaporedno vezanima uporoma (R1, R2) v umerjevalnem debeloplastnem vezju (slika 2). Postopek meritve napravimo v dveh korakih. Na izvirnem, doma izdelanem merilnem mestu, napravimo funkcionalne meritve na senzorju pri diferencialnem tlaku nič in 40 kPa. Meritve posameznih šarž shranimo na računalniku in jih nato z disketo prenesemo na računalniško vodeni sistem za doravnavanje uporov z laserjem. Ta analizira funkcilnalne meritve in se odloči za stopnjo doravnavanja uporov R1 in R2. 3.3.2 Uravnoteženje mostiča Mostič uravnotežimo z uporoma R3 in R4, ki sta vzporedno z vejami mostiča (slika 3). Uravnoteženje iz- vedemo z aktivnim doravnavanjem na laserju. Specifičen problem pri postopku uravnoteženja je zelo majhen merjeni signal (velikostni razred okoli 10 mikrovol-tov) v motečem industrijskem okolju. Postopek aktivnega doravnavanja smo uspešno rešili z izdelavo posebnega ojačevalnika majhnih signalov. 3.4. TEMPERATURNA KOMPENZACIJA Umerjen senzor ima znaten, vendar ponovljiv temperaturni koeficient tlačne občutljivosti. Za njegovo kompenzacijo smo dodali uporoma R1 in R2 še dva de-beloplastna termistorja T1 in T2 (slika 4). To v našem primeru predstavlja izvirno tehnološko rešitev, ki je zahtevala dolgotrajno preizkušanje in ovrednotenje debe-loplastnih materialov in ustreznih postopkov tiskanja in žganja. Rezultat tega je tehnološki postopek, ki v proizvodnem okolju zagotavlja izdelavo stabilnih termistorjev z relativno majhnim koeficientom variacije uporovnih vrednosti tako, da večine termistorjev ni potrebno dorav-navati. 4. SKLEP Predstavili smo ključne prispevke inovacije, ki so kot nadgradnja utečene hibridne debeloplastne tehnologije omogočile proizvodnjo senzorja krvnega tlaka. Ta glede na uporabljena proizvodna sredstva kot: avtomatska naprava za ožičenje - bonder, računalniško krmiljeni sistem za doravnavanje uporov z laserjem, računalniško krmiljenih funkcionalnih meritev in ustvarjalno vloženo znanje na vseh stopnjah proizvodnega procesa, sodi med izdelke visoke tehnologije. Opisane inovacije so rezultat odziva na povpraševanje tujega naročnika medicinske opreme, ki je iskal proizvajalca za senzor krvnega tlaka, ki mora ustrezati predpisanim medicinskim standardom, njegova proizvodna cena pa mora zagotavljati konkurenčnost na svetovnem trgu (Japonska, ZDA, Zahodna Evropa), kjer že ima vpeljano prodajno mrežo. 5. USPEHI PRENOSA V PROIZVODNJO Osvojena je redna serijska proizvodnja senzorja krvnega tlaka. V letu 1987 smo tujemu naročniku dobavljali samo hibridno vezje, v letošnjem letu pa smo pričeli z montažo hibridnega vezja v plastični okrov. Izdelano je zaporedje tehnoloških postopkov, normativi časa in materiala. Pripravljamo se za nadaljnji razvoj vrste drugih senzorjev tlaka, konkurenčnih na svetovnem trgu. Stojan Šoba, dipl. ing. Darko Belavič, dipl. ing. Muharem Murčehajič, ing. Silvo Mojstrovič, ing. Milan Vodopivec vsi ISKRA Elementi, HIPOT, 68310 Šentjernej Prispelo 11.07.1989 Sprejeto: 28.8.1989 133 S. Šoba et al.: Senzor krvnega tlaka +VH ril M>21 i ,n£ n DrEc -VH -S- n o r [>1 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 132-134. Slika 1: Povezava uporov na silicijevem monokristalu Slika 2: Senzor tlaka z dodatnima uporoma za nas- tavitev občutljivosti 4 j- i »VH ftl TI -CZJ-CZ3- R3 ril LLU r£l r!2 !Qr£2 R4 O N -VH I i Slika 3: Senzor tlaka z dodanima uporoma za uravnoteženje mostiča Slika 4: Celotno vezje senzorja. Začetne vrednosti uporov: T1-T2-12SO. 20%pri25°C (B = 1400 K) R 1+T1 = Re+Te = od 700 do 1200 ohm pri 25 °C R3=R4=od 18 Kdo 23 KO. 134 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana MIKROPROCESORSKO VODENI TRIFAZNI MOSTICNI USMERNIK M. Milanovič, K. Jezernik, M. Curkovič KLJUČNE BESEDE: usmerniki, usmerniki tiristorski, regulacije, regulacije mlkroračunalniške POVZETEK: V članku bomo opisali vpeljavo mikroračunalnika v trifazni tiristorski mostični usmernik. V mikroračunalniku smo združili vse funkcije, kijih je prej izvajala konvencionalna elektronika. Vgrajenemu mikroračunalniku smo opredelili naslednje funkcije: regulacijo toka in napetosti, meritev toka in napetosti, proženje tiristorjev, vodenje nadzorov in zaščito, za potrebe optimizacije regulatorjev parametrov smo razvili matematični model celotnega procesa. Rezultate, dobljene s simulacijo, smo verificirali na realizirani napravi. MICROCOMPUTERS CONTROLLER FOR THREE-PHASE THYRISTOR CONVERTER KEYWORDS: DC-Converter, DC-thyristor converter, Control, Microcomputer control ABSTRACT: The paper describes the implementation of a microcomputer in a three-phase full wave thyristor converter. The microcomputer includes all the functions which were performed by conventional electronics: control of current and voltage, current and voltage measuring, thyristor firing, protection and supervision. For the optimization of control parameters the mathematical model was developed. The results we got with the simulation are verificated on the actual device. 1. UVOD V napravah energetske elektronike se vedno bolj uveljavljajo tudi mikroračunalniki. Ti omogočajo boljšo povezavo med človekom in napravo, opravljajo vodenje naprave in povezujejo več naprav v sistem. Opravljajo tudi diagnostiko naprave, da se preprečijo okvare. Odločili smo se zgraditi trifazni tiristorski mostični mrežno vodeni usmernik, ki ga upravlja mikroračunalnik. Ta mikroračunalnik prioritetno opravlja regulacijo toka in napetosti, meritev toka in napetosti ter proženje tiristorjev, poleg tega pa opravlja še druge prej naštete funkcije. Naš usmernik je namenjen za uporabo v telekomunikacijskih napravah. Zato ima vgrajen tudi gladilni filter, ki pa zakomplicira regulacijsko progo. Usmernik napaja porabnike ali polni akumulatorske baterije. Glede na stanje baterije deluje kot tokovni ali napetostni generator. Torej potrebujemo regulacijo toka usrnerni k nreza in napetosti. Regulatorja sta paralelna, vendar nikoli ne delujeta sočasno. 2. SIMULACIJA USMERNIKA Za določanje parametrov tokovnega in napetostnega regulatorja smo razvili matematični model celotne regulacijske proge. Z njim smo si pomagali pri sintezi regulatorjev v diskretnem časovnem prostoru. Matematični model obsega mostič s tremi fazno premaknjenimi napajalnimi napetostmi, merilnik toka in napetosti in filter. Pri sami sintezi regulatorja vpeljemo dve poenostavitvi, s katerima si olajšamo nadaljnje delo. Usmerniški blok obravnavamo kot D/A pretvornik, ker nas v intervalu pretvorbe binarne informacije v analogno napetost zanima le srednja vrednost analogne napetosti. Podobno obravnavamo merilni blok kot A/D pretvornik. Na vhod pripeljemo trenutno vrednost merjenega enosmerni porabnik l ter Slika 1: usmernik z regulacijsko progo 139 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 135-140 M.Milanovič et al.: Mikroprocesorsko vodeni trifazni... Us Ut — CZD—mT- 4=]- :c2 Slika 2: Usmerniško vezje s filtrom signala, na izhodu pa dobimo po času otipavanja kvan-tizirano srednjo vrednost merjenega signala. S sliko 3 si lahko sedaj ponazorimo regulacijsko zanko za napetost. s.x(s) = A.x(s) + B.u(s) y(s) = cTx(s) Slika 3: napetostna regulacijska zanka Usmernik je predstavljen z D/A pretvornikom, merilnik Iz sistema enačb izračunamo prenosno funkcijo G(s) v pa z A/D pretvornikom. Regulacijsko zanko lahko po- "s" prostoru: nazorimo še s sliko 4. Slika 4: napetostna regulacijska zanka prirejena za analiz ov diskretnem prostoru Takšno regulacijsko zanko lahko sedaj obravnavamo v "z" prostoru, če preslikamo vanj prenosno funkcijo G(s) ter bloka D/A in A/D (L4). G(s) je prenosna funkcija zveznega sistema, ki jo lahko dobimo iz enačb stanja: x (t) = A x(t) + B u(t) y(t) = CT . x (t) + D u(t) Če matriko D izenačimo z nič in naredimo Laplaceovo transformacijo sistema, dobimo: Za konkreten primer vzamemo enačbe stanj našega filtra, ki je vgrajen v usmerniku. Če pogledamo sliko 2, lahko zapišemo enačbe stanj: dii 1 1 , „ . —7r = ~r{Uvlr-Ri //.1-Uc1) ^ = J- (Ud-R2iL2-Uc2) 136 M.Milanovič et al.: Mikroprocesorsko vodeni trifazni...__Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 135-140 duc 1 1 dt ~ ci ducz (/jl1-//.2-) dt C2 Rbr Spremenljivke stanj so tokovi skozi induktivnosti in napetosti na kondenzatorjih. Enačbe zapišemo z matrikami: L, , ^ -t- O - • « c2 [o,0, O, 1 J L1 L2 Ucl c2 Vstavimo še vrednosti posameznih elementov (Ri=R2=10miž, Li=L2=1mH, c1=c2=200000 |iF, Rbr=0,5) in dobimo prenosno funkcijo za napetostno regulacijsko zanko: Gu(s)jm(s)=o,25.101° ¿tft.). ?w? <; - ¿.ik-i, t JZMOD UShlKNJKf» 0 IZMODNP N^PCIUSI « JZKOD PRCIUUPNIK« izhod Dir r«*cBf C5'rt („/<•>' «)'il ! t-t) ■>+.( k •) 0,24.101o-0,851.107Sf0,148.106S2-80S3+S4 Prenosno funkcijo filtra Gu(s) in bloka D/A in A/D (slika 8) nato z metodo stopničaste invarijance preslikamo prek "z" prostora v "q" prostor. Narišemo Bodejev diagram, iz njega pa dobimo parametre regulatorja. Napetostni regulator sedaj zapišemo z diferencialno enačbo: au(k) = 0,5117. eu(k) + 0,3126.eu(k-1) + au(k-1) Rezultat simulacije so parametri regulatorjev za tok in napetost modela usmernika. Parametre skaliramo in jih direktno prenesemo na mikroračunalnik. Na sliki 5a in 5b so prikazani rezultati simulacije z izbranimi parametri regulatorja. Rezultati so pri skočni vzbujalni funkciji zadovoljivi, še ugodnejši pa so pri zvezni vzbujalni funkciji - rampi. Slika 5: a,b: simulacijski rezultati pri dveh različnih diskretnih regulatorjih 3. REALIZIRANI USMERNIK 3.1. Meritev toka in napetosti Ugotovili smo, da mora usmernik delovati kot tokovni ali napetostni generator, zato potrebujemo informacije o teh velikostih. Za regulacijo potrebujemo srednje vrednosti toka in napetosti, ki jih lahko dobimo iz izraza: isR=-fiJdt Torej moramo v določenem časovnem intervalu dobiti integral neke fizikalne veličine. Lahko bi ga realizirali z analognim integratorjem in analogno digitalnim pretvornikom. Izdelali smo merilnik z digitalnim integratorjem, ki ima nekatere prednosti. 137 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 135-140 M.Milanovič et al.: Mikroprocesorsko vodeni trifazni... 11 -f Slika 6: principialno vezje vmesnika za proženje tiristorjev Osnova merilnika je napetostno frekvenčni pretvornik in binarni števec (L2). Vhod je napetost ali tok, izhod pa določeno število pulzov v časovnem intervalu. Binarni števec ima funkcijo integratorja. Prednosti takšnega merilnika so v enostavnejši in cenejši izvedbi, enostavnejši galvanski ločitvi močnostnega dela od mikroračunalnika, hkrati pa nam opravlja celotno meritev toka in napetosti kar mikroračunalnikova periferna enota. Zato meritev časovno ne obremenjuje samega mikroprocesorja. 3.2. Proženje tiristorjev Proženje je povezano s sinhronizacijo, ker nam sinhronizacija določa tiristor, ki prevaja. Za sinhronizacijo potrebujemo informacijo o prehodih medfaznih napetosti skozi ničelno lego ter o pozitivni in negativni polperiodi medfaznih napajalnih napetosti. Iz teh informacij določamo tiristor, ki dobi prožilni pulz (L1). Ta odločitev se ponavlja ob vsakem prehodu medfazne napajalne napetosti skozi ničelno lego. Poleg tega mora prožilna enota spremeniti informacijo o zamuditvi prožilnega pulza v ustrezen pulz. Prožilno enoto smo zgradili na osnovi programabilnega števca, ki smo ga uporabili za kvan-tizacijo časovne osi. -^rdi..»^-—— . [_/- -- [~J Slika 7: princip meritve toka V register števca vpišemo informacijo o zakasnitvi prožilnega pulza. Ko števec pride na ničlo, se na izhodni liniji števca pojavi ozek pulz. Ta pulz določa trenutek, ko moramo sprožiti tiristor. Pulz je potrebno še okrepiti in podaljšati, nato pa ga vodimo na tiristor. Z enim števcem lahko prožimo dva tiristorja, torej potrebujemo za celoten mostič tri takšne programabilne števce. Ti so za mikroračunalnik le pomnilniške celice, hkrati pa predstavljajo tiristorje. Naslov števca in pravi trenutek vpisa podatkov pa nam določa prej omenjeni sinhronizacijski postopek. Proženje prevzame nase v glavnem mik- roračunalnikova periferna enota, potreben program pa je kratek in enostaven. 3.3. Regulacija toka in napetosti Ker izvajamo regulacijo z mikroračunalnikom, smo nadomestili analogni regulator z digitalnim. V praktičnih aplikacijah se je pokazalo, da v glavnem zadostuje Pl algoritem, preveden v diskretni prostor. Po izpeljavi (L3) zato zapišemo: y(j) = K (1 + Ts/Ti) Ax(j) - KAx (j-1) +y(j-1) ,oz. y(j) = KA . Ax(j) - KB. Ax (j-1) + y(j-1) Pri tem je KA = K(1 + Ts/Ti) in KB = K Ts je čas otipavanja in je v našem primeru enak času med dvema točkama komutacij, torej 3,3 ms. Ti je časovna konstanta integratorja, K je ojačanje. Ker enačba predstavlja regulator napetosti ali toka, jo lahko zapišemo še v drugačni obliki: oc(j) = KAu.eu(j)-KBu.eu(j-1) + a(j-1) To je enačba za regulator napetosti. Vhodna veličina je regulacijska napaka napetosti eu(j) = už(j) - Ud(j), izhodna veličina je informacija o zamuditvi prožilnega pulza a. Regulator je ponazorjen z dife-renčno enačbo 1. reda, parametra regulatorja sta KAU in KBU. Takšna enačba ustreza za reševanje na mikroračunalniku. Težavo predstavlja množenje, ker je program za množenje dokaj zamuden. Problem smo rešili z uporabo aritmetičnega procesorja. Smo pa uporabili celoštevilčno aritmetiko, ker bi nam aritmetika s plavajočo vejico časovno preveč obremenila mikroprocesor. Da ne pride do prekoračitve celoštevilčnegaformata pri aritmetičnih operacijah, omejujemo napako eu(j) .na vhodu regulatorja. Omejujemo tudi izhodno veličino a(j), ker je dovoljen vžigni kot med 0 in 150 stopinjami. Enačba za regulator toka je: a(j) = KAi.ei(j)-KBi.ei(j-1) + a(j-1) Vhodna veličina je regulacijska napaka toka ei(j) = iž(j) -i(j), izhodna veličina je informacija o zamuditvi prožil- 136 M.Milanovič et al.: Mikroprocesorsko vodeni trifazni. Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 135-140 Uz (k) tO £u tux N_/ EviCW / \ f - Eu »In ua lk) X £u'(kl Bu. hi ' (k-1) O-rO oc u max s_/ oCu(k) fiu.£u ' (k) J l + / s oC u min ci u (k-1) Slika 8: blokovna shema regulacijskega algoritma nega pulza. Oba regulatorja sta programsko enaka, razlikujeta se le v vhodnih veličinah in parametrih. Rezultat računalniške simulacije prikazujeta sliki 10 a in 11 a, sliki 10 b in 11 b pa prikazujeta rezultate, izmerjene na tiristorskem usmerniku. MIKRORRCUNftLNIK Slika 9: principparalelne regulacije USMERNIK IN FILTER Na sliki 9 je shema naše regulacijske zanke. Merimo tok in napetost na bremenu, z mikroračunalniškim programom za vodenje pa generiramo želene vrednosti toka in napetosti ter izbiramo regulator toka ali napetosti. Z dobljeno informacijo prožilna enota generira dejanske prožilne pulze za usmernik. Meritve smo opravili pri vzbujanju usmernika s stopnično funkcijo 48 V. Posneli smo jih s pomočjo osciloskopa z digitalnim spominom in jih nato izrisali na x-y risalnik. Odziva na stopnico na simulacijskem modelu in na realiziranem usmerniku se ujemata. To potrjuje zadovoljivo izdelane simulacijske bloke in metodo simulacije. Vodenje regulatorja z zvezno vzbujalno funkcijo, torej rampo namesto stopnične funkcije je še ugodnejše. Dobljeni rezultati so zato zadovoljivi. 60.0 40. C Uf, v* izhodna Nwrtrsr se.a ni e o MM JZpOfiH* fWCTOST Slika 10: primerjava simulacijskih merilnih rezultatov z različnimi parametri regulatorja Slika 11: primerjava simulacijskih merilnih rezultatov z različnimi parametri regulatorja 139 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 135-140 M.Milanovič et al.: Mikroprocesorsko vodeni trifazni... 4. ZAKLJUČEK Z vgradnjo mikroračunalnika v mostični usmernik je možno realizirati dodatne funkcije, ki opravičujejo višjo ceno naprave. Velik napredek je v komunikaciji med človekom in napravo. Možna je s pomočjo manjše tipkovnice in LCD prikazovalnika ali terminala. Prek tipkovnice vklapljamo in izklapljamo tiristorski usmernik, izbiramo režim delovanja, vnašamo podatke o želenih vrednostih in karakteristikah. Na zaslonu se izpisuje režim delovanja, izmerjeni tok in napetost na porabniku, čas obratovanja v urah in minutah ter diagnostika, ki je tudi del nove kvalitete. V primeru okvare se naprava samodejno izklopi, napaka pa se izpiše na LCD prikazovalniku ali terminalu. Vgrajena diagnostika skrajša in poenostavi servisiranje, ker mikroračunalnik sam pre-testira večje število enot. Ta test opravi tudi pred vsakim vklopom naprave. Vgrajeni mikroračunalnik opravlja tudi funkcijo vodenja. Režim delovanja sicer izbiramo glede na porabnika. Če polnimo akumulatorske baterije, se zahtevajo posebne polnilne karakteristike. S programskim preklapljanjem tokovnega in napetostnega regulatorja lahko realiziramo poljubne polnilne karakteristike. Ob tem lahko napajalnik deluje samostojno, možna pa je povezava več napajalnikov v sistem. 5. LITERATURA 1. M. Milanovič, A. Steinbach, K. Jezernik, B. Medved, A. Šuštaršič: Mikroračunalniška prožilna enota tiristorskega šestpulznega omrežno vodenega mostičnega usmernika; Energetska elektronika, Ljubljana 1984. 2. A. Šuštaršič, A. Steinbach, M. Milanovič, K. Jezernik, V.Muha: Mikroračunalniki merilnik aritmetične srednje vrednosti toka in napetosti; Energetska elektronika, Ljubljana 1984. 3. H.P.Becker: Entwurf und Realisierung digitaler Regler mit M-Ikroprozessoren; Elektronik 5/9.3.1984 4. D.Matko: Diskretni regulacijski sistemi; Ljubljana 1984 M. Milanovič, K. Jezernik, M. Čurkovič, Tehniška fakulteta Maribor, VTO Elektrotehnika, računalništvo in informatika, Smetanova 17, 62000 Maribor Prispelo: 16.05.1989 Sprejeto 06.08.89 136 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana DIGITALNI GENERATORI SINUSNOG VALNOG OBLIKA POGODNI ZA IMPLEMENTACIJU U LOGIČKI NIZ Tomislav Švedek KLJUČNE RIJEčI: digitalni generatori sinusnog valnog oblika, Walshove funkcije, logički nizovi, pulsno- kodna modulacija (PCM), pulsno-širinska moduiacija (PWM), delta modulacija (DM). SAŽETAK: U članku je dan pregled arhitektura digitalnih generatora sinusnog valnog oblika pogodnlh za realizaciju u logičkom nizu. Pregled je raden na osnovu zahtjeva da se referentni trofazni sustav sinusoida realizira sa manje od 200 2-NI ekvivalentnih sklopova i to u logičkom nizu bez specijaliziranih ROM čelija. DIGITAL SINE-WAVE GENERATOR SUITABLE FOR THE GATE ARRAY IMPLEMENTATION KEY WORDS: digital sine-wave generators, Walsh functions, gate arrays, pulse-code modulation (PCM), pulse- width modulation (PWM), delta modulation (DM). ABSTRACT: In the article the review of digital sine-wave generator architectures suitable for the implementation in gate array is given. The goal is implementation of the three-phase sine-wave reference generator in ROM-less gate array with less than 200 gates. 1. UVOD U industrijskoj elektronici česta je potreba za sklopovima koji mogu generirati razne valne oblike - pravokutne, trokutaste, sinusne. Takvi sklopovi koriste se u uprav-Ijačkoj elektronici elektromotornih pogona, u sistemima za mjerenje električkih veličina, A/D konverziji. U kla-sičnoj izvedbi na tiskanoj pločici (PCB) ili u debelom filmu, ti u biti nelinearni sklopovi sastoje se obično od komparatora, operacionih pojačala, otpornika, konden-zatora i dioda. Izravno preslikavanje u MOS tehniku je nemoguče iz razloga što neke od tih komponenata imaju u toj tehnici nezadovoljavajuče karakteristike. Kao kod filtera i A/D konvertera u MOS tehnici i ovdje je potrebno pronači specifična sklopovska rješenja kojima če biti moguče ostvariti zadanu funkciju, u ovom slučaju ge-neriranje zadanog valnog oblika. Ako je takav sklop potrebno realizirati u logičkom nizu (engl. gate-array), izbor sklopovskih rješenja je još uži. U ovom radu opisuje se analiza podobnosti pojedinih metoda digitalnog generiranja referentnog trofaznog su-stava sinusoida za implementaciju u logički niz manje složenosti. Zahtjevi na takav sklop su: * mogučnost kontinuiranog upravljanja amplitudom i frekvencijom, * implementacija pomoču manje od 200 ekvivalentnih 2-NI sklopova u logičkom nizu bez specijaliziranih ROM čelija, * jednostavna D/A konverzija izvan logičkog niza (slika 1). Postoji nekoliko načina digitalnog generiranja sinusnog signala, od kojih su: A (t) F (t) LOGIČKI NIZ -\ —V D/A L1 1-2 L3 Slika 1: struktura generatora referentnog trofaznog sus-tava sinusoida 1) filtracija osnovnog harmonika iz pravokutnog valnog oblika, 2) sinteza pomoču VValshovih funkcija i 3) isčitavanje iz ROM look-up tabela, najpogodniji za implementaciju u logički niz. 2. IZDVAJANJE OSNOVNOG HARMONIKA IZ SIGNALA PRAVOKUTNOG VALNOG OBLIKA Prva metoda je ujedno i najjednostavnija. Temelji se na činjenici da amplitudni spektar pravokutnog signala sadržl osnovni harmonik f1 i harmonike višeg reda. Koristenjem niskopropusnog filtera višeg reda osnovni harmonik se može izdvojiti bez značajnih izobličenja. Kako se kontinuiranom promjenom odnosa impuls-pauza (engl. duty-cycle modulation) u spektru pravokutnog signala kontinuirano mijenja i udio osnovnog harmonika, to je na taj način moguče upravljati amplitudom 145 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 141-145 T. Švedek: Digitalni generatori sinusnog valnog oblika generiranog sinusnog signala i to u opsegu od 0 do 100%. Zahtjev za upravljanjem promjenom frekvencije traži uz promjenu frekvencije pravokutnog signala adek-vatnu adaptaciju granične frekvencije NFfiltera, kako bi generirani sinusni signal zadržao isti faktor izobličenja. To predstavlja očito ograničenje ove metode. Kom-: 'inacijom djelitelja moguče je generirati digitalni trofazni ..¡gnal precizno definiranog faznog odnosa, čija simetrija nakon filtriranja ovisi znatno o uparenosti (engl. match-ing) karakteristika NFfiltera. 3. SINTEZA POMOČU VVALSHOVIH FUNKCIJA Ova metoda daje stepeničastu aproksimaciju sinusnog valnog oblika/lit 1,2/. Realizacija je moguča vrlojednos-iavnim logičkim sklopovima i D/A konverterom (otpor-ičkomtežlnskom mrežom). Na slici 2 je prikazan sustav Rademacherovih i VValshovih funkcija (baze N=16). Ra-demacherove funkcije za N=16 predstavljaju izlaze bi-narnog djelitelja sa 16. Potpuni sustav VValshovih funkcija dobiva se jednostavnom logičkom operacijom EX-ILI nad pojedinim Rademacherovim funkcijama. Sustav VValshovih funkcija je ortogonalan sustav, što znači da se bilo koji valni oblik X() može razviti u Fourierov red na bazi VValshovih funkcija: N Xm=Y,D(j)waKj,) (1) H Ovdje X'() označava razvoj u konačan red, D(j) predstavlja koeficijente konačnog reda, a wal (O,) Walshove funkcije iz sustava baze N. Ako signal sin(2rc) razvijemo u red prema jedn.(1) dobiveni koeficijenti D(j) poprimaju vrijednosti kao u Tablici 1. Na slici 3 je prikazan amplitudni spektar signala sin(2) na sustavu VValshovih funkcija baze N=16. Sa slike je vidljivo da za tu bazu u sintezi sinusnog signala sudjeluju samo četiri Walshove funkcije. Uz definirane koeficijente D(j) moguče je pomoču tih VValshovih funkcija sintetizirati sinusni valni oblik. Svakoj od njih potrebno je tada pridjeliti vrijednost koeficijenta D (j)- težinski faktor, i zatim izvršiti sumiranje. Apsolutna vrijednost koeficijenata D(j) proporcionalna je vrijednosti otpornika u D/A konverteru, dok se negativna vrijednost dobiva komplementiranjem sekvence odgovarajuče Walshove funkcije. Na slici 4 je prikazan sintetizirani valni oblik sinusoide. 4-1 »1 _______ _— _jz: —iziz^ t ywwgiBBia -j ..........n............i— I_I i P J LJ p LJ L^ i ni: —tzJ tzr i n r «MSBBaiBtfi VBK^H» rn - tzr H n n «ms ««««Kav nnr: ...........L_1U L i n n «I Luí WSSBSHI i n rn : : LJLJ L nn n r Ijrojff te« in nr utzrtr in n r %meš mummmS «bm n n n" h n n n «J 6.. Ilj U ON nnnri TXtjTlt .lonn. jutru innn: 9 i < Slika 2: sustav Rademacherovih i Walshovih funkcija bazeN=16 Slika 3: amplitudni spektar sinusnog signala na sustavu Walshovih funkcija baze N=16 j D(j) i 0,836 5 -0,265 9 -0,052 13 -0,128 Tablica 6.1. Vrijednosti koeficijenata D (j) Realizacija ovog tipa generatora referentne sinusoide vrlo je jednostavna (mogučnost izravnog preslikavanja u MOS tehnologiju), pri čemu seotpornička mreža mora izvesti izvan sklopa diskretnim elementima (za N=16 sa četiri otpornika) - slika 5. Upravljanje frekvencijom je moguče kontinuiranem promjenom frekvencije takta generatora Walshovih funkcija, dok se upravljanje 142 T. Švedek: Digitalni generatori sinusnog valnog oblika Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 141-145 in (.iir-e-o) Slika 4: sintetizirani sinusni valni oblik amplitudom može realizirati modulacijom amplitudnih vrijednosti logičkih stanja izlaza sklopa. Nelinearnost tako generirane sinusoide ovisi o točnosti omjera težin-skih otpornika. Izlazni signal je vrlo jednostavno filtrirati (izraženiji tek 15-ti harmonik), te je za razliku od pret-hodne metode bez promjene granične frekvencije NF filtera moguče postiči znatno širi dijapazon promjene frekvencije sinusnog signala uz manju degradaciju karakteristika. Fazni odnos trofaznog sustava sinusoida je precizno definiran djeliteljem, te eventualna neupare-nost karakteristika filtera znatno manje utiče na njegovu simetriju. Za trofazni sustav je potrebno koristiti tri identična D/A konvertera. 4. SINTEZA POMOCU ROM "LOOK-UP" TABELA Treči tip čija je primjena i najrasprostranjenija u mnogim sklopovskim rješenjima, omogučava aproksimaciju ana-lognog sinusnog signala generiranjem digitalnog niza dobivenog pulsno- kodnom (PCM), pulsno širinskom (PWM), ili delta (DM) modulacijom sinusnog valnog oblika. U sva tri slučaja generator se sastoji od ROM memorije u koju je upisana sinusoida (dio ili cijeli period), logike i D/A konvertera. F (t) W 1 GEN. WALSH FUNK. W 5 W9 W15 4.1. PCM kodiranje Kod PCM kodiranja sinusoida se obično uzorkuje u 256 točaka, a svakoj od njih se pridjeljuje kodna riječ duljine 8 bitova. Za upis cijele sinusoide potrebno je stoga zauzeti 256x8=2048 bitova ROM memorije. Pomoču upravljačke logike isčitavaju se redom sve točke sinusoide (paralelni 8-bitni kod) koje se zatim pomoču 8-bit-nog D/A konvertera transformiraju u diskretne ampli-tudne vrijednosti (slika 6). Frekvencija se može mijenjati kontinuiranom promjenom frekvencije takta. Dijapazon upravljanja frekvencijom je vrlo širok i ograničava ga samo izlazni filter koji guši više harmonike stepeničastog sinusnog signala. Amplitudu je moguče kontinuirano mijenjati promjenom referentnog napona D/A konvertera. Trofazni sustav traži trostruko veči ROM, dodatnu logiku i tri D/A konvertera. 4.2. PWM modulacija Modulacija širine ili trajanja impulsa (engl. PVVM-Pulse Width Modulation) karakterističan je modulacijski pos-tupak za impulsne prijenosne sisteme koji nema ekvivalenta medu kontinuiranim postupcima modulacije sinusnog signala. Kod PWM signala je informacija sadr-žana u trenutku pojave impulsa pa se zato taj postupak zajedno sa modulacijom položaja i frekvencije impuls-nog signala ubraja u postupke modulacije vremenskog parametra impulsnog prijenosnog signala (engl. PTM-Pulse Time Modulation). Buduči da su u spektru PWM signaladominantne komponente modulacionog signala, demodulacija se izvodi pomoču jednostavnog filtera s niskopropusnom karakteristikom. Ta karakteristika PWM modulacije pruža dodatnu mogučnost primjene ovog generatora i kod regulacije brzine vrtnje električkog motora gdje u procesu demodulacije njegov namot služi kao NF filter, te je demodulirana veličina sinusna struja. Stoga je ovaj generator sinusnog valnog oblika naj-interesantniji jer u kombinaciji sa NF filterom može poslužiti za generiranje referentnog trofaznog sustava sinusoida, ali i za generiranje upravljačkih impulsa kod regulacije brzinom vrtnje motora. Digitalni PWM modulatori se prema načinu realizacije dijele na: 1) PWM generatore realizirane pomoču brojila, FÍ t. A (t) ROM + logi ka 8 D/A Filter Slika 5: realizacija generatora referentne sinusoide pomoču generatora Walshovih funkcija (jedna Slika 6: realizacija generatora pomoču ROM "look-up" faza) zapisa PCM kodirane sinusoide 143 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 141-145_T. Švedek: Digitalni generatori sinusnog valnog oblika 2) PWM generatore sa programskim (software) generi-ranjem PWM sinusnog signala i 3) PWM generatore realizirane pomoču ROM look-up zapisa. Ova treča grupa digitalnih PWM generatora sinusnog signala je i najprimjerenija za implementaciju u logički niz zadanih karakteristika, a može se podijeliti na dvije podgrupe: 4.2.1. ROM zapis PCM kodiranih PWM i m puisa Svaki pojedini impuls dobiven simulacijom PWM modu-lacije sinusnog valnog oblika diskretizira se i označava jednom n-bitnom PCM rječju te upisuje u ROM. Obično pod kontrolom mikroprocesora iz ROM-a isčitane PCM kodne riječi se pomoču up/down brojila pretvaraju u PWM impulse. Kod realizacije trofaznog sistema utro-stručuje se neophodna logika (brojila) te sklopovska realizacija može biti vrlo složena. 4.2.2. ROM zapis uzorkovane PWM sekvence Kompletni PWM impulsni niz (sekvenca) dobiven simulacijom PWM modulacije jedne periode sinusoide upisuje se u ROM memoriju. Uzorkovanje te sekvence provodi se vrlo visokom frekvencijom takta kako bi se unijela što manja greška kvantizacije položaja prednjeg i zadnjeg brida PWM impulsa. Naime, taj položaj je na vremenskoj osi analogna veličina. Za ovaj pristup je potrebna velika ROM memorija, ali se zato generiranje svodi na isčitavanje PWM sekvence iz ROM-a (nepotrebna up/down brojila). Kod oba PWM generatora frekvencija sinusnog signala se može mijenjati kontinuirano promjenom frekvencije isčitavanja iz ROM tabele. Buduči da se D/A konverzija provodi na NF filteru, to je za jednu vrijednost vremenskih konstanti filtera dijapazon promjena frekvencije ograničen (manje no kod metode 2., ali znatno više no kod metoda 3. i 4.1). Upravljanje amplitudom generiranog sinusnog signala moguče je na dva načina. Jedan se sastoji u tome da se za K diskretnih amplituda generiranog sinusnog signala (m1, m2,.., mK) u ROM pohrani K sekvenci PWM impulsa, čime se dobiva diskretna promjena amplitude ge-nerirane sinusoide (veči ROM). Drugi način pretpos-tavlja ROM zapis samo jedne PWM sekvence (manji ROM), nad kojom se nakon toga provodi postupak duty-cycle modulacije (složenija logika), čime se dobiva mo-gučnost kontinuirane promjene amplitude generirane sinusoide. 4.3. Delta modulacija Osnovni nedostatak metoda iz točke 4.2., gledajuči definirane uvjete implementacije generatora u logički niz male složenosti, je potreba relativno velike ROM me-morije što je posljedica uzorkovanja PWM sekvence vrlo visokom frekvencijom. Zbog tog ograničenja potrebno je primjeniti drugi tip modulacije koji inherentno sadrži postupak diskretizacije po vremenu (manji ROM), a po karakteristikama izlaznog signala je vrlo sličan PWM modulaciji. Tom zahtjevu može udovoljiti delta modulacija /lit 3/. DM predstavlja posebnu vrstu pulsno-kodne modulacije (PCM) - slika 7. Dok se kod PCM modulacije prenose kvantizirani uzorci modulirajučeg signala koji predstav-Ijaju zaokruženu vrijednost njegovih amplituda u trenu-cirna uzorkovanja, kod delta modulacije se prenosi informacija o promjeni trenutne vrijednosti amplitude signala u odnosu na prethodnu vrijednost. gij «nifir t '¡-k Tp "PWM ekvivalentni impuls" Slika 7: princip dobivanja delta moduliranog signala i sličnost generiranog impulsnog niza sa PWM nizom Kvalitativna usporedba spektra PWM signala i spektra DM signala ukazuje na zajedničku osobinu, a to je da i jedan i drugi sadrže snažno izražen spektar modulirajučeg signala (u ovom slučaju komponentu sinu-soidalne pobude f 1). Osnovni harmonik se dakle izdvaja pomoču niskopropusnog filtra /lit 4 /. Buduči da ekvivalentna ROM memorija mora biti mala jer se gradi pomoču osnovnih logičkih elemenata (NAND, NOR), a treba generirati trofazni sustav sinu-soida, to je omjer frekvencije uzorkovanja i frekvencije osnovnog harmonika (fp/f1) potrebno odabrati takvim: * da se dobije što bolji odnos S/Š, * da taj broj bude što manji kako bi što manji bio i ekvivalentni ROM, i 142 T. Švedek: Digitalni generatori sinusnog valnog oblika Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 141-149 * da taj broj bude djeljiv sa tri. Za vrijednost omjera (fp/ fi) = 384 (broj koji je najbliži vrijednosti kod PCM uzorkovanja sinusoide metodom 4.1, a zadovoljava sve gore postavljene zahtjeve) dobiva se kod trofaznog sustava sinusoida 15 puta manji ROM: PCM 3 x256x8 = 3 x2048 = 6144 DM 1 x 384 = 384. U gornjem primjerii DM logički niz, odnosno DM sekven-ca jedne periode sinusnog signala sadrži ukupno 384 bita. Radi poluvalne simetrije sinusnog signala u ROM je dovoljno upisati samo polovinu tog niza (192 bita). Kako je taj broj djeljiv sa tri, ROM memorija se može organizirati tako da je uz minimalan broj dodatnih sklo-pova moguče simultano isčitavanje sve tri faze trofaznog sustava sinusoida (L1,L2,L3). I ovdje su kao i kod metode 4.2 moguča dva načina upravljanja amplitudom (diskretno i kontinuirano), dok je upravljanje frekven-cijom kontinuirano i po dijapazonu promjene ograničeno kao u točci 4.2. 5. UMJESTO ZAKLJUČKA Digitalni principi generiranja PWM sinusnog signala naj-pogodniji su za realizaciju u ASIC-ima projektiranim tehnikom logičkih nizova. Medutim, nepostojanje specializiranih memorijskih čelija za formiranje internog ROM-a, te relativno mala složenost korištenih logičkih nizova nameču potrebu iznalaženja sklopovski jednos-tavnih rješenja. U Tablici 2 je kvalitativno dan pregled svih metoda digitalnog generiranja trofaznog sustava sinusoida koje su pogodne za implementaciju u logički niz manje složenosti. Metode se medusobno razlikuju po kompleksnosti realizacije, dijapazonu i načinu promjene amplitude i frekvencije. Razlikuju se i po tipu D/A konverzije. Metode 4.1. i 4.2.1. posebno, traže relativno veliku ROM memoriju, te je uz neizostavnost njihovog koristenja potrebno predvidjeti i mogučnost koristenja eksterne memorije. S obzirom na dani zahtjev generiranja trofaznog impulsnog sistema delta moduliranih sinusoida upravljive frekvencije i amplitude metoda 4.3. traži najmanje hardware-a i vrlo se lako može implementirati u logički niz male složenosti. Ova metoda je uspješno korištena kod realizacije ASIC-a RK3- 1099.17./lit 5/. Metoda Složenost sklopa (2-NI) Upravljanje amplitudom Opaska 2 = 30 duty-cycle tri identična filtera (veliko gušenje iznad fg) 3 »120 modulacija napona izlaznih invertora tri identične D/A mreže (3 x 4 otpornika); tri identična filtera (15-ti harmonik) 4.1. = ROM (3x1024) + 160 modulacija napona Vref D/A konvertera tri identična 8-biina D/A konvertera; tri identična filtera 4.2.1. - ROM (?) + 300 diskretno (m) ili duty-cycle tri identična filtera 4.2.2. = ROM (?) + ? diskretno (m) ili duty- cycle tri identična filtera 4.3. = ROM*(192) + 130 = 200 diskretno (m) ili duty-cycle tri jednobitna D/A konvertera; tri identična filtera * ROM izveden pomoču 2-NI osnovnih sklopova Tablica 2 6. LITERATURA 1/ T.Švedek: "Generator Walsh funkcija kao osnova za realizaciju PSK modulatora" -"Zbornik radova ETAN u pomorstvu" str.384-390, Zadar,lipanj,1985. 2/ T.Švedek: "Sinteza diskretno fazno moduliranih signala pomoču Walshovih funkcija"- doktorska disertacija, ETF Zagreb, 1986. 3/ R. Steel: Principi delta modulacii(prijevod s engleskog) "SVJAZ", MOSKVA, 1979. 4/ T.Švedek: "Delta modulacija kao alternativa PWM postupku generiranja trofaznog referentnog sistema sinusoida" 23. Jugos-lavenska konferencija za ETAN, Novi Sad, lipanj, 1989. 5/ M.Štulič, T Švedek: "Three-phase pulse system generator of delta-modulated sine-wave designed as ROM-less gate array ASIC" 10 17th YUGOSLAV CONFERENCE ON MICROELECTRONICS, Niš, May, 1989. Dr. Tomislav Švedek, dipl.ing. RADE KONČAR - ETI Baštijanova bb, 41000 Zagreb Prispelo: 24.8.1989 Sprejeto: 31.8.1989 143 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana MODULARNO NAČRTOVANJE MIKROLELEKTRONSKIH VEZIJ Z NAČRTOVALSKIM PAKETOM SCEPTRE T. Dogša, R. Babič, M. Šolar KLJUČNE BESEDE: integrirana vezja, računalniško načrtovanje vezij, modularno načrtovanje, metoda standardnih celic, SCEPTRE POVZETEK: V članku je prikazana problematika modularnega načrtovanja mikroelektronskih vezij po metodi standardnih celic. V prvem delu so opisane specifikacije načrtovalnega paketa, ki omogoča takšno načrtovanje. V drugem delu je opisan konkreten programski paket SCEPTRE z vidika obravnavane problematike. Na koncu pa je na kratko podan opis podatkovne baze SCEPTRE In predlagana dopolnitev programskega paketa tako, da je možno uporabiti tudi modularni pristop pri načrtovanju obsežnejšega mikroelektronskega vezja. MODULAR STANDARD CELL DESIGN WITH SCEPTRE KEY WORDS : integrated circuits, computer aided circuit design, modular design, standard cells method, SCEPTRE ABSTRACT: The modular IC design (standard cells) problems are briefly presented. User requirements for the modular IC design software are summarized in the first part of the paper. The SCEPTRE design programs are discussed in the next part. Finally a brief description of SCEPTRE database and the suggested completion of this programme package is given so that a modular approach in integrated circuits design can also be used. UVOD Tehnologija mikroelektronskih vezij zelo hitro napreduje. Napovedi za konec tega stoletja so čipi velikosti miljarde transistorjev. Nekateri avtorji (1) se sprašujejo, če jih bo sploh mogoče povsem izkoristiti. Izjema so seveda pomnilniki, kateri so in bodo vedno premajhni. Razvoj programov in računalnikov ter načrtovanje programske opreme imata v mnogih primerih marsikaj skupnega. V zgodnjih začetkih računalništva so bili programi relativno kratki. En sam programer je bil avtor celotnega programa. Delež stroškov programiranja je bil zelo majhen v primerjavi z vrednostjo računalnika. V raziskavi ameriškega U.S.Air Force je bilo leta 1955 to razmerje 1:4 (2). Že leta 1985 se je spremenilo na 4:11. Nekaj podobnega se dogaja pri razvoju mikrolelektron-skih tehnologij in načrtovanju mikroelektronskih vezij. Čipi postajajo čedalje cenejši in relativni delež stroškov razvoja čipa pada v primerjavi s stroški načrtovalcev. Problem stroškov načrtovalcev in načrtovanja kompleksnih vezij rešujemo z ustrezno CAD programsko opremo in pa skupinskim pristopom. V članku želimo na kratko osvetliti pomembne aspekte, ki se pojavijo pri prehodu na skupinsko delo. Omejili se bomo samo na programski paket SCEPTRE, kije namenjen načrtovanju s standardnimi celicami. Prikazani so tudi podatki o strukturi podatkovne baze, ki jo SCEPTRE uporablja. Razvoj čipa lahko poenostavljeno razdelimo v tri faze : 1. izdelava sheme, oz. električnega načrta vezja 2. načrtovanje geometrije vezja 3. izdelava mask in proizvodnja Pri opisu problematike skupinskega pristopa bomo obravnavali samo prvo fazo, ki jo običajno opravi naročnik vezja. SPECIFIKACIJE NAČRTOVALNE OPREME Tipični potek skupinskega načrtovanja obsega: 1. izdelavo specifikacij za kompletno vezje 2. razdelitev vezja na posamezne module 3. načrtovanje posameznih modulov 4. integracija posameznih modulov v kompletno vezje 5. verifikacija kompletnega vezja Rezultat vseh teh faz je preverjena logična shema vezja, ki ustreza delu specifikacij. (V tej fazi še ne moremo preveriti delovanja vezja v absolutnem časovnem merilu oz. zakasnitev). Da bi nek programski paket omogočil skupinsko načrtovanje, mora podpirati naslednje aktivnosti: 1. združevanje vezij, oz. modulov 2. delitev vezij na module 3. dodajanje makrojev k vezju 4. preklic makroja (vsebina makroja postane del vezja) 5. izločevanje makroja 6. prenos in transformacija podatkovne baze, ki je bila ustvarjena s kakšnim podobnim, vendar ne kompatibii-nim načrtovalnim paketom Združevanje vezij mora tudi rešiti problem preštevilčenja vozlišč in problem različnih formatov opisa vezja. Le-ta se pojavi : * kadar načrtujemo s pomočjo različnih CAD paketov * kadar uporabljamo module iz prejšnjih projektov Boljši programski paketi vsebujejo ustrezne programe za pretvorbo različnih formatov. V literaturi se pogosto omenja format EDIF (4), ki naj bi postal standard. Če nimamo ustreznega transformacijskega programa, ga pač moramo izdelati sami. Ključni podatek, ki je pri tem 150 T, Dogša et al.: Modularno načrtovanje mikroelektronskih potreben, je vsekakor natančen opis podatkovne baze, v kateri se skriva opis vezja. STRUKTURA NAČRTOVALNEGA PAKETA SCEPTRE Programski paket SCEPTRE podpira načrtovanje s standardnimi CMOS celicami. Uporablja se na PC XT/AT osebnih računalnikih. Sestavljen je iz programov, ki so prikazani na sliki 1: * grafičnega editorja SCHEM * programa za pretvorbo grafičnega opisa vezja v listo povezav (netiist) TRACE * simulatorja SIMULATE * programa za prikaz rezultatov simulacije DISPLAY Ti programi uporabljajo podatkovno bazo, ki jo sestavljajo : * podatki o načrtovalcu HEADER.DTA _Informacije MIDEM 19 (1989)3, str. 146-150 * uporabnikova knjižnica SCHEM.LIB * grafični opis vezja CIRCUIT.DTA Konkretna verzija (za PC SIRIUS) ne omogoča skupinskega dela, ker ne izpolnjuje predhodno navedenih zahtev. Iz tega sledi, da tudi ni mogoče direktno uporabiti makrojev in modulov iz predhodnih projektov. Cilj naše naloge je bila analiza podatkovne baze paketa SCEPTRE in izdelava ustreznih programov, ki bodo omogočili skupinsko načrtovanje. DOPOLNJEN NAČRTOVALNI PAKET SCEPTRE Rezultat našega dela je bilo nekaj programov, s katerimi smo realizirali prej zahtevane specifikacije. To so : MERGE : združevanje in ekstrakcija modulov MREN : preimenovanje modulov RENUM : preštevilčenje vozlišč MCOPY : kopiranje modulov ----------------^ „ y, ---Li------------n | ¡ n---1-1------------¡1 ¡1 j MODUL ? DTA 1}- — ^ II MODUL 2 LIH | j—U ------------n m n ---------------H _[j i j MODUL 1 DTA ¡T""" j¡ MOl,UL ' ¡j l! Li_______________U r"---, i I M !■: HI; h I TRAC K ---- I N T F 1 l.K . DTA RIMULATK (L^iHJ SI. 1: Zgradba podatkovne baze CIRCUIT.DTA v programskem paketu SCEPTRE. (Črtkano je označen osnutek predelave paketa.) 147 Informacije MIDEM 19 (1989)3, str.146-150 T. Dogša et al.: Modularno načrtovanje mikroelektronskih Na sliki 2 je prikazan procesni diagram izdelanih programov, ki omogočajo modularno načrtovanje. PODATEX O HflCRTOVALCU <22 ZLOGOV) IHE HA KROJA 1 OPIS HAKROJA Z IME MAKROJA 2 OPIS HAKROJA Z PObATEK 0 MACRTOUALCU SI. 3: struktura datoteke CIRCUIT.DTA (a. brez mak-roja, b. z dvema makrojema) SI. 2: procesni diagram dodanih programskih paketov OPIS PODATKOVNE BAZE Pri predelavi SCEPTRE paketa je bila ključnega pomena podatkovna baza. Z analizo te baze smo ugotovili, da so za grafični opis vezja uporabljeni naslednji gradniki : * logični elementi * linije (povezave) * komentarji * makroji Na sliki 3 je prikazana struktura dveh datotek CIRCUIT.DTA. Možni sta dve situaciji. Vezje je sestavljeno iz elementov, ki so vsi na enakem hierarhičnem nivoju oziroma so v vezju tudi makroji. Dolžina datoteke je ¡ <31 ZLOGOU KNJIŽNICA Z STANDARDNIMI CELICAMI I I I I !" IME MAKROJA 1 > KOMENTARJI j ZNOTRAJ OP in IP | CELIC 13888 Z LOOOU 434 ZLOGOV odvisna od števila gradnikov (faktor "n"). Vsak zapis je tipiziran in je dolžine 22 zlogov. V knjižnici SCHEM.LIB se nahajajo definicije standardnih logičnih elementov,ki so v danem procesu na razpolago. Uporabnikove makroje dodaja grafični editor na koncu knjižnice. Vsak makro zavzema 434 zlogov. Strukturo knjižnice ponazarja slika 4. KONKRETNI PRIMER Za ilustracijo smo izbrali del vezja, ki vsebuje preprost makro in en logični element tako kot kaže slika 5. Na sliki 6a in 6b je prikazana struktura datoteke CIRCUIT.DTA, ki pripada primeru. Vsak zapis je predstavljen v hek-sadecimalni obliki in ustreznemu ASCII ekvivalentu. (Zlogi, ki nimajo ASCII interpretacije so označeni s piko.) I E>i ^...... ETV'1 SI. 4: struktura knjižnice SCHEM.LIB SI. 5: primer vezja z enim elementom in makrojem 148 T. Dogša et al.: Modularno načrtovanje mikroelektronskih Informacije MIDEM 19 (1989)3, str.146-150 zapis št zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. zapis št. 1 0700010008444F4D494E49433100110013000C001D00 D0MINIC1..................22 od 6X6 zlogov 2 0800140015000249505331410000000000020C001D00 .......IPS1A.......... 44 od 616 zlogov 3 0X000100000002495053314100000000000200001000 .......IPS1A.......... 66 od 616 zlogov O8OOICOOI70OO44E52333141OOOOOOOOOOO2OCOOIDOO .......NR31A.......... 88 od 616 zlogov OAOOO4OOOOOOO44E52333141OOOOOOOOOOO2OCOOIDOO .......NR31A.......... 110 od 616 zlogov 0800140018000249505331410000000000020C001D00 .......IPS1A.......... 132 od 616 zlogov 0A00020000000249505331410000000000020C001D00 .......IPS1A.......... 154 od 616 zlogov 080027001800024F505331410000000000000C001D00 ..'____OPS1A.......... 176 od 616 zlogov 080014001B000249505331410000000000020C001D00 .......IPS1A........... 198 od 616 zlogov 0A00030000000249505331410000000000020C001D00 .......IPS1A.......... 220 od 616 zlogov 0900170016001A00160000000000000000020C001D00 ...................... 242 od 616 zlogov 09001A0018001C00180000000000000000020C001D00 ...................... 2 64 od 616 zlogov 0900170019001C00190000000000000000020C001D00 ...................... 286 od 616 zlogov 0900220019002700190000000000000000020C001D00 .."...'............... 308 od 616 zlogov 4 6 8 10 11 12 13 14 zapis št. 1 Razlaga zapisov : Ime makroja SI. 6a: CIRCUIT.DTA z enim elementom in makrojem zapis št. 15 09001A001A001C001A0000000000000000020C001D00 ...................... 330 od 616 zlogov zapis št. 16 090017001C001A001C0000000000000000020C001D00 ...................... 352 od 616 zlogov zapis št. 17 09001A0016001A00180000000000000000020C001D00 ...................... 374 od 616 zlogov zapis št. 18 09001A001A001A001C0000000000000000020C001D00 ...................... 396 od 616 zlogov zapis št. 19 0B00140015000258313331000000000000020C001D00 .......X131........... 418 od 616 zlogov zapis št. 20 OBOO140018000258323331000000000000020C001D00 .......X231........... 440 od 616 zlogov zapis št. 21 0B0027001800024E513331000000000000020C001D00 ..'....NQ31........... 462 od 616 zlogov zapis št. 22 0B0014001B000258333331000000000000020C001D00 .......X331........... 484 od 616 zlogov zapis št. 23 070000000764 6970 6C6F6D6194 00000000020C001D00 .....diploma.......... 506 od 616 zlogov zapis št. 24 08001F0002000350443132000000000000020C001D00 .......PD12........... 528 od 616 zlogov zapis št. 25 0A00070000000350443132000000000000020C001D00 .......PD12........... 550 od 616 zlogov zapis št. 26 08001600040008444F4D494E4943310000020C001D00 .......DOMINIC1....... 572 od 616 zlogov zapis št. 27 0A000500000008444F4D4 94E4943310000020C001D00 .......DOMINIC1....... 594 od 616 zlogov zapis št. 28 09001B0006001F00060000004943310000020C001D00 ............IC1....... 616 od 616 zlogov zapis št. 2-22 Vsebina makroja zapis št. 23 Podatki o projektu iz HEADER.DTA zapis št. 24-28 Podatki o elementih zunaj makroja SI. 6b: CIRCUIT.DTA z enim elementom in makrojem 149 Informacije M1DEM 19 (1989)3, str.146-150 T. Dogša et al.: Modularno načrtovanje mikroelektronskih ZAKLJUČEK Predelava oz. dopolnitev programskega paketa SCEPTRE omogoča povezovanje dveh ali več načrta-nih vezij iz različnih datotek. Ta dodatek se je pokazal kot koristno načrtovalsko orodje, saj enostavno omogoča skupinsko delo pri načrtovanju modularno zasnovanega obsežnejšega integriranega vezja. Trenutno se največ uporablja v pedagoškem procesu pri predmetu Integrirana vezja na VŠ stopnji. LITERATURA (1) B.C.Cole:"Here cornes the billion-transistor IC", Electronics,april 2,1987,str. 81-85 (2) M.L.Schooman :"Software Engineering, Design, Reliability, and Management", McGraw-Hill, 1983. (3) A.Vodopivec,D.Jenko,F.Runovc: "Snovanje uporabniških integriranih vezij v ISKRI DO Mikroelektronika", Informacije MIDEM, št.2 (4) H.CIawson: "Understand ED!F conventions to Transfer Circuit Data", Electronic Design, Oct.1987, str. 49-55 (5) M. Dominič,"Računalniško podprto načrtovanje mikroelektronskih vezij", Diplomska naloga, Tehniška fakulteta v Mariboru, 1989 mag. Tomaž Dogša, dipl. ing. mag. Rudolf Babič, dipl. ing. Mitja Šolar, dipl. ing. vsi Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta, VTO Elektrotehnika, računalništvo in informatika, Smetanova 17, 62000 Maribor Prispelo: 24.08.1989 Sprejeto :31.8.1989 150 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana VPLIV DODATKA Zr02 NA MEHANSKE IN MAGNETNE LASTNOSTI NiZn FERITOV S. Beseničar, M. Drofenik, T. Kosmač KLJUČNE BESEDE: magnetna keramika, NiZn feriti, dopiranje, ZrC>2, vplivi, dodatkov magnetne lastnosti, mehanske lastnosti, eksperimenti POVZETEK: Z dopiranjem NiZn feritov z majhnimi količinami Zr02 smo izboljšali mehanske in magnetne lastnosti keramičnih magnetov. Magnetne izgube pri 10 MHz se zmanjšajo na polovico, ne da bi se bistveno spremenila magnetna permeabilnost. Za faktor dva se izboljša tudi upogibna trdnost. Predpostavljamo, da so te spremembe posledica mikrostrukturnih sprememb in, da na lastnosti vzorcev, dopiranih z različnimi količinami Z1O2, vpliva predvsem različna sestava tekoče faze na mejah med zrni. THE INFLUENCE OF Zr02 DOPANT ON MAGNETIC AND MECHANICAL PROPERTIES OF NiZn FERRITES KEY WORDS: magnetic ceramics, NiZn ferrites, doping, Zr02, influences of additives, magnetic properties, mechanical properties, experiments ABSTRACT: The magnetic and mechanical properties of zirconia added NiZn ferrites were studied. It was found that the addition of small amounts of Zr02 improves their magnetic properties to a great extent. Magnetic losses at 10 MHz decreased by a factor two, whereas the flexural strenght of the material can be improved by the same factor. It was hypothesized that the microstructural changes influence the both properties. Different amount of ZrC>2 dopant influence the changes of the liquid phase composition on the grain boundaries and consequently the magnetic and mechanical properties. 1. UVOD Keramični mehko magnetni materiali imajo zaradi visoke električne upornosti in zaradi nizkih magnetnih izgub, ki jih povzročajo vrtinčasti tokovi veliko prednosti pred kovinskimi magneti. Uporaba keramičnih magnetov -feritov v sodobni elektroniki je zaradi tega zelo pomembna. V glavnem se uporabljajo MnZn feriti in NiZn feriti. Uporaba prvih je omejena na frekvence do 1 MHz. Pri višjih frekvencah MnZn feritov ne uporabljajo zaradi velikih magnetnih izgub, ki so posledica njihove pol-prevodnosti. Njihovo vlogo prevzamejo NiZn feriti, ki imajo zaradi zelo majhne vsebnosti Fe2+, ki je izvor električneprevodnosti, visoko električno upornost. Uporaba NiZn feritov pri frekvencah nad 1 MHz je pogojena z njihovimi relativno nizkimi izgubami, ki jih povzročajo vrtinčasti tokovi. Poleg magnetnih lastnosti so za uporabo NiZn feritov v sodobnih elektronskih napravah pomembne tudi mehanske lastnosti, na katere je mogoče vplivati s postopkom priprave in z različnimi dodatki. Eden izmed uspešnih načinov za povečanje trdnosti keramike je vgrajevanje dispergiranih delcev Zr02. Znano je namreč, da je možno izkoristiti martenzitno fazno transformacijo Zr02 iz tetragonalne v monoklinsko obliko za transformacijsko utrjevanje številnih keramičnih matric(1). O vplivu dodatka Zr02 na mehanske in tudi magnetne lastnosti MnZn feritov so v literaturi že poročali(2), pri NiZn feritih pa tega vpliva še niso raziskali. Z dopiranjem NiZn feritov z Zr02 smo želeli vplivati na mehanske lastnosti teh materialov, hkrati pa smo študirali tudi vzporedne efekte, kot je morebitno vgra- jevanje Zr02 v spinelno rešetko, modifikacija prehodne tekoče faze itd.. Zr02 smo izbrali iz več razlogov: reaktivnost ferita z Zr02 je sorazmerno majna, Zr02 lahko mehansko utrjuje matrico in vpliva na razvoj mikrostruk-ture, Zr4+ ioni, vgrajeni v mrežo ferita, lahko delujejo podobno kot Ti4+, katerega vpliv na izgubne karakteristike NiZn feritov je že znan (3,4). Ti 4+ ioni 2+Fe ioni tvorijo stabilne pare, ki zmanjšujejo Verweyevo prevodnost. 2. EKSPERIMENTALNO DELO Vzorci NiZn feritov z osnovno sestavo (NiO)28(ZnO)i3(Fe203)5 so bili pripravljeni iz osnovnih oksidnih komponent: Fe203 (Bayer), ZnO (Cinkarna Celje - Zlati pečat) in NiO (Kalichemie). Zmes oksidov smo mokro homogenizirali, sušili in kalcinirali na zraku pri T = 1150°C 3 ure. Drobljen kalcinat, ki smo mu dodali različne količine Zr02 (MEL) od 0,1 do 5 ut.%, smo mokro mleli v vodi, do povprečne velikosti delcev d~Fsss = 1,2 pm, ga posušili in granulirali z 2 ut.% PVA ter 0,5 ut.% Mullrexa. Za magnetne meritve smo pripravili vzorce v obliki obročev, za meritve mehanske trdnosti v obliki pravokotnih ploščic in za električne meritve v obliki okroglih ploščic. Vzorce smo sintrali na zraku pri različnih temperaturah od 1210°C do 1280°C dve uri. Sin-tranim vzorcem smo pregledali mikrostrukturo in izmerili nekatere magnetne lastnosti (permeabilnost pri sobni temperaturi in magnetne izgube v frekvenčnem področju od 1 -50 MHz). Feritnim vzorcem v obliki ploščic smo izmerili mehanske lastnosti po standardni tritočkovni metodi za testiranje upogibne trdnosti. Poleg običajnih mikrostrukturnih preiskav z optičnim mikroskopom SEM in TEM (Jeol 2000xS) opremljenim z EDS (Link), smo 155 Informacije MIDEM 19(1989) 3, str.151-154 S. Beseničar et al.: Vpliv dodatka Zr02 na mehanske. analizirali vzorce tudi z Augerjevo spektroskopijo (PHI, Model 55 Scanning Auger Microprobe, Physical Electronic Industries Dev., Perkin Elmer) - premer elektronskega snopa je bil 1 ]im. Vzorce smo karakterizirali tudi z električnimi meritvami in sicer z merjenjem kompleksne impedance s HP impedančnim analizatorjem 419 ALF v frekvenčnem območju do 13 MHz. 3. REZULTATI IN DISKUSIJA Slika 1 prikazuje magnetne lastnosti (permeabilnost in magnetne izgube) vzorcev, ki so bili sintrani pri Ts = 1250°C in sicer v odvisnosti od dodanega ZrC>2.. Izmerjene upogibne trdnosti v odvisnosti od količine dopanta za isto skupino vzorcev prikazuje slika 2. Iz obeh diagramov je mogoče ugotoviti, da majhne količine dodanega ZrC>2 zmanjšajo magnetne izgube za faktor dva in hkrati prav tako za faktor dva povečajo mehansko trdnost. Prelomne površine dopiranih in nedopiranih vzorcev prikazuje slika 3, ki kaže transgranularen lom pri dopiranih vzorcih z 0,5 ut.% ZrC>2, medtem ko je za nedopi-rane vzorce karakterističen intergranularen lom. Da bi dobili natančnejše informacije glede vpliva dodanega ZrC>2 na dogajanje na mejah med zrni, smo vzorce, analizirali z Augerjevo spektroskopijo. Analizirali smo tudi vzorce z večjo vsebnostjo Zr02. Rezultati te analize so so bili že objavljeni (5). Pokazali so, da se Zr02 nahaja povečini na mejah med zrni, le majhna količina Zr4+ ionov se vgrajuje v spinelno rešetko. To smo v nadaljevanju raziskav potrdili tudi z analizo na TEM. V vzorcih smo vzdolž mej med zrni našli amorfno fazo, ki je vsebovala mikro-kristalite ferita, kot smo pozneje ugotovili z EDS analizo. Amorfna faza je vsebovala tudi znatno količino ZrC>2. Slika 4 prikazuje TEM posnetek in pripadajočo uklonsko sliko tekoče faze na mejah med zrni, ki vsebuje mikro-kristalite ferita . Diagrami na sliki 5, ki prikazujejo kompleksno impedan-co (6) nedopiranih in dopiranih vzorcev kažejo, da je upornost mej med zrni vzorca z 0,1 ut.% dodanega Zr02, dvakrat višja kot upornost mej vzorca brez dopanta, medtem ko se upornost osnovnega materiala poveča le zelo malo. Na podlagi tega sklepamo, da amorfna plast verjetno poveča upornost mej med zrni, prisotni Zr 4+ ioni v kristalni mreži ferita pa po analogiji z vgrajenimi Ti4+ ioni tvorijo stabilne pare s Fe 2+ ioni (3,4), kar ima za posledico zmanjšano prevodnost. Prisotnost Zr4+ ionov v kristalni mreži vpliva na upornost na enak način kot je bilo ugotovljeno za Ti4+ ione (3,4). V feritnih zrnih Zr4+ ioni z Fe2+ ioni tvorijo stabilne pare, ki zmanjšajo Verweyevo prevodnost (3,4). Tako povečana upornost v samih zrnih kot na mejah med zrni prispevajo k zmanjšanju magnetnih izgub kot posledice manjših izgub zaradi vrtinčastih tokov. Impedančne meritve vzorcev z različno množino dodatka Zr02 kažejo, da povečana vsebnost Zr02 v vzorcih povzroči ponoven padec upornosti na mejah med zrni (Slika 5) in pri večji množini ZrC>2 se znova povečajo magnetne izgube. Predpostavljamo, daje naraščanje magnetnih izgub pri višji vsebnosti Zr02 je posledica sprememb na mejah med zrni. Da bi pojasnili ta pojav, smo pri obeh vzorcih z različno količino vsebovanega Zr02 (0,1 ut.% in 0,5 ut.%) z EDS analizirali sestavo tekoče faze na mejah. Iz analize sestave mej med zrni ferita je razvidno, da so pri obeh vzorcih meje bogate na Si02, ki kot je splošno znano, tvori visokoomsko izolacijsko plast, visoka upornost mej med zrni pa zmanjša magnetne izgube ferita. Po drugi strani pa kaže analiza, da imajo vzorci z večjo množino Zr02 na tromejah med zrni poleg ZrC>2 in Si02 tudi precipitate ferita. Posnetki področja mej med zrni so prav tako potrdili, da je v steklasti fazi teh vzorcev veliko precipitatov ferita. 400 300 200 d. o 100 s 0.1 0.5 ui.% ZrOj 130 110 90 120 100 5 60 •¿T C0 20 ---- 0.5 1 ui. % Zr02 Slika 1: permeabilnost in magnetne izgube kot funkcija količine dodanega ZrOi- Slika 2: mehanska trdnost t/ odvisnosti od količine dopanta. 152 S. Beseriičar et al.: Vpliv dodatka ZrQ2 na mehanske. Informacije MIDEM 19(1989) 3, str. 151-154 Slika 3a: Posnetki prelomnih površin nedopiranega vzorca (A) in vzorca dopiranega 0,5 ut.% (B) ZrOz. Bistvena razlika med obema vzorcema je sestava tekoče faze, ki loči zrna ferita. V privem primeru imamo homogeno steklasto fazo, ki izolira zrna med tem ko imamo v drugem primeru, to je takrat, ko vsebujejo vzorci več Zr02, poleg steklaste faze še precipitate polprevodnega ferita. Taka zgradba področja mej med zrni ima v primeru s homogeno steklasto fazo, pri vzorcih z manj Zr02, zelo verjetno zaradi feritnih pre-cipitatov, nižjo električno upornost in s tem povezane večje magnetne izgube. Slika 4: Posnetek amorfne faze na mejah med zrni z mikrokristaliti ferita in pripadajoča uklonska slika (vzorecz 0,5 ut.% ZrOz). Slika 3b: 4. SKLEPI Dodatek Zr02 NiZn feritom izboljša magnetne lastnosti,to je magnetne izgube za faktor dva, ne da bi se bistveno spremenila magnetna permeabilnost, hkrati pa se poveča mehanska trdnost prav tako za faktor dva. Kot se je izkazalo, je vzrok za tako drastično izboljšanje obeh karakteristik dogajanje na mejah med zrni. Povečana upornost mej med zrni zaradi nastanka tanke plafeti amorfne faze in delno tudi vgrajevanje Zr4+ ionov v spinelno rešetko, preprečita zmanjšanje vrtinčastih Slika 4b: 153 Informacije MIDEM 19(1989) 3, str.151-154 S. Beseničar et al.: Vpliv dodatka Zr02 na mehanske.. Î.O« 03 T 2"' 09 2* 09 0« W 0* 04 Ct 04 0« 04 N251-00 > 04 g 3 3 5 S 8 t f, S * 1 * S S S S A i Ä * ' b). tokov in s tem tudi magnetnih izgub. Sprememba preloma iz intergranularnega pri vzorcih brez ZrC>2 v pretežno transgranularnega v dopiranih vzorcih kot posledica okrepljenih mej med zrni pa se odraža v izboljšani mehanski trdnosti. 5. LITERATURA 1. N. Clausen, M. Rühle, Advances in Ceramics 3, 1981, 137. 2. K. Hirota et all, Proc. 4,h Int. Conf.on Ferrites, San Francisco, Advances in Ceramics 15 (1985), 385. 3. T.G.W. Stijntjes, Proc. Int. Conf. on Ferrites, Kyoto, 1790, University of Tokyo Press, Tokyo 1971, 194. 4. C. Prakash, J.S. Baijal, J. Less-Common Metals, 106, (1985), 257. 5. S. Besenicar, M. Drofenik. T. Kosmac, V, Krasevec, IEEE Trans, on Magn., MAG-24, 2 (1988), 1838. 6. R. Gerhardt, A.S. Nowiek, J. Am. Cer. Soc., 69 (1986), 641. Slika 5: Krivulje poteka kompleksne impedance, ki prikazujejo vpliv količine dodanega ZrOi na dogajanje na mejah med zrni in v kristalni mag. Spomenka Beseničar, dipl. ing. Dr. Miha Drofenik, dipl. ing. Dr. Tomaž Kosmač, dipl. ing. Inštitut Jožef Štefan Ljubljana, Jamova 39 Prispelo:24.08.198 Sprejeto: 28.08.1989 154 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana MERITVE MEHANSKIH NAPETOSTI TANKIH PLASTI PECVD SILICIJEVEGA NITRIDA IN OKSINITRIDA Boštjan Gspan, Radko Osredkar KLJUČNE BESEDE: tanke plasti, dielektrične plasti, silicijev nitrid, silicijev oksinitrid, PECVD plasti, mehanska napetost, merjenje, eksperimenti VSEBINA: Meritve mehanskih napetosti tankih plasti plazemsko nanešenega silicijevega nitrida in oksinitrida kažejo, da so v obeh vrstah filmov po depoziciji napetosti tlačne. Rezultati kažejo na povezavo med vrednostmi lomnih količnikov filmov silicijevega nitrida in njihovimi mehanskimi napetostmi, medtem ko pri silicijevem oksinitridu take povezave ni. MECHANICAL STRESS MEASUREMENTS IN THIN PECVD SILICON NITRIDE AND SILICON OXYNITRIDE FILMS KEY WORDS: thin films, dielectric films, silicon nitride, silicon oxynitride, PECVD films, mechanical stress, measurement, experiments. ABSTRACT: Results presented in this contribution show that thin films of silicon nitride and silicon oxynitride deposited on silicon substrates by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) posess comprehensive mechanical stress. It is demonstrated that there exists a corellation between the mechanical stress in silicon nitride film and its refractive index, while no such corelation is observed in silicon oxynitride films. 1. UVOD Gotova monolitna vezja na silicijevih rezinah je potrebno zaščititi pred mehanskimi poškodbami, difuzijo ionov in vlago. Poleg naštetih lastnosti zahtevamo še, da plasti primarne zaščite, oz. pasivacije dobro prekrivajo prehode med plastmi (step coverage), se lahko oblikujejo v vzorec in imajo dobro adhezijo na aluminij in druge prevodnike kot tudi na dielektrike (1). V zadnjih letih za primarno zaščito uporabljajo tanke plasti dielektrikov, nanešenlh iz plinske faze s pomočjo plazme (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition - PECVD), ker dobro izpolnjujejo dane zahteve. Uporabljeni dielektriki so PECVD plasti silicijevega oksida, silicijevega nitrida in silicijevega oksinitrida. Za naštete plasti je značilna znatna mehanska napetost, ki lahko povzroči razpoke v tankih plasteh in ukrivljanje silicijevih rezin z nanešenimi tankimi plastmi. Če je v tanki plasti razpoka, tanka plast vezja ne ščiti več pred vlago in difuzijo ionov. Zaradi ukrivljanja silicijeva rezina lahko poči, ali pa se defekti v silicijevi rezini selijo na mesta z večjo mehansko napetostjo, kar spremeni električne lastnosti elementov, izdelanih na silicijevi rezini. Ker so mehanske napetosti v tanki plasti škodljive, jih moramo čim bolj odpraviti, kar pa pomeni, da jih moramo najprej izmeriti. S preprosto, hitro in natančno merilno metodo lahko potem tudi ugotavljamo vpliv naših posegov v proces depozicije na mehansko napetost. Ker so meritve debeline in lomnega količnika tankih plasti dobro izdelane In običajne pri depoziciji tankih plasti, smo želeli najti povezavo med lomnim količnikom in mehansko napetostjo. Spremembe sestave tanke plasti se kažejo v spremembah lomnega količnika tanke plasti. 2. MERITVE IN REZULTATI Za depozicijo pasivacijskih tankih plasti iz plinske faze so možne le depozicije s pomočjo plazme, ker potekajo pri temperaturah, ki so nižje od tališča aluminija, ki ga uporabljamo za povezave na integriranih vezjih. Mehanske napetosti v tankih plasteh nastanejo, ker se molekule iz plinske faze vežejo na površino silicijeve rezine in šele potem se tanka plast zgosti (2.). Zunanji znak mehanske napetosti v tanki plasti je ukrivljenost rezine z nanešeno tanko plastjo. Za določitev mehanske napetosti moramo določiti ukrivljenost silicijeve rezine z nanešeno tanko plastjo. Na voljo je več metod za merjenje ukrivljenosti. Uporabili smo tako metodo, za katero ni potrebna merilna oprema. Kontaktne metode so za tovrstne meritve neustrezne zaradi možnih sprememb ukrivljenosti med meritvami. Ukrivljenost smo poizkušali meriti tudi na osnovi interference. Pri meritvah bi na ta način dobili podatke o obliki površine cele rezine, vendar nismo mogli dobiti kvantitativnih podatkov, ker je število Newtonovih kolobarjev preveliko za ročno štetje. V literaturi (3.) predlagajo merjenje profila silicijeve rezine z metalurškim mikroskopom. Opisano metodo smo prilagodili glede na našo opremo. Ukrivljenost smo merili tako, da smo z mikrometrskim vijakom ostrili sliko površine silicijeve rezine. Po tej metodi smo dobili zadovoljive rezultate. Za naše meritve smo potrebovali vzorce silicijevih rezin z nanešenimi tankimi plastmi različnih sestav. Pri PECVD postopkih sestavo deponiranih plasti enostavno spreminjamo. Sestava deponirane plasti je močno odvisna od razmerja plinov v mešanici reakcijskih plinov. S spreminjanjem razmerja plinov deponiramo tanke plasti z različno sestavo. Tanke plasti smo deponirali s plazemskim reaktorjem Appelled Materials AMP 3300 II. ki je dobro poznan in opisan (4.,5'.). Glavni deli reaktorja so: valjasta komora z grelci in dvema elektrodama, napeljava reakcijskih 159 Informacije MIDEM 19(1989)3, str.155-156 B. Gspan, et al.: Meritve mehanskih napetosti tankih. plinov, katerih pretok kontrolirajo avtomatični regulatorji pretoka (Automatic Flow Controller - AFC) in pritekajo v reaktor v sredini spodnje ozemljene elektrode. Reakcijski plini tečejo radialno prek rezin, ki ležijo na ozem-Ijeni elektrodi (susceptorju) do roba komore, kjer jih izčrpamo iz reaktorja. Na drugo elektrodo je prek prila-goditvenega vezja priključen izvor izmenične napetosti radijskih frekvenc (RF), s katerim vzbujamo plazmo. Za znižan tlak v reaktorju skrbi Rootsova vakuumska črpalka s spremenljivo hitrostjo črpanja, kar zagotavlja veliko neodvisnost hitrosti pretoka reakcijskih plinov od tlaka v reaktorju. Depozicijo smo delali na devetih 50 mm (2 coli) rezinah Pensilco Co. orientacije (111). Med depozicijami smo rezine mokro jedkali. Naredili smo šest depozicij silicijevega nitrida in šest depozicij silicijevega oksinitrida. Debelino in lomni količnik smo merili z avtomatičnim elipsometrom Rudolph Research AutoEL II. Ukrivljenost smo merili z metalurškim mikroskopom Zeiss z 200-kratno povečavo. Meritve ukrivljenosti smo delali po depoziciji in po mokrem jedkanju. Ker je bil profil silicijevih rezin po jedkanju vedno enak, smo potrdili upravičenost predpostavke, da se mehanske napetosti v tanki plasti izravnajo z elastično deformacijo silicijeve rezine. Z izbiranjem najugodnejše lege rezin na susceptorju smo dosegli boljšo uniformnost deponiranih plasti kot je običajna za tak reaktor (1% uniformnost debeline in 3% uniformnost lomnega količnika.) Deponirali smo tanke plasti z vrednostmi lomnega količnika med 1.748 in 2.455 za silicijev nitrid in med 1.55 in 2.05 za silicijev oksinitrid. Mehansko napetost smo računali po (3.) formuli a = (io11/3.013)*(d2s/d,) * (z/r2)Pa kjer predstavlja a mehansko napetost, ds je debelina silicijeve rezine, df je debelina tanke plasti, r je razdalja od sredine rezine in z je odmik od ravne rezine. Številčni člen predstavlja snovne konstante silicija, vstavljene v izraz E/(1-v). Vtem izrazu je v Poissonov koeficient in E Youngov modul. Mehanske napetosti v silicijevem oksinitridu niso odvisne od lomnega količnika. Mehanske napetosti so tlačne in po absolutni vrednosti manjše od mehanskih napetosti v silicijevem nitridu. Tudi v silicijevem nitridu so mehanske napetosti tlačne. Naše meritve so pokazale povezavo med lomnim količnikom in mehansko napetostjo v tanki plasti silicijevega nitrida. Mehanska napetost v tanki plasti rahlo narašča z lomnim količnikom približno do vrednosti 2.06, nato pa pada. (si. 1.). Relativna natančnost meritev je 10%. Zaelipsometrične meritve debeline in lomnega količnika je značilna relativna natančnost meritve 0,5%. Pri merjenju profila silicijeve rezine je absolutna napaka ± 0,5 jim." Ob upoštevanju velikosti merjenih odmikov relativna napaka merjenih napetosti ne presega 5%. Večji del relativne napa- E(-108Pa) 9 0 % « 8 °<= ° 6 5 . 4 3 • . 2 " 1 {s ' « ' V 1 W ' « ' M M ' ' " ' « " " Slika : odvisnost napetosti tankih filmov PECVD silicijevega nitrida (krožci) in silicijevega oksinitrida (križci) od lomnega količnika tanke plas- ke meritev izvira iz predpostavk in zanemaritev pri izračunu mehanskih napetosti. 3. ZAKLJUČEK Deponirali smo PECVD tanke plasti silicijevega nitrida in silicijevega oksinitrida. Dosegli smo dobro uniformnost deponiranih plasti. Našli smo ustrezno brezkon-taktno metodo za merjenje ukrivljenosti rezin. Ukrivljenost silicijevih rezin z nanešeno tanko plastjo je znak mehanskih napetosti v tanki plasti. Iz ukrivljenosti smo izračunali mehansko napetost. Ugotovili smo povezavo med vrednostjo lomnega količnika in mehansko napetostjo v tanki plasti silicijevega nitrida. Pri tankih plasteh silicijevega oksinitrida nismo našli take povezave. V obeh vrstah tankih plasti so mehanske napetosti tlačne. V silicijevem oksinitridu je mehanska napetost opazno manjša kot v silicijevem nitridu. V silicijevem nitridu mehanska napetost rahlo narašča z lomnim količnikom do vrednosti 2,06 nato pa pada. Naši poizkusi kažejo, da je na osnovi znanega lomnega količnika tanke plasti možno napovedati velikost mehanske napetosti v tanki plasti. Za praktično uporabno tabele vrednosti lomnega količnika in pripadajočih mehanskih napetosti pa bi bilo potrebno občutljivost metode še povečati. 4. LITERATURA 1. D. Pramanik. Semiconductor international, pp. 94-99, June 1988 2. R.W. Hoffman, Surface and Interface Analysis, Vol.3, No. I, pp 62-66, 1981. 3. R. Glang et al., The review of scientific instruments, Vol. 36, No. I, pp. 7-10, january 1965 4.R.S. Rear et al, Solid State Technology, Juhe 1976 5. Poročilo LMFE za RSS (1983) Boštjan Gspan, dipl. ing. dr. Radko Osredkar, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Ljubljana, Tržaška 25 Prispelo: 10.08.1989 Sprejeto: 28.08.1989 156 UDK 621,3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA ZA INKAPSULACIJU U ELEKTRONIČKOJ I ELEKTROINDUSTRIJI Kata Milic KLJUČNE RIJEčI: inkapsulacija, elektroničke komponente, materijali za inkapsulaciju, polimeri, svojstva materijala, tehnološki procesi SADRŽAJ: Inkapsulacija elektroničkih komponenata i sklopova predstavlja važan zahtjev u svrhu postizanja odgovarajučih mehaničkih svojstava, smanjenje atmosferskih utjecaja i povečanje vremena eksploatacije APPLICATION OF POLYMER MATERIALS FOR INCAPSULATION IN ELECTRONIC AND ELECTROINDUSTRY KEY WORDS: encapsulation, electronic components, encapsulation materials, polymers, materials properties, manufacturing processes ABSTRACT: Incapsulation of electronic components and circuits represents an important demand for the purpose of reaching adequate mechanical characteristics, reduces time influence and prolongs their usage. 1. UVOD Elektroničke komponente i sklopovi koji se koriste u elektroničkoj i elektroindustriji potrebno je zaštititi u svrhu postizanja odgovarajučih mehaničkih svojstava, kako bi se smanjio atmosferski utjecaj, a to znači, da se poveča vrijeme eksploatacije komponente/sklopa. Zato je potrebno, vrlo pažljivo i vrlo stručno odabrati materijale odgovarajučih fizikalnih, kemijskih i mehaničkih svojstava, uzimajuči u obzir metode ispitivanja i uvjete eksploatacije. Najviše korišteni materijali su polimeri: silikoni, epoksidi, poliuretani i poliesteri. Kvaliteta inkapsulacije ovisi o izboru smole i utvrdivača. Na taj način se dobivaju odgovarajuča mehanička, fizikalna, električka, termička i klimatska svojstva. Koristenjem različitih aditiva kao što su fleksibilizatori, pigmenti i punila, strogo vodeči računa o omjeru miješanja i načinu pripreme mase (smjese) može se takoder dobiti odredena kvaliteta inkapsulacije. 2. SVOJSTVA INKAPSULACIONOG MATERIJALA Materijal za inkapsulaciju mora imati slijedeča svojstva: a) neznatno stezanje za vrijeme polimerizacije (umre-žavanja), b) bez izluživanja korozivnih tvari za vrijeme rada, c) dobro adheziju na metale i mnoge druge materijale, d) dobra mehanička i dielektrička svojstva, e) visoku otpornost na vlagu, f) dobru otpornost na temperaturno starenje, g) dobru otpornost na temperaturne promjene, h) odličnu otpornost na kemikalije, i) svojstvo samogasivosti. 3. PODRUČJE PRIMJENE INKAPSULACIONOG MATERIJALA Imajuči u vidu svojstva, polimerni materijali imaju široko područje primjene, a to su: a) inkapsulacija pasivnih elektroničkih komponenata (ot-pornici, kondenzatori, induktivne komponente), b) inkapsulacija aktivnih elektroničkih komponenata (diode, integrirani krugovi), c) elektroničkih sastavnih dijelova, d) gotovih sklopova, odnosno uredaja Obzirom na široko područje primjene polimernih materijala nemoguče je napraviti jedinstvenu tabelu iz koje bi bila vidljiva primjena svih polimernih materijala za sva područja u elektroničkoj i elektroindustriji. Tabela br.1 i tabela br. 2 prikazuju materijale koji se mogu koristiti za inkapsulaciju u hibridnoj mikroelektroničkoj industirji. Za potrebe u elektroindustriji ovi materijali ne bi zadovoljili, jer su tehnički zahtjevi za ispitivanje i eksploataciju bitno drugačiji. 4. TEHNIKE INKAPSULACIJE U praksi se koriste razne tehnike inkapsulacije, a izbor ovisi o uvjetima ispitivanja i eksploatacije komponente/sklopa. U svakom slučaju izbor je diktiran cijenom i kvalitetom inkapsulacije. Uglavnom se koriste četiri tehnike, a to su: a) Inkapsulacija lijevanjem (engl. casting) Kod ove tehnike smjesa se lijeva pod vakuumom u kalup s komponentom/sklopom, koji može biti napravljen od različitog materijala kao što su različite silikonske gume, razne vrste plastike ili metali. 161 Informacije MIDEM 19(1989)3, str. .157-159 K. Milič: Primjena polimernih materijala za inkapsulaciju Tabela 1: Svojstva polimernih materijala za inkapsulaciju tehnikom lijevanja Sistem/umreživač - epoksid/alifatski poliamin silikon Omjer miješanja težinski 100:12 1:1 Viskozitet (smjesa) mPas/°C 1200/25 3000 Radno vrijeme min/°C 30/25 25/25 Minimalno vrijeme polimerizacije hf>C 24/25 3 min/150; 8 min/100; 8 sati/25 Spec. gustoča g/cm3 1.41 1.38 Temperatura distorzije °C 35 - Tvrdoča,Shore A i D - 85 Shore D 55 Shore A Vučna čvrstoča N/mm2 35-55 35 Koeficient lin.term.ekspanzije K'1 130.10"6 42.10"7 Termička vodljivost W/mK 25 °C 0.2 84 Zapaljivost,metoda UL94 - V-0,4 mm V-0 Apsorpcija vode % 10dana/25/oC 0.4 0.1 30 min/100°C 0.6 - Dietektrička čvrstoča kV/mm 16(debljina uzorka 2 mm) 18(debljina uzorka 3.2 mm) Dielektrička konstanta e 3.7,50Hz 3.05,100 Hz | Važno je znati da kod ove tehnike kalup s komponen-tom/sktopom mora biti predgrijan odredeno vrijeme na odredenoj temperaturi, ukoliko se radi o endotermnom procesu polimerizacije tj. o procesu gdje se mora dovesti odredena količina topline da bi došlo do procesa polimerizacije. U protivnom, ako se radi o egzotermnom procesu tj. o procesu u kojem dolazi do oslobadanja topline, komponenta/sklop se ne predgrijavanju jer može doči do vrlo burnih reakcija koje mogu imati za posledicu vizualni škart, a visoka temperatura čak može dovesti do uništenja komponente/sklopa. Obično se radi o dvokomponentnom ili višekomponent-nim sistemima, pa je neophodno poštivati omjer mije-šanja, takoder i temperaturu pripreme, jer bilo koje nepo-štivanje ovih uvjeta dovodi do promjene kvalitete inkap-sulacije. Takoder je važno poštivati uvjete polimerizacije, pogotovo se mora paziti da masa ne polimerizira na temperaturi koja je viša od optimalne, a takoder ne odgovara za potpunu polimerizaciju preniska temperatura. U oba slučaja radi se o promjeni kvalitete inkap-sulacije. c) Inkapsulacija uranjanjem (engl. dip coating) Za ovu vrstu inkapsulacije koriste se materijah koji imaju tiksotropno svojstvo. Ovom tehnikom postiže se debljina sloja 0.2 do 1.0 mm što ovisi o broju uranjanja u masu kao i za prethodni tip inkapsulacije kalupi nisu potrebni što daje ekonomičniju proizvodnju. Medutim, treba naglasiti, da se ova vrsta inkapsulacije kao i inkapsulacija prahom koristi tamo gdje postoje široke tolerancije dimenzija i oblika komponena-ta/sklopova, ali je po kvaliteti lošija od inkapsulacije lijevanjem. d) Inkapsulacija injekcionim prešanjem (engl. injection moulding) Neki polimeri (epoksidi, polietileni, polipropileni, polies-teri, poliestersulfoni, polieterketoni, polietereterketoni, flouropolimeri itd.) su specijalno pogodni za injekciono prešanje. b) Inkapsulacija prahom (engl. fluidized bed coating) Za razliku od prethodne tehnike, ovdje nisu potrebni kalupi. Materijal koji se koristi je jednokomponentni prah fluidiziran u kadi stroja. Ovom tehnikom postiže se debljina sloja 0.2 do 1.0 mm, što ovisi o broju uranjanja i temperaturi predgrijavanja komponente/sklopa, što je obavezno. Kad prah dode u kontakt sa vručom površinom tali se i stvara integralnu inkapsulaciju, koja se naknadno ter-mički obraduje dajuči pri tome dobru adheziju izmedu komponente/sklopa i inkapsulacije. Ovaj tip inkapsulacije je jeftiniji od prethodne, ali je lošiji po kvaliteti. Obzirom na visoke zahtjeve na kvalitetu tih materijala, svojstva se bitno poboljšavaju dodatkom staklenih ili ugljikovih vlakana ili mineralnih punila. Takvi materijali imaju odlična električka, mehanička i termička svojstva, zbog toga se koriste za inkapsulaciju komponena-ta/sklopova, a pogotovo za inkapsulaciju jezgre velikog volumena. Velika primjena im je takoder u elektro i industriji kučan-skih aparata i telekomunikacionih uredaja, gdje se takoder postavljaju visoki zahtjevi na kvalitetu. Za proizvodača tih materijala to predstavlja poticaj za rad na novim i usavršavanju postoječih materijala, koji če zadovoljiti specifične zahtjeve kupca. 158 K. Milič: Primjena polimernih materijala za inkapsulaciju Informacije MIDEM 19(1989)3, str. 157-159 Tabela 2: Svojstva polimernih materijala za injekciono prešanje na bazipolifenilenoksida MEHANIČKA SVOJSTVA Cvrstoča na vlak N/mm2 45 Istezanje % 2-4 Modul izvlačenja N/mm2 2400 Savijanje N/mm2 - Modul savijanje N/mm2 2500 Udarna žilavost J/m 250 Tvrdoča H358/30 N/mm2 87 Tvrdoča, Rockwell - R 115 Otpornost na kidanje g 0.020 TERMIČKA SVOJSTVA Indeks kisika % 33 Samoqasivost (debljina uzorka 1.6 mm) UL 94 94 HB Postojanost na toplinu.Vicat B °C 105 Termička vodijivost W/m°C 0.16 Skupljanje u kalupu % 0.5-0.7 Koeficient lin.term.ekspanzije m/m°C 7.10'5 FIZIKALNA SVOJSTVA Specifička gustoča g/cm3 1.10 Upijanje vlaqe,24 h/25°C % 0.08 ELEKTRIČKA SVOJSTVA Specifički otpor Ohm x m >105 Dielektrička čvrstoča (debljina uzorka 3.2 mm) kV/mm 16 Dielektrička konstanta, e 2.7,50Hz/25°C 2.6,1 MHz/25°C Faktor gubilka tg8 0.0004,50Hz/25°C 0.0009,1 M Hz/25°C 5. Zaključak Obzirom na dobra svojstva, može se zaključiti da poli-merni materijali imaju veliku važnost i široko područje primjene u elektroničkoj i elektroindustriji. Pri tome treba vrlo pažljivo odabrati odgovarajuči materijal, a takoder poštivati način primjene i uvjete polimerizacije, o čemu takoder ovisi kvaliteta inkapsulacije. 6. Literatura 1. C.A. May, Tanaka, Epoxy Resins, M. Dekker Inc., N.Y. (1973) 2. H. Lee, K. Neville, Epoxy Resins, McGraw-Hill Co., N.Y. (1957) 3. Hybrid Circuit Technology, maj 1988 4. S.M. Boyer, Proceeding, 4th EHMC 1983, Copenhagen, 122-132 Kata Milič, dipl.ing., RORIZIETA, Božidarevičeva 13, 41000 Zagreb Prispelo: 16.01.1989 Sprejeto: 17.06.1989 159 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana MATERIALI - MATERIALI - MATERIALI POVEZAVA MED RAZVOJEM IN STANDARDIZACIJO PRI SODOBNI TEHNIČNI KERAMIKI (Povzeto po Advanced Ceramic Materials, vol. 3, No.5,1988) Darja Uvodič Sodobna tehnična keramika je zaradi svojih odličnih in vsestranskih lastnosti predmet intenzivnih raziskav in predstavlja zaenkrat najperspektivnejše področje razvoja sodobnih materialov. Izredno važen je hiter prenos teh visoko performančnih materialov na trg. Zanimanje za ta hitri prenos se širi po vsem svetu. Tovrstne aktivnosti je opaziti posebej pri tistih državah, ki predstavljajo važen trgovinski segment na tem področju. Ob skokovitem napredku na tem področju se pojavljajo donosne inovacije, novi izdelki z boljšimi ali povsem novimi lastnostmi za najrazličnejše aplikacije kot so: rezilna orodja, razni na obrabo odporni sestavni deli, senzorji kisika, polprevodniki in polprevodni nosilci, mikrovalovni valovodi, biomedicinski implantati in sestavni deli za motorje. Zadnja leta je veliko senzacijo povzročila visokotemperaturna superprevodna keramika, ki bi lahko v bodoče imela veliko vlogo na marsikaterem in- dustrijskem področju, kakor tudi v transportu, komunikacijah, računalništvu in energetiki. Za sodobno tehnično keramiko je značilna kompleksna soodvisnost med načinom obdelave in strukturo na eni strani ter lastnostmi in performanco na drugi. Znanje se sicer prenaša v proizvodnjo, vendar pa pri tem manjka vrsta komercialnih standardov za testne metode, klasifikacijski sistem, enotna terminologija in referenčni materiali. To so osnovna orodja za širjenje na tržišču. Pomanjkljiva standardizacija je lahko pomemben faktor, ki ovira komercializacijo novih izdelkov. Standardi olajšujejo trgovanje z izdelki na domačem tržišču, na svetovnem tržišču pa so neobhodni. Zato je potrebno mednarodno sodelovanje na tem področju. Tabela 1 predstavlja seznam držav, ki imajo nacionalni razvojni program na področju sodobne tehnične kera- Advanced Ceramics R&D and Standards Programs* Reqion/country Relative size* R&D program Standards activity Europe United Kinqdom *** ** West Germany **** * France ** - Italy * - Netherlands * - Belqium * - Denmark - Spain * - Sweden it* * European Communities ** * North America Canada * - United States Pacific Japan **** Korea * * Australia * - * Compiled in part, from information provided byR. Morrell, Key: **" is very large, "* is large," is medium, * is small, and - is none or not known Tabela 1 160 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana mike in intenzivnost njihovega udejstvovanja pri tej standardizaciji. V tabeli 2 je seznam organizacij, ki sodelujejo pri razvoju standardov za sodobno tehnično keramiko ob navedbi področja njihovega delovanja. Standardi so bistveni povezovalni del uspešnega poslovanja in razvoja. Za razvojnika lahko pomenijo osnovno preskusno metodologijo, za proizvajalca in uporabnika pa pomenijo klasifikacijo materialov in naprav in njihovo specifikacijo. Komercialni standardi predstavljajo prenos informacij med razvijalcem, proizvajalcem in uporabnikom. So osnova za sporazumevanje med kupcem in prodajalcem ter pravna osnova za pogodbe. Standardi so tudi osnova za verifikacijo inovacijskega procesa, oz. tehnologije, vendar pa njihovo oblikovanje poteka postopno po fazah tega procesa, od ideje do novega izdelka. Oblikovanje standardov mora teči vzporedno z razvojem novega izdelka, tako da je ob končanem razvoju pripravljen za komer cializacijo izdelka, kar bistveno povečuje konkurenčnost proizvajalca, ki se s tem izogne nepotrebni izgubi časa. V tabeli 3 je prikaz postopne izdelave standardov v odvisnosti od inovacijske faze pri razvoju novega izdelka. S to postopno izdelavo standardov se ukvarja cela vrsta organizacij kot n.pr. VAMAS, IEA, ISO. ISO daje poudarek mednarodni standard izacijski metodologiji ob sodelovanju pooblaščenih nacionalnih organizacij, kot so ANSI in AST M v Ameriki, JISC na Japonskem, BSI v Veliki Britaniji. Raziskovalne institucije, ki jih financira vlada (n.pr. National Bureau of Standards v Ameriki, National Physical Laboratory v Veliki Britaniji, Japan Fine Ceramic Center na Japonskem) se ukvarjajo s standardizacijo materialov in raziskavami na področju merilne tehnike, vendar pa niso pristojne za oblikovanje in promocijo komercialnih standardov. V večini dežel je ta del prepuščen industriji. Država se udejstvuje le v obliki podpore in kontrole tega dogajanja. Ta način oblikovanja in uveljavljanja komercialnih standardov se je pokazal kot najboljši do sedaj, tako na nacionalnem kot tudi na internacionalnem področju. Na področju sodobne tehnične keramike se ta proces šele začenja. Razvoj standardov, vtradicionalnem smislu, zaostaja za razvojem. Pri tradicionalnem pojmovanju International National International Organization for Standardization (ISO) Secretariat: Geneva, Switzerland, representing 90 countries. Focus: Promotes and develops international standards of all types: no known committee activity on advanced ceramics Association Française de Normalization (AFNOR) Headquarters: Paris, France. Focus: Principal standards organization in France: no known separate advanced ceramics committee European Community for Standardization (CEN) Headquarters: Brussels, Belium, representing member nations of the European Communities. Focus: Development of European Standards and harmonization documentation and procedures: no known separate committee activity on advanced ceramics. Deutches Institut fur Normung (DIN) Headquarters: Berlin, Federal Republic of Germany Focus: Principal standards organization in West Germany develops standards of all types; no known separate advanced ceramics committee Versailles Project on Advanced Materials and Standards (VAMAS) Secretariat: National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD. United States, representing eight member countries. Focus: Pre-standards research on advanced materials, including ceramics Japanese Industrial Standards Committee (JISC) Headquarters: MITI, Tokyo, Japan Focus: Coordinates standards development and information in Japan, working with international organizations like Japan Standards Association, and others; Japan Fine Ceramics Center (JFCC) performs advanced ceramics standards development. International Energy Agency (IEA) Secretariat: Paris, France, under the auspices of the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) Focus: Special program on advanced ceramics, with U.S., Germany, and Sweden participating; prestandards research British Standards Institution (BSI) Headquarlers: London, England Focus: Principal standards organization in U.K.: develops standards of all types working with participating organizations like the National Physical Laboratory; has advanced ceramic committee. American National Standards Institute (ANSI) Headquarters: New York, NY, United States Focus: U.S. representative to ISO in the development of international standards; works with national bodies such as ASTM, ASME, and IEEE; no known separate committee for advanced ceramics. ASTM(formerly American Society for Testing and Materials) Headquarters: Philadelphia, PA, United States. Focus: Develops standards of most types; has separate committee on advanced ceramics Tabela 2: Representative Standards - Associated Organizations 165 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana Advanced Ceramics Standards Hierarchy Innovation Stage Test standard category Purpose and use Ideageneration Basic Research Invention Obtain intrinsic/basic materials character for functional attributes Technical feasibility Directed basic research Obtain property data for materials behaviour for application suitability Product design and development Development Translation Obtain reliable property database; predict performance for design methodology Prototype/interim manufacture Quality assurance Statistical process control Manufactured products Materials/device acceptance Commercialization Purchase classifications and specifications Tabela 3 tudi običajno menimo, da če je nek proizvod standardiziran, potem je že tudi na tržišču. S prodiranjem izdelkov visoke tehnologije, med katerimi so tudi tisti s področja sodobne tehnične keramike, pa so v svetu prišli do spoznanja, da.se morajo standardi, glede na kratke inovacijske čase in hudo konkurenco na trgu, razvijati vzporedno z znanstvenim in tehnološkim razvojem. Glede na dejstvo, da sodobna tehnična keramika ne predstavlja homologne vrste materialov, oz.izdelkov, so tudi njeni standardi različni in prilagojeni izdelkom. Tehnično gledano je sodobna tehnična keramika anorganski, nekovinski material z visoko performanco, ki ga ponavadi pri visokih temperaturah oblikujemo v različne izdelke in sestavne dele. Da bi dosegli ustrezno mik-rostrukturo, ki je potrebna za specifične funkcionalne atribute, zahtevajo vsak zase specifično obdelavo. Funkcionalne atribute delimo v množico mehanskih, kemijskih, magnetnih in električnih lastnosti. Pri sestavnih delih za toplotne stroje ali rezilno orodje, na primer, so pomembne mehanske lastnosti skupaj s kemijskimi, kot naslednjimi najvažnejšimi lastnostmi. Tak standard mora vsebovati predpise za preskušanje mehanske in kemijske odpornosti dotičnega materiala. Pri podlagah v mikroelektroniki je važna odpornost na mehanske in električne obremenitve, ki pa se razen v obremenitvenih preskusih odraža tudi v termični prevodnosti in fazni, oz. mikrostrukturni analizi. Iz takih primerjalnih razmišljanj je razvidno, da praktično vsak izdelek na tem področju zahteva vrsto standardov, ki skupaj predstavljajo potrebno orodje za celovito ka-rakterizacijo posameznega izdelka. Takemu pristopu bi lahko rekli matrični pristop, ki omogoča množico variant s fiksnimi elementi. Hierarchy of Advanced Ceramics Standards Needs Innovation stage Category Typical standard area Invention Characterization Electron microscopy Diffraction and scattering techniques Analytical (phase analysis, chemical composition) Nondestructive evaluation Properties Mechanical (tensile strenght, elastic, hardness, etc.) Thermal (conductivity, expansion, heat capacity, etc.) Electrical (resistance, conductance, dielectric constant, magnetic, etc.) Optical (index, transmission, reflectance, etc.) Chemical (phase diagrams, thermodynamic quantities) Translation Design Database systems and reference data Statistical procedures (finite element, Weibull statistics) Proof testing Processing (nonproprietary) Statistical process control (sampling, physical measurement, particle size, size distribution, morphology, phase analysis, density, porosity, surface characterization, rheology, microsturcture characterization, » processing conditions, processing temperatures, atmosphere) Nondestructive tests Commercialization Performance Time dependent processes in use environment: mechanical (creep, toughness, fatigue, wear, abrasion, etc.);thermal (shock, diffusivity); corrosion (chem. attack, vaporization, oxidation, reduction) Other product specific (optical, electrical, magnetic, etc.) Classifications and terminology Specifications Tabela 1 160 Informacije MIDEM 19(1989)3, Ljubljana V zvezi s takim pristopom so bile narejene določene posplošitve glede potreb po standardih, ki jih je izvedel ASTM Committee C-28 in ki so predstavljene v tabeli 4. Podobne liste potreb po standardih so v delu tudi pri drugih nacionalnih in mednarodnih skupinah. BSI se, na primer, ukvarja s standardi za preskušanje fizikalnih, termičnih in mehanskih lastnosti keramike za vgradnjo. IFCC ima obširen program na področju preskušanja mehanskih lastnosti. Skupina, ki jo financira IEA, raziskuje področje karakterizacije prahov in mikrostrukture ter spreskušanja natezne trdnosti. VAMAS vodi vrsto projektov v zvezi s preskušanjem trdnosti in obrabe ter računalniškimi bazami podatkov o materialih. ENOTNI SISTEMI KVALIFIKACIJE Tako za kvalifikacije, kot za specifikacije je potreben enotni terminološki okvir, ki vsebuje definicije, enote, simbole, kratice in nomenklaturo. Vse skupaj omogoča prenos, obdelavo in prikaz informacijskega materiala v odvisnosti od namembnosti. Tradicionalni materiali, kot n.pr. kovine in groba keramika, imajo tak klasifikacijski sistem, da je prikrojen za zelo specifične potrebe, oz. uporabo. Pri sodobni tehnični keramiki pa temu ni tako. V tabeli 5 je prikaz potreb po informacijah o materialih v različnih industrijskih pa- Materials Information Needs by Industrial Grouping Industry group Materials classes Ferrous Non-fer-rous Refractories and superalloys Ceramics and glasses Composites Inorganic compounds Plastics Semiconductors Wood Civil engineering * * * * Transportation * * » * • * Power generation * * * * Aerospace * * * * * * Defense * * * * » Chemical * + * Oil and gas * * * Electronic and communication * * * Materials producers * * » * * * Consumer products * * * * * Other industrial products * * * Industry group Properties g roups Mechanical Thermal Electrical.electronic and magnetic Other physical Corrosion and oxidation Processability Civil engineering * Transportation * * * Power generation * * * Aerospace * * * * Defense * * » * Chemical * Oil and gas Electronic and communication * * * Materials producers » * * * Consumer products * * * Other industrial products * * * Accepted from a workshop report by Westwood and Rumble Tabela 1 nogah. Iz nje je razvidno, da je področje stekla in keramike prisotno v zelo različnih industrijah, ki te materiale uporabljajo v povsem različne namene in z različnimi zahtevami. Posledica tega je, da se, tako razvojniki in tehnologi, kakor tudi nabavniki, pogosto obotavljajo nabaviti nove materiale visokih tehnologij tudi zaradi pomanjkanja ustreznega klasifikacijskega sistema, ki daje informacije o performančnih omejitvah in preskusnih postopkih teh materialov. Za napredek klasifikacije na področju sodobne tehnične keramike se najbolj zavzemajo: American Ceramic Society, The United States Advanced Ceramics Association, Department of Commerce v Združenih državah in Japan Fine Ceramics Center (razvoj baz podatkov). Pri tem večnamenskem klasifikacijskem sistemu so možne: (a) Klasifikacije po kategorijah končnih uporabnikov. To je najboljša podlaga za komercialne namene in industri-jo(n.pr. kemijski:plinski senzorji; električnkpodloge za mikroelektroniko; termomehanski: proizvodi za avtomobile; mehanski: rezilna orodja, itd. (b) Kategorizacija po glavnih kemijskih sestavinah in obdelavnih postopkih. 160 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana (c) Kategorizacija po funkcijskih atributih (n.pr.: mehanski, kemijski, termični, električni, magnetni, optični, biološki). (d) Kategorizacija po komercialnih oblikah (n.pr.: monolitni, kompozitni, debeloplastni, praškovni, vlaknasti materiali). (e) Kategorizacija po dogovorjeni terminologiji in nomenklaturi oz. akronimih. (f) Vgradnja podatkov o mejnih vrednostih lastnosti in perfomance, validacijskih postopkih (preskusni postopki, orientacijke vrednosti) ter splošne specifikacije, referenčni podatki in materiali. (g) Kompatibilnost z računalniškimi bazami podatkov. PRESKUSNI STANDARDI ZA MEHANSKE LASTNOSTI Mehanske in termične lastnosti so za uporabnike najbolj kočljivi parametri pri načrtovanju izdelkov In zagotavljanju kakovosti v uporabi. Za sedaj ni niti nacionalno, niti mednarodno sprejetih standardov za vrsto lastnosti in perfomanc s tega področja (preskusni postopki, terminologija, specifikacije, klasifikacije, referenčni materiali) in to dejstvo močno ovira nadaljni razvoj. Položaj je posebno problematičen pri mehanskih preskusih pri visokih temperaturah, ker se v bistvu razlikujejo od preskusov pri klasičnih nižjih temperaturah. Pri sobni temperaturi nastopajo odpovedi zaradi krhkosti, ki jo povzročajo napake v strukturi zaradi tehnološke obdelave. Pri visokih temperaturah pa postane keramika prevodnejša, pri čemer se pojavljajo mikrostrukturne modifikacije, ki so glavni vzrok za odpovedi. V glavnem lahko rečemo, da se pri poviševanju temperature pomembnost napak pri sobni temperaturi zmanjšuje, ob hkratnem povečevanju napak zaradi lezenja strukture. Za obvladovanje te problematike je potrebno izbrati ustrezne preskusne metode, kar pa je zelo zahtevna naloga. ZAKLJUČEK Proizvodnja sodobne tehnične keramike z vse večjo paleto uporabe na področju visokih tehnologij je v vse večjem zamahu. Brez mednarodno verificiranih in sprejetih standardov na tem področju (preskusne metode, terminologija, specifikacije, klasifikacije, referenčni materiali) ne bo možno več normalno poslovati in ostati konkurenčen. Ob spoznanju teh dejstev se je začelo delo na standardizaciji na tem področju. Splošne potrebe so bile definirane. Najbolj nujna je potreba po enotnem klasifikacijskem sistemu za sodobno tehnično keramiko in po standardnih preskusnih postopkih za mehanske lastnosti in perfomanco. Razvoj teh standardov se je začel v mednarodnem institucionalnem okviru. Potreba poteh standardih je velika, vendar bo potrebno tem aktivnostim dati večji zagon. D. Uvodič, dipl. ing SOZD ISKRA Področje za razvoj Ljubljana, Trg revolucije 3 Ljubljana 168 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ Applications of Frigen 113 TR and Hostinert in the Electronic Industry E. Neumann Hoechst Chemicals Division is steadily expanding its product range of chemicals for the electronics industry. Today two important product families shall be presented: Frigen 113 TR, which has become indispensable for cleaninaof electronic components, and the recently developed Hostinert-perfluorinated inert liquids. 1. FRIGEN 113 TR AND ITS MIXTURES FOR INDUSTRIAL CLEANING We supply Frigen 113 TR the chlorofluorocarbon solvent for industrial cleaning; especially for electronic, electrical and mechanical equipment. Chemically, it is trichlorotrifluoromethane. CCI2F-CCIF2, which is available as standard type Frigen 113 TR-T and in mixtures. Frigen 113 TR-T is a colourless, clear liquid and it is heavier than water. The density is 1,58 kg /dm3 at 20° C. The boiling point is about 48° C. Frigen 113 TR-T is not harmful to the health if properly used. The Occupational Exposure Limits were fixed at 500 ppm. But this is not a toxicity limit. Only at higher concentrations (about 5000 ppm) in animal trials slight changes were observed. Care must be taken, however to avoid contact of the solvent and its vapours with open flames and glowing electrical heating elements. Frigen 113 TR-T is a mild solvent. The most important characteristic is its selective cleaning power. It is used for cleaning components in which sensitive plastics are combined with metals. Most plastics and resins remain uneffected - apart from polystyrene and soft PVC. Frigen 113 TR-T is chemically stable; it is also stable to the exposure of light and air and a stabilisation with acid acceptors is not necessary. It does not react with metals - apart from zinc and zinc alloys in the presence of moisture. Frigen 113 TR-T can be employed like chlorinated hydrocarbons (per- or trichloroethylene) in the vapour and liquid phase, with and without ultrasonic vibration. Frigen 113 TR-T is the basic solvent for industrial cleaning. To enhance the cleaning effect, it often proves useful to combine the product with other solvents - either as a mixture or as an azeotrope - or with a dry-cleaning detergent and to use ultrasonic vibration in addition. The Frigen 113 TR-types are described in more detail in the "Frigen briefing" brochure. Frigen 113 TR and its mixtures can be used for all conventional industrial cleaning methods like dipping with or without ultrasonic, hot dipping, vapour degreas-ing, spraying and brushing off. In view of the recent discussion about CFC's and their effect on the stratospheric ozone layer, it should be pointed out that Hoechst is deeply engaged in the research for CFC-Substitutes With reduced or zero effect on ozone depletion. Frigen 113 TR-mixtures, which have a reduced ODP . (ozone depletion potential) can be regarded as intermediate steps in this direction. Frigen 113 TR-types have proved very effective for cleaning highly sensitive electronic components and especially on printed circuits for removing general dirt and after soldering. Not only printed circuits, but also fully assembled units such as amplifiers, condensors, transistors, relays, valve components, all electrical and mechanical equipment like counters, small type motors, instruments can be cleaned in Frigen 113 TR-T and its mixtures. When the correct method is used, the cleaning action is such that no residues remain after vapour drying with pure Frigen 113 TR-T. The residue on vaporization is 2 ppm, the purity is about 99,9 % by weight. And now some examples for working processes with Frigen 113 TR-T, solvent mixtures and ultrasonic vibration: 1. to clean printed circuits 2. to clean office machines 3. to clean spectacle frames 4. to clean metals and plastics 5. to celan and dry quartz pieces 169 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana Recovery of contaminated Frigen 113 TR-T and its mixtures Contaminated Frigen 113 TR-T and its azeotropic mixtures can be regenerated by distillation. The distillate obtained can be used again for rinsing operations, it is not pure Frigen 113. Frigen 113 TR-P and Frigen 113 TR-E 35 can be distilled in the same manner. It gives a mixture of 2 propanol or ethanol with Frigen 113. From this mixture the original mixture can be produced again by density determination. Conclusion Hoechst supplies Frigen 113 TR of high quality standard and provides experienced support with technical services and technical know how. 2. USES OF "HOSTINERT-PERFLUORINATED INERT LIQUIDS IN THE ELECTRONIC INDUSTRY Introduction Under the trademark Hostinert, Hoechst offers a range of perfluorinated liquids whose thermal and chemical resistance is highlighted as a major product property by the use of the word "inert" in the name. Hostinert is an example of the development of high-added-value products in the "RHoechst High Chem" range. The Hostinert range comprises highly resistant safe inert liquids for uses where test and working fluids are required to meet very exacting standards. Properties Hostinert liquids are organofluorine compounds that are composed entirely of carbon, fluorine and oxygen a-toms. Due to the high electronegativity of the fluorine atom, fluorine and carbon form strong bonds that are very difficult to break. Fluorine atoms also form a shield round the carbon skeleton of an organofluorine molecule, protecting it against thermal and chemical attack. This molecular structure accounts forthe special properties of the Hostinert products: stability to high temperatures, resistance to reactive chemicals, water and oil repellency, low-friction surface with a lubricating action. The Hostinert products are clear, colourless and odourless liquids which are not miscible with water or most organic liquids. But they have good affinity for highly fluorinated liquids. They are not flammable, not ig-nitable, physiologicaly inert and stable to concentrated acids and alkalis even at high temperatures. Main Applications Vapour Phase Soldering The Hostinert products with their uniform molecular composition and high purity have a defined boiling point. It therefore permits precise temperature control for example in vapour phase soldering (VPS). The vapour phase refiow technique utilizes the latent heat of vaporization from a boiling fluid to melt the solder on electronic components. This kind of refiow soldering is done by means of a two step process. In the first step, a specific amount of solderpaste is applied to the surface to be soldered (screen-printed on the board followed by component placement and bakeout). The refiow step consists of adding heat to melt the solder and form the joint. A perfluorinated liquid such as Hostinert 216 is boiled for example by means of immersion heaters. The hot vapours from the boiling fluid condense on the assembly giving up the heat of vaporization and causing the solder to melt. Since the system is at atmospheric pressure, the temperature of the assembly cannot exceed the boiling point of the liquid (216 °C). Since the vapour travels rapidly to all areas of the assembly, the soldering process is rapid and relatively independent of component geometry compared to other refiow techniques. The vapour phase refiow process occurs in a nearly oxygen-free environment. Both batch and continuous in-line machines are available for vapour phase refiow. The batch processing needs besides the perfluorinated liquid as the primary working fluid, a top layer of a secondary vapour (fluorocarbon 113 such as Frigen 113) for reducing loss of primary vapours. The continuous in-line, conveyorized machines are capable of fitting into a totally automated production line, and eliminate the need for a secondary vapour zone. Testing Other applications for the perfluorinated liquids have been developed in the electronics industry - primarily in the testing of integrated circuits and other components. These test baths are used to measure or detect a wide variety of properties of electrical devices. The two main types are thermal shock and gross leak. The systems of shocktest chambers expose the test specimen cyclically to high and low temperature extremes (-80 °C up to +220 °C). The environment can either be liquid or gas. The extremely rapid temperature change leads to immediate detectable failure of mechanically weak interfaces, such as, for example, chip adhesion, weak housings etc. In most cases two different liquids are used forthe cold and forthe hot bath. The application of two fluids is not practical because of the cross contamination of both liquids. We suggest instead to use only one liquid with a low pour point and a high boiling point such as Hostinert 216 or 272 for both baths in order to avoid this disadvantage. The perhaps most frequently used gross leak test method is the application of perfluorinated liguids in a Bubble Test Chamber. When a device with a cavity Is immersed in such a heated liquid, there is an increase of internal gas pressure. If there is a leak, this results in a stream of bubbles. The internal pressure is a function of the temperature of the liquid, the immersion time and 170 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana HOSTINERT Boiling point at 1013mbar °C Solidification point °C Density at +20 °C g/cm3 Kinematic viscosity at +20 °C mm2/s Specific heat of liquid at 25 °C KJ/(kg.K) Surface tension at 25 °C m N/m Refractive index n 130 130 < -85 gelpoint 1,78 1,20 1,07 13,6 1,272 175 175 < -85 gelpoint 1,82 2,42 1,09 14,6 1,279 216 216 -108 glasstemperature 1,84 4,77 1,08 15,4 1,286 272 272 -75 gelpoint;-90 glasstemperature 1,86 12,34 1,06 16,2 1,291 HOSTINERT DC at room temperature Electrical con-dictivity at 25°C S/cm Molar mass g/mol Acute toxicity (oral, rat) mg/kg body weight Flashpoint Ignition temperature ,°C Uses 130 1,77 10"9 570 >5000 none, not flammable >650 reliability tests, temperature calibration, dew point determination 175 1,81 10'9 736 >5000 none, not flammable >650 environmental tests, leak-tests, burn-in-tests, temperature calibration, dewpoint determination 216 1,92 io~9 902 >5000 none, not flammable >650 vapour phase soldering, thermal shock tests 272 1,97 IQ"9 1234 >5000 none, not flammable >650 vapour phase soldering, thermal shock tests the temperature of the device before immersion. Hostinert 175 has been found useful in such hermeticity test. There are more possibilities to use our Hostinert products as a test medium, tor example for burn-in-testing, environmental testing, temperature calibration, failure analysis and dewpolnt determination. Due to the inert nature and non-solvent action of these products electronic components made of essentially any material can be safely tested in these liquids. They provide not only safety for the sensitive devices but safety for the operator and the area of operation. The most important physical properties of the Hostinert products and their uses in the electronic industry are summarized in the tables. E. Neumann, dipl.ing. Hoechst AG Predstavništvo v Jugoslaviji Generala Ždanova 29 11000 Beograd 171 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana PREDSTAVLJAMO MIDEM Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, MIDEM smo ustanovili 29. januarja 1986 leta, ki nadaljuje delovanje že leta 1962 ustanovljenega strokovnega odbora za elektronske sestavne dele in materiale pri jugoslovanskem komiteju za elektroniko, telekomunikacije, avtomatizacijo in nuklearno tehniko, ETAN, ki se je v poznejšem delovanju preoblikoval v strokovno sekcijo za elektronske sestavne dele, materiale in mikroelektroniko pri zvezi ETAN. MIDEM, ki ima danes že prek 600 članov, je društvo Elektrotehniške zveze Slovenije in jugoslovanske zveze ETAN. Namen strokovnega društva MIDEM je združevanje, informiranje in strokovno izpopolnjevanje strokovnjakov s področja raziskav, razvoja, proizvodnje in uporabe mikroelektronskih monolitnih in hibridnih vezij, diskretnih polprevodniških elementov, pasivnih elektronskih delov, elektronskih cevi, senzorjev, sončnih celic, baterij, tiskanih vezij, elektromehanskih elementov, kablov, optoelektronskih elementov in ostalih sestavnih delovza elektroniko in materialov, ki so potrebni za izdelavo navedenih elektronskih elementov in mikroelektronskih vezij. Društvo dosega svoj namen z naslednjimi nalogami in cilji: * zasleduje moderne svetovne dosežke s področja svojega delovanja in prenaša informacije svojim članom in s tem posredno organizacijam združenega dela * podpira interdisciplinarno znanstveno-strokovno dejavnost in metodologijo reševanja strokovnih problemov * na področju svoje dejavnosti sodeluje pri oblikovanju javnega strokovnega mišljenja o tehnoloških in gospodarskih problemih IN MEMORIAM VELIBOR SUBOTIČ * podpira in organizira različne oblike strokovnega izpopolnjevanja svojih članov * organizira strokovna in znanstvena posvetovanja s sodelovanjem domačih in tujih strokovnjakov * podpira in organizira založniško dejavnost v skladu z veljavnimi predpisi s tega področja * sodeluje z organizacijami združenega dela pri reševanju posameznih problemov stroke * sodeluje z družbeno-političnimi in interesnimi skupnostmi v določanju programov raziskav, razvoja in proizvodnje s področja svojega delovanja * sodeluje pri oblikovanju strokovne terminologije s sorodnimi društvi * sodeluje pri problematiki standardizacije s kvalificiranimi ustanovami * goji zavest o kvaliteti proizvodnje in izdelkov s področja delovanja svojih članov * organizira komisije za posamezna področja delovanja * organizira strokovne sekcije po potrebi * razvija med članstvom metode tovariškega in tim-skega dela Član strokovnega društva MIDEM je lahko vsak državljan SFRJ, ki dela na področju dejavnosti društva in se mu priznava najmanj srednja strokovna izobrazba. Član je lahko tudi vsak študent, ki je vpisan v kakšno tehnično ali naravoslovno-matematično fakulteto univerze v SFRJ ali sorodno višjo šolsko ustanovo. Član je lahko tudi tuji državljan s pravico bivanja, oz. s stalnim dovoljenjem za prebivanje v SFRJ, če izpolnjuje navedene strokovne pogoje. Predsednik MIDEM dr. Rudolf Ročak, dipl. ing. Ponovo je nemilosrdna sudbina dirnuia u naše članstvo. Nesretnim slučajem izgubili smo svog kolega, druga, prijatelja, suradnika Velibora Subotiča. Velibor roden je 29.5.1960 godine u D. Vijačani, opšfina Prnjavor u SR BiH. Nakon završetka osnovnog i srednjeg obrazovanja upisuje Metalurški fakultet u Novom Sadu koji završava 1984 godine i sfiče zvanje ing. metalurgije. 20. maja 1985 godine zasniva radni odnos u RO DIŠ "BORJA" Teslič, u OOURu "Kučišta i uvodnici", na poslovimo rukovodioca linije sfaklo-mefal spojeva. Radeči u forn OOURu posebno se istakao izradom i konstrukcijom novih alata za montažu HTM i TO-3/2 kao i novim tehnološkim reješenjima termičke obrade metalnih elemenafa žarenjem prije zafapanja. U svom kratkom radnom vijeku dao je značajan doprinos razvoju novih proizvoda kao i ukupnom razvoju svoje radne sredine. Dana 9.3.1989 godine, ubrzo po dolasku na posao, nesrečom na poslu, ugasio se prerano njegov život, u trenutku kada je rješavao problem pucanja staklene perle. U našem sječanju ostati če njegov optimistički lik. Predsednik MIDEM Rudi Ročak 172 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana NOVA KNJIGA-NOVA KNJIGA-NOVA KNJIGA MIKROELEKTRONIKA IN DRUŽBA Prispevki s posvetovanja ob Sodobni elektroniki 1988, Brdo pri Kranju. Vsebina: □ R. Ročak: Stanje mikroelektronske proizvodnje v svetu in Jugoslaviji □ M. Mekinda: Mikroelektronika kontra mikroelektronika □ R Biljanovič: Školovanje za mikroelektroniku □ I. Banič: Mikroelektronika in inovacijski procesi □ E.M.Pintar: Slovenija in vprašanje visokih tehnologij □ V. Sriča: Informatika i društvo □ D.E.Jurjevec: Automatizacija i društvo □ Diskusija udeležencev posveta IZ PREDGOVORA Mikroelektronika je prav gotovo temeljna in najpomembnejša tehnološka infrastruktura, potrebna za razvoj elektronike, stem pa tudi informatike. Živimo v obdobju neverjetno hitrega razvoja informatike, ki izredno vpliva na razvoj družbe kot celote. Problemi mikroelektronike in njegovega razvoja tudi niso omejeni na ozke tehnološke sfere, niti samo v okvire takoimenovanih visokih tehnologij, temveč so sestavni dei problemov družbe. Strokovno društvo za mikroeiektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, MIDEM, je oktobra leta 1988 organiziralo enodnevno posvetovanje na temo medsebojnega vpliva družbenih odnosov in mikroelektronike. Povabljeni avtorji in udeleženci razprave so tematiko razširili na odnos družbe do visokih tehnologij, do znanja kot temeljnega razvojnega faktorja družbe. Udeleženci posvetovanja se niso omejili le na teoretične razprave, temveč so kritično osvetlili tudi položaj v Jugoslaviji. Knjiga je veren prikaz delovnega vzdušja na posvetu. Čeprav izhaja s skoraj enoletno zamudo, je čas še ni nagrizel ter jo lahko vzamete kot "dokument našega časa". Bralci bodo verjetno presenečeni, da knjiga ni napisana v enem jeziku. Upam, da jih to ne bo motilo, kot to ni motilo udeležencev posvetovanja. Jezični puristi nam bodo morali oprostiti marsikatero napako, posebej v delu razprave, ki je napisana po magnetofonskem posnetku. Še nekaj kratkih pripomb o vsebini in avtorjih prispevkov. O stanju mikroelektronske proizvodnje v svetu in v Jugoslaviji ter o medsebojnem vplivu uporabe in izdelave mik-roelektronskih produktov sta dala prispevek mag. Milan Mekinda, glavni direktor in dr. Rudi Ročak, pomočnik glavnega direktorja Iskrine tovarne Mikroelektronika v ustanavljanju, Ljubljana. Dr. Petar Biljanovič, profesor Elektrotehnične Fakultete Sveučilišta v Zagrebu se v svojem prispevku ni zadržal le Založba: MIDEM 1989 Format B5 Obseg: 109 strani Jezik: slovenski, hrvatsko-srpski Urednik: R. Ročak na ozkem področju šolanja za mikroeiektroniko, temveč je pokazal na potrebo transformacije univerze ne samo v organizacijskem smislu, temveč v smislu kot sam pravi: "Namesto šolanja za določeno delovno mesto moramo omogočiti šolanje za sposobnost nadaljnjega pridobivanja in ustvarjanja znanja". Dr. Ivo Banič, raziskovalec z Instituta za ekonomske raziskave Univerze v Ljubljani in Emil Milan Pintar, diplomirani filozof in sociolog, pomočnik predsednika Republiškega komiteja za raziskovalno dejavnost in tehnologijo SR Slovenije, sta problematiko mikroelektronike in družbe posplošila na problematiko visokih tehnologij in inovacijskih procesov v svetu in Jugoslaviji. Predsednik Komiteta za nauku, informatiku i tehnologiju SR Hrvatske, dr. Veli-mir Sriča je prav tako v svojem prispevku ostai na širokem pojmu informatike in njenem vplivu na družbeni razvoj. Daniel A.Jurjevec, dipl.ing., svetovalec v Privredni komori Jugoslavije je v najobsežnejšem prispevku na temelju svojih raziskav pokazal, kako se Jugoslavija giblje v svojem siromaštvu ob robu možnega razcveta. Prispevek lahko sproži, kot vsi ostali prispevki, precej polemike. Poskuša tudi pokazati, da se ljudje bojijo avtomatizacije, tehnoloških sprememb, neupravičeno, ker se bojijo družbenih, socialnih sprememb. "Tehnološki višek delavcev", o katerem vse pogosteje slišimo, ni posledica tehnološkega razvoja naše dežele, temveč obratno, to je posledica pomanjkanja novih razvojnih programov in njihove realizacije. Katastrofo za našo družbo lahko pomenijo odločitve, katerih posledica je objava v Uradnem listu SFRJ št. 32/89, z dne 26. maja 1989 o uvedbi redne likvidacije nad DO Iskra-Mikroelek-tronika v ustanavljanju, Ljubljana. Pa naj vas to ne odvrne od branja knjige! 173 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana NAROČILNICA NARUDŽBENICA Nepreklicno naročam knjigo MIKROELEKTRONIKA IN DRUŽBA za ceno 190.000 din. Knjigo bom plačal po prevzemu po pošti. Neopozivo naručujem MIKROELEKTRONIKA IN DRUŽBA po cijeni 190.000 din. Knjigu ču platiti po pouzeču. Priimek in ime:.............................................................. Prezime i ime: Naslov: Adresa: Podpis: .....:............................................................. Potpis: Naročilnico poslati na naslov: Narudžbenicu poslati na adresu: MIDEM Titova 50 61000 Ljubljana Za delovne organizacije Za radne organizacije Naziv organizacije..... Naslov: Adresa Podpis i žig:.............................................................. Potpis in žig: Ob dobavi bomo izstavili račun. Za 10 ali več knjig priznavamo 20% popust. Kod isporuke knjige priložiti čemo račun. Za 10 ili više primeraka priznajemo 20% popusta. Naročilnico poslati na naslov: Narudžbenicu poslati na adresu: MIDEM Titova 50 61000 Ljubljana .j 174 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana _CEOK - celovito obvladovanje kakovosti - PONATIS_ Knjiga s študijskega dne ob Sodobni elektroniki 1987, Brdo pri Kranju Založba: MIDEM 1988 Format A5 Obseg: 219 strani Jezik: slovenski, hrvatsko-srpski Urednik: R. Ročak Vsebina: □ M. Kobe: Japonski pristop k integralnemu zagotavljanju kvalitete (slovenski) □ L. Kozina: Obvladovanje kakovosti v procesih (slovenski) □ Z. Vukovič: Osnovni pristup pouzdanosti elektroničkih sistema (hrvatsko-srpski) □ N. Stojadinovič, S. Dimitrijev: Pouzdanost mikroelektronskih kola (srpsko-hrvatski) □ L. Toplak: Pravni aspekti zagotavljanja kakovosti (slovenski) □ F. Mlakar: Standardizacija kot element zagotavljanja kakovosti izdelkov (slovenski) □ D. Flam: Standardizacija sastavnih dijelova kao elemenat osiguranja kvalitete uredaja (hrvatsko-srpski) □ S. Muždeka, Z Muždeka: Logistika - pomoč efikasnom ulaganju u nove proizvode/sisteme (srpsko-hrvatski) □ Diskusija (slovenski, hrvatsko-srpski) □ Seznam udeležencev □ Sponzorji društva MIDEM Iz predgovora V sodobnem razvitem svetu je močno narasla ponudba proizvodov in storitev. V takih pogojih pridobiva kakovost proizvodov in storitev na pomenu, še več, v vedno večjem številu primerov je kakovost osnova tržnega nastopa in konkurenčne sposobnosti. Kakovost moramo v proizvod in tudi v storitev vgraditi. Široko je razširjena zmota, da kakovost lahko dosežemo le s kontrolo kakovosti. Kakovost proizvodov ali storitev lahko dosežemo le, če si začrtamo cilje in strategijo na področju kakovosti. Sistem, ki orgnaizirano nastopa, imenujemo SISTEM ZA CELOVITO OBVLADOVANJE KAKOVOSTI. CEOK je sistem, ki zaokrožuje na organiziran način vsa prizaddevania, opravila in naloge, ki so potrebne za nastajanje dobrih proizvodov in storitev, takih, ki jih bo hotel kupec kupiti in biti z njimi dolgo zadovoljen. Takega celovitega pristopa h kakovosti pri jugoslovanskih podjetjih ni možno velikokrat videti, čeprav se ponekod pojavlja kot zavest posameznikov lai pa kot tržna prisila, posebej pri takoimenovanih "izvoznikih". ZA KOGA JE KNJIGA PRIMERNA Čeprav so bili udeleženci študijskega dneva večinoma iz elektronske industrije, veljajo njihova predavanja in misli izrečene v diskusiji tudi za ostale industrijske panoge. Knjiga je zanimiva za širši krog strokovnjakov, ki se zavedajo pomembnosti in nujnosti zagotavljanja in obvladovanja kakovosti. Knjiga je primerna kot učbenik za šolanje ali seminarje vodilnih kadrov in kadrov za zagotavljanje kakovosti. 175 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana NAROČILNICA NARUDŽBENICA Nepreklicno naročam knjigo CEOK za ceno 120.000 din. Knjigo bom plačal po prevzemu po pošti. Neopozivo naručujem CEOK po cijeni 120.000 din. Knjigu ču platiti po pouzeču. Priimek in ime:.............................................................. Prezime i ime: Naslov: Adresa: Podpis: .................. Potpis: Naročilnico poslati na naslov: Narudžbenicu poslati na adresu Za delovne organizacije Za radne organizacije Naziv organizacije . . . Naslov: ........... Adresa Podpis in žig:....... Potpis i žig: Ob dobavi bomo izstavili račun. Za 10 ali več knjig priznavamo 20% popust. Kod isporuke knjige priložiti čemo račun. Za 10 ili više primeraka priznajemo 20% popusta. Naročilnico poslati na naslov: Narudžbenicu poslati na adresu: MIDEM Titova 50 61000 Ljubljana MIDEM Titova 50 61000 Ljubljana 176 Informacije Ml DEM 19(1989)2, Ljubljana KOLEDAR PRIREDITEV OKTOBER 9-11 .-EPE (3 European Conference on Power Electronics and Applications) Aachen (Info.VDE) _ 9.-13. GADEST 89, Gettering and Defect Engineering in Semiconductor Technology, Garzau-Frankfurt (Oder) DDR Academy of Sciences of the GDR Institute of Semiconductor Physics, W. Korsing Str.2, P.B.409 GDR 1200, Frankfurt (Oder)_ 17.-20. Failures&Yield analysis seminar, München (Technology associates, 51 Hillbrook Drive, Portola Valley CA 94025-7933)_ 17.-20. Semiconductor technology seminar, München (Technology associates) 24.-27. ECASIA 89 - 3. evropska konferenca o uporabi metod za analizo površin in faznih mej; Antibes, Francija 27.-28. SEMI 5th European Step Conference Defect Control and Yield Management, Brussels, Sheraton Hotel (G.Cochrane 01-353-8807)__ NOVEMBER 8,-12.Electronica 89, Razstava München_ 28-30. European Conference on Satellite Communica-tions, München (Info. VDE)_ 1990 MAREC 12.-15. EDAC - The European Design Automation Conference Glasgow (CEP Consultants Ltd, 26-28 Albany Street, Edinburgh, EH 13QH, UK)_ APRIL 18.-22. - 11. Jugoslovanski vakuumski kongres, Gozd Martuljek, Špik; oranizator Juvak in DVT Slovenije_ SEPTEMBER 24.-27. Evropska konferenca o galijevem arzenidu; St Heller, Jersey, Anglija_ Nadaljevanje objavljanja terminoloških standardov V tokratni številki nadaljujemo z objavljanjem jugoslovanskih terminoloških standardov. Na vrsti so OPTIČNI KABLI ZA TELEKOMUNIKACIJE. Zaradi enostavnosti in točnosti bomo objavili koplje iz standardov v taki obliki, kot so napisani originalno. Opravičujemo se zaradi morebitnih slabših odtisov. Koristnost se verjetno ne bo zmanjšala, kljub estetski pomanjkljivosti. V standardu JUS N.C8.001 (Pravilnik št. 50.5572/1 z dne 30.3.1984, Uradni list SFRJ št. 62/84), ki se uporablja od 23. 02. 1985, so določeni izrazi, okrajšave in definicije za optične kable za telekomunikacije. Standard določa izraze, okrajšave in definicije za področje optičnih kablov za telekomunikacije v srbohr- vatskem, hrvatskem knjižnem, makedonskem, slovenskem in angleškem jeziku. Vsak izraz ima svojo zaporedno številko. Na podlagi zaporednih številk in registra najdemo zahtevani izraz. Enakoveljavne izraze loči vejica. Alternativne dele izraza loči oklepaj. Strnjenja več sorodnih izrazov ali nasprotnosti v izrazu so ločena s poševno črto. Vsebina standarda: 2. Splošni izrazi, 3. Optično vlakno, 4. Karakteristike opptičnih vlaken, 5. Optoelektronske priprave in naprave, 6. Optični kabli in konektorji. Predsednik društva MIDEM dr. Rudi Ročak, dipl. ing. 177 Informacije MIDEM 19(1989)2, Ljubljana NAVODILA AVTORJEM Informacije MIDEM je znanstveno-strokovno-dru-štvena publikacija Strokovnega društva za mik-roelektroniko, elektronske sestavne dele in ma-teriale-MIDEM. Časopis objavlja prispevke domačih in tujih avtorjev, še posebej članov MIDEM, s področja mikroelektronike, elektronskih sestavnih delov In materialov, ki so lahko: izvirni znanstveni članki, predhodna sporočila, pregledni članki, razprave z znanstvenih in strokovnih posvetovanj in strokovni članki. Članki bodo recenzirani. Časopis objavlja tudi novice iz stroke, vesti Iz delovnih organizacij, inštitutov in fakultet, obvestila o akcijah društva MIDEM in njegovih članov ter druge relevantne prispevke. Strokovni prispevki morajo biti pripravljeni na naslednji način 1. Naslov dela, imena In priimki avtorjev brez titul. 2. Ključne besede In povzetek (največ 250 besed). 3. Naslov dela v angleščini. 4. Ključne besede v angleščini (Keywords) in povzetek v angleščini (Abstract). 5. Uvod, glavni del, zaključek, zahvale, dodatki in literatura. 6. Imena in priimki avtorjev,,titule in naslovi delovnih organizacij, v katerih so zaposleni. Ostala splošna navodila 1. Članki morajo biti tipkani na listih A4 formata v vrsticah dolžine 16 cm. Rob na levi strani mora biti širok ?.5-4 cm. 2. V članku je potrebno uporabljati SI sistem enot oz. v oklepaju navesti alternativne enote. 3. Risbe je potrebno izdelati s tušem na pavs ali belem papirju. Širina risb naj bo do 7.5 oz. 15cm. Vsaka risba, tabela ali fotografija naj ima številko in podnapis, ki označuje njeno vsebino. Risb, tabel in fotografij ni potrebno lepiti med tekst, ampak jih je potrebno ločeno priložiti članku. Vtekstu je potrebno označiti mesto, kjer jih je potrebno vstaviti, 4. Delo je lahko napisano in bo objavljeno v kateremkoli jugoslovanskem jeziku v latinici in v angleščini. Uredniški odbor ne bo sprejel strokovnih člankov, ki ne bodo poslani v treh izvodih. Avtorji, ki pripravljajo besedilo v urejevalnikih besedil, lahko pošljejo zapis datoteke na disketi (360 ali 1,2) v formatih ASCII, Wordstar (3.4, -1.0), Wordperfect, word, ker bo besedilp oblikovano v programu Ventura 2.0. Poslanih disket ne vračamo! Avtorji so v celoti odgovorni za vsebino objavljenega sestavka. Rokopisov ne vračamo. UPUTE AUTORIMA Informacije MIDEM je znanstveno-stručno-druš-tvena publikacija Stručnog društva za mikroelek-troniku, elektronske sestavne dijelove i materijale • MIDEM. Časopis objavljuje priloge domačih i stranih autora, naročito članova MIDEM, s podru-čja mikroelektronike, elektronskih sastavnih dije-lova in materijala koji mogu biti: izvorni znanstveni članci, predhodna priopčenja, pregledni članci, ¡zlaganja sa znanstvenih i stručnih skupova i stručni članci. Članci če biti recenzirani. Časopis takoder objavljuje novosti iz struke, oba-vijesti iz radnih organizacija, instituta i fakulteta, obavijesti o akcijama društva MIDEM i njegovih članova i druge relevantne obavijesti. Stručni članci moraju biti pripremljeni kako slijedi 1. Naslov članka, imena i prezimena autora bez titula, 2. Ključne riječi i sažetak (najviše 250 riječi). 3. Naslov članka na engleskom jeziku. 4. Ključne riječi na engleskom jeziku (Key Words) i saželak na engleskom jeziku (Abstract). 5. Uvod, glavni dio, zaključni dio, zahvale, dodaci i literatura. 6. Imena i prezimena autora, titule i naslovi institucija u kojima su zaposleni. Ostale opšte upute 1. Priloži moraju biti strojno pisani na listovima A4 formata u redovima dužine 16 cm. Na lijevoj strani teksta treba biti rub širok 3.5 do 4 cm. 2. U prilogu treba upotrebljavati SI sistem jedinica od. u zagradi navesti alternativne jedinice. 3. Crteže treba izraditi tušem na pausu ili bijelom papiru. Širina crteža neka bude do 7.5 odnosno 15cm. Svaki crtež, tablica ili fotografija treba imati broj i naziv koji označuje njen sadržaj. Crteže, tabele i fotografije nije potrebno lijepili u tekst, več ih priložiti odvojeno, a u tekstu samo naznačiti rnjesto gdje dolaze. 4. Rad može biti pisan i biti če objavljen na bilo kojem od jugoslavenskih jezika u latinici i na engleskom jeziku. Autori mogu poslati radove na disketama (360 ili 1,2) u formatima tekst procesora ASCII, Wordstar (3.4. i 4.0), word, Wordperfect pošto če biti tekst dalje obraden u Venturi 2.0. Poslatih disketa ne vračamo! Urednički odbor če odbiti sve radove koji neče biti poslani u tri primjerka. Za sadržaj članaka autori odgovaraju u potpu-nosti. Rukopisi se na vračaju. INFORMATION FOR CONTRIBUTORS Informacije MIDEM is professional-scientific-so-cial publication of Yugoslav Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials. In the Journal contributions of domestic and foreign aulhors, especially members of MIDEM, are published covering field of microelectronics, electronic components and materials. These contributions may be: original scientific papers, preliminary communications, reviews, conference papers and professional papers. All manuscripts are subject to reviews. Scientific news, news from the companies, institutes and universities, reports on actions of MIDEM Society and its members as well as other relevant contributions are also welcome. Each contribution should include the following specific components: 1. Title of the paper and authors' names. 2. Key Words and Abstract (not more than 250 words). 3. Introduction, main text, conclusion, acknowledgements, appendix and references. 4. Authors' names, titles and complete company or institution adress. General information 1. Papers should be typed on page format A4 in lines up to 16 cm long. Space on left side of the text should be at least 3.5 to 4 cm long. 2. Authors should use SI units and provide alternative units in parentheses wherever necessary. 3. Illustrations should be in black on white or tracing paper. Their width should be up to 7.5 or 15 cm. Each illustration, table or photograph should be numbered and with legend added. Illustrations, tables and photografphs are not to be placed into the text but added separatelly. Hower, their position in the text should be clearly marked. 4. Contributions may be written and will be published in any Yugoslav language and in english. Aulhors may send their files on formatted diskettes (360 or 1,2) in ASCII, Wordstar (3.4 or 4.0), word, wordperfect as text will be formated in Ventura 2.0, Diskettes will not be sent back! i Papers will not be accepted unless three copies are received. Authors are fully responsible for the content of the paper. Manuscripts are not returned. Rukopise šape na adresu: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehnična fveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana Contributions are to be sent to the address: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana, Yugoslavia Rokopise pošljite na naslov Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana _________ terminološki standardi I ? Splošni izrazi { 2.1 Splošni izrazi in fizikalne veličino + 2ap_ jt i Izrazi v jezikih narodov Jugoslavije i Izrazi v arvjic^i;-» jeziku 1 i 2 o 2.1.1 | i j j * optika vlakna ® optika vlakna i • (i.uiSep-onTHKa e vlakenska oprika • fibre optics (F.O); fiber opt'rs '.f.O: 2.1.2 a svetlost • svjetlost • •cuemuHa • svetloba ® light 2.1.3 t * infraervena oblast (1C! i * Infracrveno područie (!C) j i ® nHjiDnupBCiiO nt>fipawie i ; _ - nirardeče območje 1 i i ; o infrared! I R) : 2.1.4 ■ • indeks pre!amanja n ! i ; | ® Pr [nnia r i ' ° i-.n/iOKc na npuKpujyoaK>eTO n ; ! • lomni končnik n i | » refractive index n i i 5 2.1.5 i I | 1 i o polarizacija • polarizacija • nonapn3amiia • polarizacija I • polarization Definicije °odročje of>t;k'i, ki obsega o !r. oas'v«o vo^emr- ondčnegn semnja (žark' in valovodni rodovi! no ootiCoem vodniku. Elektromagnetno sevanje z valovnimi dr.'/ • .mj od 0,3 /jm do 30 pm. Območje valovnih dolžin elektromagnetnega ruvanja med skrajnim virlnim delom spektra {okrog 0,75 wn>) in r>„!k!ui$tmi mikrovalovi ¡okrog 1000 um: infraideče območji! se de!! v podohmočia' !'-*»Žr»je infrai tleče - 0,76 do 3 ;»,.>, srednje infrardeče = 3 do 'J'i .-«:<, ■■)aMno infrardeče = 30 do ^OO ¡j m. Razmerje med svetlobno hitrostjo in svetlobno hitrostjo v danem sredstvu. Lomni količnik je brez dimenzije. Določena časovna sprememba smeri ¡n amplitude električne- ga polja. terminološki standardi ! 2.1.C 2.1.7 I • difrakcija o ogib » -"'.'^oaKUMja « uklon) difrakcija j ® difrakc'ona rešetka I • ogibna rešetka * awhpaH'-'.-o^a oeiucTKa ; « uklonila mreža • diffraction o diffraction orating o i 8 * dno to'o i o black body \ # crno 'J'e'o ; A «UHO TC/>0 ; | . I i j ® črno te'o i 2.1.9 s i a j; si a; n ost • brightness 0 siainost i • cininorr .1 Upogibanje valov okrog roba ovire. Ovira povzroča odstopek valovne poti od premočrtnega razširjanja. Uklon in pridruženi nojavi interference so karakteristika vseh valovnih pojavov. Niz josrvb, vzporednih, enako prostorsko rior;n «v,iM>:K>)v.< >>\j(Hi;f!;o r.OMve uklona . nn robovih tako, t in strnejo ukioiveno wot'oi>o v •.•> !••>, '-:' so J karak tenstične za doUjče11'! ra/c!a'jo z.e't; v nr.,->i " v^uv'-;) -'t ir \)0isne SVet!i.»i)>:. ■ '•<: ' - vij;:dn: Kot, -.5 — ukSouski kot, s - meiisifertf.Cna lazdaija za-r>->izarez, n — red 5Pekt>a, je v^ov-a 1 >'. oo^ana z obrnz- \ = fi/rV - 's;n j -i ji", i11 . i j Telo, ki sevanje popofnoma vn'i;i iai-.so; Dira; Tako 'ehi sn!oh ne od- i !)ijttacna sevanja. Te'o pt>pi>i>v- >awa p<; i'' e fan •! i o" z^vi-inovum Zi'koii_i. jp^ i<' ■'na „z> sevafia --C n-N) no Pbnckovem obrazcu. V primeru termoflipamičncia ra^io-i-sia sta si t ■' n i o i i s k i pretok in vpi;anje črnega tc'esa enak«. Izraz, ki se uporablja pri kakovostnem ooisnvanju in sc nanaša na zaznamovanje svet'obe. Siiavost je znači'»ost za vidno zaznamovanje in se v sog*asju z nj>m svetlobni vir javlja kot oddajn'k Toinejše a!- slabše svetlobe. Ker o-ko n> enako občutljivo za vso !wve, sijavosi ne more biti količinski ^zraz. terminološki standardi "i 2.1.10 o radijansn ® radijancija • paAnjanca « sevalnost 2.1.11 2.1.12 • spektralna rad i; ansa • soektra'na radijancija ( e cneiorpaflNa pa,v.?' dco ■ d A ■ cos 0 d A • cos C kjer je: A — ploskev vira, ploskev detektor;;: ali katerakoli druga realna ali namišljena ki jo preseka sevalni pnjTok, 6 — kot med pravokotnico nn ploskovni elomunt ;n smerjo opazovanja. bnota sevalnosti je: W nr ■ sr Sevalnost na enoto interva'a valovne dolžine, meVjena pr; določeni valovni dolžini ¡VV/sr • m2 um!. Energija, ki se oddaja, prenaša a'« spreji-n >u v obliki elektromagnetnega sevanja. Enota sevalne energije je iou!e 'J* - površinska gustina energije • energy density e gustoča energije • noopiLinHCKa rvcruHa Ha eneprHjaia » ploskovna energijska gostota o fluks zračenja; snaga zračenja * radiant flux • tok zračenja, snaga zračenja (JinvKc na 3paHeit,eTo, mokhoct Ha 3paM6HieTO I « sevalni pretok; sevalni fluks Količnik med oddano, preneseno ali sprejeto energijo in ploskvijo, v J/m2. Moč, ki se oddaja, prenaša ali sprejema v obliki elektromagnetnega sevanja. . terminološki standardi 1 2 ...........— ■" ----------------------------------Î.......................—................- ..........................*.......-........................' à j 2.1.15 • površinska gustina snage • gustoča snage ® nonpujuHCKa rycTMHa Ha voKnocra ® gostota moči • power density j Moč na enoto ploskve, v W/m2. j i ! 2.1.16 j | • srednja snaga i @ s r e d n 1 a s n a e a i • cpe/;Ha mokhoct j ® povprečna moč ® average power Zmnožek impulzne energije in ponavljalne frekvence impulzov pri impulznem laserju. i .............. .. . j 2.1.17 i i * vršna snaoa i i • vršna snaga ' • op.;' 'H v.OKHOCT i • peak power Največja trenutna vrednost moči impulznega laserja. temenska moč 2.1.19 • odnos snaga zračenja • odnos snaga zračenja • Of.HOC H3 WOKWOCTM H8 3PcMehbe t- razmerje sevalnih moči ^ intenzitet zracema • «HtCHîMieT «a 3paMeH>eTo e sevama ' r '< o s t i 2.1.20 radiant oowct rai 'pzmerie med sevalnima mečema 2 /,, kjer sta 'J' :ni moči orec! in po vstavljanju vzorca. in '!>, izrner- raaiant intensity Za določeni vir, v podani srneri sevanja, količnik med sevalno močjo, ki zapušča vir ali del vira v elementu prostorskega kota, v katerem je podana smer, in med elementom tega ooazovarmna kota. Enota sevalne iakostije: W/sr. • vrin! !ntenz!:et zračenja • vrtna jakost zračenja • MBKCHVarC:» * i'TH 3 H T 0 T H Ü 3 p 0 ^ C H j G T O ® temenska sevalna >akost peak radiant intensity Maivočia vrednost ÎI ! sevalne «akosti