Will UDK 621,3:(53+54+621 +66)(05)(497.1 )=00 YU ISSN 0352-9045 Strokovno društvo za mikroelektroniko elektronske sestavne dele in materiale 3» 1991 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 21, ŠT. 3(59), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1991 Vaša mikroe!ektronska rešitev MIKROIKS d.o.o. LJUBLJANA INFORMACIJE MIDEM 3° 1991 INFORMACIJE MIDEM LETNIK 21, ŠT. 3(59), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1991 INFORMACIJE MIDEM G0DINA 21, BR. 3(59), LJUBLJANA, SEPTEMBAR 1991 INFORMACIJE MIDEM VOLUME 21, NO. 3(59), LJUBLJANA, SEPTEMBER 1991 Izdaja trimesečno (marec, junij, september, december) Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajatromjesečno (mart, jun, septembar, decembar) Stručno društvo za mikroelektroniku, elektronske sastavnedijelove ¡materiale. 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 Iztok Šorli, dipl. ing. MIKROIKS, Ljubljana Tehnični urednik Tehnički urednik Executive Editor Janko Čolnar Uredniški odbor Redakcioni odbor Editorial Board Časopisni svet Izdavački savet Publishing Council Naslov uredništva Adresa redakcije Headquarters mag. Rudi Babic, dipl. ing. Tehniška fakulteta Maribor Dr. Rudi Ročak, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana mag. Milan Slokan, dipl. ing., MIDEM, Ljubljana Zlatko Bele, dipl. ing., MIKROIKS, 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, Ljubljana Franc Jan, dipl. ing. - Iskra-HIPOT, Šentjernej Prof, dr. Drago Kolar, dipl. ing.v- Institut Jošef Štefan, Ljubljana [Ratko Krčmaij, dipl. ing., Rudi Čajavec, Banja Luka Vrot. 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 telefon (061) 316-886 Letna naročnina za delovne organizacije znaša 960,00 SLT, za zasebne naročnike 480,00 SLT, cena posamezne številke 120,00 SLT. Člani in sponzorji MIDEM prejemajo Informacije MIDEM brezplačno. Godišnja predplata za radne organizacije iznosi 960,00 SLT, za privatne naručioce 480,00 SLT, cijena pojedinog broja je 120,00 SLT. 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 je podal pozitivno mnenje o časopisu kot znanstveno strokovni reviji za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajo revije sofinancirajo Ministrstvo za znanost in tehnologijo in sponzorji društva. Znanstveno-strokovne prispevke objavljene v Informacijah MIDEM zajemamo v domačo bazo podatkov - ISKRA SAIDC-el, kakor tudi v tujo bazo podatkov - INSPEC. Po mnenju Republiškega sekretariata za informiranje št. 23-91 z dne 6. 3. 1991 je publikacija oproščena plačila davka od prometa proizvodov. Mišljenjem Republičkog sekretarijata za informiranje br. 23-91 od 6. 3.1991 publikacija je oslobodena plačanja poreza na promet. Oblikovanje besedila in tisk BIRO M, Ljubljana Oblikovanje stavka i štampa Printed by Naklada Tiraž Circulation 1000 izvodov 1000 primjeraka 1000 issues UDK 621.3:(53+54+621+66),ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)3,Ljubljana R.Ročak Znanost, trgovina, gospodarstvo, politika 138 R.Rocak: Science, Trade, Economy, Politics ZNANSTVENO STROKOVNI PRISPEVKI PROFESSIONAL SCIENTIFIC PAPERS M. Dvoršek, M. Kosec: Mikrostruktura in elektromshanske lastnosti PZT keramike dopirane z donorji 139 M. Dvoräek, M. Kosec: Microstructural and Electromechanical Properties of Donor Doped PZT Ceramics A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: Križni spoj enorodovnih optičnih vlaken 145 A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Moiina: Single-Mode Optical Fiber Directional Coupler J. P. Šetrajčič, D. Lj. Mirjanič: Nelinearni optički efekti u kristalima 151 J. P. âetrajiié, D. Lj. Mirjanic: Nonlinear Optic Effects in Crystals R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za grafični prikaz elektrotehničnih signalov 154 R. Porenta: The Design and Implementation of a Software Tool for the Eloctrotechnical Signal Display K. Skakič, B. Ojdanič: Utjecaj materijala substrata na temperaturnu raspodjelu u hibridnom kolu 161 K. Skakic, B. Ojdanic: Influence of the Substrate Material on Temperature Distribution in Hybrid Circuit G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjecaj primjena tehnologije površinske montaže na tiskane ploče 166 G. Lipnjak, L. Gaspar: The Influence of Surface Mount Technology on Printed Circuit Boards PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ REPRESENT OF EVENTS, ACTIVITIES OF MIDEM MEMBERS AND OTHER INSTITUTIONS F. Mlakar: Zagotavljanje kakovosti v Evropi po letu 1991 - Povabljeni referat na SD91 173 F. Mlakar: Quality Assurance in Europe beyond 1991 - Invited Paper, SD91 KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA CONFERENCES, COLLOQUYUMS, SEMINARS, REPORTS M. Limpel: SD91 176 M. Limpel: SD91 B. Zaje: MELECON 91 178 B.Zajc: MELECON 91 PREDSTAVLJAMO PODJETJE Z NASLOVNICE REPRESENT OF COMPANY FROM FRONT PAGE MIKROIKS d.o.o. 178 MIKROIKS d.o.o. VESTI, OBVESTILA 179 NEWS, INFORMATION JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 185 YUGOSLAVTERMINOLOGICAL STANDARDS Slika na naslovnici: MIKROIKS d.o.o. - Vaša mikroelektronska rešitev Front page: MIKROIKS d.o.o. - Your Microelectronic Solution ZNANOST, TRGOVINA, GOSPODARSTVO, POLITIKA Znanost ne pozna meja. Trgovina preskoči vse ovire. Gospodarski interesi diktirajo politične odločitve. Če politično obnašanje tega ne upošteva, se bo gospodarstvo prilagodilo, trgovina bo še bolj cvetela, vsaj glede profitov, znanost pa se bo modro držala prvega stavka in delovala katalizatorsko. Kako je pa s temi trditvami takrat, ko politične odločitve pokličejo na pomoč orožje, ko se politično obnašanje spremeni v svoje nasprotje, v agresivnost, netoleranca v vojno ? So lahko takrat znanstveniki vzvišeno nevtralni, neobčutljivi na vojne grozote? Gospodarstveniki in trgovci so verjetno še lahko taki, če se vojna odvija nekje daleč, njed tujci; verjetno se ne bodo spraševali, kdo ima prav, kdo je krivec. Z vsemi partnerji bodo zasledovali SVOJ INTERES. SVOJO KORIST. Vojna jim bo otežila posel, vendar ga ne bo preprečila. I/ primeru, da so pa sami vpleteni v vojni konflikt, za njihovo obnašanje poskrbijo, če je potrebno za izzid konflikta, domači sodni organi. Znanost je univerzalno človeška, znanstveniki so njeni ustvarjalci. Kot takim jim mora biti vsaka vojna agresija, agresija na njihovo bistvo. Vsi in povsod po svetu bi morali povzdigniti svoj glas proti vojni. Zato so udeleženci posvetovanja MI DEM - SD91 pozvali vse svoje kolege, da pomagajo v svojem okolju prepričati odgovorne politike, da vojna ni rešitev za nastale probleme med našimi narodi, med katerimi so prav člani društva MIDEM vedno gradili spoštovanja vredne vezi. Poslani poziv vsem članom društva je objavljen v tej številki našega časopisa. Reakcije naših članov (in ne samo članov) so od dodatnih podpisov na poziv, do obtežb o izdajalstvu, zločinstvu Slovencev in Hrvatov. Z nikomer ne želim polemizirati, predlagam le, da si vsak še enkrat prečita naš poziv in pomaga toliko in v tistem okolju, kjer to more. Mir potrebujemo vsi, žrtve vojne bomo vsi, ne samo naš zagrebški kolega, kateremu je v delovno sobo priletela vojaška mina in mu uničila dolgoletno delo, temveč tudi vsak strokovnjak, ki bo zaradi ekonomskih posledic vojne prikrajšan za opremo, delo, za medsebojne strokovne povezave, upam, da ne tudi za svoje življenje, ali življenje svojih prijateljev. Na koncu apokalipse je vseeno, kdo jo je začel, kdo je bil kriv več ali manj. Društvo MIDEM je vedno bilo in bo tudi ostalo združenje svobodnih strokovnjakov, posameznikov, ki želijo medsebojno sodelovati, ki si želijo medsebojno pomagati, neodvisno od tovarniških in ostalih plotov. Samo takim je v njem tudi mesto! Predsednik MIDEM Dr. Rudi R o č a k 138 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana MIKROSTRUKTURA IN ELEKTROMEHANSKE LASTNOSTI PZT KERAMIKE DOPIRANE Z DONORJI Marjana Dvoršek, Marija Kosec KLJUČNE BESEDE: piezokeramika, PZT keramika, elektronski materiali, dopiranje, donorji, mikrostruktura.dielektrične lastnosti, efektromehanske lastnosti, lastnosti materiala, eksperimentalne raziskave POVZETEK: V prispevku so opisane mikrostrukture, dielektrične in elektromehanske lastnosti PZT keramike dopirane z donorji. Vzorci s sestavo Pb(Zro,52Tio,48)Cb z dodatki Nb2<05, oz. SbaOa kažejo podobno obnašanje ne glede na vrsto dopanta. Dopirane keramike so v določenem koncentracijskem območju le malo odvisne od množine aditiva, čeprav velikost zrn pada z vsebnostjo aditiva. MICROSTRUCTURAL AND ELECTROMECHANICAL PROPERTIES OF DONOR DOPED PZT CERAMICS KEY WORDS: piezoceramics, PZT ceramics, electronic materials, dopping, donors, microstructure, dielectric properties, elektromechanical properties, experimental research, material properties ABSTRACT: Microstructural, dielectric and electromechanical properties of some donor doped PZT ceramics were investigated. Samples having initial compositions Pb{Zro.52Tio,48)03 with addition of NbgOs and Sb203 respectively show similar behaviour indepent of dopant type. Over an extended concentration range certain functional properties are practically constant, whereas the grain size decreases with increasing amount of substitute ions. 1. UVOD Piezokeramika je pomemben material sodobne elektronike. Zaradi njene sposobnosti, da pretvarja mehansko energijo v električno in obratno (direktni in obratni pie-zoefekt), ima zelo širok spekter uporabe. Uporabljamo jo na primer za: - pogonske in bimorfne elemente v mikročrpalkah, srčnih vzbujevalnikih, relejih, aktuatorjih in generatorjih zvoka, - senzorje v merilcih pretoka, pritiska, vibracij, - generatorje visokih napetosti v vžigalnikih, - generatorje ultrazvoka visokih moči v sonarjih, UZ čistilcih, napravah za varenje plastike in kovin in razpršilnikih, - akustične vodnike in resonatorje - filtri, oscilatorji, frekvenčni diskriminatorji, - elementi za zakasnitve v zakasnitvenih linijah'11. Za izdelavo elektronskih komponent, kot so npr. piezo-keramični elementi za akustične aplikacije, je v rabi keramika na osnovi trdne raztopine svinčevega cirkona-ta titanata (PZT), dopirana z višje valentnimi ioni - donorji. Tovrstna keramika ima visok sklopitveni faktor, visoke piezoelektrične d-konstante in nizek mehanski faktor kvalitete'1,2,3). Na omenjene lastnosti piezokera- mike poleg kemijske sestave močno vpliva tudi homogenost, gostota in mikrostruktura keramike. Najbolj običajen postopek priprave PZT trdne raztopine je visokotemperaturna sinteza, ki jo izvajamo iz mešanice oksidov svinca, titana in cirkonija. Težave pri homo-genizaciji in variacije v sestavi ter fizikalnih lastnostih posameznih oksidov so lahko vzrok za nehomogenosti v sestavi in strukturi sintranega materiala, kar vpliva na piezoelektrične in mehanske lastnosti piezokeramike. Dodaten problem predstavlja relativno visok parni tlak PbO že pri temperaturah, kjer poteka sinteza trdne raztopine. Optimalna temperatura za sintezo je tako med 850 in 1000°C(4'5). Z namenom, da bi sistem čim bolje obvladovali, je bilo študiju reakcij v trdnem med PbO, TÍO2, in Zr02 namenjenega veliko dela'5"13'. Na osnovi faznega diagrama'6' so vtem sistemu možne naslednje faze PbO, TÍO2, Zr02 in njihove trdne raztopine z enako strukturo ter PbTi03, PbZrOa, ZrTi04 in Pb(Zr,Ti)03. Avtorji'5"13' so si enotni, da najprej nastane PbTi03. Nastali reakcijski sistem, PbTi03, PbO in Zr02, reagira v končni produkt perovskit PZT. Posamezne reakcije in homogenost perovskita pa so odvisne od temperature, časa mešanja in predvsem od zrnavosti Zr02' ,12). Dodatki dopantov zavirajo homo-genizacijo PZT. Za nastanek homogene PZT trdne raztopine dopirane z Nb20s ali Sb203'13' ali Fe203(14) je potrebna višja temperatura kot za nastanek nedopirane PZT trdne raztopine. To je nad 900°C. Prav tako je fazna 139 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 139-144 M. Dvoršek, M. Kosec: Mikrostruktura in elektronske _lastnosti PZT keramike dopirane z donorji sestava PZT trdne raztopine zelo odvisna od vrste in množine tujega oksida v PbO, ZrC>2, TÍO2 mešanicah'13'. Piezoelektrične in dielektrlčne konstante dopirane PZT keramike so v veliki meri odvisne od gibljivosti domen , te pa od: - razmerja Zr47Ti4+, - zamenjave Pb2+ ali Zr4f, oz. Ti4+ z izo-, nižje- ali višje-valentnimi ioni, - gostote in mikrostrukture. Začetne raziskave piezoelektričnih in dielektričnih lastnosti v PbZrC>3 - PbTiC>3 sistemu so pokazale, da ima PZT keramika s sestavo morfotropne fazne meje najboljše piezoelektrične in dielektrične lastnosti'3,15'. Piezoelektrične in dielektrične karakteristike dopirane PZT keramike so posledica interakcij na P, oz. Z, T mestu v PZT strukturi vgrajenih tujih ionov z regularnimi ioni PZT in posledica defektne strukture z značilnimi prazninami na svinčevih ali kisikovih mestih, ki vplivajo na gibljivost domen. Vgradnja višjevalentnega iona povzroči vrzeli na Pb- mestih, ki omogočajo lažje gibanje domen(16,17,18). Vgrajeni nižjevalentni ioni dajo vrzeli na O-mestih, ki pa zavirajo gibanje domen'17,18). Na piezoelektrične in dielektrične lastnosti vpliva tudi mikrostruktura, vendar je malo raziskav, ki bi obravnavale zgolj te relacije. Kot sta pokazala Okazaki'19' in Martirena'20' vrednosti piezoelektričnih konstant in dielektrične konstant pri PZT keramiki naraščajo z velikostjo zrn. Za optimalne omenjene lastnosti je torej zaželena PZT keramika s čimbolj grobozrnato mikrostruktura. Na drugi strani pa povečanje velikosti zrn zmanjšuje mehansko trdnost keramike'21'. Da dosežemo optimalne piezoelektrične in dielektrične lastnosti, je potrebna tudi visoka gostota keramike, saj se vrednost omenjenih karakteristik povečuje z večanjem gostote'22"25). Cilj dela je bil raziskati vpliv donorjev Sb in Nb na mikrostrukturne in funkcionalne lastnosti PZT keramike ter določiti optimalne koncentracije omenjenih aditivov. Rezultati naj bi bili osnova za sestavo industrijskega vzorca PZT keramike za akustične aplikacije. Podrobnejši rezultati so opisani v magistrskem delu "Piezoke-ramika na osnovi PbO - Zr02 - TÍO2 - Sb2Ü3 - Nb2Ü2 sistemov"'26'. 2. PRAKTIČNO DELO Pri delu smo uporabljali naslednje izhodne materiale: PbO (Ventrón, 99,9%, litharge, velikost delcev okoli 5¡am), TÍO2 (Fluka, 99,89%, anatas, velikost delcev okoli 1|um), Zr02 (Ventrón, 99%, badeyelit, velikost delcev okoli 0,3|im, velikost aglomeratov okoli 5|am), Sb2Ü3 (BDH, p.a., senarmontit, velikost delcev okoli 0,5|am) in Nb205 (Merck, p.a., ortorombski, velikost delcev okoli 0,5|am). Pripravili smo serijo vzorcev z naslednjimi izhodnimi sestavami: A: Pb(Zro,52Tio,48)l-ySby03-y/2 + yPbO B: Pb(Zro,52Tio,48)l-yNby03+y/2 + yPbO y: 0, 0,005, 0,01, 0,025, 0,04, 0,05, 0,06 in 0,075 Komponente smo zatehtali v skladu z omenjenima formulama v cirkonski mlin s cirkonskimi kroglami, kjer smo jih mešali v acetonu dve uri. Po mešanju smo material posušili. Prah smo segrevali eno uro pri 900°C. Vzorce smo zdrobili in mleli tri ure v omenjenem mlinu, posušili in dodali 4% parafina raztopljenega v cikloheksanu, granulirali skozi sito 350|am in odsejali prah skozi 1OOjim sito. Iz granulata smo stisnili tablete premera 16mm in višine 2,5mm s pritiskom 200MPa. S segrevanjem do 700 °C in ohlajanjem smo izgnali vezivo. Tablete smo žgali v dvojno zaprtih korundnih lončkih v zasipu s sestavo Pb(Zro,52Tio,48)03 dve uri pri 1285 +/- 10°C v komorni silitni peči. Fazno sestavo vzorcev po sintezi in sintranju smo določali po standardni metodi z rentgensko praškovno analizo z uporabo praškovnega difraktometra Philips PW 1710, CuKa radiacijo. Gostote vzorcev po sintranju smo izmerili po Arhimedovi metodi z vodo. Mikrostrukture smo preiskovali po brušenju in poliranju z diamantnimi pastami z optičnim ali z elektronskim vrstičnim mikroskopom. Nedopirane vzorce in vzorce dopirane z 1 do 2,5 at% Sb5+ oz. Nb5+ iona smo kemijsko jedkali. Vzorce z več kot 4at% aditiva smo termično jedkali. Velikost zrn smo določili z merjenjem presečnic skozi zrna po linearni metodi'27' s polavtomatsko napravo MOP/AMO 2 (Kontron). Rezultati so povprečje nad 200 meritev. Na sintrane in 1mm debele tablete smo nanesli in žgali srebrove elektrode (DuPont 7095). Vzorcem smo določili relativno dielektrično konstanto pri 1kHz. Tabletke smo nato polarizirali v silikonskem olju, tako da smo jih segreli na 155-160°Cin nato v visokonapetostnem električnem polju (3kV/mm) ohlajali do približno 90°C. Po 24 urah smo znova izmerili relativno dielektrično konstanto. Piezoelektrično d33 konstanto smo merili z avtomatskim Berlicourt d33 metrom (Chanel Products Inc.) pri frekvenci 130Hz. Ostale konstante smo izmerili po IRE standardu z resonančno metodo'3,28'. 3. REZULTATI IN DISKUSIJA Na osnovi praškovne rentgenske analize smo pri sintra-nih vzorcih, ki vsebujejo od 0 do 7,5 at% Nb5+ ali 0 do 4at% Sb5+ ugotovili samo PZT trdno raztopino. Rentgenski spektri vzorcev z nad 4 at% Sb5+ kažejo, da imamo dvofazni sistem. Značilne rentgenske spektre prikazujemo na 1. sliki. 140 M. Dvoršek, M. Kosec: Mikrostruktura in elektronske lastnosti PZT keramike dopirane z donorji_ Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 139-144 Slika 1: Značilni rentgenski spektri: a) PbfZro,5277o,48^)03, q b) Pb(Zr0 52Tb 48)Ch dopirano z 6 at% Sb * in c) Pb(Zro',52Tio,48)03, dopirano z 6 at% Nbb+. (T-tetragonalna in R-romboedrična PZT faza, PS-svinčev antimonat). Pb(Zr0,52Tb,48)03 ima čisto tetragonalno strukturo (1.a si.). Tetragonalnost (razmerje c/a) se zmanjšuje z dodatkom Nb5+ oz. Sb5+. Pri vzorcih, ki vsebujejo več kot 2,5 at% Nb5+ ali nad 1 at% Sb5+, smo ugotovili poleg tetragonalne PZT trdne raztopine še romboedrično PZT trdno raztopino, katere intenzitete rentgenskih refleksov se večajo z množino aditiva. Pri vzorcih z nad 4 at% Sb5+, kjer imamo dvofazni sistem, je poleg PZT trdnih raztopin prisotna tudi piro-klorna faza svinčevega antimonata (PS), katere intenziteta rentgenskih refleksov tudi narašča z množino anti-mona (1 .b si.). Pri vzorcih z dodatkom donorjev nimamo izrazitih (200) in (002) refleksov, značilnih za tetragonalno fazo. Neizraziti široki refleksi (1.c si.) kažejo, da imamo spekter PZT faz, ki se med seboj nekoliko razlikujejo v razmerju Zr/Ti, kar kaže na slabšo homogeni-zacijo. MM ■. irmi P 1 1 Tra^n jofrSn 10/5+ ali Nb + iona v PZT keramiki sintrani 2 uri pri 128t?C Rezultate lahko kvalitativno razložimo na osnovi predlaganega modela defektne strukture donorsko dopirane PZT keramike'30,34'. Pri tem moramo upoštevati še velikost zrn in fazno sestavo. Medtem ko donorji povečajo gibljivost domen in s tem povečajo dielektrično kostanto in piezoelektrične las- Slika 4: Odvisnost dielektrične konstante pred polarizacijo er in po polarizaciji E33, piezoelektrične d33 konstante in klopitvenega faktorja Qm od koncentracije Nb + iona Slika 5: Odvisnost dielektrične konstante pred polarizacijo zr in po polarizaciji £33, piezoelektrične c/33 konstante in klopitvenega faktorja Qm od koncentracije Sb iona 142 M. Dvoršek, M. Kosec: Mikrostruktura in elektronske lastnosti PZT keramike dopirane z donorji Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 139-144 tnosti'16,35', je vpliv manjše velikosti zrn prav obraten'19,20'. Vzrok hitrega spreminjanja lastnosti pri nizkih koncentracijah (1. koncentracijsko področje) je povečanje koncentracije defektov s povečanjem koncentracije ionov dopanta. Grobozrnata struktura (2,b in 3.si.) pozitivno vpliva na lastnosti'19,20', medtem ko ima povečana poroznost pri nizkih koncentracijah (2.b si. in tab.l) negativen vpliv(19). Povečanje množine dopanta nad 1 at% (2. koncentracijsko področje) povzroči tudi povečanje gibljivosti domen in s tem višje vrednosti £33, kp, d33 in nižje vrednosti Qm. Zanimiva je ugotovitev, da ima velikost zrn, čeprav se spremeni pri vzorcih dopiranih z 1 in 4 at% Sb5+, oz. Nb5+ od 10,9 do 2 (im pri Sb5+ oz. 12,4 do 1,4 ¡irn pri Nbs+ (3.si.), tako majhen vpliv na piezoelektrične in dielektrične lastnosti (4. in 5. slika) v nasprotju s precejšnjo odvisnostjo teh lastnosti od velikosti zrn v podobno donorsko substituirani PLZT keramiki. S spremembo velikosti zrn od 1 jam do 7 jam v PLZT keramiki se lastnosti spremenijo tudi za 100 %, Enostavna kvalitativna razlaga je v kompenzaciji negativnega učinka, ki ga ima zmanjševanje velikosti zrn s povečanjem množine dopanta in s povečanjem gibljivosti domen zaradi praznin na A-mestih. Način spreminjanja lastnosti v odvisnosti od koncentracije Sb v 3. koncentracijskem področju lahko razložimo s prisotnostjo sekundarne faze, ki ovira gibanje domen'36' in s spremembo fazne sestave. Dodatek Sb5+ namreč povzroči, da se fazna sestava vzorcev premakne iz morfotropne fazne meje, za katero je značilna največja piezoaktivnost v romboedrično področje'3'. Podobne lastnosti, ki jih dobimo pri Nbs+ dopirani keramiki, ne moremo razložiti na enak način, ker nimamo sekundarne faze in imamo tetragonalno in romboedrično pe-rovskitno PZT fazo, kar pomeni, da smo v bližini morfotropne fazne meje. Možna razlaga je v drugačni vgradnji Nb5+ iona v kristalno mrežo PZT. Velika koncentracija tujega iona z različnim ionskim radijem lahko povzroči dodatne napetosti v kristalni mreži. Znano je, da notranje napetosti ovirajo gibanje domen'3/'. 4. SKLEPI Količina Nb5+ ali Sb5+ iona, ki jo je možno vgraditi v trdno raztopino Pb(Zro,52Tio,40)03, je odvisna od temperature. Pri 1285°C je možno vgraditi več kot 7,5 at% Nb5+ in manj kot 5 at% Sb5+ predvidoma na Zr4+, oz. Ti4+ mesta v PZT strukturi. Gostote dopirane PZT keramike so po dveh urah sin-tranja pri 1285°C višje kot gostote nedopirane PZT keramike. PZT keramika z dodatkom antimona ima nekoliko višjo gostoto kot PZT keramika dopirana z ekvivalentno množino niobija. Odvisnost med gostoto in koncentracijo aditiva lahko razložimo na osnovi mikros-trukturnih preiskav. Mikrostruktura z velikimi zrni in s porami v zrnih, kot je v nedopirani in z 0,5 at% Sb5+ dopirani PZT keramiki, preprečuje, da bi dosegli visoko gostoto keramike. Dodatek 0,5 at% Sb5+ in Nb5+ pospešita rast zrn v PZT keramiki. Večanje koncentracije aditiva od 0,5 do 2,5 at% drastično zavre rast zrn, večanje nad 2,5 at% ne vpliva več na velikost zrn. Dielektrične in piezoelektrične lastnosti PZT keramike modificirane s Sb5+ ali Nb5+ so pri obeh dopantih na podoben način odvisne od koncentracije. Vrednosti d33, er in kp s povečanjem množine aditiva najprej naraščajo, nato ostajajo konstantne in šele pri koncentraciji med 4 in 7,5 at% aditiva začnejo padati. £33 narašča nato pa pada s koncentracijo aditiva. Qm je v okviru napak merjenj neodvisen od koncentracije aditiva. Optimalni dodatek tako Sb5+ kot Nb5+ je okrog 1 at%, kjer dobimo najvišjo d33 konstanto, najvišji er in 833. Z omenjenima donorjema modificirana PZT keramika ima za tehnologijo izdelave zelo pomembno lastnost, namreč, da sta dielektrična konstanta in d33 konstanta malo odvisni od koncentracije Sb5+ in Nb5+ v območju med 1 in 4 at% dodatka. 5. VIRI 1. Diekstall, Elektronik, £ (1982) 79 - 83 2. J. Kuwabara, H. Li, N. Yoshida, Y. Suzuki, JEE (nov.1979) 50 -53 3. B. Jaffe, W. R. Cook, H. Jaffe, Piezoelektric Ceramics, London, Academic Press, 1971 4. D. A. Buckner, P. D. Wilcox, Am. Ceram.Soc. Bull.. 51 (1972)218 - 222 5. M.Kosec, D. Kolar, La Ceramica, (1985) 26 - 32 6. T. Ikeda, T. Okano, M. Watanabe, Jap. Appl. Phys., 1 (1962) 218 - 222 7. Y. Matsuo, H. Sasaki, J. Am. Ceram. Soc., 4S (1965) 289 - 291 8. D. L. Hankey, J. v. Biggers, J. A. Ceram. Soc., M (1981) C172 -C173 9. S. Venkataramani, J.V. Biggers, Cer. Bull., 52 (1980) 462 - 466 10. S.S. Chandratreya, R. M. Fulrath, J. A. Pask, J. Am. Ceram. Soc., M (1981) 422 -425 11. A.I. Kingon, P.J. Terblanche, J.B. Clark, Ceram. Inter., a (1982) 108 - 113 12. B. V. Hiremath, A. I. Kingon and J. V. Biggers, J. Am. Ceram., ££ (1983) 790 - 793 13. M. Dvorsek, M. Kosec, Zbornik XXXIII jug. konf. ETAN-a, Novi Sad, 12-17. junija 1989, XI. 19 - 26 14. S.Y. Chen, C.M. Wang, C.C. Kuo, J. Austral. Ceram. Soc., 23 (1987) 95 - 96 15. B. Jaffe, R. S. Roth, S. Marzullo, J. Appl. Phys., 25 (1954) 809 -810 16. R. Gerson, J. Appl. Phys., 31 (1960) 188 - 194 17. L. Wu, C. C. Wei, T. S. Wu, C. C. Teng, J. Phys. C, J_£(1983) 2803 - 2812 18. S. Takahashi, Ferroeiect., 11 (1982) 143-156 19. K. Okazaki, K. Nagata, J. Am. Ceram. Soc., 5£ (1973) 82 -86 20. H. T. Martirena, J. C. Burfoot, J. Phys. C, Z (1974) 3182 - 3192 143 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 139-144 M. Dvoršek, M. Kosec: Mikrostruktura in elektronske _lastnosti PZT keramike dopirane z donorji 21. K. Nejezchleb, F. Kroupa, Silikaty, 21 (1987) 289 - 298 22. S. T. Chung, W. L. Lep. P. D. Cho, Jap. J. Appl. Phys„ 24 (1985) 436 - 438 23. M. Kahn, R. W. Ric>- D. Shadwell, Adv. Ceram. Mat., 1(1986) 55 -56 24. K. Mohring, H. Schichl, Feinwerktechnik Messtechnik, 24 (1976) 322 - 325 25. K. Hikita, K. Yamada, M. Nishioka, M. Ono, Ferroelect., 42(1983) 265 - 272 26. M. Dvoršek, Mag. delo Piezokeramika na osnovi PbO-ZrOz-TiOz-Sb203-Nb202 sistemov, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo, Ljubljana 1989 27. E. E. Underwood, Quantitative Stereology, Addison Wesley Pupl. Comp., Reading 1970 28. Brush Clevite Comp.Limited Bull., 66017/A (1967) 1 -6 29. M. Kosec, M. Dvoršek, Zbor. stat. konf. Keramika pro elektroniku I.del, Pardubice, 6-8. sept. 1988, 58 - 68 30. R. B. Atkin, R. M. Fulrath, J. Am. Ceram. Soc., M (1971) 265 -270 31. P. J. Jorgensen, J. Am. Ceram. Soc., 42 (1965) 207 - 210 32. P. J. Jorgensen, R. C. Anderson, J. Am. Ceram. Soc., (1967) 553 - 55 33. M. Kosec, M. Dvoršek, D. Kolar, Proc. Int. Conf. Electronic components and material, Beijing, 7-10 nov. 1989, 16-19 34. S. S. Chiang, M. Nishioka, R. M. Fulrath, J. A. Pask, Am. Ceram. Soc. Buli., (1981) 484 -489 35. F. Kulcsar, J. Am. Ceram. Soc., 42 (1959) 343 - 349 36. K. Carl, K. H. Hardtl, Ferroelectr., IZ (1978) 473 - 486 37. S. Takahashi, Ferroelectr., 41 (1982) 277 - 290 Najlepše se zahvaljujemo ga. Jani Cilenšek in g. Silvu Drnovšek za pomoč pri eksperimentalnem delu in Razis kovalni skupnosti R Slovenije za finančno pomoč. mag. Marjana Dvoršek, dipl.ing ISKRA Zaščite Stegne 35 61000 Ljubljana dr. Marija Kosec, dipl. ing Institut Jožef Stefan Jamova 39 61000 Ljubljana Prispelo: 20.6.91 Sprejeto: 2.9.91 144 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana KRIZNI SPOJ ENORODOVNIH OPTIČNIH VLAKEN A.Babnik, A.Suhadolnik, J.Možina KLJUČNE BESEDE: optična vlakna, enorodovna vlakna, križni spoj, interferometri, koeficient sklopitve, parametri, merjenje karakteristik, eksperimentalne raziskave POVZETEK: Ključni element interferometra z optičnimi vlakni je križni spoj dveh vlaken. Izdelali smo poliran spoj, ki deluje na principu prehoda svetlobe prek evanescentnega polja. V članku so opisani postopki izdelave ter potek in rezultati meritev osnovnih parametrov spoja. Opisan je tudi postopek za določevanje globine brušenja osnov spoja. SINGLE-MODE OPTICAL FIBER DIRECTIONAL COUPLER KEY WORDS: optical fibers, single mode fibers, directional couplers, interferometers, coupling coefficient, parameters, caracterisics measurement, experimental research ABSTRACT: The key element in optical fiber interferometry is fiber directional coupler. The polished coupler based on evanescent field coupling is designed. In this contribution fabrication, measurements and results are described. A technique to measure the thickness of remaining cladding on polished single-mode fiber substrate Is also reported. 1. UVOD 2. TEORETIČNE OSNOVE Vzporedno z razvojem telekomunikacij po optičnih vlaknih se je pričel tudi razvoj nove družine senzorjev z optičnimi vlakni, ki imajo vrsto prednosti pred konven-cionalnimi senzorji za merjenje širokega spektra fizikalnih, kemijskih in drugih veličin/1/. Senzorje iz optičnih vlaken delimo na hibridne in izdelane le iz optičnih vlaken/2/. Ločimo tudi intenzitetne in fazne senzorje. Slednje odlikuje velika občutljivost, oz. natančnost (interferometri). Zaradi prednosti pred klasičnimi interfero-metrskimi merilniki (večja kompaktnost, manjše dimenzije, manjša teža, širše področje uporabe) se vse bolj uveljavljajo interferometrski merilniki, izdelani iz optičnih vlaken. Pomemben element interferometra je delilec žarka. V klasičnem interferometru opravlja to nalogo polprepustno zrcalo ali podoben element, v interferometru z optičnimi vlakni pa en vhodni žarek razdeli v dva žarka element, imenovan spoj optičnih vlaken. Namen članka je opisati razvoj in izdelavo križnega spoja enoro-dovnih optičnih vlaken, izdelanega po metodi poliran-ja/3/. Križni spoj optičnih vlaken je optični element z dvema vhodnima in dvema izhodnima vlaknoma (slika 1). Osnovni parametri, ki karakterizirajo spoj, soM/: - stopnja sklopitve: CR 100 Pa rn [%] P2 + P3 izgube v spojniku: i -m. P2+P3 La = - 10 log — M - usmerjenost: Pi D = -!~ IOO[%] (1) (2) (3) kjer je P1 vstopna moč svetlobe, P2 moč v direktni izhodni veji, P3 moč v spojeni izhodni veji in P4 moč, ki izhaja iz prostega vlakna na strani vhoda. p. direktna p t> vej» *' P> Slika 1: Spoj optičnih vlaken - shematsko 144 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 145-145 A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: Križni spoj enorodnih optičnih vlaken Slika 2: Odvisnost razdalje med vlaknoma od razdalje z in bočnega zamika y Delovanje spoja enorodovnih vlaken je možno razložiti z mehanizmom prestopa svetlobe prek evanescentnega polja/5/. To polje se pojavlja v plašču optičnega vlakna kot posledica popolnega odboja svetlobe v optičnem vlaknu na meji jedro-plašč. Svetlobna moč v drugem vlaknu, ki deluje kot motnja za evanescentno polje prvega vlakna, je odvisna od razdalje med jedroma vlaken in od dolžine, na kateri jedro drugega vlakna moti evanescentno polje prvega vlakna. Za primer dveh ravnih vzporednih vodnikov sta moči v izhodnih vlaknih opisani z enačbama/6/: Pi = Po cos (cz) P2 = Po sin2(cz) (4) (5) kjer je: ni lomni količnik jedra, n2 lomni količnik plašča, X valovna dolžina svetlobe, a radij jedra vlakna, h razdalja med osema posameznega vlakna, Kn modificirana Besselova funkcija druge vrste reda n, u in w parametra vzdolžnega roda, pri čemer velja: u2 +w2 =V2 in V normirana frekvenca /5/. V našem primeru sta vlakni ukrivljeni in vzporedno bočno zamaknjeni (slika 2). Parametra u in w sta definirana z enačbami, kjer je k valovno število k = 2n/X in konstanta razširjanja (kn2< p < km): v = kaVnT 1$ W : aVp k2nl (7) (8) kjer je: Po moč vstopne svetlobe, Pi moč direktne veje, P2 moč sklopljene veje, c koeficient sklopitve in z razdalja od pričetka mesta medsebojnega vpliva. Če predpostavimo enakost obeh vlaken in majhno numerično odprtino le teh, lahko zapišemo koeficient sklopitve/7/: X Ko 2nr\< a2V2 w K?(w) (6) Koeficient sklopitve tako ni več konstantna vrednost v smeri vzdolž poteka optičnih vlaken. Radij ukrivljenja povzroča deformacijo v porazdelitvi električnega polja, kar pokvari cilindrično simetrijo, ki je pogoj, da gornje enačbe veljajo. Če je radij dovolj velik proti medsebojni razdalji jeder, je vpliv zanemarljiv. Gornje izraze je možno uporabiti za opis realnega spoja . Moči na izhodnih vlaknih sta tako: Pi = Po cos (coL) O) -0.4 -0.2 0 0.2 Zamik (/L(m*10) Slika 3: Teoretični normirani izstopni moči obeh izhodov 146 A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: Križni spoj enorodnih optičnih vlaken Informacije MIDEM 21 (1991)3, str. 145-150 P2 = Po sin (CoL) kjer je: jrfoo CoL = J c(z) dz (10) (11) Pri tem je Co = c(0) vrednost koeficienta sklopitve v centru območja spajanja (z=0), kjer je razdalja med jedroma minimalna in L efektivna dolžina medsebojnega vpliva, ki zagotavlja enako razmerje moči kot pri spoju vzporednih vlaken z enako medsebojno razdaljo. Ob upoštevanju, da je bočni zamik enak nič in z2 < < hoR, lahko zapišemo' exp - " t. dz: /8/. i 2^ w z a R w (12) Teoretično je efektivna dolžina vpliva neodvisna od razdalje med vlaknoma, odvisna pa je od ukrivljenosti vlakna. Minimalna razdalja med vlaknoma vpliva na koeficient sklopitve. Pri večji razdalji so večje tudi izgube, stopnja sklopitve pa je manjša. Teoretično odvisnost stopnje sklopitve, oz. izstopne moči iz direktnega in spojenega vlakna od bočnega zamika med vlaknoma spojnika, prikazuje slika 3. Odvisnost je izračunana za primer izdelanega spojnika s parametri: ni = 1,458, nz= 1,458, h0 =9(im, a=4,5|am, R=0.1m in X = 633nm. 3. EKSPERIMENTALNO DELO 3.1 Postopek izdelave V osnovi ločimo tri načine izdelave spoja optičnih vlaken na principu prestopa svetlobe prek evanescentnega polja in sicer s taljenjem79,117, z jedkanjem74,127 in s poli-ranjem73,107. Pri prvih dveh je stopnjo sklapljanja možno nadzorovati med procesom izdelave. Proces izdelave ustavimo, ko dosežemo zahtevano stopnjo sklopitve, ki je pozneje ne moremo več spremeniti. Zaradi možnosti naknadnega nastavljanja parametrov poliranega spoja optičnih vlaken tudi po izdelavi, smo se lotili izdelave le tega kljub njegovi slabši toplotni stabilnosti v primerjavi s taljenim spojem. Poliran spoj je sestavljen iz dveh enakih delov. V osnovo je potrebno po daljši strani vrezati utor konveksne oblike z določenim radijem ukrivljenja. Utor smo vrezali z žago, ki ima rezalni rob po notranjem obodu, kar omogoča manjšo debelino žaginega lista v primerjavi z navadnim listom krožne žage. Radij ukrivljenja utora je 10 cm, širina zareze pa 0,5 mm. Material osnove je navadno steklo. Za izdelavo spoja smo uporabili enorodovno optično vlakno, proizvajalca Iskra EO, s premerom plašča 125,5 \xm, premerom jedra 9 |im, lomnim količnikom plašča 1,458 in lomnim količnikom jedra 1,4635. Meja enoro-dovnosti je pri 1245 nm. Vlaknu pred montažo odstranimo oblogo (zaščito) na mestu, kjer ga pozneje vstavimo v žleb. Vlakno zalepimo z epoksidnim lepilom. Tako izdelano osnovo grobo brusimo na strani vlakna, dokler se ne pojavi iz osnove (površine lepila) plašč vlakna. Nadaljujemo s finim brušenjem do globine, ki zagotovi debelino plašča med površino in jedrom v izmeri = 15i!m. Globino brušenja lahko preverjamo na več načinov. Uporabili smo dva in sicer prvega z merjenjem dolžine ovala na ukrivljenem vlaknu, ki ga ravno brusimo7137 in drugega z detektiranjem izgub svetlobe, ki prehaja brušeno mesto na vlaknu. Pri slednji metodi smo kot izvor svetlobe uporabili HeNe laser (k =633 nm). Pri tej valovni dolžini ni zagotovljena potrebna enorodov-nost v optičnem vlaknu, približali pa smo se jI z ovitjem lansirnega konca vlakna okoli palice z dovolj majhnim premerom (d s 5mm). Naslednja faza obdelave osnov je poliranje, s katerim dosežemo točno razdaljo jedra vlakna od površine in ravno površino osnove. Med poliranjem obdelavo prekinjamo, sestavimo spoj in ob bočnem zamikanju opazujemo maksimalno doseženo stopnjo sklopitve. Ta je namreč odvisna od razdalje med vlaknoma (dvojna debelina preostanka plašča) in od bočnega zamika, ki umetno povečuje to razdaljo. Za izboljšanje optičnega kontakta med vlaknoma nanesemo med njiju plast tekočine za izenačitev lomnih količnikov. Za zamikanje smo uporabili posebno držalo z mikrometrskimi vijaki, ki omogoča bočni zamik in rotacijo gornjega dela proti spodnjemu. Med zamikanjem osnov morata biti vlakni v prečni smeri vzporedni. Postopek poliranja in vmesnega merjenja ponavljamo, dokler med zamikanjem ne dosežemo ustrezne stopnje sklopitve. Na sliki 4 je prikazana polovica spoja po poliranju. Sledi utrditev obeh polovic spoja z lepljenjem ali mehansko utrditvijo (utrditev z vijaki). Ker je vlakno trše od osnove, po poliranju štrli iz osnove. Dovolj dober optični kontakt med vlaknoma v sestavljenih osnovah lahko v tem primeru dobimo tudi brez dodajanja tekočine za izenačitev lomnih količnikov, s čimer povečamo toplotno stabilnost spoja. polirano področje vlakna enorodovno vlakno Slika 4: Izgled polovice spojaosnove po poliranju 147 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 145-150 3.2 Meritve karakteristik Na izdelanih osnovah smo izmerili odvisnosti izgub svetlobe na poliranem mestu, od lomnega količnika nanešenih tekočin in od debeline odvzete plasti plašča. Po tej metodi je možno dovolj natančno določiti razdaljo od površine osnove do jedra vlakna711/. Preverili smo tudi odvisnost signala od temperature nanešene tekočine kot vodilo za izdelavo temperaturnega senzorja'157. Polirano stran osnove omočimo s tekočino, katere lomni količnik poznamo. V lansirni konec vlakna svetimo s He-Ne laserjem in detektiramo izhodni signal. Meritev ponovimo s tekočinami z različnimi lomnimi količniki . Zanimive so predvsem meritve, ko je lomni količnik tekočine enak, oz. večji od lomnega količnika plašča optičnega vlakna. Merilni sistem je prikazan na sliki 5. Rezultate meritev smo primerjali z rezultati iz literature7147, kjer so razdalje jedra vlakna od površine osnove merili na prečno prerezanih osnovah. Rezultati meritev so prikazani na sliki 6. Na izdelanih spojih optičnih vlaken smo opravili meritve stopnje sklopitve in izgube. Spoj, ki smo ga zlepili, je zagotavljal razmerje izstopnih moči svetlobe 4:1 (CR=0,2) in ocenjene izgube 20 dB, mehansko utrjen A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: _Križni spoj enorodnih optičnih vlaken spojnik pa razmerje izstopnih moči 1:1 (CR=0,5) in izgube 10 dB. Izmerili smo tudi velikost prestopne svetlobne moči iz direktnega v sklopljeno vlakno v odvisnosti od bočnega zamika. Zamik vlaken smo računalniško upravljali prek koračnega motorja, hkrati pa detektirali oba izhodna signala (slika 7). Meritve smo izvajali pod različnimi pogoji (različna dvojica osnov, dodatek tekočine za izenačitev lomnih količnikov). Dva signala sta prikazana na sliki 8. 4. ZAKLJUČKI V članku smo opisali izdelavo poliranega križnega spoja enorodovnih optičnih vlaken, ki je eden ključnih elementov interferometra z optičnimi vlakni. Na izdelanih spojih smo opravili meritve stopnje sklopitve in izgub. Preverili smo zmožnost spreminjanja stopnje sklopitve in določili globino brušenja osnov z opazovanjem izgub svetlobe, ki uhaja iz poliranega mesta vlakna. Izdelana sta dva spoja, ki imata stopnji sklopitve 0,5, oz. 0,2 ter izgubami 10, oz. 20 dB. OV1TJE ZA DOSEGO ENORODOVNOSTI POLITJE Z FOTOMETER Slika 5: Merilni sistem za določitev razdalje jedra od površine osnove d Lomni kolknii tekočine Slika 6: Slabljenje signala v odvisnosti od lomnega količnika tekočine in razdalje jedra vlakna do površine osnove d, X = 633 nm 146 A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: Križni spoj enorodnih optičnih vlaken Informacije MIDEM 21 (1991 )3, str. 145-150 OVITJE ZA DOSEGO ENORODOVNOSTI MERJENI RAČUNALNIK Slika 7: Merilni sistem za meritev stopnje sklopitve Slika 8: Izmerjen potek izhodne moči pri bočnem zamiku, X =633 nm, vlakno S3C014 WD __direktna veja -— spojena veja a) hde\ =9]im, brez vmesne tekočine b) hdej =12\im, gel z n= npiašč kot vmesna tekočina 149 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 145-150 A. Babnik, A. Suhadolnik, J. Možina: Križni spoj enorodnih optičnih vlaken 5. LITERATURA 1. B. Culshaw: Optical Fiber sensors, Vol. 1, Artech House, Boston, 1988 2. E. Udd: FiberOpticSensors, A Wileylntersciencepublication New York, 1991 3. R. Berg, G. Kotler, H. J. Shaw: Electron. Lett,, Vol. 16. 1980 4. F. Liao, J. T. Boyd: Appl. Optics, Vol. 20, 1981. 5. A. W. Snyder, J. D. Love: Optical Waveguide Theory, Capman and Hall, London, 1983 6. D. Marcuse: Bell Syst. Tech, J., Vol. 50, 1971. 7. R. Vanclooster, P. Phariseau: Physica, Vol. 47, 1970. 8. M. J. F. Digonnet, H. J. Shaw: IEEE J. Quant. Electr., Vol. 18, 1982. 9. M. H. Slonecker: Proc. Optical Fiber Conf.'82, Paper WBB7, Optical Society of America, 1982. 10. J. D. Beasley, D. R. Moore, D. Stowe: Proc. Optical Fibers Conf.'83, Paper ML5, Optical Society of America, 83. 11.1. Yokohama, J. Noda, K. Okamoto: J. Light Tech., Vol. 5, 1987. 12. A. D. Kersey, A. C. Lewin, D. A. Jackson: Electron Lett., Vol. 20, 1984. 13. O. Parriaux, S. Gidon, A. A. Kuznetsov: Appl. Optic, Vol. 20, 1981 14. M. J. Digonnet, J. R. Feth, L. F. Stokes: Optics Lett., Vol. 10,1985. 15. A. Suhadolnik, A. Babnik, J. Možina: SD91, Zbornik referatov, Portorož 1991 Aleš Babnik, dipl. ing. Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Murnikova 2 61000 Ljubljana as. mag. Alojz Suhadolnik Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Murnikova 2 61000 Ljubljana prof. dr. Janez Možina Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Murnikova 2 61000 Ljubljana Prispelo: 28.10.91 Sprejeto:: 25.11.91 150 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana NELINEARNI OPTIČKI EFEKTI U KRISTALIMA J. P. Šetrajčič i D. LJ.Mirjanic KLJUČNE REČI: nelinearna optika, nelinearni efekti, molekularni kristali, narušenje simetrije, stimulisana apsorpcija, apsorpcione karakteristike, spoljašnja elektromagnetna polja, uticaj elektromagnetnog polja, teoretska istraživanja SAŽETAK: Ispitivana je uloga nelinearnih efekata, spoljašnje stimulacije i narušenja strukture simetrije kod apsorpcionih procesa u molekulskim kristalima. Pokazano je da se pojava izrazitog apsorpcijskog pika oblasti nižih frekvencija može objasniti eksiton - eksiton interakcijom. Spoljašna stimulacija smanjuje ovaj pik i pomjera ga ka višim frekvencijma. U analizu struktura sa narušenom simetrijom uključeni su i nelinearni optički efekti,te je nadena zavisnost raspodjele elektro-magnetne energije od deformacije strukture. NONLINEAR OPTIC EFECTS IN CRYSTALS KEYWORDS: nonlinear optics, nonlinear effects, molecular crystals, broken symetry, stimulated absorption, absorbtion characteristics, external alactromagnetic fields, effect of electromagnetical fields, theoretical research ABSTRACT: Influence of nonlinear effects, external simulation and broken structural symmetry on absorbtion processes inside molecular crystals is investigated. It is shown that appear of dominant absorbtion peak at lower frequencies can be explained by exciton - exciton interaction. External stimulation decreases this peak and shifts it toward higher frequencies. The nonlinear optical effects are also included into analysis of the broken symmetry. The dependence of electromagnetic energy distribution verses structure deformation is also obtained. 1. UVOD U mikroteorijskim analizama optičkih pojava posebno kod opisivanja apsorpcije svjetlosti, pretpostavlja se da je eksiton - fonon interakcija osnovni mehanizam kojim mogu da se objasne ovi prirodni fenomeni. Uloga čistih nelinearnih efekata (eksiton - eksiton interakcija), do sada neopravdano ignorisani, a upravo oni mogu da objasne postojanje izrazitog apsorpcijskog pika u oblasti nižih frekvencija. Rukovodeči se zahtjevom za eventuelnom praktičnom primjenom, analizirali smo uticaj narušenja strukturne simetrije i spoljašne stimulacije u molekulskim kristalima. Spoljšnja polja mijenjaju apsorpcione osobine sistema, pa su iztraživanja preduzeta s ciljem da se ispita mogučnost poboljšanja apsorpcionih karakteristika pu-tem navedenih polja. Ovo bi rezultiralo povečanjem stepena konzervacije elektro-magnetne energije. Anali-zirajuči mogučnost separatne konzervacije, sproveli smo analizu molekulskih struktura sa narušenom trans-lacionom simetrijom. Ovo ujedno predstavlja prvi korak u formiranju teorije nelinearne optike u strukturama s narušenom translacijonom simetrijom. 2. KINEMATIČKA POBUDENJA U MOLEKULSKIM KRISTALIMA Prilikom analize uticaja nelinearnih efekata eksiton -eksiton interakcije na objašnjenje apsorpcionih efekata u molekulskim kristalima, pošli smo od hamiltonijana eksitonskog sistema za slučaj proste kubne strukture i dvonivojske šeme koji sadrži i efekte neodržanja(1,2). Odziv sistema na spoljašne polje definiše dielektričnu konstantu ovog sistema'3'. U ovom slučaju ona je kompleksna veličina i izražava se pomoču komutatorskih, retardovanih i avansovanih, eksitonskih odnosno, pau-lionskih, Greenovih funkcija. Na bazi usavršene tehnike izračunavanja ovih Greenovih funkcija striktnijom primjenom Vickove teoreme, a čiju smo proceduru detaljno ¡zložili u radu(4) odredili smo dielektičnu konstantu eksitonskog sistema, a pomoču nje i optičke karakteristike posmatranog sistema. Na ovom mjestu navodimo samo konačne rezultate. Indeks apsorpcije eksitonskog sistema nije konstantna veličina što znači da veličina apsorbovane energije elek-tro magnetnog zračenja zavisi od f rekvencije tog zračenja. Unutarapsorpcione zone indeks apsorpcije ima maksimuma, od kojih su dva manja i teže ka višim frek-vencijama od jednog giavnog. Izvan ovog intervala indeks apsorpcije je jednak nuli(3). Dok se postojanje giavnog apsorpcionog pika (glavne apsorpcije) može objasniti i prisustvom eksiton - fonon interakcija'5', dotle se postojanje druga dva pika može pripisati jedino nelinearnim optičkim efektima, dakle eksiton - eksiton interakciji. Rezultat ove eksitonske kine-matičke interakcije, u fizičkom smislu, demonstrira se kao fuzija dva eksitona u par ili kao raspad para eksito-na. 150 Informacije Ml DEM 21(1991)3, str. 151-153 J. P. Setrajčič, D. Lj. Mirjanič: Nelinearni optički efekti u kristalima Kinematička eksitonska interakcija izaziva stvaranje novih pobudenja koja imaju odlučujuču uiogu u formiranju veoma zanimljivih optičkih osobina kristala, lako se, s naše strane ovako sprovedenom analizom, ne bi mogao izvesti zaključak da, eksprimentalnokonstatovano, ano-malno širjenje eksitonskih linija (vidjeti npr. (5), str. 99 -112), predstavlja ustvari širenje kinematičkih nivoa, ipak se uračunavanjem prostorne dispanzije sistema mogu odrediti temperaturskiuticaj naove pojave. Ograničava-juči se na oblast energija (frekvencija) koja su bliske rezonantnoj i na oblast temperatura koje su bliske (u energetskim jedinicama) širini eksitonske zone, dobili smo indeks apsorpcije'3' koji ima istu analitičku formu kao i empiriska formula za koeficijent apsorpcije (6), tj. kao 35 godina staro Urbahovo pravilo. Na osnovu ovog poredenja može se zaključiti da objašnjenje ovog optčkog efekta u oblasti frekvencija bliskih rezonantnoj možemo tražiti kao posledicu kinematičkih interakcija u sistemu. Nadalje smo, u toku sprovedenog iztraživanja, pokazali da u molekulskim lancima postoje dva tipa kinematičkih pobudenja od kojih jedna imaju kratko vrijeme života i odgovorna su za naprijed navedene apsorpcione oso-bine, dok su druga neprigušna i ne doprinose apsorpciji. Izvršena numerička analiza spektra neprigušenih kinematičkih nivoa je pokazala da oni mogu da egzistiraju samo u jednom djelu prve Briluenove zone i da tu imaju znatno nižu energiju od eksitona usled čega su ovi energetski nivoi znatno bolje populisani od eksiton-skih( ,8). 3. STIMULISANA APSORPCIJA KOD EKSITONSKIH SISTEMA Paralelno sa ovim iztraživanjem nastavili smo i, več ranije započeta'9,10) ispitivanja uticaja spoljašnjeg elek-tričnog polja na optičke osobine kristala, lako u potpu-nosti nezavršeni, na osnovu preliminarnih rezultata, možemo konstantovati da su, bez obzira na sada pri-menjenu mnogo tačniju metodu odredivanja Greenovih funkcija eksitonskog sistema koji je stimulisan spola-šnjim poljem, predhodni razultati su potvrdeni. Naime i ovdje sprovedene analize su, kao i u(9) potvrdile da prisustvo spoljašnjeg elektromagnetnog polja na neki način destimuliše apsorpciju, odnosno pomjera največi i ostri apsorpcioni pik indeksa apsorpcije kristala ka višim frekvencijama i istovremeno ga smanjuje, naravno u poredenju sa nestimulisanim kristalom. Veličina pomjeranja i prigušenja glavnog apsorpcionog pika zavisi od jačine električne komponente spoljašnjeg stimulišučeg elektromagnetnog polja. Pored ovog ispitivano je i šta se dešava sa druga dva manja apsorpciona pika koja leže na višim frekvencijama od onog glavnog. Ove analize su pokazale da na njih spoljašnje polje stimulativno deluje tj. ono Ih povečava. Takode je ispitivano šta se, u tom intervalu frekvencija, dešava sa indeksom prelamanja, gde je i ovdje pri- mječeno povečanje u odnosu na iste karakteristike ne-stimulisanog eksitonskog sistema. Sve ovo ima za posledicu da se u ovom djelu frekvencija povečava dielek-trična konstanta sistema kada se on nade u spoljašnjem elektromagnetnem polju. Ovo bi sa svoje strane, moglo da ima praktičnu primjenu za detekciju prisustva stranog elektromagnetnog polja. 4. NELINEARNA OPTIKA SA NARUŠENOM SIMETRIJOM Svaki kristal, bez obzira na čistoču i finocu izrade, sadrii izvjestan broj nečistoča i defekata koji narušavaju nje-govu translacionu invariantnost. Osim toga, kristali imaju granične površine na kojima, usled toga što se ono haotično ili nehotice osvetljavaju, griju, kvase, podvrga-vaju večem ili manjem pritisku, itd. uvjek dolazi do specifičnih efekata koji se ne mogu opisati metodama teorije idealnih struktura. Matematička analiza struktura sa narušenom simetrijom daleko je komplikovanija od analize idealnih struktura i u tom smislu nelinearna optika deformisanosti sistema praktično ne postoji. Ispitivanje eksitonskih stanja u kristalima kod kojih je narušenje simetrije prisutno na graničnim površinama kristala, ili, ako se radi o višeslojnoj strukturi, na grani-cama cijele strukture i na kontaktnim granicama izmedu slojeva, izvršili smo uzevši u obzir da se energije pobudenja izolovanih molekula i matrični elementi opera-tora dipol-dipolnih interakcija mijenjaju od čvora do čvo-ra. Analize smo sproveli'11 "14) za slučajeve planarnog narušenja simetrije, tj. narušenjafizičkih osobina kristala samo izmedu paralelnih ravni duž jednog pravca. Standardni postupak nalaženja jednočestičnih eksitonskih talasnih funkcija sa eksitonskim hamiltonijanom uzetim u harmonijskoj aproksimaciji primjenili smo na gore opisane deformisane sisteme. Amplitude traženja talasnih funkcija dobijaju se kao rješenja veoma kompli-kovanog sistema diferencnih jednačina uz odgovarajuči broj (jedan ili dva, a kod višeslojnih i više) graničnih uslova iz čijeg rješavanja slijedi spektar mogučih eksitonskih energija. Razmatrali smo zato, na početku, ne-što jednostavnije slučajeve. Kod polubeskonačnih struktura, osim zapreminskih stanja u kojima gustina vjerovatnoče nalaženja i energija pobudenja imaju ravnomjerno razporedene minimume i maksimume po zapremini kristala, mogu se javiti i površinska stanja na nultom sloju (na jednoj graničnoj površini) u slojevima koji su mu najbliži. U slučaju filma (dvije granične površine) lokalizovana stanja mogu da se jave, u zavisnosti od veličine i znaka promjene energije površinskih molekula i primjene njihovih interakcija sa susjednim zapreminskim molekulama, na jednoj, drugoj ili na obe granice. Osim toga, analizirali smo dvoslojnu strukturu, dakle strukturu koja je skopljena od dva skupa različitih vrsta molekula, koja ima dvije spoljašnje i jednu kontaktnu graničnu površinu. Sistem diferencnih jednačina uz pri-padajuče granične uslove, primenjeno na ovaj slučaj, mogu se matematički opisati pomoču verižnih razloma- 152 J. P. Setrajčič, D. Lj. Mirjanič: Nelinearni optički efekti u kristalima Informacije MIDEM 21(1991)3, str, 151-153 ka iz čije se forme mogu izraziti amplitude vjerovatnoča nalaženja eksitonskih stanja pomoču generalisanih Čebišovih polinoma tipa F. Izloženi šematski prilazi kod dvoslojnih struktura neposredno se može primjeniti i na višeslojne ("sendvič") strukture. Konkretan proračun, kao i kod predhodnih, zahtijeva upotrebu računara za numeričku analizu ali je i on uveliko olakšan zbog činjenice da se u njemu mogu koristiti dobro definisane analitičke forme za generali-sane Čebišove polinome. ZAKLJUČAK Analize izvršene u ovom radu mogu se podjeliti u tri grupe. Prva grupa problema vezana je za nelinearne optičke efekte u idealnim strukturama. Cilj ovih iztraživa-na je bio da se procjeni uloga kinematičke interakcije u različitim optičkim pojavima. Osnovni razultati do kojih smo ovdje došli mogu se rezimirati na sledeči način. Usljed procesa fuzije eksitona i fisije para eksitona u molekulskim kristalima pojavljuju se dopunska-kinema-tička pobudenja koja, zbog toga što imaju konačno vrijeme života, imaju značajnu ulogu u procesima ap~ sorpcije svjetlosti. Analiza apsorpcionog spektra je pokazala da jedino prisustvo ovih pobudenja može da objasni postojanje oštrog apsorpcionog pika u oblasti frekvencija nižih od rezonantne. Takode se teorijski pokazalo da se is-ključivo njihovim doprinosom može reprodukovati Urba-hova empirijska formula za indeks apsorpcije svetlosti kod optičkih sistema. Rukovodeči se željom i zahtjevom da istraživanja budu realnija i njihovi razultati takvi da im se eventualno našla praktična primjena, odlučili smo se na analizu efekata narušenja strukture simetrije i efekata izazvanih spol-jašnom stimulacijom. Analize efekata narušenja trans-lacione simetrije kristala danas se najviše vrše u teoriji superprovodljivosti jer se očekuje da se sintezom višes-lojnih struktura, npr. tipa metal-dielektrik, stvore takvi materiali koji bi ¡mali bolje superprovodne karakteristike od do sada poznatih. U ovakvim strukturama optička pobudenja mogu da imaju odlučujuču ulogu. Pretposta-vili smo da do narušenja simetrije dolazi samo duž jednog pravca. Kod molekulskih kristala detaljno smo ispitivali površinska i zapreminska stanja u polubesko-načnim sistemima ifilmovima. Takode smo razvili metod za analizu višeslojnih struktura sa verižnim razlomcima u kome dobar dio posla može da se objavi analitički-kori-štenjem Čebišovih polinoma. Spoljašnja elektromagnetna polja mijenjaju optičke karakteristike sistema i iztraživanja smo preduzeli s ciljem da ispitamo da li ova polja mogu da poboljšaju pomenute karakteristike. Svako poboljšanje apsorpcionih osobina bilo bi veoma značajno za oblast korištenja solarne energije, gde je danas osnovni problem pronalaženje boljih apsorbera kako bi se bolje i duže konzervirala energija. Preliminarni razultati sprovedenih analiza uti-caja spoljašnih polja na apsorpcione osobine molekulskih kristala je pokazala da do stimulisanja apsorpcije dolazi samo u oblasti viših frekvencija, dok u oblastima frekvencija nižih od rezonantne dolazi do destimulisanja apsorpcije. Drugim riječima, naša iztraživanja pokazuju da spoljašnja stimulacija ne vodi ka drastičnijem pobolj-šanju karakteristika apsorbera. Medutim, ona ukazuju i na to da spoljašnja stimulacija izaziva efekte pomjeranja apsorpcionih spektara koja svakako mogu da nadu ne-posrednu primjenu u detekciji spoljašnjih polja. Na os-novu dobljenih izraza za smanjenje dominantnog apsorpcionog pika i njegovo pomjeranje ka višim frekven-cijama moguče je da se izvedu zaključci o prisustvu, jačini i tipu stranog elektromagnetnog polja. Ova iztraživanja, iz sve tri nabrojane tematske oblasti, nemaju karakter završnih, one prije treba da budu po-lazna osnova za istraživanja konkretnih struktura i dru-gačijih sistema. Neophodno je sprovesti i ozbilniju numeričku analizu dobljenih rezultata kao bi mogli da budu baza za realnu praktičnu primjenu: izrada odgovarajučih "sendvič" struktura ili pak detektora stranih polja. Treba-lo bi ispitati da li bi se nekom vrstom deformacija na granicama sistema mogle konstruisati strukture koje če se pobudivati visokim koncentracijama optičkih pobudenja i to naprimjer samo u površinskim zonama kristala. LITERATURA 1.) V.M. Agranovich; Teorija eksitonov, Nauka, Moskva 1968. 2.) B.S. Tošič; Statistička fizika, PMF-IF, Novi Sad 1978. 3). N.N. Bogolyubov; Lekcii po kvantovi statistika, Naukova dumka, Kiev 1949. 4.) U.F. Kozmidis-Luboričand B.S. Tošič; Physica A 153, 226 (1988). 5.) A.S. Davydov; Teorya molekulyarnyh esitonov, Nauka, Moskva 1973. 6.) F. Urbach; Phys. Rev. 92, 1324 (1953). 7.) U.F. Kozmidis-Luborič, D. Cirič, J.Šetrajčič; Neprigušeni kinema-tički nivoi, XI JSFKM, Donji Milanovac, 1988. 8.) U.F. Kozmidis, M. Marinovič, D. Cirič and B.S. Tošič; Physica A 163, 483 (1990). 9.) R.P. Dajič-Jovanovič, D.M. Cirič, M.M. Marinovič and B.S. Tošič; Can. J. Phys, 65, 149 (1987). 10.)R.P. Dajič-Jovanovič, D.Lj. Mirjančič, B.Nikin, J.P. Setrajčič and B.S. Tošič; J. Phys.C20, 5585 (1987). 11.)D.Lj. Mirjanič; Strukture sa narušenom simetrijom, uvodno predavanje na XI JSFKM, Donji Milanovac 1988. 12.) D. L j. Mirjanič; Fizika Supll.1 21, 346 (1989). 13.)D.Lj. Mirjanič, J.P.Setrajčič, B.S. Zošič; Zbornik referatov SD-89, 371 (1989). 14.)D.Lj. Mirjančič, J.P. Šetrajčič, B.S. Tošič; Zbornik eferatov SD-(), 337(1990), Doc. drJovan P. Šetrajčič, dipl. fiz. Institut za fiziku PMF Univerzitet u Novo m Sadu Trg D. Obradoviča 4 YU-21000 NOVI SAD Prof. dr Dragoljub Lj. Mirjanič, dipl. fiz. Tehnološki fakultet Univerzitet u Banja Luci . D. Mitrova 63 b YU-78000 BANJA LUKA Prispelo: 1.6.91 Sprejeto: 28.10.91 153 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A SOFTWARE TOOL FOR THE ELECTROTECHNICAL SIGNAL DISPLAY Robert Porenta KEYWORDS: Sun workstation, user interface, Sun View environment, circuit simulators, interactive program, algebraic expression syntax, software tools, software development, signal display, electrical signal, C programming language, UNIX. ABSTRACT: This paper describes the design and implementation of a graphical tool for electrotechnical signal display. At the beginning of the paper some basic terms used throughout the text are briefly explained. In continuation the paper in turn describes the building blocks of the program. NAČRT IN IZVEDBA PROGRAMSKEGA ORODJA ZA GRAFIČNI PRIKAZ ELEKTROTEHNIČNIH SIGNALOV KLJUČNE BESEDE: delovna postaja Sun, uporabniški vmesniki, programsko okolje Sun View, simulator vezij, interaktiven program, sintaksa algebraičnega izraza, programska orodja, razvoj programske opreme, prikaz signalov, elktrični signali, UNIX, programski jezik C POVZETEK: V članku sta opisana načrtovanje in izvedba programskega orodja za grafični prikaz elektrotehničnih signalov. Na začetku članka je na kratko razloženih nekaj osnovnih izrazov, ki so pozneje uporabljeni. Članek se nadaljuje z opisom posameznih enot programa. 1. Introduction In the past few years the development of various electronic devices has become impossible without the support of software tools running on powerful workstations. By using tools such as circuit simulators, scheme editors, cell placers and others user can reduce development time and the number of errors significantly. Reasons for development of a standalone tool are manifold. Many of similar programs offer only a limited graphical support on the level of simple character graphics, while more sophisticated ones use only a portion of graphical capabilities available on a workstation. Signal displaying programs are usually only a part of bigger software packages what makes such programs unsuitable for general use. The most important program characteristics are the folowing: □ User friendly environment. □ Interactive operation. □ Ability to display data from different sources at the same time. □ New data can be obtained by means of algebraic expressions. □ The behaviour of program functions can be controlled by the user. 2. Programming tools The program is implemented in the C programming language on the Sun workstation under UNIX operating system. For graphics independent functions only standard C library is used whereas user interface is supported by the SunView library. 2.1. The Sun workstation Sun workstations are high-performance computers dedicated towards applications in the field of engineering,CAD,CAM,desktop publishing, software development and other tasks where high resolution graphics and high processing power is needed. The operating system is a heavily enhanced version of 4.2 BSD UNIX from the University of California at Berkeley. Apart from standard UNIX utilities a user interface package based on multiple overlapping windows and associated libraries is added. Instead of typing commands on a keyboard the user can manipulate objects via a pointing device (mouse). 2.2 SunView library SunView is an object oriented system. It consists of many building blocks which can be used to assemble a 153 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za grafični prikaz elektrotehničnih signalov _ Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 154-160 user interface for an application. Objects have different types according to their properties. 2.2.1 SunView objects Windows are the most important SunView objects. Apart from windows other objects also include panel items, scrollbars, menus, cursors and icons. Window objects include frames and subwindows. Frames are used to join nonoverlapping subwindows into one window. There are four types of subwindows: Panel contains various panel items. Text subwindow contains text. Canvas is used for drawing area. TTY subwindow serves as a terminal emulator. Other visual objects are less general and thus more suited for their specific functions: Panel item is part of a panel used for interaction between user and application. Some of predefined items are buttons, message items, choice items, text items and sliders. Scrollbar is attached to a subwindow and serves to control which part of a subwindow is visible. Menu is used for user to issue commands when one of menu's items is selected. By convention menus pop up on the right mouse button pressed and this is also true for menus in this program. Cursor locates the mouse position on the screen. Icon is a small image which represents various information. 3. Data organization The program is designed to work with data obtained from simulation software. In order to handle data from various sources efficiently, a simple data model has been introduced. 3.1. Signal Signal is an abstraction for a data which can be handled asone unit. Most often the signal represents information obtained in one node of a circuit for one simulation cycle (for example voltage in a node). 3.2. Signal group Signal group is a data object consisting of data which are mutually related. For example signals which represent node voltages of a circuit can be associated to a signal group. Each signal group has a unique name for identification which is usually the name of the file from which the data were read. It is also possible to assign a list of parameters to each group. These parameters are usually the conditions under which the simulation has been executed (such as temperature for example). 3.3. Working signal group Working signal group is a special signal group selected by the user. It is possible to load many signal groups from different files in order to display data from different analyses. Each of these signal groups can be selected to be the working group which basically serves as an identifier for functions operating on one signal group at the time. 4. User interface The user interface is built from these basic SunView objects □ Control panel □ Signal window □ Manual window □ Expression window Any of them may or may not be visible in particular situation. All these objects in turn consist of other more fundamental SunView objects to form a functional unit. 4.1. Control panel Control panel (Figure 2) consists of many buttons, choices and text items which control the behaviour of the program as a whole. These buttons are used to select the particular action: QUIT Regular exit from the the program. REDRAW Redraw the contents of the signal window. SAVE STATE Selecting this button causes program state to be written to a predefined file. The program state includes the settings of toggles, file pattern, window positions and other information. LOAD STATE This button is used to set a new program state from a previously saved state. READ FILE New data are read from file named in text item labeled "Read data from file" 155 Informacije MIDEM 21 (1991)3, str. 154-160 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za __grafični prikaz elektrotehničnih signalov Figure 1: An example where the control panel, signal window, manual window and expression window are all open. MANUAL popup Make manual text window visible when invisible and vice versa. EXPRESSIONS Make expression window visible or invisible according to its current visibility. Choices serve to select one of many options. The chioces include: DATA SIZE This choice decides whether data will be displayed with common scale or will be of the same size. Common scale means that data in each signal canvas will be displayed according to common vertical scale and as a consequence their sizes will be proportional. Common size denotes that each signal will be expanded from top to bottom of the signal canvas. For this reason the shapes of signals with different order of magnitude can be compared. HORIZONTAL SCALE defines type of horizontal scale. User can select either linear or logarithmic scale. ( QUIT J [REDRAW] [save STATE] [ I .OA D STATE] [mÄnÜXT popup) [expressions] (Smg Read data from file: ./spdata/o29.t1.swO Working signal group: o29.tl.sw0 Parameters: TEMPERATURE - -40 DATA SIZE: Hccxnnon scale 0 Common size HORIZONTAL SCALE: 0 LIN B LOG ~ "log MOUSE X: MOUSE Y: j File pat] LOAD FILE -» OPEN CANVAS OPEN ONLY * CLOSE CANVAS ■ffTffWTMTTTm- 029.tl.suR Canvas options: SfGrid on □ Solid grid SfGlobal zoom □ Global horizontal scale D Textured lines Q Horizontal zoom □ Read as Monte Carlo Sf Signal info Figure 2: The control panel with its menu expanded. 156 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za grafični prikaz elektrotehničnih signalov _ Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 154-160 VERTICAL SCALE sets vertical scale type which can also be linear or logarithmic. Text items and messages are used to enter and display text strings: Read data from file: This text item contains pathname of the file to be read by pressing the "READ file" button. Pathname can be entered from the keyboard or by selecting the path through a control panel menu which will be described later. Working signal group: Because user can load many signal groups into memory, he has to decide which of these signal groups he wants to work with. He selects one of these groups via a control panel menu. The selected group is called "Working signal group". Many functions for data selection and manipulation operate on this signal group. MOUSE X: MOUSE Y: These two items display the last cursor position in signal window. The position is interpreted according to vertical and horizontal scale. Filepattern: contains regular expression used in control panel menu for file selection. Only those files which match the regular expression are visible in the menu. Filename matching is similar to the file expansion mechanism in C—shell. To control various parameters these toggles can be used: Grid on toggle is used to set grid in signal canvases on. Solid grid Default lines for grid are dotted while this flag sets their texture to solid. Global zoom The zooming function is available in each signal canvas separately. With this toggle the zooming action in one signal canvas is effective in all canvases simultaneously. Global horizontal scale similar to zooming function when this toggle is set, the change of horizontal scale in one signal canvas changes the scale in all canvases. Textured lines By default all signals are drawn with solid lines. Different signals can therefore be distinguished only by their color. This is however not sufficient for black and white screens and other output devices such as laser printers. In that case the user can select this toggle for signals to be distinguished also by texture. Horizontal zoom toggle controls the behaviour ob zooming function. With this toggle set the user defines only the left and right margin of the zooming rectangle while top and bottom margins are left unchanged. Read as Monte Carlo This option is specially designed for HSPiCE data files where more analyses can be written into one file. With toggle set the file data are read into one signal group and thus treated as a single unit. Signal Info In signal window each signal canvas includes a list of signals currently displayed. The toggle causes not only signal name but also other information to be displayed. 4.2. Menu in control panel This menu (Figure 2) pops up when user selects right mouse button in the control panel window space. The control panel menu contains various functions concerning filename selection and signal window control. LOAD FILE This item is at the root of the hierarchical menu which resembles the filesystem structure. The usercan search fordesiredfile eitherfrom filesystem root"/" or from current working directory".". Because each directory can contain more files than a menu is able to display and to make it more readable, filename expansion mechanism is provided. Each menu item for one directory can represent either a regular file name or a directory name. Filenames are only visible when their name matchesthefile patternfrom the "File pattern:" item present in the control panel. By setting this item the user can control the visibility of different file names. Directory names are always visible regardless of their names. Each directory is presented by a pullright menu item indicated by a little arrow to its right. If the user acctually pulls right crossing the arrow, the contents of affected directory are displayed in a submenu. The selected pathname is copied into the "Read data from file:" text item in the control panel. OPEN CANVAS is a pullright item where the pullright menu contains the indexes of all available signal canvases. Each signal canvas has a unique index associated to it which serves for its identification. On selection the canvas with the selected index is made visible. OPEN ONLY item makes the selected signal canvas the only one which is open. It opens the selected signal canvas and closes all other open canvases. CLOSE CANVAS item closes the selected signal canvas. WORKING GROUP is used to select the working signal group which is displayed in the control panel in "Working signal group:" item. The working signal group can be chosen among signal groups currently loaded into the memory. DELETE GROUP deletes the selected signal group from the memory. 155 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 154-160 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za _____ grafični prikaz elektrotehničnih signalov Figure 3: The signal window with three open signal canvases. 4.3. Signal window Signal window (Figure 3) is used to graphically display data of different types. It consists of several subwindows all of which need not be visible at the same time. The text subwindow used for comments made by the user is positioned at the top of the signal window and is always visible. After the text subwindow one or more signal canvases with associated vertical and horizontal scales can be positioned from top to bottom. Each signal canvas has an index associated to it starting from 0. Signal canvas can be either open or closed depending on user settings from the menu in the control panel. Signal window has fixed vertical and horizontal dimensions. As a consequence of that the height of currently open signal canvases is set so that heights of open canvases are equal and that they occupy all available space. Because vertical dimensions of canvases change whenever the user opens or closes one, the contents of each canvas are scaled so that they fit the new dimensions. In each of the signal canvases a zooming function is available. In order to zoom in, two corners of a rectangle have to be defined. The first click of the left mouse button sets the first corner while the second click of the same button expands the rectangle to the whole signal canvas thus completing the zooming operation. In order to cancel the zooming when the left corner has already been set, the user has to press the middle mouse button. Zooming out can be done either by the menu in signal window or by selecting one of "DATA SIZE" items in the control panel. 4.4. Menu in signal window Like the menu in the control window this menu pops up on the right mouse button pressed. It contains functions for signal selection and signal canvas control. Menu is active in signal canvases. For each canvas the menu items are dynamically set according to that canvas state. The menu items are: INSERT menu item has a pullright menu containing signals from working signal group. By selecting a signal it is displayed in signal canvas. 157 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za Informacije Ml DEM 21 (1991)3, str. 154-160 grafični prikaz elektrotehničnih signalov ___________________ fs'ignaT"done] fResTt~expression] fclose^wTndwjf Expression: out2 = {in2} + 2 * {in3} Expression file: arnpl.exp EDIT EXPRESSION =*> MAKE.NODE LOAD EXPRESSIONS SAVE EXPRESSIONS Figure 4: The expression window and associated menu. DELETE deletes previously inserted signal from the signal canvas. VER.SCALE The selected signal is used as a reference for the vertical scale. HOR.SCALE The selection sets signal used as a reference for the horizontal scale. On toggle "Global horizontal scale" in the control panel set, the effect is as if the horizontal scale would have been set in all signal windows simultaneously to the selected signal. MARGINS On this selection the margin window pops up enabling the userto set new top, bottom, left and right margins for the signal canvas. These margins are used to zoom in or out so that they overlap with the signal canvas margins. When the toggle "Global zoom" in the control panel is set, the margins are set in all signal canvases simultaneously. CLEAR Clears the desired signal canvas by deleting all signals. 4.6. Menu in expression window The menu (Figure 4) is poped up by the right mouse button. It contains items for expression control: EDIT EXPRESSION Every signal expression that was succesfully done is stored in a list. This item's pull-right menu contains all these expressions in inserting order. The selected expression is copied into the "Expression:" item where it can be edited. MAKE NODE item is used to explicitly make a signal from the selected expression. This is useful when more than one signal has to be made from one expression. LOAD EXPRESSIONS Loads expressions from file in "Expression file:" and appends them to those already made. SAVE EXPRESSIONS Saves expressions into the filename found in the "Expression file:" item. 4.5. Expression window The expression window (Figure 4) is used to construct new signals from those already be longing to some signal group. Newly constructed signals are added to the working signal group. The expression window contains the folowing items: Signal done By pressing this button the user adds the signal made by the "Expression:" item into the working signal group. When any errors are detected the user is requested to make corrections. Reset expression clears the text in the "Expression:" item. Close window Button closes the expression window. Expression: is the text item where the user enters the algebraic expression forthe constructed signal. Syntax checking is postponed untilthe signal is constructed. Expression file: text item accepts the pathname for a file where the expressions are to be saved or read from. 4.7. Algebraic expressions Each signal created in the expression window is defined by an algebraic expression. The expression consists of operands, operators and parentheses for grouping with the syntax reminiscent to Fortran or C. The operators are divided into: unary operators are unary + and -. They together with functions have the highest precedence. operators in order of decreasing precedence are □ exponentiation(A). □ multiplication^) and division(/). □ addition(+) and subtraction(-). functions The precedence of functions is the same as for the unary operators. This is the complete list of available functions: trigonometric functions - sin, cos, tan , asin, acos, atan hyperbolic functions - sinh, cosh, tanh square root - sqrt exponential function - exp 158 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 154-160 R. Porenta: Načrt in izvedba programskega orodja za grafični prikaz elektrotehničnih signalov Expressions are similar to those in Fortran or C, with same priorities and syntax. Currently implemented operators in falling order of pre are: ( ) Parentheses for grouping. Store ss Mm File toad F1la Iric lude F1 lo C¡«"t D1r«c"Uiry Fnpty Document Finishing Up tthm with base 10. :ans a to the power of b. Jh and division. Addition and subtraction. Node names must be put in curly braces to be different from constants and operators. Example: This expression makes new node signal by dividing node with the name '10' by node with name ' 121 {10} / {12} and differs from expression 10 / 12 which returns constant node signal with the value of 10 Figure 5: The manual window with its menu. logarithm - log, log10,db( 20 * log10(X)) minimum of two expressions X and Y - min(X,Y) maximum of two expressions X and Y - max(X,Y) absolute value - abs Operands can be of the folowing types: constant Constants can have any integer or real value. signal name Signal name is treated similar to variables in Fortran or C since each signal really represents a set of values. Signal names must be used in curly braces to be distinguised from constants and operators. 4.8. Online manual The online manual (Figure 5) is available in a text window which can be opened or closed at any time. The window contains a short reference guide for the entire program. 5. Conclusion The design of a program for graphic signal display poses a number of problems. User friendly interface with simple and yet flexible display is by experience most difficult to achieve. Using the SunView system has proved to be very effective. By combining a number of visual objects very compact user interface can be built with much less effort compared to more conventional graphic libraries. The program has been in use for several months very successfully. Most of the credit is due to its interactive operation which enables the user to concentrate attention to the data displayed rather than to the program operation. In practical use some new ideas have emerged which may be included in the subsequent releases of the program. References 1.) Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie: The C programming language. Prentice Hall, 1983. 2.) Bourne S. R.: The UNIX system. Addison Wesley Publishing Co., 1982. 3.) Meta-Software, Inc.: HSPICE User"s Manual. Meta-Software, Inc., 1990. 4.) Sun Microsystems, Inc.: SunView Programmers Guide. Sun Microsystems, Inc., 1988. Robert Porenta, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Tržaška 25, 61000 Ljubljana Prispelo: 23.9.91 Sprejeto: 15.11.91 155 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana INFLUENCE OF THE SUBSTRATE MATERIAL ON TEMPERATURE DISTRIBUTION IN HYBRID CIRCUIT Karmen Skakic, Boris Ojdanic KEY WORDS: substrate material, ceramic substrates, hybrid circuits, temperature distribution, characteristic thermal length, thermal conductivity, thermal characteristics, experimental! research ABSTRACT: The present paper shows the two-dimensional temperature distribution on the hybrid circuit made on ceramic and the other material substrates. UTJECAJ MATERIJALA SUBSTRATA NA TEMPERATURNU RASPODJELU U HIBRIDNOM KOLU Ključne rječi: substratni materiali, keramički substrati, hibridna kola, raspodjela temperature, karakteristika termičkadužina, termička prevodljivost, termičke karakteristike, eksperimentalna istraživanja Sažetak: U radu je prikazana dvodimenzionalna razpodjela temperature u hibridnom kolu realiziranog na keramičnom i drugim substratima. Introduction Thermal analysis in microelectronics gained a lot of interest in recent years. One of the reason for growing importance is the high integration density of components. The ceramic substrates used in hybrid circuits have relative high thermal conductivities and are extremely suited for power electronics. But as will be shown, an increase of thermal conductivity by a given factor will not reduce the temperature rises by the same factor. The thermal model It has been already shown'1,2) for hybrid circuits that the two-dimensional temperature distribution T(x,y) satisfies the equation V2T _ -I - - p(x' y) L2 Xds where L= VXd^/2cx is the characteristic thermal lenght (m) X: thermal conductivity (W/mK) a: convection coefficient (W/m2K) p: power dissipated per unit area (W/m2) ds: substrate thickness (m) Note: Here we use linear thermal model Thermal length L is radius of heated zone around each component which act as a cooling fin. If the distance between two components is smallerthan L, theirtempe-rature fields will interfere with each other. For ceramic and glass substrates with typical parameters value: for ceramic X = 30 - 60 W/mK a = 5 - 10 W/m2K ds = 0,5-1 mm for glass 1=1 W/mK a = 5 - 10 W/m2K ds = 0,5-1 mm we obtain: L = 3 to 6 cm (for ceramic) which means that large part of a substrate will act as a cooling fin. As a consequence the temperature can be influenced by changing the position of the heat sources (fig. 1 and 2.). For glass substrates, L = 0.7 cm which means that small area around the heat source will contribute to the removal of the heat. So another placement of the components will have a very little influence on the maximum temperature. Influence of the substrate material We made a test circuit with one heat dissipating resistor which has been simulated with program, using different substrate materials (fig. 3 to 8). Here is some data: 160 Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 181 -165 K, Skakic, B. Ojdanič: LJtjecaj materijala substrata na mjKolu X (W/mK) L(mm) epoxy 0,16 2,2 glass 1 5 alumina (96%) 20 25 AIN 170 71 beryllia 300 95 Substrate dimension is 50x50 mm and it is clearthat only a small zone (for glass and epoxy) around the heat source will be heated. It should be noted that the thermal cooling efficiency of substrates is not always proportional to the thermal conductivity X. For AI2O3 a maximum temperature rise is almost 15°C but for BeO is almost 7°C. We can observe a reduction of temperature rise of a factor 2 for an increase in thermal conductivity of 300/20=15. D T = 0.2000E+01 *°C Tinin = 0.1733E+02 DT = 0.2000E+01 * °C Trn ax = 0.3098E+02 Tiran = 0.1832E+02 Fig. 1-2: Changing the temperature distribution by changing the position of the heat .sources 162 K. Skakič, B. Ojdanič: Utjecaj materijala substrata na temperaturnu raspodjelu u hibridnom kolu Informacije MIDEM 21(1991 )3, str. 161-165 Also, the maximum temperature difference between AIN and BeO are negligible because the characteristic length are large in both cases. Conclusion Here we have shown the influence of the substrate material on the temperature distribution and that using high quality substrates is not always usefull from the thermal point of view. 163 Informacije MIDEM 21(1991 )3, str. 161-165 K. Skakič, B. Ojdanič: Utjecaj materijala substrata na _temperaturnu raspodjelu u hibridnom kolu DT = 0.1000E+00 BERYLLIA X = 300 W/m°C L = 95 mm a= 10 W/m2oC *°C Tmax = 0.6902E+01 Tmin = 0.6246E+01 Fig. 6 DT = 0.2000E+00 AIN A. = 170 W/m°C L = 71 mm a= 10 W/m2oC * °C Tmax = 0.8049E+01 Tmin = 0.6864E+01 163 K. Skakič, B. Ojdanič: Utjecaj materijala substrata na temperaturnu raspodjelu u hibridnom kolu Informacije MIDEM 21(1991 )3, str. 161-165 Fig. 7 Fig. 8 Literature: 1. K. Skakic, S. Sirbegovič "Temperature distribution in HMC by iterative method", MIEL 1989. 2. K. Skakic, "Termičko modeliranje hibridnih mikroelektronskih kola", Magistarski rad, 1989 DT = 0.1500E+03 EPOXY \ = 0.16 W/m°C L = 2.2 mm *°C Tmax = 0.4483E+03 Tmin = 0.3719E-03 DT = 0.5000E+01 GLASS X = 1 W/m°C L = 5 mm * °C Tmax = 0.1293E+03 Tmin = 0.8386E+00 Karmen Skakič, DD Medicinska elektronika, Banja Luka Boris Ojdanič, Elektrotehnički fakultet, Banja Luka Prispelo: 10.6.91 Sprejeto: 28.10.91 163 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )3, Ljubljana Gorana Lipnjak, Luka Gašpar KLJUČNE RECI: tehnologija površinske montaže, SMT, SMD, tiskane plošče, elektronioke komponente SADRŽAJ: Sve veča primjena tehnologije površinske montaže (STM - Surface Mount Technology) postavlja velike zahtjeve na kompleksnost tiskane ploče. Razvojem komponenata za površinsku montažu (SMD - Surface Mount Devices) utječe se u veliko j mjeri na tehnologiju izrade tiskane ploče, a posebno u području povezivanja gdje novi ti po vi elektroničkih komponenata i nosivih elemenata za aktivne komponente predstavljaju veliki tehnički izazov i zahtjevaju podlogu sa izuzetno uskim vodovima, malim razrnacima medu njima, velikim brojem slojeva, te sve večim odnosom debljina ploče / promjer rupe. KEY WORDS: surface mounting tehnology, SMT, SMD, printed circuit boards, electronic components ABSTRACT: Ever increasing application of Surface Mount Technology, SMT puts high requirements on Printed Circuit Board, PCB complexity. The development of components for Surface Mount Devices, SMD influences greately the PCB manufacture technology, specialy in the field of connections where new types of electronic components and chip carriers represent great technical challenge and demand a substrate with very narrow circuits, small spacings, great number or layers and high aspect ratio PCB. UVOD Tehnologija površinske montaže (SMT - Surface Mount Technology) sve je više prisutna u elektroničkoj industriji. Zbog svojih prednosti nalazi veliku primjenu u proizvodnji elektroničkih sklopova. Uvadanjem SMT-a utječe se u velikoj mjeri na oblik i vrstu komponenata, a prom-jene su znatne i na tiskanim pločama koje postaju manje, sa užim vodovima, manjim razrnacima i rupama sa velikim omjerom dužina / promjer rupe (aspect ratio PCB). Ploče moraju biti dovoljno čvrste da, bez savijan-ja, izdrže rukovanje, vibracije, mehaničke šokove i ter-mička naprezanja u toku procesa proizvodnje, naročito u fazi lemljenja, a i kasnije u eksploataciji. 1. PREDNOSTI TEHNOLOGIJE POVRŠINSKE MONTAŽE1' U odnosu na klasičnu tehnologiju izrade sklopova na tiskanim pločama, njene osnovne prednosti su: 1.1. Smanjenje veličine i težine sklopa Zahvaljujuči koristenju SM komponenti značajno manjih dimenzija, povečanoj gustoči vodljive šare na tiskanoj ploči, kao i mogučnosti dvostrane montaže SMD, znatno je povečana horizontalna i vertikalna gustoča pakiranja, pa se iste funkcije mogu postiči uz uštedu na prostoru od 40% (jednostrana) do 70% (dvostrana montaža). 1.2, Poboljšana funkcionalna svojstva Skračenje vodova rezultira u smanjenju nepoželjnih in-duktivnosti i kapacitivnosti, dok eliminacija izvoda kod pasivnih komponenata u čip formi utječe na porast pouz-danosti. 1.3. Visoko automatizlran proces proizvodnje Zahvaljujuči načinu pakiranja SM i, u usporedbi s kla-sičnom tehnologijom, daleko jednostavnijem postupku plasiranja komponenata na podlogu, za sastav je mo-guče koristiti strojeve za plasiranje velike brzine. 1.4. Ušteda na troškovima Smanjenje potrebe za večim brojem strojeva za bušenje i klasično plasiranje značajno smanjuje investicijska ulaganja u opremu (do 30%) i prostor (do 50%), a SM sklopovi i SMD malih dimenzija potrebu za skladišnim prostorom. Visoko automatizirana proizvodnja snizuje troškove ljudskog rada. 165 G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjecaj primjene tehnologije površinske montaže natiskane ploče_ Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 166-172 100 47 odnos dimenzije 870 397 broj rupa klasične tiskane ploče SM - tiskane ploče i m 300 150 širina voda l/jm I 335 273 razmak medu vodovima (/jm ) 100 50 odnos težine P 100 75 odnos cijene Slika 1: Karakteristike SM-tiskanih pioča u odnosu na klasične tiskane ploče 1.5. Mogučnost hladenja Prednost površinske montaže je kod sistema, koji zaht-jevaju hladenje, u tome da jedna strana ploče ostaje po potrebi slobodna za pričvrščenje izvoda za hladenje povečavajuči znatno mogučnosti odvodenja topline/27 ponenata u usporedbi s dvostranom tiskanom pločom./4/ Nadalje, kod višeslojne ploče mnogo je lakše postiči povoljne impedance nego kod dvostrane. Takoder, lakše se postiže zaštita linijskog signala od preslušavan-ja, što je posljedica mogučnosti boljeg rasporedivanja kako vanjskih tako i unutarnjih vodova za napajanje i uzemljenje. 2. KARAKTERISTIKE SM-TISKANIH P LOČ A Osnovne karakteristike klasične tiskane ploče u odnosu na ploču predvidenu za tehnologiju površinske mon-taže/3/, prikazane su na slici 1. Kod tiskanih ploča predvidenih za tehnologiju površinske montaže funkcija rupe se mijenja - slika 2. Rupe više ne služe za smještaj izvoda komponenata nego za povezivanje vodova. Tendencija razvoja višeslojnih tiskanih ploča od 1970. god. prikazana je na slici 3./5/ Prve višeslojne tiskane ploče bile su sastavljene od 4 sloja, dok je danas uo-bičajena izrada ploča sa 20 ili čak više slojeva. Slično je i sa gustočom izbušenih rupa koja je 1970. godine iznosila 6 rupa sa promjerom 1 mm na 1 cm2, dok danas iznosi 64 rupa sa promjerom 0,3 mm na 1 cm2. Povečala se i debljina višeslojnih tiskanih ploča od 1,5 mm na 5 mm, a širina vodova se suzila od 250 jim na 80 um. Zbog veče gustoče pakovanja SMT sklopova pojavljuje se i potreba za višeslojnim tiskanim pločama, gdje se vodovi povezuju pomoču prespojnih rupa ("plated through vias") pojednostavnivši smještaj vodova i kom- Klasično tehnologija □ SMT tehnologija Slika 2: Funkcije rupa kod raziičitih tehnologija Uobičajene pločice bušene su duž čitave tiskane ploče, tako da je površina koju zauzimaju vodovi i rupe velika. Smanjenje te površine rješava se povezivanjem slojeva koristeči tzv. "slijepe" ili "jamne" rupe (blind and buried vias), koje mogu znatno "uštedjeti" površinu ploče - slika 4. Takve rupe ostavljaju slobodne vanjske vodove za montiranje komponenata površinske montaže na gus-toču kompatibilnu onoj na hibridnim sklopovima. "Jamne rupe" povezuju dva unutarnja voda višeslojne tiskane ploče i ne povezuju se sa vanjskim vodovima, za razliku od "slijepih" rupa koje povezuju vanjske vodove sa jednim ili više unutarnjih slojeva. Več u konstrukciji tiskanih ploča za SMT potreban je drugačiji pristup obzirom da se radi o novim pravilima geometrijskog rasporeda. U novije vrijeme koriste se CAD programski paketi, koji u potpunosti podržavaju IT\ I + I <"N r"\ 1I /-S .-I '6/ SMT izvedbu tiskanih ploča ' 167 Informacije M1DEM 21(1991)3, str. 166-172 G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjecaj primjene tehnologije _površinske montaže na tiskane ploče 1970 1975 1980 1985 1990 Broj slojeva i • 6 10 12 20 1995 30 I Izbusene rupe gus toča/cm2 • • 9 • • • Debljina Imm) Izbušena rupa promjer Širina voda (mm) Veličina (mm) 1,5 1,0 0,25 • •• • • • « « « 2,0 0,80 16 > • • • > • a « > • « • > « « • 3,0 0,6 i 0,19 233,5 x 160 C! 0,13 32 i 6i i,0 O.i i> 5.0 0.3* 0,10 650x600 •0.08 600x600 128 6,0 0,15 t> 0,05 ? Slika 3: Tendenci ja razvoja višeslojnih tiskanih ploča u razdoblju od 1970-1995. jahna rupa slijepa rupa A = BAZNI MATGHIJAL B = PREPRKG r.PO.IMA RUPA Slika 4: Funkcija rupa kod viseslojne tiskane ploče 168 +$++ G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjecaj primjene tehnologije Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 166-172 površinske montaže na tiskane ploče_ keramika (alumina) FR4 staklo/poliamid staklo PTFE dielektrična konstanta 9,5 4,8 4,5 2,3 termička vodljivost (W/mk) 26 0,18 0,35 termička ekspanzija x-y 6 18 13 24 (ppm/°C) z 6 50-150 60 >260 apsorpcija vlage (%) 0 0,1 0,4 1 Tablica 1: Osnovna svojstva klasičnih substrata 3. ODABIR PODLOGE ZA SMT-SKLOPOVE 4. MEHANICKE OBRADE Tehnologija površinske montaže pretežno kao podlogu koristi klasične laminatetj. staklo-epoxi (FR4). Medutim, ukoliko se koriste veliki hermetički kondenzatori, te komponente sa velikim brojem izvoda (na pr. LCCC), klasični laminati, zbog relativno visokog toplinskog koeficijenta rastezanja (TCE) ne zadovoljavaju. U tom slučaju prim-jenjuje se keramika, koja se uglavnom koristi u debelos-lojnoj hibridnoj tehnologiji/77 U tablici 1 prikazane su komparativno karakteristike keramike i ostalih klasičnih materijala/87 Vidljivo je da je keramički materijal okarakteriziran velikom dielek-tričkom konstantom, dobrom termičkom vodljivošču i niskim termičkim koeficijentom ekspanzije, što daje dobre preduvjete za formiranje SMT-sklopova. Materijal je takoder izvanredno kemijski stabilan i koroziono otpo-ran. Bušenje rupa malog promjera zahtjeva posebnu pažnju i korištenje preciznih bušilica, a posebno kod tiskanih ploča večih debljina. Za razliku od klasičnih tiskanih ploča, gdje se referentne rupe buše istovremeno s rupa-ma za montiranje komponenata, u slučaju SM-tiskanih ploča, te se rupe buše na kraju procesa. Naime, za vrijeme mnogih faza u toku izrade, mogu se javiti deformacije u smislu skračivanja ili ekspanzije ploče. Referentne rupe mogu se bušiti optički ili automatski. Jedan od najboljih sistema je tzv. ADAM (Adapter Drilling Affer Manufacture), koji automatski kompenzira pogreške i buši referentne rupe u preciznom odnosu prema šari./3/ U tom slučaju, nepotrebni su vrlo skupi optički sistemi na mašinama za plasiranje. Takoder se mehaničke obrade brušenja i čiščenja rupa moraju provoditi uz strogo definirane uvjete rada. Osim keramike, za specijalne SM-sklopove koriste se i skupi specijalni laminati, kontroliranog niskog TCE, kao što su laminati s metalnom jezgrom i laminati kod kojih su staklena vlakna zamijenjena vlaknima kvarca, kevla-ra i slično, slika 5. Kod sistema koji se zagrijavaju, potrebno je izbječi iokalnu koncentraciju topline na tiskanoj ploči, pa se odabiru substrati sa odgovarajučom termičkom vodlji-vosti. Na slici 6 prikazane su termičke vodljivosti različitih materijala, pri čemu je vidljivo da je substrat s metalnom bazomdaleko najpovoljniji./2/ staklo/epoxi sa polhamid/ visokom temperaturam Kevlar stakl ista \ t / staklo/epoxi —«--- SUBSTRATI za S M D stakl o/pol i i rn id ^ ■ lOliiamid/kvarc staklo/epoxi fleksibilnim slojem sta klo / epoxi sa invarom \ staklo/epoxi sa kaptonom TERMICKA VOOLJ IVOST W/rn°C § ,,, O a-n-Uj f > ^ o r , O ^ —t hi ■L kj Slika 5: Substrati za SMT-sklopove Slika 6: Vrijednosti za termičke vodljivosti različitih materijala 168 Informacije MIDEM .21(1991)3, str. 166-172 G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjecaj primjene tehnologije ______površinske montaže na tiskane ploče 5. PROCES METALIZACIJE 7. KARAKTERISTIKE METALNIH PREVLAKA Proces metalizacije, koji se sastoji od čitavog niza obra-da (čiščenje, dekapiranje, aktiviranje, kataliziranje, kemijsko bakrenje...) izuzetno je osjetljiv obzirom na dimenzije rupa. Potrebno je temeljito ukloniti zaostale čestice i krhotine na stjenkama uskih dugačkih rupa, a kod višeslojnih tiskanih ploča još i ostatke tzv. "smear"-a (ostaci polimerizirane smole, staklenih vlakana i koma-diča bakra). Zbog toga se gotovo svakodnevno mijenjaju i usavršavaju, kako kemijski preparati i postupci, tako i hidrodinamski uvjeti rada./9/ Kod kemijskih preparata nastoji se maksimalno povečati aktivnost otopine, kako bi se i najudaljenija mjesta u rupi mogla obraditi. Najnoviji uredaji za metalizaciju konstruirani su tako da ploča prolazi horizontalno kroz uredaj, pri čemu se postiže kvalitetnija kemijska obrada i jedno-lika raspodjela metala u rupi i na površini tiskane ploče/10' Osim toga okretanjem ploče u procesu za 90° može se auiomatizirafi proces buduči da se ploča kontinuirano kreče iz faze u fazu procesa. Automatska kontrola je jednostavnija, a rukovanje se reducira. Veličina ploče postaje ¡relevantne i svaka se proizvodi zasebno. Nema efekta "sredine košare", pa je kvaliteta poboljšana. Osim toga kad se ploče obraduju horizontalno, rupe su smještene vertikalno, pa krhotine otpada-ju, a plinovi izlaze van, a to znači da se i veoma male rupe mogu metalizirati, bez opasnosti od prisutnih plino-va. Neke od faza procesa kombiniraju se u novim ure-dajima sa ultrazvukom i / ili sa sprejanjem otopina uz pojačani pritisak, pri čemu se intenziviraju procesi čiščenja, uklanjanja viška smole i metaliziranja. Nove metode metalizacije koriste kemijski nikl umjesto kemijskog bakra./n/Velika prednost tog postupka leži u činjenici da je mnogo jednostavnije tretirati otpadne vode, buduči da ne sadrže kompleksante. Osim toga adhezija nikia na epoxi-smolu je odlična. Prevlaka nikla nije sklona pasivaciji, a najeda se u istim otopinama kao i bakar. Tanka prevlaka nikla inkapsulirana je izmedu kaširanog bakra i elektrolitskog bakra, pa se tzv. "skin efekt", koji nastaje kod visokih frekvencija može zanemariti. Osim toga velik broj teslova lemljivosti, koje je provoden na tiskanim pločama nije pokazao efekt isplirv javanja (outgassing). 6. ODABIR POVRSINSKf" ZASTITE Za površinsku zaštitu tiskanih ploča primjenjenih u tehnologiji površinske montaže koriste se različite prevlake. Odabir ovisi o velikom broju faktora, uključujuči u prvom redu raspoloživ proces lemljenja, vrste komponenata, vrstu redaja za plasiranje, kao i relevantne standarde. Na s lici 7 su najčešče korištene taljive i rietaljive prevlake, kao i vrste lemno otpornih izolacionih maski. Metalne prevlake nanašaju se elektrolitski (bakar, kosi-tar, kositar-olovo legure, nikl, zlato), kemijski (kositar) ¡II uranjanjem u talinu (kositar-olovo legure). U ukupnom procesu proizvodnje tiskanih ploča elektrolitsko izlu-čivanje bakrene prevlake zauzimaznačajno mjesto. Us-pjeh i kvaliteta ove važne operacije ovise o razumijevan-ju procesa i njegovu pračenju, što zahtjeva odgovara-juču procesnu kontrolu te, na osnovu njenih rezultata, osiguranje uvjeta za mogučnost kvalitetne proizvodnje kroz duži vremenski period. Primjenjuju se najnovija saznanja iz elektrokemije i elektro kemijskog inženjers-tva, bazirane na ponašanju elektrokemijskog dvosloja na granici elektroda / elektrolit. Takoder se velika pažnja posvečuje obliku i veličini elektrokemijskog reaktora, udaljenosti i dimenzional-nom odnosu anoda / katoda, kao i amplitudi i brzini gibanja ploča i vrsti cirkulacije elektrolita. Depozicija metala pulsnom strujom, pri čemu se postiže ravnomjernlji sloj metala, posebno značajan za slojeve u rupi tiskane ploče, u posljednje vrijeme se sve više koristi/127 C ' ' "" osjetljiva t i i» a k f 0 u j a v____ _) __) f- g t o -osjetljiv; tekučl/t:llm Slika 7: Vrste prevlaka kod SM-tiskanih ploča 169 G. Lipnjak, L. Gaspar: Utjecaj primjene tehnologije površinske montaže na tiskane ploče_ Informacije MIDEM 21(1991)3, str. 166-172 Uvodenjem automatskog doziranja aditiva u velikim automatskim uredajima, omogučuje se kontinuirano održavanje optimalne koncentracije, smanjuje se oscilacija u koncentraciji aditiva i broj potrebnih analiza/137 Aditivi u elektrolitima za bakrenje analiziraju se metodama polarografije i cikličke voltametrije./13/ Na bazi karakteristika voltamograma odreduju se i nečistoče organs-kog porijekla u samom elektrolitu i odreduje se pravi trenutak za čiščenje elektrolita sa aktivnim ugljenom. Analize ostalih procesnih medija takoder su bazirane na modernim analitičkim metodama polarografije, spektroskopije, kromatografije, voltametrije i sl./14/ Kod kompleksnih tiskanih ploča bitno svojstvo bakrene prevlake je duktilnost. Duktilne prevlake ne pucaju u stjenkama metaliziranih rupa kod termičkih naprezanja, koja nastaju u toku procesa lemljenja. Posljedica takovih naprezanja kod neduktilnih prevlaka su pojave grešaka u električnim kontaktima, koje je u večini slučajeva vrlo teško locirati. Zbog toga se kvaliteti bakrene prevlake, odnosno elektrolitu iz kojeg se bakar taloži posvečuje velika pažnja./16/ Parametri pod kojima elektrolit optimalno radi održavaju se u što je moguče užim granicama. Mjerenje duktilnosti same prevlake provodi se modernim instrumentima, duktilomatom i instrumentom za mjerenje unutarnjih napetosti. Elektrolitski nanešena prevlaka kositar-olovo legure po-voljna je zbog dobre lemljivosti, medutim nedostatak joj je prikrivanje ev. prisutnih prekida u vodovima i stvarne širine vodova. Takovi nedostaci mogu se ukloniti pretal-jivanjem ili "hot air leveling"- om. U svakom slučaju, treba imati na umu, da je svako pretaljivanje ujedno i ispitivanje otpornosti tiskane ploče na delaminaciju, kao i utvrdivanje širine i oblika vodova. Na taj način mogu se izbječi skupa i neugodna izne-nadenja kasnije u eksploataciji. Medutim, svaki proces vezan za nanašanje kositar-olovo legure povečava cije-nu tiskane ploče, pa se željena obrada mora odvagati u odnosu na zahtjevanu pouzdanost i cijenu. 8. FOTO-GRAFIČKE OBRADE Velika gustoča pakiranja zahtjeva tiskane ploče finih vodova na malom razmaku i rupe vrlo malog promjera, te strogo pozicioniranje izolacionih slojeva jednolične debljine, sve u vrlo uskim tolerancijama/17'' Obzirom da su postupci sito tiska ograničeni na 250 - 300 |im, koriste se za nanošenje, kako slike vodova, tako i lemno otpor-nih izolacionih maski foto osjetljive folije ili tekučine. Lemno otporne izolacione maske nanašaju se različitim načinima: - metoda sitotiska - Najjeftinija metoda, kod koje se izolaciona maska nanaša sitotiskom na čitavu površinu - metoda "zavjese" (curtain-coated) - Ploča prolazi kroz zavjesu tekuče lemno-otporne maske, koja se nanaša obostrano. - suhi film - Obostrana laminizacija ploče s foto osjetl-jivom folijom. 9. LEMLJIVOST Zahtjevi na lemljivost idimenzionalnetolerancije lemnih mjesta na tiskanim pločama za SMT mnogo su stroži, pa se na pr. proces elektrolitske depozicije kositar-olovo legure (ukoliko je odabran ovaj način očuvanja lemljivosti lemnih mjesta, a ne inhilitorima), te naknadno pretaljivanje IR zračenjem, moraju se odvijati pod strogo kontroliranim uvjetima, ili se umjesto ove dvije tehnike koristi tehnika uranianja u talinu, pračena tzv. "hot air levelling" tehnikom/1 10. ISPITIVANJA U TOKU PROIZVODNOG PROCESA I KONTROLA KVALITETE Zbog izuzetno visokih zahtjeva na finoču vodova i rupa tiskanih ploča za SMT, uobičajeni postupci metaliziran-ja, elektro-depozicije i najedanja moraju se provoditi uz dodatno nadgledanje proizvodnih procesa i uz učestalu kemijsku kontrolu elektrolita i otopina. Svaka faza procesa podredena je strogim zahtjevima kontrole, baziranim na rnedunarodnim standardima serije ISO 9000. Isto tako gotove tiskane ploče podvrgavaju se čitavom nizu ispitivanja, kako vizuelnih (debljine vodova, razma-ci...), tako i električkih./19/ Automatskaoptička ispitivanja (automatic optical inspection) takoder se primjenjuju, a u posljednje vrijeme razvijen je i sistem laserskog testiranja FLAIR (Fast Laser Inspection Rey). Sistem osiguranja kvalitete tiskanih ploča prikazan je na slici 8. 11.EKOLOGIJA Bez obzira što SMT nema direktnog utjecaja na ekološke zahtjeve, treba ih spomenuti, buduči da utječu na zamjenu pojedinih materijala i postupaka kod izrade tiskanih ploča i postaju jedan od osnovnih pokretača razvoja novih tehnologija. Nastoje se izbaciti otrovni štetni materijali i zamijeniti s manje opasnim, što pone-kad mijenja čitav kemijski proces. Več se uspješno organska otapala i razvijači zamjenjuju s vodenim oto-pinama. 12. ZAKLJUČAK Tehnologija površinske montaže zahtjeva tiskane ploče sa izuzetno uskim vodovima, malim razmacima medu njima, velikim brojem slojeva, te rupama za sve večim odnosom debljina ploče / promjer rupe. Takove ploče moraju izdržati vibracije, mehaničke šokove i termička naprezanja u toku procesa proizvodnje, a i kasnije u eksploataciji. Da bi se takove tiskane ploče mogle proizvesti, primjenjuju se novi materijali, nove kemijske tehnike i nove kontrolne metode, što zahtjeva uključivanje interdisciplinarnog tirna stručnjaka različitih profila. 171 Informacije MIDEM 21(1991 )3, str. 166-172 G. Lipnjak, L. Gašpar: Utjeoaj primjene tehnologije ______površinske montaže na tiskane ploče Slika 8: Osiguranje kvalitete tiskanih ploča LITERATURA 1. Gašpar L., "Osnovni elementi tehnologije površinskog montiranja", ITA, 7, No. 1-2(1988) 2. Liljestrand L., "The Development of Packing Technology", Ericsson Review, No. 4 (1987) 3. Philips - tehnički podaci (1989) 4. Kreisel R., "New Process Tehnology for High Tolerance Circuit Boards", Circuit World, 14, No. 2 (1988) 5. Habicht M., "Chemische Durchmetalisierung", Galvanotechnik, 81, No. 11 (1990) 6. Hendrickson G., "Surface Mount Success: Redesigning the Process", PC Fabrication, No. 9 (1989) 7. Jackson G., "A User's Viewpoint of SMT Boards", PC Fabrication, No. 12 (1988) 8. Moran P., "Cu Plated Ceramic Technology", Electronic Production, No. 1 (1990) 9. Vogt U., "Durchmetallisierung und nasschemische Bearbseitung von Leitserplatten nach neustem tehnischen Stand", Galvanotechnik, 81, No. 7(1990) 10. House R., "Processing PTHs Horizontally", Electronic Production ,No. 11 (1990) 11. Schlötter - tehnički podaci (1990) 12. Montgomery A., "Pulse Plating of Electrolytic Cooper", Circuit World", 15, No, 2(1989) 13. Johann K., "Chemische Lochwandreinigung", Galvenotechnik, 81, No. 9 (1990) 14. Vanhumbeeck J., "Processlenhung in der Leiterplattergalvanik", Galvanotechnik, 81, No. 4 (1990) 15. Bressel B., "Moderne Analytik von sauren Kupferbädern nit CVC und HPLC", Galvanotechnik, 75, No, 11 (1984) 16. Kanani N., "Über dem Einfluss des Mikrogefüges der Durchkon-taktierung auf das Termoschock - Verhalten Von Multilayer-Lei-ter-platten", Galvanotechnik, 82, No. 5 (1991) 17. Holby A., "Fundamentals of Screens for Electronics Screen Printing", Circuit World, 16, No. 4 (1990) 18. Fincham E., "Finish with Solderability", Circuit Manufacturing, No. 2 (1988) 19. Kear F., "Checking up on Board Quality", Circuits Manufacturing", No. 11 (1988) Mr. G oran a Lipnjak, dipl. ing, Mr. Luka Gašpar, dipl.ing. Poduzeče "NIKOLA TESLA" Zagreb, Krapinska 45 Prispelo: 20.9.91 Sprejeto:15.11.91 172 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI V EVROPI PO LETU 1992 Povabljeni referat na SD91 France Mlakar, Ljubljana 1 UVOD Izhodišče za formiranje evropskega notranjega trga, imenovanega tudi skupni ali enotni trg, je Rimska pogodba (Treaty of Rome), ki so jo leta 1957 podpisale članice Evropskih skupnosti (ES), tj. Evropske skupnosti za premog in jeklo, Evropske gospodarske skupnosti in Evropske skupnosti za atomsko energijo in v kateri je ta ideja izražena v 100. členu. Čeprav pričakovanja v začetku zaradi določenih gospodarskih in političnih težav niso dala pričakovanih rezultatov, se ideji niso odrekli, temveč je prišlo nekako čez dve desetletji do novih akcij in sklepov. Te zadevajo zlasti tehnično regulativo, standardizacijo, preskušanje, certificiranje ipd., ki jih povzema t. im. novi pristop. Ta je omogočil tudi velik razmah pri izdelavi evropskih standardov in pri njihovem upoštevanju pri oblikovanju zahtev za notranji trg. 2. NOVI PRISTOP Za novi pristop je značilno, da se zakonske in tehnične zahteve obravnavajo ločeno. Zakonsko se harmonizira-jo bistvene varnostne zahteve, oz. druge zahteve javnega pomena. Te se urejajo s predpisi (regulations), smernicami (directives), odločitvami (decisions) in priporočili (recommendations), oz. mnenji (opinions), ki so v pristojnosti sveta, oz. komisije ES in se objavljajo v Uradnem listu Evropskih skupnosti (Official Journal of thè European Communities), tehnične pa s standardi, ki jih izdelujejo specializirane organizacije za standardizacijo: - Evropski komite za standardizacijo (Comité Européen de Normalisation - CEN), - Evropski komite za elektrotehniško standardizacijo (Comité Européen de Normalisation Electrotechni-que-CENELEC) - Evropski institut za standarde v telekomunikacijah (European Telecommunications Standards Institute -ETSI). Člani CEN, oz. CENELEC so nacionalni organi za standardizacijo, oz. nacionalni komiteji v državah ES in v državah Evropskega združenja za svobodno trgovino EFTA, čiani ETSI pa pristojni organi za telekomunikacije, oz. proizvajalci v državah članicah Evropskega združenja za pošte in telekomunikacije (CEPT). Za izdelke, izdelane ustrezno harmoniziranim standardom, velja, da ustrezajo tudi zakonskim zahtevam. Vendar uporaba harmoniziranih standardov v ES ni obvezna. Proizvajalci imajo pravico, da jih ne upoštevajo, če lahko kako drugače dokažejo, da njihovi izdelki izpolnjujejo vse bistvene zahteve, npr. s preskusom izdelka pri tretji stranki. Obveznost se nanaša samo na to, da mora država članica prevzeti standard v nespremenjeni obliki, če je zanj glasovala. 3. PRESKUŠANJE IN CERTIFICIRANJE Bela knjiga Evropskih skupnosti (White Paper), katere slovenski prevod je bil objavljen v Gospodarskem ves-tniku v številkah od 17. februarja do 28. aprila 1989, je bila objavljena leta 1985 kot temeljno besedilo velike evropske vizije o skupnem evropskem tržišču po letu 1992, omenja na področju preskušanja in certificiranja potrebo po medsebojnem priznavanju preskusov in certifikatov o ustreznosti (Certificate of Conformity) ter utrjevanju medsebojnega zaupanja pri zagotavljanju kakovosti. Tako bi se namreč lahko izognili nepotrebnim stroškom in izgubi časa, ki ga povzroča ponavljanje preskusov v laboratorijih različnih držav. Ta pobuda je kajpak zahtevala določitev skupnih pogojev in kodeksov, ki jih morajo upoštevati, tako proizvajalci, kot tudi odobreni in pooblaščeni preskusni laboratoriji ter organi za certificiranje v državah članicah. Pri tem so se pristojni organi CEN in CENELEC oprli na dosedanje delo in izkušnje ISO in zlasti IEC pa tudi na priporočila Mednarodne konference za pooblaščanje laboratorijev (International Laboratory Accreditation Conference -1 LAC). Tako načelne odločitve o pooblaščan-ju in delu preskusnih laboratorijev v veliki meri temeljijo na vodilih ISO / IEC (glej prilogo!), celotna problematika pa je obdelana v družini standardov EN 45 000: EN 45 001 Splošni kriteriji za delovanje preskusnih laboratorijev EN 45 002 Splošni kriteriji za ocenjevanje preskusnih laboratorijev EN 45 003 Splošni kriteriji za organe za pooblaščanje laboratorijev EN 45 011 Splošni kriteriji za organe, ki certificirajo izdelke EN 45 012 Splošni kriteriji za organe, ki certificirajo sisteme kakovosti EN 45 013 Splošni kriteriji za organe, ki certificirajo osebje EN 45 014 Splošni kriteriji za dobaviteljevo izjavo o ustreznosti EN 45 019 Navodilo za specifične vidike preskušanja in certificiranja 172 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana EN 45 020 Splošni izrazi in definicije s področja standardizacije in sorodnih dejavnosti (standard je identičen 5. izdaji ISO /1 EC vodila 2). V pripravi pa sta še standarda, ki obravnavata organe, zadolžene za pooblaščanje organov za certificiranje in zadolžene za ocenjevanje organov za certificiranje. Namen teh standardov je predvsem v tem, da se zagotovi strokovna, organizacijska in personalna ureditev organov za preskušanje in certificiranje, ki bo zagotavljala enotno preskušanje ustreznosti standardom. Razen tega zelo sistematično zastavljenega dela na področju preskušanja in certificiranja v okviru celotne EGS so v okviru CENELEC uvedli že v zgodnjih sedemdesetih letih tri sisteme preskušanja in medsebojnega priznavanja preskusov in sicer: - CENELEC sporazum o certificiranju (CENELEC Certification Agreement - CCA) za aparate široke rabe, - Sporazum HAR (HAR Agreement) za nizkonapetostne vodnike in kable, - CENELEC komite za elektronske elemente (CENELEC Electronic Components Committee - CECC), v okviru katerega deluje Komite za zagotavljanje kakovosti elektronskih elementov (Electronic Components Quality Assurance Committee - ECQAC), ki je zadolžen za nadzor preskušanja v pooblaščenih nacionalnih preskusnih laboratorijih. Ti sistemi naj bi se z ustanovitvijo Evropske organizacija za preskušanje in certificiranje (EOTC) vključili v to organizacijo. 4. CELOVIT PRISTOP K PRESKUŠANJU IN CERTIFICIRANJU V skladu z novim pristopom je Komisija ES leta 1989 izdelala predlog za celovit pristop k preskušanju in certificiranju, v katerem je poudarek na naslednjih elementih: - Vloga in pomen preskušanja, certificiranja in kontrolnih organov, s tem pa tudi odgovornosti proizvajalca. - Smoter celovitega pristopa, po katerem je mogoče ugotavljanje ustreznosti izdelkov tehničnim specifikacijam izražati na temelju predpisov, oz. zahtev tržišča. V prvem primeru določajo pogoje organi oblasti, ki to urejajo zlasti z vidika zaščite zdravja, varnosti, okolja ipd., medtem ko gre v drugem primeru za zahteve kupcev, ki se upoštevajo pri sklepanju pogodb. - Nujni ukrepi za izvedbo celovitega pristopa, ki zadevajo vlogo evropskih standardov in kriterije za zagotavljanje tehnične pristojnosti. Zato morajo biti proizvajalci sposobni dobavljati kakovostne izdelke in izpolnjevati kriterije, ki izhajajo iz standardov serije ISO 9000, oz. EN 29 000, preskusni laboratoriji in organi za certificiranje in kontrolo pa morajo delovati v skladu s standardi serije EN 45 000, na področju kemije in farmacije pa upoštevati tudi zahteve, ki izhajajo iz pravil dobre laboratorijske prakse (Good Laboratory Practice - GLP). V skladu s tem so uvedli vrsto ukrepov, kot so zlasti: - podpora ES pri razvoju struktur za preskušanje in certificiranje; - uvedba modulnega pristopa, po katerem je ocenjevanje ustreznosti obdelano v okviru osmih modulov; - priglašanje (notif ication) pristojnih organov držav članic za delo na področju preskušanja in certificiranja; - uporaba znaka CE kot znaka ustreznosti direktivam ES, ki naj bi nadomestil nacionalne znake ustreznosti; - medsebojno priznavanje preskusov in certifikatov; - ustanovitev Evropske organizacije za preskušanje in certificiranje (European Organization forTesting and Certification - EOTC). 5. MODULI ZA OCENJEVANJE USTREZNOSTI Svet ES je 13. decembra 1990 sprejel odločitev 90/683 /EEC (Uradni list Evropskih skupnosti št. L 380/13 od 31. dec. 1990), po kateri naj se postopki za ocenjevanje ustreznosti, namenjeni za uporabo v direktivah za tehnično harmoniziranje, izbirajo med osmimi moduli za različne faze postopkov ocenjevanja ustreznosti. Modul A - Notranja kontrola proizvodnje Modul pokriva fazo razvoja in proizvodnje. Proizvajalec izda izjavo o ustreznosti bistvenim zahtevam in označi proizvod z znakom CE. V ta namen hrani tehnično dokumentacijo, ki mora biti dostopna nacionalnim oblastnim organom. Proizvajalec mora zagotoviti vse potrebno, da proizvodni proces zagotavlja skladnost izdelanih proizvodov s tehnično dokumentacijo in z zahtevami zadevne direktive. Modul Aa - Izvajanje modula A ob vključitvi priglašenega organa Priglašeni organ (Notified Body) preskusi proizvod glede na specifične vidike in ga pregleduje v naključno izbranih časovnih presledkih. Modul B - Tipska preiskava Modul se nanaša na razvojno fazo in ga mora spremljati modul za proizvodnjo. Proizvajalec predloži priglašenemu organu tehnično dokumentacijo in tip proizvoda, priglašeni organ pa oceni ustreznost proizvoda bistvenim zahtevam, po potrebi napravi vse potrebne preskuse in izda EC certifikat o ustreznosti tipa. Modul C - Ustreznost odobrenemu tipu Modul se nanaša le na proizvodno fazo in mora slediti izdaji certifikata o ustreznosti tipa. Proizvajalec izda izjavo o ustreznosti odobrenemu tipu in označi proizvod z znakom CE. Priglašeni organ pa proizvod preskusi 173 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana glede na specifične vidike in pregleduje proizvode v naključno izbranih časovnih presledkih. Modul D - Zagotavljanje kakovosti proizvodnje Modul se nanaša le na proizvodno fazo in mora slediti izdaji certifikata o ustreznosti tipa. Proizvajalec dela v okviru odobrenega sistema kakovosti za proizvodnjo in preskušanje v skladu z EN 29 003, izda izjavo o ustreznosti odobrenemu tipu teroznači proizvod z znakom CE. Priglašeni organ odobri sistem kakovosti in ga nadzoruje. Znaku CE se doda identifikacijski znak priglašenega organa, odgovornega za nadzor. Modul E - Zagotavljanje kakovosti proizvoda Modul se nanaša le na proizvodno fazo in mora slediti izdaji certifikata o ustreznosti tipa. Proizvajalec dela v okviru odobrenega sistema kakovosti za nadzor in preskušanje v skladu z EN 29 003, izda izjavo o ustreznosti odobrenemu tipu ali bistvenim zahtevam ter označi proizvod z znakom CE. Priglašeni organ odobri sistem kakovosti proizvajalca in ga nadzoruje. Znaku CE se doda identifikacijski znak priglašenega organa, odgovornega za nadzor. Modul F - Preverjanje proizvoda Modul se nanaša le na proizvodno fazo in mora slediti izdaji certifikata o ustreznosti tipa. Proizvajalec izda izjavo o ustreznosti odobrenemu tipu ali bistvenim zahtevam in označi proizvod z znakom CE. Priglašeni organ preveri ustreznost proizvoda in izda certifikat o ustreznosti. Znaku CE se doda identifikacijski znak priglašenega organa. Modul G - Preverjanje enote Modul se nanaša na razvojno in proizvodno fazo. V tem primeru proizvajalec v razvojni fazi predloži tehnično dokumentacijo o proizvodu, v proizvodni fazi pa predloži proizvod, izda izjavo o ustreznosti in označi proizvod z znakom CE. Priglašeni organ preveri ustreznost proizvoda bistvenim zahtevam in izda certifikat o ustreznosti. Znaku CE se doda identifikacijski znak priglašenega organa. Modul H - Celovito zagotavljanje kakovosti Modul se nanaša na razvojno in proizvodno fazo. V tem primeru proizvajalec že v razvojni fazi dela v skladu z EN 29 001 v okviru odobrenega sistema kakovosti, v proizvodni fazi pa prav tako dela v okviru odobrenega sistema kakovosti za proizvodnjo in preskušanje ter izda izjavo o ustreznosti in označi proizvod z znakom CE. Priglašeni organ pa nadzoruje sistem kakovosti. Znaku CE se doda identifikacijski znak priglašenega organa. 6. MEROSLOVNA PROBLEMATIKA Bela knjiga meroslovne problematike sicer izrecno ne omenja, vendar to ne pomeni, da ji ne pripisuje potrebne vloge. Nasprotno! Analiza celotnega dogajanja na področju tehnične regulative, zlasti na področju preverjanja ustreznosti, preskušanja in certificiranja priča, da je obvladovanje meroslovne problematike in z njo povezanega sistematičnega preverjanja merilne in preskusne opreme ter jasnega dokumentiranja njene sledljivosti (traceability), točnosti merilnih instrumentov in merjenja nujen pogoj. Tudi zadevna vodila ISO / IEC postavljajo za vzdrževanje merilne in preskusne opreme zelo stroge zahteve, podobne zahteve pa nahajamo tudi v standardih serije ISO 9000, oz. EN 29 000. To velja za merilno in preskusno opremo tako v odobrenih, oz. pooblaščenih laboratorijih kot za opremo pri proizvodnji. Pri tem je treba upoštevati priporočila Mednarodne organizacije za zakonsko meroslovje (Organisation Internationale de Metrologie Legale - OIML), oz. na njihovi osnovi izdelane nacionalne predpise. Pomembna pa so tudi priporočila tehniške svetovalne skupine ISO / TAG 4 - Meroslovje in Mednarodne konference za poo-blaščanje laboratororijev (International Laboratory Accréditation Conference -1 LAC). V zahodni Evropi pa na tem področju deluje posebna organizacija za sodelovanje na področju overjanja instrumentov (Western European Calibration Cooperation - WECC), ki ureja problematiko medsebojnega priznavanja tipskih preskusov in verifikacij merilne in preskusne opreme. 7. EVROPSKA ORGANIZACIJA ZA PRESKUŠANJE IN CERTIFICIRANJE Evropska organizacija za preskušanje in certificiranje (European Organization for Testing and Certification -EOTC) je bila ustanovljena 25. aprila 1990 z memorandumom, ki so ga podpisale Evropska komisija, Evropsko združenje za svobodno trgovino (EFTA) ter CEN in CENELEC. Njena naloga je, da pospešuje medsebojno priznavanje preskusov, opravljenih v laboratorijih včlanjenih držav. Postopno pa naj bi prevzela v svoj okvir vse že obstoječe sisteme medsebojnega priznavanja preskusov in certifikatov, tj. na področju elektrotehnike sistem CCA, sistem HAR in CENELEC komite za elektronske elemente (CECC). Njeno delo naj bi se odvijalo zlasti v okviru specializiranih komitejev, kot so komite za kakovost, komite za certificiranje, komite za preskušanje in komite za meroslovje. Ker je pa organizacija šele začela z delom, so podrobnosti o njenem delu in nacionalnih povezavah še v obravnavi. 8. SKLEP Sklep o oblikovanju evropskega notranjega tržišča, ki naj bi v celoti zaživelo z začetkom 1993. leta je na področju zagotavljanja kakovosti omogočil rešitev vrste tehtnih vprašanj, ki so pomembna tudi za nas, da se bomo lahko vključili v evropske tokove. 174 Informacije M1DEM 21(1991)3, Ljubljana Priloga Guide 2 - General terms and their definitions Guide 42 - concerning standardization and related activities, 5th edition, 1986 (= EN 45 020) Guide 43 - Guide 7 - Requirements for standards suitable for product certi fication, 1982 Guide 44 - Guide 16 - Code of principles on third-party certification systems and related standards, 1978 Guide 45 - Guide 22 - Information on manufacturer's declaration of conformity with standards or other Guide 48 - technical specifications, 1982 Guide 23 - Methods of indicating conformity with standards for third-party certification Guide 49 - systems, 1982 Guide 25 - General requirements for the competence Guide 53 - of calibration and testing laboratories, 1990 Guide 27 - Guidelines for corrective action to be taken by a cer tification body in the event of Guide 54 - misuse of its mark of conformity, 1983 Guide 28 - General rules for a model third-party certification system for products, 1982 Guide 55 - Guide 38 - General requirements for the acceptance of testing la boratories, 1983 Guide 39 - General requirements for the acceptance Guide 56 - of inspection bodies, 1988 Guide 40 - General requirements for the acceptance of certifica tion bodies, 1983 Guidelines for a step-by-step approach to an intemat ional certification system, 1984 Development and operation of laboratory proficiency testing, 1984 General jules for ISO or IEC international third-party certification schemes for products, 1985 Guidelines for the presentation of test results, 1985 Guidelines for third-party assessment and registration of a supplier's Quality System, 1986 Guidelines for development of a Quality Manual for a testing laboratory, 1986 An approach to the utilization of a supplier's quali ty system in third-party product certification, 1988 Testing laboratory accreditation systems General recommendations for the acceptance of accreditation bodies, 1988 Testing laboratory accreditation systems -General recommendations for operation, 1988 An approach to the review by a certification body of its own internal quality system, 1989 KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA POROČILO o poteku XXVII. jugoslovanskega simpozija o elektronskih sestavnih delih in materialih SD-91 Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale - MIDEM je organiziralo letošnje SD v Portorožu 18. in 19. septembra. Simpozij je potekal v hotelu Bernardin v nenormalnih -vojnih razmerah, ki so ga spremljale med pripravo in med samim potekom. Zato je bila udeležba skromnejša kot v preteklih letih. Udeležili so se ga le hrvaški in slovenski strokovnjaki. Kljub težkim ekonomskim razmeram se je posameznih sekcij udeleževalo 25 - 30 strokovnjakov, ki so v treh sekcijah poslušali tri uvodna predavanja in 25 strokovnih predavanj. Uvodna predavanja so pradstavili renomirani raziskovalci. Prof. Radomir Kužel s Karlove univerza v Pragi je predaval o problematiki pri izdelavi uporov. Predstavil je pripravo in karakterizacijo uporovnih past in plasti od klasičnih do najsodobnejših organoplastih. Dr. A. Zalar, sodelavec IEVT nas je seznanil z uporabnostjo sprektroskopije Augerjevih elektronov (AES) za 175 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana karakterizacijo v mikroelektroniki, pri tankih plasteh in nasploh na področju elektronskih naprav. Prof. F. Mlakarje priznan strokovnajk s področja standardizacije. Zbranim strokovnjakom je predstavil mednarodno organiziranost v IEC, IECQ in ISO 9000 ter način standardizirala CEN in CENELEC v EGS, hkrati pa še jugoslovanske in slovenske možnosti za seznanjanje z ustrezno zakonodajo in metronomijo ter za njuno prevzemanje in uvajanje. Vsa uvodna predavanja je poslušalstvo zelo ugodno sprejelo. V pisni obliki bodo predavanja objavljana v strokovni reviji društva MIDEM: "INFORMACIJE". V strokovnih predavanjih so nas posamezni raziskovalci, zaposleni na znanstvenih inštitutih in v industrijskih laboratorijih seznanili s svojim raziskovalnim delom in z najnovejšimi dosežki. Ker se raziskovalci ukvarjajo s pripravo in karakterizacijo različnih materialov, uporabnih v elektroniki, z različnimi tehnikami in procesi priprave, z dizajniranjem raznih elektronskih sestavnih delov in z njihovo karakterizacijo so bila predavanja zelo raznolika. Klub temu smo jih lahko združili v posamezne tematske skupine. Avtorji so z vrsto predavanj predstavili hibride in debelo-plastno tehnologijo, pripravo in karakterizacijo materialov za njihovo izdelavo ter izdelavo aktivnih filtrov. Poseben sklop predavanj je obravnaval problematiko s področja tankih plasti. Raziskovalci so študirali vpiv pogojev naprševanja na električne in mehanske lastnosti različnih plasti, spoje keramika - kovina ter izdelavo, uporabnost in karakterizacijo tankoplastnih senzorjev. Ker zaradi vse večje avtomatizacije in računalniškega vodenja procesov naraščajo potrebe po raznovrstnih senzorjih, so raziskave raznovrstnih senzorjev zelo razširjene. Prevladujejo senzorji za detekcijo temperature, vlage in kisika, ki so izdelani v raznih tehnikah. Raziskovalci, ki se ukvarjajo z materiali za elektroniko, so predstavili nove dosežke na področju mehko in trdo magnetnih, feromagnetnih in optoelektronskih materialov in sklopov. Del predavanj je bil posvečen zagotavljanju kakovosti in zanesljivosti sestavnih delov in integriranih vezij. Avtorji so nam predstavili tudi nujnost sodelovanja proizvajalcev elektronskih komponent z uporabniki pri vgrajevanju kakovosti v proizvodnem procesu. Na predavanjih so se strokovnjaki raznih strok seznanili z raznimi preparativnimi in preiskovalnimi metodami ter z možnostmi uporabe specialne raziskovalne opreme, kar jim bo nedvomno koristilo pri nadaljnem raziskovalnem delu. Strokovno društvo MIDEM je izdalo "Zbornik referatov SD-91", v katerem so natisnjeni izvlečki uvodnih predavanj in vsa strokovna predavanja. M. Limpel POZIV PROTI VOJN Udeleženci simpozija Strokovnega društva za mikro-elektroniko, elektronske sestavne dele in materiale, SD91 v Portorožu v dneh 18. do 19.9.1991 pozivamo vse člane društva in širšo strokovno javnost, da povzdignejo glas proti agresiji jugoslovanske vojske, včeraj v Sloveniji, danes v Hrvatski, jutri nekje drugje. Z raziskavami, razvojem in proizvodnjo na področju visokih tehnologij smo v veliki meri pomagali pri modernem oboroževanju naše vojske, ki sedaj z raketami z našimi čipi ruši hiše, kulturna poslopja in streže po življenju naših kolegov, nas vseh. Sudionici simpozija Stručnog društva za mikroelektro-niku, elektronske sastavne dijelove i materiale, SD91 u Portorožu u dane 18. do 19.9.1991 pozivamo sve članove društva i širu stručnu javnost da podignu glas protiv agresije jugoslovanske vojske, jučer u Sloveniji, danas u Hrvatskoj, sutra negdje drugdje. Iztraživanjima, razvojem i proizvodnjom na području visokih tehnologija u velikoj smo mjeri pomogli moder-nom naoružanju nekada naše vojske, koja sada raketama sa našim čipovima ruši kuče, zgrade kulturne baštine te ugrožava živote naših kolega, nas svih. Tudi tisti, ki so pogojno rečeno "na drugi strani" bodo čutili posledice trenutnega brezumja. Delajo v korist svoje škode je imel običaj reči naš podpredsednik iz Beograda. Zato recimo složno: STOP THE WAR! NE RUŠITE KAR SMO DOSLEJ SLOŽNO GRADILI! I oni, koji su uvjetno "na drugoj strani" osjetiti če posledice trenutnog bezumlja. Rade u korist svoje štete kao što je uobičajio kazati naš podpredsednik iz Beograda. Zato kažimo u slozi: STOP THE WAR! NE RUŠITE ŠTO SMO DOSAD SLOŽNO GRADILI! 176 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana Mediteranske elektrotehniške konference so se začele 1981 v Tel Avivu, pred desetimi leti, kjer naj bi gostitelji vedno bili sredozemske države, udeleženci pa iz vsega sveta seveda. S tem bi bilo področje deležno kvalitetnih strokovnih srečanj pod patronatom IEEE (Institute of Electrical and Elektronics Engineers) - Regije 8 za Evropo, Afriko in velik del Azije, V naslednjih letih so tovrstne konference gostile Grčija,Španija, Italija in Portugalska. Pred štirimi leti srno v Rimu kandidirali za izvedbo te konference leta 1991 v Ljubljani. Drugi kandidati so imeli sicer obetavnejše ekonomske možnosti, mi pa take priložnosti še nismo imeli. To in zaupanje v nas sta nagnila odločitev v našo korist. Vendar si nihče niti v sanjah ni mogel predstavljati v kakšen čas bo padla izvedba te konference - v maj 1991. Nikdar prej ni bilo bolj neprimernega časa za izvedbo konference, vendar tega ne morem trditi za pozneje, ko so se razmere samo še slabšale. Čeprav se konference običajno ne prirejajo za pogumne udeležence, je gotovo treba čestitati tistim, ki so le prišli in jih imenovati pogumni znanstveniki. Udeležba v Cankarjevem domu od 22. do 24. maja je bila kljub vsemu 75 odstotna, čeprav so avtorjem domače oblasti povsod odsvetovale potovanje. To je bilo v dneh znanih mariborskih dogodkov. Pod delovnim naslovom: "Izmenjava raziskovalnih, industrijskih in izobraževalnih izkušenj v elektriškem inže-nirstvu" so se zvrstila področja: Elektronika, Procesiranje signalov, Telekomunikacije, Biomedicinski inžini-ring, Regulacije in robotika, Računalništvo, Močnostna elektronika in Izobraževanje, Predstaviti svoje delo pred mednarodnim forumom je gotovo interes vsakega raziskovalca, saj to omogoča izmenjavo izkušenj pred prominentnimi udeleženci. Poleg tega je bilo vabljenih 11 uglednih strokovnjakov, da s svojimi referati dajo pregled na posameznih področjih in s svojimi izkušnjami seznanijo ostale udeležence konference. Čeprav je bil program konference precej obširen pa je vsak posameznik dela! v ozko specializiranem okolju po njegovi izbiri, da bi potrdil svoje delo, poslušal vabljena predavanja in navezal kontakte na ožjem pa tudi na interdisciplinskem področju. Skupna vsem naj bi bila samo elektrotehniška atmosfera konference. Sprejetih je bilo 371 referatov, ki jih danes najdemo na 1584 straneh zbornika v dveh delih. Šele danes, ko človek vidi vse te tone papirja, ve česar se je pravzaprav lotil. Omenil bi morda še, da so avtorji referatov iz 34 dežel, seveda pa nekateri na konferenco niso prišli. Za MIDEM je zanimivo povedati nekaj več o programu desetih sekcij področja Elektronike: Teorija vezij in sistemov (7 člankov), Elektronski elementi in vezja (2 sekcij s po 7 članki), Mikrovalovni in akustičnovalovni ter elementi in vezja (2 sekciji s 7 in 6 članki), Sončne celice in sistemi (6 člankov), Računalniško načrtovanje (7 člankov), Testiranje in tehnologija (7 člankov), Analogna in integrirana vezja (8 člankov) in Digitalna integrirana vezja (8 člankov). Melecom '91 srno spravili torej pod streho. Perespektive avtorjem pa priporočamo Melecom '93, ki bo v Tel Avivu, Izrael, čeprav točnega datuma še ne vem. Verjetno enkrat v pomladanskih mesecih. B. Zaje 'iPi ! -VI ^ «,r / v A M OVNIO MIKROIKS d.o.o. Ljubljana je podjetje, katerega glavno področje dela je rnikroelektronski inženiring, konzultacije in servis. Ustanovitelji MIKROIKSA so osebe z dolgoletnimi mednarodnimi izkušnjami na področju mikroelektronike, polprevodnikov in polprevodniških komponent. Sedež podjetja je v samem poslovnem centru Ljubljane, kjer izvrstne komunikacijske povezave s svetom omogočajo optimalno učinkovitost. Poleg trenutno petih stal- no zaposlenih sodelavcev sodelujemo z večjim številom zunanjih specialistov za posamezna področja. Asortiman ponudbe MIKROIKS obsega: □ razvoj ASIC mikroelektronskih vezij vključno z načrtovanjem, izdelavo vezij na rezini, rnon testiranjem in logistiko, □ izdelava standardnih in ASIC vezij v različnih tehnologijah minimalne razsežnosti z možr ličnih proizvajalcev jmikronske 177 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana □ razvoj polprevodnlških elementov in tehnologij načrtovalske, procesne in aplikacijske računalniške simulacije na področju polprevodnikov □ polprevodniške in mikroelektronske komponente vseh velikih svetovnih proizvajalcev po najugodnejših pogojih na tržišču □ vezja v SMT izvedbi ter debelo in tenkoplastna hibridna vezja □ izdelava testnih kartic za parametrično in funkcionalno testiranje integriranih vezij na rezini in integriranih vezij na plošči □ materiale za uporabo v mikroelektronski industriji (epoksi lepila, materiali za čiste prostore) □ tržno, tehnično in poslovno svetovanje □ usposabljanje kadrov □ opremo za proizvodne prostore in laboratorije (procesno, merilno, kontrolno, varnostno) □ inženiring in svetovanje na področju čistih prostorov □ računalniški inženiring. Tako široko paleto proizvodov in uslug lahko nudimo predvsem na osnovi lastnega znanja, dobrega poznavanja tujih partnerjev in trdne povezanosti z našimi principali: Gorenje Point, Velenje (računalniki) SEMICON d.d., Trbovlje (tehnologija, Motorola) John P. Kummer AG, Zug (oprema, materiali) MIPOT spa, Cormons (SMT, Hibridi) PBN Electronics, Eglharting (materiali za čiste prostore) SEMCOTEC, Dunaj (tehnologija, ASIC) A MS, G raz (ASIC, standardna vezja) Sodelavci MIKROIKS smo pripravljeni svetovati in nuditi strokovno podporo v trenutkih, ko je potrebno rešiti VAŠ problem. Naš moto je: VEMO, DA VELIKO VESTE, VENDAR SKUPAJ VEMO VEC !! Vsi izdelki in ponujene usluge so priznane svetovne kvalitete največjih in najbolj znanih proizvajalcev. Referenčna lista dosedanjih klientov: Belinka - Ljubljana, Delo Tiskarna - Ljubljana, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo - Ljubljana, Iskra Elektrozveze - Ljubljana, Iskra Mehanizmi -Lipnica, Iskra Semicon - Trbovlje, Iskra Terminali -Kranj, Institut Jožef Stefan - Ljubljana, IHTM - Beograd, Metalurški Institut - Ljubljana, MIDEM-Ljubljana, Nikola Tesla - Zagreb, Rudi Čajavec - Banja Luka, Rade Končar - Zagreb, Smelt - Ljubljana, Hospal Dasco - Medolla, Middata - Dunaj in Semcotec -Dunaj. MIKROIKS d.o.o. TEL. (0)61-319255 NC2111 Titova 35 (0)61-312898 61000 Ljubljana (0)61-319170 Republika Slovenija FAX. (0)61-319170 VESTI, OBVESTILA v v TRZISTE Mikrokontroleri Največe tržište za 8, 16 i 32-bitne mikrokontrolere su SAD. Japan je još uvijek največe tržište za 4-bitne mikrokontrolere. Istraživači tržišta predvidaju veliki porast prodaje mikrokontrolera u slijedečim godinama. Predvida se da če 1995. biti prodano tih komponenata u vrijednosti 8.3 milijarde US$, dok je, usporedbe radi, prodaja 1989. iznosila 3.3 milijarde US$. Največi porast prodaje ostvariti če 32-bitne komponente, 45%godišnje u razdoblju do 1995. godine. Najmanji porast prodaje ostvariti če 4-bitne komponente, svega 1.6% godišnje. Prodaja 8-bitnih komponenata rasti če 13.5%, a 16-bit-nih 32.3% godišnje. Raspodjela komponenata po tržinim segmentima prikazana je u tablici. Vojska, svemir Uredska oprema Komunikacije Industrija Automobiii Široka potrošnja 1989.god. 7% 20% 18% 12% 17% 31% 1995.god. 2% 28% 14% 12% 22% 17% SPS - Switching Power Supplies 178 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana Nezavisni proizvodači izvora za napajanje prodali su 1990. na otvorenom tržištu 1.38 x 1(f$. i^TL Kompjuteri Industrija, mjerenje Telekomunikacije Vojska i svemir iz: izi Široka potrošnja x izi 0 100 200 300 400 500 600 700 Da bi zadržali korak s razvojem elektroničke opreme izvori napajanja morali su se promijeniti. Linearni izvori koji se sastoje od transformatora, ispravljača, filtera i linearnog regulatora nisu mogli ispuniti sve zahtjeve, pa su sve šire područje primjene zauzeli SPS. SPS su zauzimali samo 17% ukpnog tržišta izvora napajanja 1979. godine. 1989. godine zauzimali su SPS 63% tržišta, a vrijednost prodaje iznosila je 3.5 milijardi US$. Prema istraživanju agencije Frost & Sullivan prodaja SPS dostiči če 1995. godine 6.9 milijardi US$. Mnogi proizvodači opreme sami proizvode izvore napajanja. Sada se 65% potreba za izvorima napajanja osi-gurava vlastitom proizvodnjom, a 35% se nabavlja na otvorenom tržitu. Očekuje se da če u nadolazečem razdobiju porasti udio prodaje izvora napajanja na otvorenom tržištu. To če posebno doči do izražaja kod izvora snage 150 do 500W. Razdioba SPS prema primjeni prikazana je u diagramu. Ispitna oprema za VLSI Uredaji za ispitivanje VSLI i ULSI sklopova postaju sve kompliciraniji, kako sklopovi postaju brži, manji i gušči. Testiranje je iznosilo do 11% u ukupnoj cijeni sklopa, a danas se to penje i do 45%. Prodaja test opreme več duže vrijeme bilježi konstantan porast. Očekuje se da če se porast nastaviti i ubuduče po godišnjoj stopi izmedu 7 i 13 % (vidi diagram). Miliona $ 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 I_predvidanje__I Legenda: 1 - Linearni testeri, 2 - Za mješani signal 3 - Digitalni testeri, 4 - Ukupno 179 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana TEHNOLOGIJA Fiber Optic Amp Ups CATV Output 10 Times By using an erbium-doped fiber-optic amplifier, engineers at the Research Center of Standard Elektrik Lo-renz AG (SEL) of Stuttgart, Germany, boosted an analog cable-TV transmitter's output 10 fold. The output has now 20mW (or + 13dBm) compared to the 2 mW achieved for transmitters with conventional fiber optic amplifiers. The high optical output powerwill enable cable-TV users to share the costly optical CATV transmitter with many subscribers or remote terminals. The CATV signal used by SEL engineers encompassed 35 AM TV channels and 30 FM stereo brodcast channels in the 47- MHz to 450Mhz band. Their experiental setup fulfilled the specifications of an equivalent broadband coaxial-cable system, namely a signal-to-noise ratio eqal to or better than 52 dB, a composite second-order figure of -65 dB, and a composite triple-beats figure also of -65 dBc. In an earlier experient, SEL usedthe same type of amplifier to transmit 20-Gbit / s signals over 115-km long disper-sion-shifted fiber. Joint Agreement To Yield Video Chips A joint venture to develop a line of next-generation video processing devices has been agreed to by Philips Components-Signetics, Sunnyvale, California, and VLSI Technology Inc. San Jose, California, and VSLI Technology Inc. San Jose, California. The devices will incorporate VLSI's design tools and Philips' desktop video expertise. The planned product line will include ASICs and application-specific standard IC building blocks. The devices will be used to maniipulate and digitize video signals in desktop video applications, such as graphics design, publishing, desktop presentations, and training, under the agreement, VLSI will use its 1.0 jim libraries and design tools while Philips will contribute its video design know-how and speciality eel library. Users will able to process video data from various sources, including VCRs, laser disks, video cameras, and abroadcast signals stored in video RAM, magnetic, or optical-storage devices. Typical feature processing capabilities will include warping, windowing, and special effects. Superconductive Links Under Study for ICs Because superconductors behave similar to metal conductors but have the advantage of zero resistance, digital designers have dreamed of the benefits that super-fast circuits could reap from intercinnects made from such materials. Now, thanks to a Defense Advanced Research Project Agency (Darpa) research contract, a practical study on the subject is underway. The Darpa-funded study will examine the applicability of superconducting interconnects in VSLI chips and sys- tems. The potencial rewards of using high-temperature superconductor (HTS) interconects will be weighed by balancing perforance enhancements against develo-pend costs. In addition, potential risk, such as yield degradation, will come under scrutiny. The research will also pinpoint the specific applications that can realize improvements in system timing and signal qality throgh use of HTS interconnects. Finaly, the study will look at the superconductor-material characteristics that must be achieved to meet the low resistivity and other requirements of these applications. The Darpa contract has been awarded to Quad Design Technology Inc. Cama-rillo, Calif, because of its expertise in analyzing and simulating interconnections in high-speed digital design. Rechargeable Batteries Double Energy Content A battery chemistry formed by nickel / metal-hybride combination promises to double the energy in the same-sized packages as nickel-cadmium (NiCd) cells. The cells are more "environmentally friendly" because they don't require the production of cadmium electrodes. As a result, they won't pollute when thrown away. Already, Toshiba Corp. Tokyo, Japan, and Sanyo Electric Co. Osaka, Japan, are manufacturing nickel/metal-hibryde cells and have started to incorporated them into portable computers and cellular telephones, where batery life is one of the primary system concerns. The new batteries will be easy to retrofit into older systems because they have similar charge and discharge characteristics to those of NiCds. The first U.S. firm with similar bateryes, Gates Energy Products Inc., Gainesville, Fla., just rela-sed C-, AA-, and 7 / 5f size cells that provide 2.3, 1.1, and 2.3 apere-hours, respectively. Prices of new cells will initially be about twice those of NiCd cells. High-Bandwith Laser Is Easy To Fabricate A gallium aluminium arsenide laser aimed at volume applications as a small-signal optical transmitter boasts a modulation bandwith of 14 GHz. Developed at the Central Research Laboratories of Siemens AG in Munich, the laser also sports high efficiency and low power consuption: At threshold currents between 10 and 15 mA, the efficiency checks in at 0.4 mW/mA and the electrical power consuption at a low 60 W for 10mW optical power. Because the laser is based on well-esta-bilishedsemiconductortechnology, it's easy to fabricate in Volume. Key to the relatively high bandwith and the other characteristics is the way the layers in the high-emitting zone are structured. This zone concists of three 7.5-n GaAs layers separated by two 8-nm GaAIAs layers, forming so-called quantum wells. This "sandwich" is enclosed between n- and p-conducting GaAIAs layers of a semiconductor diode. 180 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana MALE IDEJE-» VELIKE KORISTI Detektiranje struje odvoda zračnoga voda V. Lakshminarayanan iz "Centre for Development of Telematics, Sneha Complex, 71 /1 Miller Road, Bangalore 560 052 India" objavio je jednostavan i jeftin sklop za otkrivanje grešaka na zračnim vodovima energetske niskonaponske mreže (si. 1.) U sklopu se koristi linearni hall-efekt senzor tip UGN-3503T firme Sprague, koji može detektirati relativno male promjene magnetskoga polja oko zračnoga vo- diča. Izlaz senzora kapacitivno je vezan na operaciono pojačalo. Izlaz iz operacionog pojačala uobličava se pomoču šmit-triger invertora. Sve dok je na vodu stanje normalno tranzistor Qi vodi, a tranzistor €¡2 i triac su zakočeni. Kontakt sklopnika je zatvoren i uredaj je normalno spojen na mrežu. Kada se uslijed nekoga kvara na vodu pojavi struja odvoda Hal-efekt detektor če otkriti magnetsko polje nastalo oko vodiča i prenijeti če signal na operaciono pojačalo. Kao posljedica triak če provesti i isključiti sklopnik, a tirne i priključeni uredaj. SI. 1. — Hali device SI. 2.: Operaciono pojačalo regulira viastito napajanje 181 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana Shema stabilizatora Halov senzor montiran je oko vodiča na način prikazan na si. 2. Obujmica od mekog čelika odgovarajučeg promjera obuhvača vodič, a krajevi joj zahvačaju srednji dio senzora. M.S.Nagaray iz "ISRO Satellite Centre Systems Div., Airport Rd., Vimanapura P.O., Bangalore560 017India" objavio je zanimljiv i jednostavan sklop u kojemu 1/4 operacionoga pojačala LM324 služe kao stabilizator napona za ostale 3/4 čipa. Shema je dovoljno jasna da joj nisu potrebna dodatna objašnjenja. LITERATURA Prema istraživanjima "Electronic Design" časopisa naj-popularnije tehničke knjige u Silicon Valley su: ELEKTRONIKA: 1. "Semiconductor Device Modeling with Spice" ko- ju su napisali Paolo Antogonetti i Giuseppe Masso-brio. Izdavačje McGraw Hill 1988. Cijena je 29.95 $. 2. "Printed Circuits Handbook", treče izdanje, napi-sao Clyde Cooms, a izdao McGraw Hill 1988. Cijena je 64.95 $. 3. "Antennas", drugo izdanje, napisao John Kraun, izdao McGraw Hill 1988. Cijena 65.75 $. 4. "Discrete Time-Signal Processing", koju su napisali Alan Openheim i Ronald Schäfer, a izdavač je Prentice Hall 1989. Cijena je 56 $. 5. "Noise reduction Techniques iln Electronic Systems", drugo izdanje. Knjigu je naisao Henry W.Ott, a izdavač je John Wiley&Sons. Knjiga je tiskana 1988. Cijena je 47.95 $. KOMPJUTERSKE ZNANOSTI 1. "Resedit Complete", napisao Peter Alley. Izdao Ad-dison-Wesley 1991. Cijena je 29.95 $. 2. "Programming Windows", drugo izdanje. Napisao Charles Petzolt. Izdao Microsoft press 1990. Cijena je 29.95 $. 3. "C+ +Primer". Pisac je Stanley Lippman, a izdavač je/Addison-Wesley 1989. Cijena je 31.50 $. 4. "Annotated C+ +Reference Manal". Pisci su Margaret Ellis i Bjarne Strostrup, a izdavač je Addison-Wesley 1990. Cijena je 31.50 $. 5. "The Mac is a not Typewriter". Pisac je Robin Wiliams, a izdavač Peachipt Press 1990. Cijena je 9.95 $. Prikupio i uredio: Miroslav Turina 182 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana NAVODILA AVTORJEM Informacije MIDEM je znanstveno-strokovno-dru-štvena publikacija Strokovnega društva za mi kroelektroniko, elektronske sestavne dele in ma-teriale-MIDEM. Časopis objavlja prispevke do mačih in tujih avtorjev, še posebej članov MIDEM, s področja mikroelektronike, elektronskih seslavnih delov in materialov, ki so lahko: izvirni znanstveni članki, predhodna sporočila, pregledni članki, razprave z znanstvenih in mu. kovnih 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 3.5-4 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. 15 cm. 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. V tekstu 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 (3.4,4.0), word-perfect, word, ker bo besedilo oblikovano v programu Ventura 2.0. Grafične datoteke so lahko v formatu HPL, SLD (AutoCAD), PCX ali IMG/GEM. Avtorji so v celoti odgovorni za vsebino objavljenega sestavka. Rokopisov ne vračamo. Rokopise pošljite na naslov Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana 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, naročita 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 strumnih 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 (3Key Words) i sažetak 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 15 cm. Svaki crtež, tablica ili fotografija treba imati broj i naziv koji označuje njen sadržaj. Crteže, tabele i fotografije nije potrebno lijepiti u tekst, več ih priložiti odvojeno, a u tekstu samo naznačiti mjesto 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. Grafičke datoteke mogu biti u formatu HPL, SLD (AutoCAD), PCX ili IMG/GEM. 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. Rukopise šaljlte na adresu: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehnična zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana 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 authors, 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 separately. Hower, their position in the text should be dearly marked. 4. Contributions may be written and will be published in any Yugoslav language and in english. Authors 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. Graphics may be in HPL, SLD (AutoCAD), PVX or IMG/GEM formats. Papers will not be accepted unless three copies are received. Authors are fully responsible for the content of the paper. Manuscripts are not returned. Contributions are to be sent to the address: Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana, Yugoslavia 183 JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 -> 3 4 4.5.16 • materijLii za prilagodenje indeksa prelamanja • ma te r i j al za prilagodenje indeksa loma • Maiepnja.nii 33 npi-tcnocoCvBai-be na uHAeKCOT na npekptuybah=e • snovi za prilagoditev lomnih količnikov • index matching materiak Snovi, ki se uporabljajo pri sklapijanju optičnih komponent za zmanjšanje izgub. 4.6 Disperzija 4.6.1 j • disperzija • raspršenje • ancnep3nja • disperzija • dispersion j Izraz, ki se uporablja za označevanje frekvenčne odvisnosti kakega j niza parametrov. j Na primer: Izraz se uporablja za označevanje postopka, pri katerem se elektromagnetni signal popači zato, ker imajo različne frekvenčne komponente signala različne konstante razširjanja. Uporablja se tudi za j označevanje zveze med lomnim količnikom in frekvenco (ali valov- j no dolžino). 4.6.2 • disperzija u materijalu; hromatska disperzija • kromatsko raspršenje; raspršenje u materijalu • v-aTepujanua fiticnep3uja; xpoh'.aTcxa a'»".cnep3n- ja © kromatska disperzija ® - material dispersion Komponenta razširjanja impulzov {ali komponenta zoževanja p-epu-stnega pasu), ki nastane v snovi vlakna zaradi spremembe razširjanja v odvisnosti od frekvence (valovne dolžine). 4.6.3 • multi modna disperzija; intermodna disperzija; disperzija modova • višemodno raspršenje," medumodno raspršenje raspršenje modova • mymnmoflha fli-scnep3nja; hhiepmoflha flHcnep-3Hja • rodovna disperzija • multimode dispersion; intermode dispersion; moda I dispersion Komponenta razširitve impulza (ali komponenta zožitve prepustnega pasu) zaradi razlike v hitrosti razširjanja pri posameznih rodovih v vlaknu. .......... .....................-....... JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI i 2 3 4 4.6.4 • disperzija talasovoda • valovodno raspršenje • SpaHOBOAHa AucnepjHja; npotJuriHa fincnepsujs • valovodna disperzija • waveguide dispersion; profile dispersion Del celotne disperzije, ki nastane zaradi spremembe profila vzdolž vlakna. Opomba: Dimenzije valovodov, izražene kot zmnožek valovne dolžine, so funkcije frekvence. 4.6.5 • intramodna disperzija • medumodno raspršenje, unutarmodno raspršenje • HHTpaMOAHa £ncnep3nja • medrodovna disperzija • intramodal dispersion Komponenta razširitve impulza, ki jo povzroči v enem rodu kromat-ska disperzija in valovodna disperzija. 4.6.6 • jednačine disperzije • jednadžbe raspršenja • paeeMKU na flucnep3'.ijaia • enačbe disperzije • dispersion equations Enačbe, ki povezujejo lomni količnik z valovno dolžino tako, da se da interpolirati in morda celo ekstrapolirati z zadovoljivo točnostjo, da bi se dobila najtočnejša vrednost za dn/dX. dn/c!X. Hartmannova enačba je: n = nQ + [C/(X — XQ)] Cauchyjeva enačba je: n = A {B/X2} + (C/X4) Sellmeierjeva enačba je najbolj zapletena: n = 1 + [A " X3 /(X2 -X')] 1 o o J Razširjena Sellmeierjeva enačba, ki se uporablja, da obseže več pod- — JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI co ■nI 1 -> .1 4 'očij vpijanja, je: m A.A2 n 1 + X 1 i = o X2 - X2 i Končno še Helmholtzov obrazec, ki vključuje dodatni člen B./(X2 — Xr), se more uporabljati tudi v področju vpijanja. Navadno se nekateri členi vsote zamenjajo s konstanto. V praksi se pogosto uporablja ena izmed gornjih enačb in tedaj se za točno prilagoditev uporabi npr. postopek najmanjših kvadratov. 4.C.7 • ograničenje uslova disperzijom • ograničenje zbog raspršer.ja • orpamiwyBatt>e nopafivi flncnep3HjaTa • mejna disperzija Omejitev delovanja, če disperzija impulza prej kot njegovo slabljenje omejuje razdaljo med regeneratorji, pri katerih se še more odločiti o tem, ali impulz obstoji ali ne. 4.7 4.7.1 Su m • kvantni šum • kvantni šum • KS3HTSH UjyM • kvantni šum o quantum noise Lastni šum v optičnem signalu. Glej zrnati šum (t. 4.7.2). 4.7.2 • šum sačme; efekat sačme • šumsačme ® caMMOB iuyM • zrnati šum • shot noise To je §um kvadrata toka (v A2) ali močnostni šum (v W). Posledica je tokovnega valovanja (fluktuacije) zaradi diskretne narave nosilcev elektrine in naključnostne naprave pri emisiji naelektrenih delcev iz emitorja. Povprečni zrnati šum kvadrata toka je enak: 2qlB, kjer je: B — prepustni pas, 1 — povprečna vrednost foto toka, naelektrenje elektrona. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 3 » o 00 00 1 2 3 4 Izraz „kvantni šum" se pogosto uporablja za zrnati šum, ki ga izzove izključno optični signal. 4.7.3 • kvantno ograničenje uslova rada • kvantno ograničenje u radu ® KB3HTH0 orpaHuneno paSoiei-be • kvantna omejitev delovanja • quantum limited operation Delovni pogoji, pri katerih je najmanjši detektirani signal omejen z zrnatim šumom signala. 4.7.4 • ograničenje uslova rada termičkim šumom • ograničenje u radu zbog topiinskog šuma ® pa5oiei-be 0rpaHnneH0 co tcpmumkuot iuyM • s termičnim šumom omejeno delovanje • thermal noise limited operation Delovni pogoji, pri katerih je najmanjši detektirani signal omejen s ■termičnim šumom detektorja, z upornostjo obremenitve in s šumom ojačevalnika. 4.7.5 • ograničenje uslova rada šumom detektora • rad ograničen šumom detektora • paSoTette orpaHHMeHC co luvmot Ha /jetekto- pot • z detektorskim šumom omejeno delovanje ® detektor noise limited operation Delovni pogoji, pri katerih amplituda impulza omejuje razdaljo med regeneratorji prej kot njegova širina. Pri teh delovnih pogojih so izgube zadostne, da zmanjšajo amplltudo impulzov na vrednost, ki ne dopušča možnost za odločitev, ali im- | pulz obstoji ali ne. < ! 1 i J 4.7.6 • ekvivalentna snaga • ekvivalentna snaga šuma • ekaiibanehtha mokhoct Ha uiyM0T • ekvivalentna moč šuma • noise equivalent power Povprečna kvadratna vrednost sevalne moči, ki je nujno potrebna, da 1 je povprečna kvadratna vrednost razmerja med signalom in šumom enaka ena. o m CO CD C cr 13 SU