Strokovno društvo za mikroelektroniko elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials BH UDK 621,3:(53+54+621 +66)(05)(497.1 )=00 YU ISSN 0352-9045 INFORMACIJE MIDEM, LETNIK 21, ST. 2(58), LJUBLJANA, JUNIJ 1991 INFORMACIJE MIDEM 2 Q1991 INFORMACIJE MiDEM LETNIK 21, ŠT. 2(58), LJUBLJANA, JUNIJ 1990 INFORMACIJE MIDEM G0DINA 21, BR. 2(58), LJUBLJANA, JUN 1990 INFORMACIJE MIDEM VOLUME 21, NO. 2(58), LJUBLJANA, JUNE 1990 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 sastavne dijelove i materiale. Published quarterly (march, june, september, december) by Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials -MIDEM. Glavni in odgovorni urednik Glavni i odgovorni urednik Edltor in Chief Iztok Šorli, dipl. ing, MIKROIKS, Ljubljana Tehnični urednik Tehnički urednik Executive Editor Uredniški odbor Redakcioni odbor Editorial Board Časopisni svet Izdavački savet Publishing Council Naslov uredništva Adresa redakcije Headquarters Janko Čolnar 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.„- Institut Jošef Štefan, Ljubljana |Ratko Krčmatj, dipl. ing., Rudi Čajavec, Banja Luka Hrot. 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 din, za zasebne naročnike 480,00 din, cena posamezne številke 120,00 din. Člani in sponzorji MIDEM prejemajo Informacije MIDEM brezplačno. Godišnja predplata za radne organizacije iznosi 960,00 din, za privatne naručioce 480,00 din, cijena pojedinog broja je 120,00 din. Članovi i sponzori MIDEM primaju Informacije MIDEM besplatno. Annual Subscription Rate is US$ 40 for companies and US$ 20 for individuals, separate issue is US$ 6. MIDEM members and Society sponsors receive Informacije MIDEM for free. Znanstveni svet za tehnične vede I je podal pozitivno mnenje o časopisu kot znanstveno strokovni reviji za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajo revije sofinancirajo Republiški sekretariat za raziskovalno dejavnost 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)2,Ljubljana R.Ročak: Uvodni govor predsednika MIDEM ob otvoritvi MIEL 91 80 R.Ročak: Opening Talk of MIDEM Society President, MIEL 91 Conference ZNANSTVENO STROKOVNI PRISPEVKI PROFESSIONAL SCIENTIFIC PAPERS Andrej Žemva: Testiranje kombinacijskih vezij 81 Andrej Žemva: Testing of Combinational Circuits A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti ferorssonančnega transformatorja, II. del 85 A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Sinus Output Voltage Regulation of Ferroresonant Transformer, part II. M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelektrični aktuator 91 M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelectric Ceramic Actuator V.M. Kevorkljan, M. Komac, D. Kolar: Dobljanje SiC keramike iz "beta"-SiC prahova sintetiziranih moflflkovanom karbotermijskom redukcijom 96 V.M. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar: Pressureless Sintering of "beta"-SiC Powder Prepared by Modofied Carbothermic Reduction J. P. Šetrajčič, D. Lj. Mirjanič: Spektri superprovodnih keramika 100 J. P. Šetrajčič, D. Lj. Mirjanič: Sprectra of Superconductive Ceramics D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja Istraživanje sinteze visokotemperaturne supravodljive Y-BA-Cu-0 keramike posredstvom kugličnog mljevenja visoke energije 104 D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja An Investigation of High-Energy Ball-Mill Procesing of a Y-Ba-Cu-O High Tc Superconducting Ceramic System KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA CONFERENCES, COLLOQUYUMS, SEMINARS, REPORTS B. Saje: EMMA 91 110 B. Saje: EMMA 91 V. Pantovič: MIEL-91 u Beogradu 112 V. Pantovič: MIEL-91 In Belgrade MIPRO-91 u Opatiji 112 MIPRO-91 in Opatija F. Jan, M. Horvat ISHM-Europe 91 115 F. Jan, M. Horvat ISHM-Europe 91 PREDSTAVLJAMO PODJETJE Z NASLOVNICE REPRESENT OF COMPANY FROM FRONT PAGE Iskra SEMICON d.d. 120 Iskra SEMICON d.d. VESTI, OBVESTILA 122 NEWS, INFORMATION KOLEDAR PRIREDITEV 126 CALENDAR OF EVENTS JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI YUGOSLAVTERMINOLOGICAL STANDARDS Slika na naslovnici: Iskra SEMICON • Detajl iz motaže diod Front page: Iskra SEMICON - Detail from Dioda Assembly MIEL 91,19th YUGOSLAV CONFERENCE ON MICROELECTRONICS OPENING TALK OF MIDEM SOCIETY PRESIDENT DEAR LADIES AND GENTLEMEN, DEAR FRIENDS! This annual Yugoslav Microelectronic Conference takes place for the 19th time in a very turbulent year for Yugoslav people and Yugoslav countries - economically and politically. We would prefer not to be involved in the general turbulence but the environment has its influence also on professional work, if we like it or not. During an opening talk of a former MIEL Conference, I pointed out the necessity of international environment for Yugoslav microelectronic industry, the necessity to make an effort to join Yugoslav and western semiconductor producers. This was not done, and the result is close down of microelectronic production in Slovenia and Croatia, and collapse of semiconductor factory in Serbia. From 72 papers in this year conference, 27papers are from Serbia, 16 from Slovenia, 1 from Croatia, 8 from so called Eastern countries and 20 from the West. Out of 44 Yugoslav contributions only 2 are from industrial microelectronic producers, 2 from electronic industry and 1 from a small private consulting company. All others are from universities and R&D institutes. What does this mean for the conference which was traditionally microelectronic industry oriented ? Will there be a " raison d'être " in the near future for all R&D and university research without microelecronic industry in Yugoslavia ? Will MIDEM policy of international liaison be enough to enable the conference to survive in the next years ? Under such conditions and dilemma, the effort which was given by the organizing and program committee of MIEL 91 was strong and the result excellent. I have to point out especially the contribution of Mr. Pešič and Mr. Pantovič and the colleagues who invited our guest speakers: Mr. M. P ruden z iati from Italy, Mr. J. Piotrowski from Poland, Mr.H.B.Harrison from Australia, Mr.D. V.Podlesnik from USA, Mr.M. Conrad from USA and Mr. F. S. Shoucair from USA I am convinced that all of You will enjoy the traditional hospitality here in Belgrade, I wish You good professional contacts and useful exchange of experience and knowledge. In the name of all 600 members of MIDEM Society I wish You a fruitful conference which I declare open. MIDEM Society President Dr. Rudi R o č a k 80 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )2, Ljubljana TESTIRANJE KOMBINACIJSKIH VEZIJ Andrej Žemva, Baldomir Zaje KLJUČNE BESEDE: integrirana vezja, kombinacijska vezja, testiranje vezij, sistem TEST, algoritmi, simulacija napak, eksperimentalni rezultati POVZETEK: V članku je predstavljen sistem TEST za avtomatsko generiranje testnih vzorcev za odkrivanje enojnih napak v kombinacijskih vezjih. Od obstoječih sistemov se razlikuje v tem, da omeji vozlišča, na katerih lahko spremenimo prvotno odločitev v procesu generiranja testnih vzorcev le na vhode celic, izbranih za prenos signala napake in tako zmanjša porabo časa v postopku popravljanja napačnih odločitev. Sistem vključuje tudi možnost simulacije napak, ki omogoča odkrivanje ostalih napak z generiranim testnim vzorcem. V samem procesu je upoštevan tudi čas prehajanja signalov prek posameznih celic, tako da je ob koncu postopka testiranja dan tudi podatek o minimalnem potrebnem časa stanj signalov na vhodih vezja. Eksperimentalni rezultati, dobljeni na standardnih testnih vezjih, pričajo o učinkovitosti opisanega sistema. TESTING OF COMBINATIONAL CIRCUITS KEY WORDS: integrated circuts, combinational circuts, circut testing, TEST system, algorithems, fault simulation, experimental results ABSTRACT: Test system for automatic test pattern generation for single stuck-at faults of combinational circuits is described. It differs from systems previous described in reducing the backtracking time by limiting the backtracking points to the inputs of the gates selected to propagate the fault signal towards the primary outputs of the circuit. Fault simulation option is included into the test pattern system in order to detect other faults by the recently generated test pattern. Timing conditions such as delays during propagating the signals through the gates are taken into account and the minimal time duration of signals on primary inputs of the circuit is obtained. Experimental results on benchmark circuits demonstrate the efficiency of the developed system. 1.) Uvod Najnovejši razvoj na področju izdelave vezij visoke stopnje integracije ima velik vpliv tudi na testiranje vezij. Zaradi vse večje kompleksnosti vezij in omejitve dostopa do notranjih vozlišč, predstavlja cena testiranja pomemben delež v celotni ceni načrtovanja vezja, saj je problem odkrivanja napak NP polni problem (1) in časovna zahtevnost problema v najslabšem primeru narašča eksponentno z velikostjo vezja. Eden izmed današnjih pristopov pri načrtovanja vezij je, da že v fazi načrtovanja upoštevamo problem testiranja (design for testability), s čimer pozneje pospešimo izvajanje testiranja. Bistveno pri teh metodah je, da omogočijo v procesu testiranja transformacijo sekvenčnega vezja v kombinacijsko vezje in tako prevedejo problem testiranja zgolj na testiranje kombinacijskih vezij. V praksi se torej še vedno pojavlja potreba po razvoju učinkovitih algoritmov za testiranje kombinacijskih vezij. Prvi popoln algoritem za odkrivanje neredundantnih napak je bil D-algoritem (2), kateri pa seje pozneje izkazal zazeio neučinkovitega pri analizi ECAT (error correction and translation) vezij. To vrzel je zapolnil PODEM algoritem (3), kateremu je pozneje sledil FAN algoritem (4). Na principih, ki so bili prvič predstavljeni v omenjenih sistemih, bazirajo v glavnem vsi poznejši pristopi. V članku je predstavljen algoritem, ki je v svoji osnovi podoben D-algoritmu, vendar se od omenjenega algoritma razlikuje v izbiri vozlišč, kjer je dovoljeno popravl- janje napačnih odločitev v procesu testiranja. Algoritem upošteva tudi časovne razmere in je tako dobljeni testni vzorec lahko vhodni podatek generatorju testnih vzorcev. Nadaljevanje članka je organizirano v naslednjem vrstnem redu. Opis algoritma je podan v drugem delu, v tretjem je opis simulacije napak, sledi prikaz upoštevanja časovnih razmer, rezultati in zaključek pa so podani v petem, oz. šestem delu. 2.) Opis algoritma Program lahko analizira poljubno kombinacijsko vezje, sestavljeno iz osnovnih večvhodnih logičnih AND, NAND, OR, NOR in EX-(N)OR vrat. Napake, ki nastanejo v procesu izdelave integiranega vezja, lahko modeliramo z znanim stuck-at-1 (0) modelom (2). Napaka X stuck-at-0 pomeni, da je v vozlišču X lahko le logično stanje '0'. Podobno je definirano tudi stanje v vozlišču z napako stuck-at-1. Osnovni cilj vsakega testnega algoritma je generacija takih vhodnih signalov, ki povzročijo, da je na vsaj eni izhodni celici vezja (PO primary output) stanje različno glede na to ali je v vezju napaka ali ne. Tako moramo v procesu generiranja testnih vzorcev izpolniti dve zahtevi. 81 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 81 - 84 Andrej Zemva, Baldomir Zaje: Testiranje kombinacijskih vezij Proti vhodom vezja Slika 1 Primer k opisu algoritma Proti Izhodom vezja V fazi aktivacije napake je potrebno na vhodih vezja (Pl primary inputs) postaviti taka stanja, ki povzročijo v vozliču z napako stanje nasprotno predpostavljeni napaki. Tako moramo v primeru napake stuck-at-0 na izhodu AND vrat postaviti vse vhode v stanje '1', oz. vsaj en vhod v stanje '0', če predpostavimo napako stuck-at-1. Stanje na izhodu AND vrat je sedaj signal napake in ima po dogovoru (2) vrednost D, ki predstavlja vrednost T v pravilnem vezju, oz. vrednost '0' v vezju z napako. D je komplement vrednosti D, medtem ko X predstavlja nedoločeno vrednost. V fazi propagacije pa vodimo signal napake proti vsaj enemu izhodu vezja, saj so to edina vozlišča v vezju, kjer lahko opazujemo njihova stanja. Vsem nedoločenim vhodom celice, katero izberemo za prenos signala napake, priredimo stanje, ki omogoči prenos signala napake prek izbrane celice. V primeru, da je Izbrana celica tipa (N)OR, je potrebno nedoločene vhode postaviti v stanje '0', oz. v stanje T, če je izbrana celica tipa (N)AND. Upoštevati pa je potrebno tudi možnost, da vrednost, ki je enaka vrednosti signala napake, katerega prenašamo, prav tako omogoči prenos signala napake na izhod celice. Vsaka druga določitev stanj na vhodih celice ima za posledico, da je signal na izhodu celice neodvisen od signala napake na njenem vhodu. Pri celicah tipa EX-(N)OR pa obstaja še več možnosti in je zato analiza vezij s to vrsto celic toliko bolj problematična. Obe fazi se v procesu generiranja testnih vzorcev lahko izvedeta tudi v obratnem vrstnem redu in v opisanem algoritmu se najprej izvede faza propagacije napake proti izhodom vezja in na koncu, če je to potrebno, še faza aktivacije napake. V samem procesu generiranja testnih vzorcev algoritem gradi odločitveno drevo, kjer je v vsakem vozlišču drevesa možnih več odločitev. Začetna odločitev je poljubna, vendar se lahko v kasnejšem procesu testiranja izkaže, da je bila odločitev napačna in je potrebno poskusiti z alternativno možnostjo (backtracking step). Za čim hitrejše izvajanje algoritma je potrebno zmanjšati število napačnih odločitev oziroma zminimizirati čas med popravljanjem napačnih odločitev. Osnovna razlika med D in PODEM algoritmom je izbira točk, kjer je možno spremeniti prvotno izbrane odločitve. Medtem, ko D algoritem dovoljuje spreminjanje odločitev v vsakem vozlišču odločitvenega drevesa, dovoljuje PODEM algoritem spreminjanje stanj le na vhodih vezja. Opisani algoritem pa se od njiju razlikuje v tem, da je možno odločitve spreminjati le na vhodih celice izbrane za prenos signala napake. Predpostavimo primer (slika 1). Vzemimo, da imamo signal napake 'D' na izhodu AND vrat E. V fazi propagacije sledi izbira celice, prek katere želimo prenesti signal napake. Naj bodo najprej izbrana OR vrata F. Hevristika, na podlagi katere je izbrana določena celica, je opisana v tretjem delu. V naslednjem koraku je potrebno nedoločena stanja na vhodih celice postaviti v stanje, ki omogoči prenos signala napake prek izbrane celice. Najprej poskusimo postaviti vhod A v stanje '0'. Na vhodih vezja (Pl) je sedaj potrebno postaviti ustrezne signale, da ugodimo zahtevi po želenem stanju v vozlišču A. Proces določitve vhodnih stanj (backtrace step) je realiziran podobno kot v PODEM algoritmu. Ob vsaki novi postavitvi določenega stanja v vezju se vedno izvedejo tudi vse posledice na ostalih vozliščih vezja (implication step), da bi se potencialni konflikti med želenim stanjem in stanjem, ki v vezju že eksistira, čim hitreje odkrili. Predpostavimo, da smo uspešno določili vhodne signale in so sedaj OR vrata F tista logična vrata, s katerimi ponovimo opisani postopek. Če pa se v nadaljnjem izvajanju izkaže, da iz celice F ni bilo mogoče voditi signala napake proti izhodom vezja (PO), potem vsa vozlišča v vezju, katerih stanje je posledica postavitve vhoda A celice F v '0', dobijo svoja prvotna stanja in poskusi se z alternativno postavitvijo stanja vozlišču A, ki je enako signalu napake, ki ga prenašamo prek celice (v tem primeru signal 'D'). Ker pa obstaja majhna verjetnost, da bi bila ta nastavitev sploh možna se najprej izvede funkcija, ki preveri smiselnost take nastavitve. Ta nastavitev je možna le v primeru, če obstaja nedoločena pot, oz. je pot določena le s signalom napake od izhodiščnega vozlišča z napako pa do vozlišča, kjer želimo postaviti to stanje (v tem primeru vozlišča A). Šele v primeru, če se tudi ta odločitev izkaže za neuspešno, se izbere naslednja celica za prenos signala napake (v tem primeru celica EX-NOR G). 82 Andrej Zemva, Baldomir Zajc: Testiranje kombinacijskih vezij Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 81 - 84 Postopek se izvaja tako dolgo dokler signala napake ne pripeljemo do ene izmed izhodnih celic, oz. ne poskusimo z vsemi možnostmi. V prvem primeru se nato preveri, če trenutna nastavitev vhodnih signalov že aktivira napako. V tem primeru je proces generacije testnega vzorca končan, v nasprotnem primeru pa se izvede še operacija (backtrace step) na enak način kot pri določitvi stanj na vhodih celic, izbranih za prenos signala napake. tem v tem primeru nedoločenim vhodom naključno priredi vrednosti '1', oz. '0'z namenom, dagenerirani testni vzorec odkrije še več preostalih napak. Prvotna izvedba z vsakokratnim preverjanjem medsebojne neodvisnosti generiranega testnega vzorca s prejšnjimi testnimi vzorci in eliminacija nepotrebnega testnega vzorca se je izkazala za časovno neučinkovito glede na število ugotovljenih nepotrebnih testnih vzorcev. 3.) Simulacija napak V procesu generiranja testnih vzorcev odločitve bazirajo na parametrih (testability measures). Ti parametri so lahko statični, če upoštevajo le strukturo vezja, oz. dinamični, če na njihovo vrednost vplivajo tudi trenutna stanja v vezju. Pomembni so tako pri izbiri celice za prenos signala napake, kot tudi pri izbiri vhodov celice za izpolnitev zahteve po želenem stanju na izhode celice. V prvem primeru, ko skušamo izbrati celico za prenos signala napake, je potrebno najti celico, ki leži hkrati čim bliže izhodu vezja in hkrati omogoča čim enostavnejšo določitev stanj na njenih vhodih. Eksperimentalni rezultati (5) so pokazali, da v splošnem najboljše rezultate dosegajo sistemi, ki upoštevajo parametre na način kot jih uporablja sistem SCOAP (6). Upoštevanje dinamičnih parametrov, ki odsevajo trenutna stanja v vezju, v praksi ne pride v poštev, saj je poraba računalniškega časa za njihov vsakokratni izračun izrazito prevelika. Dejansko pa nas v praksi ne zanima testni vzorec za točno določeno napako, temveč niz testnih vzorcev s katerimi odkrijemo čim več potencialnih napak v vezju. Tako lahko z generiranim testnim vzorcem odkrijemo tudi druge napake v vezju in to toliko več, kolikor manj je nedoločenih stanj v generiranem testnem vzorcu. Torej se lahko pri vseh odločitvah pri izbiri celice za prenos signala napake upošteva podatek, ali je za izbrano celico že bil generiran test v enem od prejšnjih poskusov. Na ta način deluje tudi opisani algoritem. Če v primeru na sliki 1 predpostavimo, da je bil za celico F že generiran test za napako stuck-at-0, program najprej izbere celico G, čeprav bi bila pot prek celice F morebiti lažja. Kljub temu lahko v končnem testnem vzorcu ostane eden ali več vhodov nedoločenih. Algori- 4.) Upoštevanje časovnih razmer Za vsak prehod signala prek logičnih vrat je potreben določen končni časovni interval, zato je važen tudi podatek, kolikšen čas je potreben od trenutka nastavitve vhodov vezja v stanja, ki jih je generiral testni algoritem pa do trenutka, ko se informacija o pravilnosti delovanja vezja pojavi na izhodu. Te podatke je enostavno dobiti vzporedno s potekom generacije testnih vzorecev. Minimalni čas prehoda signalov namreč določa maksimalno frekvenco generatorju testnih signalov. Ti časi so pri različnih testnih vzorcih različni in v primeru možnosti generacije testnih vzorcev v neenakih časovnih intervalih ta podatek tudi uporabimo. Podatki o času prehoda signalov prek posameznih celic so zapisani v knjižnici celic, katere lahko uporabnik poljubno spreminja. Upoštevanje časovnih razmer je prikazano na primeru (slika 2). Na izhodu vsake celice je podano trenutno stanje ter čas v katerem se to stanje pojavi (v oklepaju). Naj bo napaka stuck-at-0 na izhodu NAND vrat F terčas, v katerem se pojavi signal napake, enak 0. Zaradi enostavnosti vzemimo, da je število časovnih enot, potrebnih za prenos signala prek celice, enako številu vhodov celice. Signal napake lahko prenesemo le prek NAND vrat H. Vrednosti, ki jih moramo postaviti na preostale vhode v času 0, so '1'. Logična enica na izhodu inverterja ob času 0 zahteva na vhodu stanje '0' ob času -1, kar pa ima zopet za posledico stanji '1' na vhodih A in B ob času -3. Na podoben način določimo tudi preostala stanja in ustrezne čase v vezju. Minimalni čas trajanja testnega vzorca je tako razlika med časovnim trenutkom, ko se na izhodu vezja pojavi signal napake in med najbolj negativnim časom, v katerem se mora pojaviti ustrezni vhodni signal. Slika 2 Upoštevanje časovnih razmer v vezju 83 Informacije MIDEM 21 (1991 )2, str. 81 - 84 Andrej Zemva, Baldomir Zaje: Testiranje kombinacijskih vezij Ime vezja Št. vrat Št. nap. Št. t. vz. Št. ned. nap. Pokr. (%) CPU čas (s) C 432 160 524 65 4 99,23 6.72 C 499 202 758 72 8 98,94 10.75 C 880 383 942 68 0 100 8.12 C 1355 j 546 1574 88 8 99,30 27.03 c1908 f 880 1879 148 9 99,25 46.93 c 2670 1193 2747 132 117 95,82 239.47 c 3540 1669 3428 183 137 95,60 273.78 c 5315 2307 535Ö 158 68 98,64 146.72 c 6288 2406 7744 35 34 99,56 279.70 c 7552 3512 7550 210 189 97,50 335.98 Tabela 1 5.) Rezultati Predstavljeni program smo preiskusili na standardnih ISCAS testnih vezjih (9). Rezultati, prikazani v tabeli 1, so dobljeni na delovni postaji Sun SPARC 1+. V prvem stolpcu tabele je ime vezja, nato sledi število vrat ter število napak, število testnih vzorcev, število napak, za katere program ni generiral testa, razmerje med številom neodkritih napak ter celotnim številom napak, saj se v objavljenih člankih pojavljajo različni podatki o številu redundantnih napak za ista vezja. Rezultati so dobljeni na način opisan v tretjem in četrtem delu. Po vsakem uspešno generiranem testnem vzorcu se je izvršila simulacija ostalih napak v vezju, za katere pozneje testnega vzorca ni bilo potrebno generirati. Kljub omejitvi točk, kjer je možno popravljati odločitve, so doseženi rezultati (število neodkritih napak) za vsa vezja razen za c5315 in c7552 enaki do sedaj objavljenim rezultatom doseženih s popolnejšimi sistemi (7), (8). Vendar je program tudi pri slednjih dveh vezjih generiral testne vzorce za več kot 97.5% napak. Celice so bile v procesu generiranja testnih vzorcev od začetnega nivoja (vhodi vezja) proti višjim nivojem. CPU čas predstavlja celoten čas izvajanja programa vključno z branjem vhodne datoteke s podatki o vezju (netlist) in zapisom rezultatov v izhodno datoteko. 5.) Zaključek Predstavljeni algoritem je bilo tudi preprosto programsko realizirati, saj narava problema omogoča rekurzivno realizacijo. Program vsebuje približno 2400 vrstic izvorne kode v programskem jeziku C. Sam program je še v razvojni fazi, zato lahko pričakujemo z uporabo drugačnih hevrističnih funkcij boljše rezultate. Predvsem bo potrebno podrobneje analizirati vpliv vrstnega reda napak za katere želimo generirati testni vzorec. Analizirati velja tudi kompromis med številom testnih vzorcev in pa čas, potreben za testiranje vezja. Ob uporabi hitrejših metod za simulacijo napak je tudi možno zmanjšati čas izvajanja. Knjižnica osnovnih logičnih celic je fleksibilna in jo lahko po potrebi enostavno dopolnimo tudi z drugimi celicami, oz. spremenimo obstoječe parametre. Literatura 1.) O. H. Ibarra and S. K. Sahni: "Polynomially Complete Fault Detection Problems", IEEE Trans. Comput., vol C-24, pp. 242-249, March 1975 2.) J. P. Roth: "Diagnosis of automata failures: A calculus and a method", IBM J. Res. Develop., vol. 10, pp. 278-291, July 1966. 3.) P. Goel: "An implicit enumeration algorithm to generate tests for combinational circuits", IEEE Trans. Comput., vol. C-30, pp. 215-222, Mar. 1981. 4.) H. Fujiwara and T. Shimono: "On the acceleration of test generation algorithms", IEEE Trans. Comput., vol. C-32, pp. 1137-1144, Dec. 1983. 5.) S. J. Chandra and J. H. Patel: "Experimental evaluation of testa-bilty measures for test generation, IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 8, pp. 93-97, Jan. 1989. 6.) L. H. Goldstein and E. L. Thigpen: "SCOAP: Sandia controllability observability analysis program", Proc. 17th IEEE Design Automation Conf., pp. 190-196, 1980. 7.) M. H. Schulz, E. Trischler and T. M. Sarfert: "SOCRATES: A Hi-gly Efficient Automatic Test Pattern Generation System", IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 7, pp. 126-137, Jan. 1988. 8.) Y. Takamatsu and K. Kinoshita: "CONT: A concurrent test generation system", IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. 8, pp. 966-972, Sept. 1989. 9.) F. Brglez and H. Fujiwara: "A neutral netlist of 10 combinational benchmark circuits and a target translator in Fortran," in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits Syst., June 1985. Andrej Žemva, dipl. ing. Dr. Baldomir Zaje, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo 61000 Ljubljana, Tržaška 25 Prispelo: 23. 04.91 Sprejeto: 25. 06. 91 84 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991 )2, Ljubljana regulacija SINUSNE IZHODNE NAPETOSTI FERORESONANČNEGA TRANSFORMATORJA (II. del) Andrej Zupane, Rafael Cajhen, Janko Nastran, Matija Seliger KLJUČNE BESEDE: feroresonančni transformatorji, regulacija napetosti, izhodna napetost, sinusna napetost, regulacijska vezja, matematični model, eksperimentalni rezultati POVZETEK: V članku je opisana originalna rešitev regulacije sinusne izhodne napetosti feroresonančnega transformatorja, kar je novost na tem področju. SINUS OUTPUT VOLTAGE REGULATION OF FERRORESONANT TRANSFORMER (part II.) KEY WORDS: ferroresonant transformers, voltage control, output voltage, sinusoidal voltage, control circuits, mathematical model, eperimental results ABSTRACT: Paper deals with regulation of sinusoidal output voltage of ferroresonant transformer. An original solution is given. 8. ZAHTEVA ZA AVTOMATSKO KOMPENZACIJO REAKTIVNE MOČI transformatorja z omrežno frekvenco pri vseh delovnih pogojih. V prvem delu članka je bil podan osnovni princip regulacije sinusne izhodne napetosti feroresonančnega transformatorja. Navitje na resonančnem stebru je bilo priključeno v seriji za regulacijsko dušilko neposredno na omrežno napetost. Pri tem sta se pojavili dve pomanjkljivosti. Glavna pomankljivost je uporaba dodatne dušilke za kompenzacijo reaktivne moči. Ta dušilka mora biti relativno velika in njena induktivnost se mora stalno prilagajati krmilnim pogojem. Pravtako je izhodna napetost neposredno povezana z omrežno napetostjo. Zato je bil nadaljni študij namenjen predvsem vprašanju avtomatske kompenzacije reaktivne moči brez dodatne in spremenljive kompenzacije dušilke. Hkrati pa bo morala biti dosežena resonanca feroresonančnega 16,17 Slika 8. Idejna shema Raziskano je bilo več teoretičnih možnosti. Izdelan je bil matematični model, ki daje zadovoljivo rešitev. Osnova, da bi dosegli zahtevani pogoj, je bila relativno preprosta. Efektivni tok kondenzatorja lc v resonančnem krogu mora biti v vseh primerih enak efektivnemu toku regulacijske dušilke lc in efektivnemu toku skozi resonančno navitje h. Pri tem velja lc= lx + h Na sliki 8 vidimo idejno skico, ki ponazarja postavljene zahteve 9. PRINCIP DELOVANJA Na sliki 9 vidimo v nekoliko poenostavljeni obliki potek krmiljenja feroresonančnega transformatorja. Pri regulaciji izhodne sinusne napetosti ima glavno težo enota 1. To je v bistvu generator resonančne napetosti Lis, 10,katere velikost se spreminja s krmilnimi pogoji. Ta enota se transformatorsko napaja iz vhodne omrežne napetosti Ui3(enota 2). Ta napetost poganja v resonančnem navitju tok lBH,ki je v skladu z magnetilno BH karakteristiko resonančnega stebra v nasičenju. Generator napetosti Us.io poganja v seriji z generatorjem Ui6,17 (enota 3) kapacitivni tok lc v enoto 4. 85 Informacije MIDEM 21 (1991 )2, str. 85 - 90 A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega ... (II. del) ^13 - vhod P) /LX i2 = IbN- 1*21 r Ic cT" Slika 9. Blokovna shema krmiljenja F RT Generator napetosti Us.io poganja hkrati tudi krmilni tok lx skozi enoto 5 (Lx) v enoto 6. Enota 6 je pomožni generator napetosti Ui2(pomožno navitje na primarnem stebru). Iz generatorja U12 se generira tok prek enote 7 vsiljeni povratni tok l'2trnazaj v enoto 1. Povratni tok l'2trima kapacitivni značaj in vpliva na velikost napetosti U8,ioin na tok resonančnega navitja I2. S spreminjanjem velikosti napetosti U8,iose neposredno spreminja tudi izhodna napetost Ub. Enota 8 predstavlja krmiljeno sinusno izhodno napetost Ub, ki je določena z velikostjo krmilnega toka lx odnosno induktivne upornosti Lx. S tem je dosežen pogoj za krmiljenje feroresonančnega transformatorja, ki obratuje vedno v resonanci in doseže avtomatsko kompenzacijo reaktivne moči. 10. OSNOVNE ZAKONITOSTI V članku niso podane podrobne matematične analize, ki so bile potrebne, da dobimo osnovne matematične zakonitosti. Pri točnih izračunih je potrebno upoštevat tudi določene omejitve in realne oblike tokov napetosti feroresonančnega transformatorja. Enostavne matematične rešitve modela z naslednjimi enečbami, so podane v tabeli II. N12 le = ix + I2 = lx + IbH - i2tr = lx + IbH - lx ' TI- Ns, 10 N12 i2tr • Ns, 10= lx • N12 iz tega sledi U = lx ■ 71— Ns, 10 I _ le - IBH x" 1 -Nl2/N8,10 . i ■ • . ,. , Ub, 10 — U12 tok izrazimo tudi z lx = —■—;- co ■ Lx lnduktivnostLx=U8J0;Ul2 co ■ Lx Tok Ibh = f(Us,io) ; kondenzatorski tok lc = Uc co ■ C k .......napetostni faktor Uc/Us, 10 N12 ......pomožno navitje na primarnem stebru I Ne,10 .....resonančno navitje na stebru II 12tr .......transformirani tok pomožnega navitja na primarnem stebru I Ibh ......tok v resonančnem navitju v skladu z BH karakteristiko Us.io .....napetost resonančnega navitja (steber II) U12 ......napetost pomožnega navitja na primarnem stebru I V tabeli II. so podane izračunane vrednosti različnih tokov in napetosti krmiljenega feroresonančnega transformatorja moči 3kVA v odvisnosti od velikosti reso-nančne napetosti Us.io. Ta pa je v neposredni zvezi z velikostjo izhodne sinusne napetosti Ub. Izračunane vrednosti tokov in napetosti v tabeli II se dobro ujemajo z izmerjenimi vrednostmi na modelu 3kVA. 86 A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M, Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega ... (II. del) Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 85 - 90 U8.10 k Ibh lc lx l'2tr l2 Lx Uc V A A A A A mH V 100 1.02 0 3.20 7.32 4.13 -4.13 -65.2 102.0 120 1.02 0.05 3.84 8.68 4.88 -4.83 -47.6 122.4 140 1.02 0.07 4.48 10.10 5.68 -5.61 -34.7 142.8 160 1.02 0.09 5.12 11.52 6.48 -6.39 -24.8 163.2 180 1.02 0,10 5.76 12.70 7.15 -7.05 -17.5 183.6 200 1.02 0.14 6.40 14.33 8.07 -7.93 -11.1 204.0 300 1.05 0.70 9.89 21.03 11.84 -11.14 9.8 315.0 325 1.05 1.00 10.71 22.23 12.52 -11.52 10.7 341.2 350 1.10 2.00 12.09 23.10 13.00 -11.00 13.8 385.0 375 1.13 4.00 13.30 21.29 11.99 -7.99 18.7 423.7 400 1.15 6.50 14.44 18.18 10.23 -3.73 26.3 460.0 425 1.16 9.50 15.48 13,68 7.70 1.80 40.7 493.0 450 1.22 12.80 17.24 10.16 5.72 7.08 62.7 549.0 480 1.25 18.00 18.84 1.92 1.08 16.92 381.0 600.0 Tabela II 11. GRAFIČNI PRIKAZ TOKOV S slike 10 lahko vidimo, da se določeni tokovi nahajajo v prvem kvadrantu (lx, Ibh) in v četrtem kvadrantu (lc, l'2tr). Tok h pa se nahaja najprej v četrtem in nato v prvem kvadrantu. Pri določeni napetosti resonančnega kroga U8,io pa je tok resonančnega navitja praktično nič. Tok Ibh je magnetilni tok resonančnega stebra, ki bi tekel v primeru nekrmiljenega feroresonančnega transformatorja. V kvadrantu IV. vidimo potek kondenzatorskega toka lc kot funkcijo generatorjev napetosti U8,io in Ui6,i7. Potek krmilnega toka lx kot funkcije generatorske napetosti U8,io, oz. velikosti krmilne induktivnosti Lx pa vidimo v kvadrantu I. Potek toka lxje pogojen tudi z izbrano pomožno generatorsko napetostjo U12 na primarnem U8,10 M 87 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 85 - 90 A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega ... (II. del) Ub U8, 9 l2 Ul6, 17 Ux Ub U8,9 U16, 17 / \ / \ / \ / nI/ \ r ✓ "s ts / 7 j 1 \ r\ i rN J V \ i T / V J\ (v J\ r V \f v / \ /p d \ X s N S [y h- s v sl. Ha Lx = 45mH Merilo: sl. 11b Lx = 45mH sl. 11c Lx = 84,5mH sl. 11 d Lx = 84,5mH Ub 200V/d Ua,9 = 200V/d I2 10AV/d t 5 ms/d Merilo: U16, 17 = 10OV/d Ux 200V/d lx 20 A/d t 5 ms/d Merilo: Ub 200V/d U8,9 = 200V/d I2 20 A/d t 5 ms/d Merilo: U16, 17 = 200V/d Ux 200V/d lx 10A/d t 5 ms/d Slika 11. Osciloskopski posnetki tokov in napetosti FRT (sliki a in b za Lx = 45mH, slikic in d za Lx = 84,5mH stebru feroresonančnega transformatorja. Napetosti U8,io in Ui2Sta fazno premaknjeni za 180°. Ta induktivni tok lx vsiljuje v pomožni generator U12 tok, ki pa je zanj kapacitvnega značaja. Magnetna napetost, ki je podana z produktom L.N12 (N12 je število pomožnih ovojev na primernem stebru), transformira na resonančni steber magnetno napetost, ki je podana s tokom l'2tr in število ovojev Ne,10. iX.N-|2= l'2tr.N8,10 Tok l'2tr ima kapacitivni značaj, zato se nahaja v IV. kvadrantu. Tok resonančnega navitja I2 pa je določen z razliko tokov i2= IbH- l'2tr Kot vidimo iz diagrama ima tok I2 pri majhni induktivnosti krmilne dušilke Lxkapacitivni značaj (negativno vrednost nasproti magnetilnemu toku Ibh), pri večjih vrednostih Lx pa ima induktivni. 88 A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija sinusne izhodne napetosti feroresonančnega ... (II. del) Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 85 - 90 12. OSCILOSKOPSKI POSNETKI Opisani potek tokov in napetosti potrjujejo tudi naslednji osciloskopski posnetki. Na sliki 11 je podano le nekaj značilnih osciloskopskih posnetkov različnih tokov in napetosti na feroreso-nančnem transformatorju. Tu vidimo časovni potek tokov resonančnega navitja I2 v primerjavi s krmilnim tokom lx za krmilni induktivnosti Lx= 45 mH in 84.5 mH. Tokova b sta v obeh primerih popačena, vendar premaknjena med seboj za približno 180°el. To pomeni, da ima tok I2 v prvem primeru kapacitivni in v drugem induktivni značaj. Velikosti tokov so v obeh primerih različne, kot se to ujema z izračunanimi vrednostmi. Na slikah tudi vidimo obliko izhodne napetosti Ut>, reso-nančne napetosti Us,9 napetosti na filterskem navitju Ui6,i7 in napetost na krmilni dušilki Ux. 13. REALNI MODEL Na sliki 12 vidimo principialno shemo realnega modela krmiljenega feroresonančnega transformatorja. V bistvu se to vezje razlikuje od vezja podanega na sliki 2 v tem, da ima primarni steber dodano pomožno navitje z nape- tostjo U12, ki je priključeno prek krmilne dušilke Lx neposredno na resonančno navitje z napetostjo Us.io. Napetosti U12 in U8.ioSta vezani v protifazi. Iduktivni krmilni tok lx je za pomožno napetost U12 kapacitivnega, značaja, ki se transformatorsko prenaša nazaj na resonančno navitje. V odvisnosti od velikosti toka lx se spreminja izhodna sinusna napetost Ub, ki je priključena neposredno na resonančno navitje. Ker ima enofazni feroresonančni transformator relativno veliko nelinearno popačenje vhodnega omrežnega toka, je predviden tudi sesalni filter na primarni strani transformatorja. 14. ZAKLJUČEK Kot je iz članka razvidno je bila dosežena regulacija izhodne sinusne napetosti v širokih mejah, pri čemer je bila dosežena avtomatska kompenzacija reaktivne moči brez dodatne dušilke. Prav tako je bila dosežena resonanca feroresonančnega transformatorja z omrežno frekvenco pri vseh delovnih pogojih. Ta dognanja je mogoče uporabiti skoraj pri vseh obstoječih feroreso-nančnih transformatorjih z dodatnim pomožnim navitjem na primarnem stebru transformatorja. Pri novo konstruiranih feroresonančnih transformatorjih pa so mogoče še druge ustrezne rešitve za grobo in fino regulacijo Slika 12. Vezalna shema krmiljenja izhodne napetosti 89 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 85-90 izhodne sinusne napetosti z minimalnim nelinearnim popačenjem. Regulacija izgodne napetosti se lahko doseže s spreminjanjem induktivnosti krmilne dušilke Lx ali pa s kombinacijo dušilke in polprevodniških elementov. Te sisteme lahko uporabimo, kjer se zahteva široka regulacija izhodne sinusne napetosti ali pa se zahteva zelo veliko stabilnost izhodne napetosti pri reaktivnih obremenitvah. To velja tudi v primeru ko je feroreso-nančni transformator priključen na generatorje, ki obratujejo z relativno veliko spremembo frekvence in napetosti. Prav tako je mogoče te sisteme prilagoditi tudi v primeru, kjer se zahteva bistveno zmanjšanje stresanja magnetnega polja. Opisane sisteme enofaznih feroresonančnih transformatorjev je priporočljivo graditi do moči 10 kVA. Za velike moči je opisani princip regulacije uporaben tudi za trifazne feroresonančne transformatorje. Prav tako imajo trifazni sistemi nekatere prednosti pred enofazni- A. Zupane, R. Cajhen, J. Nastran, M. Seliger: Regulacija _sinusne izhodne napetosti feroresonančnega ... (II. del) mi, ker imajo bistveno manjše nelinearno popačenje omrežnih tokov in tudi njihova velikost in masa se bistveno ne razlikujeta od klasičnih energetskih trifaznih transformatorjev za enako moč. dr. Andrej Zupane, dipl.ing. IMP Titova 37, Ljubljana prof.dr. Rafael Cajhen, dipl.ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Tržaška 25, LJUBLJANA doc. dr. Janko Nastran, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Tržaška 25, LJUBLJANA prof. dr. Matija Seliner, dipl. ing. Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Tržaška 25 Ljubljana Prispelo: 04. 06. 91 Sprejeto: 25. 06. 91 90 UDK 621,3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 _Informacije MIDEM 21 (1991 )2, Ljubljana M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina KLJUČNE BESEDE: piezoelektrični aktuatorji, večplastni aktuatorji, keramični aktuatorji, keramika PZT, dinamične karakteristike, statične karakteristike, pomik, histereza, izdelava, eksperimentalni rezultati POVZETEK: V delu smo na kratko opisali delovanje in uporabnost piezoelektričnih aktuatorjev. Izdelali smo večplastni aktuator iz "mehke" piezokeramike na osnovi Pb(Zr,Ti)03. Analizirali smo njegovo obnašanje; pomik in histerezo pri statični in dinamični električni obremenitvi. Odstopanja od modela smo pojasnili z lastnostmi piezokeramike. PIEZOELECTRIC CERAMIC ACTUATOR KEY WORDS: piezoelectric actuators, multilayer actuators, ceramic actuators, PZT ceramics, dynamic characteristics, static characteristics, displacement, hysteresis, fabrication, experimental results ABSTRACT. The applications of piezoelectric actuators are briefly reviewed. The multilayer piezoelectric actuator was fabricated using "soft" piezoceramics based on Pb(Zr,Ti)03 solid solution. The static and dynamic characteristics were measured. The discrepancy between measured and calculated values is discussed in terms of plezoceramic internal structure. 1. UVOD Piezoelektrični aktuatorji so elektromehanske naprave, pri katerih se piezoelektrični pojav izkorišča za spreminjanje dimenzij z električno napetostjo. Piezoelektrični aktuatorji so narejeni iz feroelektričnih keramičnih materialov. Zadnja leta so ob uporabi novih feroelektričnih keramičnih materialov razvili več vrst piezoelektričnih aktuatorjev, ki jih, v primerjavi z doslej prevladujočimi elektromagnetnimi, odlikuje možnost krmiljenja pomikov reda velikosti nekaj stotink (im, majhna poraba energije, zanemarljivo segrevanje in majhna zakasnitev (nekaj s) pomika za električnim signalom. Piezoelektrične aktua-torje največ uporabljajo na področjih optike, precizne mehanike in v malih motorjih. Piezoelektrične aktuatorje lahko po konstrukciji razdelimo v dve skupini. V prvi skupini so dvoplastni aktuatorji, ki jih dobimo, če zlepimo dve keramični ploščici s polarizacijama v nasprotnih smereh. V drugi skupini pa so / — skupna elektroda smer polarizacije ploščici povezani s cementom skupna elektroda —i I—dQ Slika 1: Konstrukcija dvoplastnega aktuatorja mnogoplastni aktuatorji, stolpec. kjer so ploščice zlepljene v Najprej si oglejmo primer dvoplastnega aktuatorja, njegovo konstrukcijo kaže slika 1 (1). Dve keramični ploščici s polarizacijami v nasprotnih smereh sta povezani s plastjo cementa. Aktuator ima dve elektrodi, spodnjo in zgornjo. Ko na elektrodi pripeljemo električno napetost, pride do obratnega piezoelektričnega pojava; ploščica, v kateri ima polarizacija smer električnega polja, se podaljša, druga ploščica pa se skrajša. Posledica različne deformacije obeh ploščic je upogib aktuatorja (slika 2). Z upoštevanjem osnovnih geometrijskih enačb in ob predpostavki, da sta ploščici dolgi in tanki, dobimo za pomik x enačbo: 8x = hi ■ (hi - h2) h2 2 ■ do 2 do Slika 2: Upogib aktuatorja, kije posledica obratnega piezoelektričnega pojava v obeh ploščicah 91 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 91 - 95 M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelektrični aktuator Slika 3: Konstrukcija mnogoplastnega aktuatorja, puščice kažejo smer polarizacij posameznih ploščic Velja tudi e3 = 8h/h = d33. E3, kjer je d33 piezoelektrična konstanta (mV1) in E jakost električnega polja (V m"1). Indeks 3 označuje smer polarizacije. Upogib aktuatorja je torej tako odvisen od električnega polja E3: 8x = ■ d33 • E3 Oglejmo si še primer mnogoplastnega aktuatorja'2'. Keramične ploščice so zlepljene v aktuator kot kaže slika 3. Vsaka ploščica ima dve elektrodi, na spodnji in na zgornji ploskvi. Stiki med ploščicami so izmenoma priključeni na +, oz. - pol generatorja. Vse ploščice v aktuatorju so tako vzporedno električno vezane. Za pomik ene ploščice velja enačba £3 = ^ = d33 ■ E3, kjer je z debelina ploščice in Az = d33 • E3 • z = d33 ■ U, kjer je U napetost med elektrodama. Pomik v smeri polarizacije celotnega aktuatorja je v prvi aproksimaciji, ko zanemarimo vplive lepila na pomik, vsota pomikov posameznih ploščic: Al = n ■ Az = n ■ d33 • U, kjer je n število ploščic v aktuatorju. Vidimo, da lahko pomik aktuatorja zvečamo z dodajanjem novih ploščic, zato lahko velike pomike (nekaj jam) dobimo tudi pri nizkih napetostih (nekaj sto V). Elektrode je na spodnjo in zgornjo ploskev ploščice treba nanesti tako, da lahko zlepljene ploščice pravilno električno vežemo. Eno izmed možnosti kaže slika 4(2). Keramične ploščice so kvadratne oblike, vsaka elektroda pa sega do roba ploščice samo ob eni stranici. Če na zgornji ploskvi ploščice elektroda sega do roba ob levi stranici, bo na spodnji ploskvi iste ploščice elektroda segala do roba ob desni stranici. Ob lepljenju takšnih ploščic je treba paziti, da imata dve sosednji ploščici Slika 4: Ena od možnih konfiguracij elektrod v mnogoplastnem aktuatorju nasprotno smer polarizacije in da sta ob vsakem stiku dveh ploščic zgornja elektroda spodnje ploščice in spodnja elektroda zgornje ploščice obrnjeni v isto smer (če zgornja elektroda spodnje ploščice sega do desnega roba, mora tudi spodnja elektroda zgornje ploščice segati do desnega roba). Ko so ploščice zlepljene, vse leve robove povežemo z eno, vse desne pa z drugo zunanjo elektrodo. 2. EKSPERIMENTALNO DELO 2.1 Izbira materiala Cilj dela je bil konstrukcija, izdelava in karakterizacija mnogoplastnega keramičnega aktuatorja, ki bi dosegal pomike nekaj |am pri napetostih nekaj sto voltov. Za piezoelektrične naprave najbolj pogosto uporabljajo keramiko svinčevega cirkonata titanata Pb(Zri-xTix)03 (kratko PZT), ki ima perovskitno strukturo. Najbolj uporabni so materiali z x med 0,46 do 0,50, kjer so poleg tetragonalnih možne tudi trigonalne osnovne celice, kar povečuje število možnih polarnih osi(3). Piezoelektrični efekt PZT keramike lahko močno povečamo z dopiranjem, z dodajanjem majhnih količin snovi, ki v kristalni mreži zamenjujejo Pb, Zr ali Ti ione. Dodatki Fe3+, K1+ ali Mg2+ so akceptorji, tako dopirano keramiko imenujemo trdo keramiko, njene značilnosti pa so mala histereza in sorazmerno nizke vrednosti piezoelektričnih koeficientov; tipična vrednost za d33 je 200 ' 10"12mV"1, za d3i pa -100 ■ 10"12 m V"1. Dodatki Nb5+, Ta5+ ali La3+ so donorji in povzročijo, da je nekaj svinčevih mest v kristalni mreži praznih, zato postanejo domene laže obmljive. To je mehka keramika, njene značilnosti so večja histereza, visoke vrednosti piezoelektričnih koeficientov (tipična vrednost za d33 je 500 . 10'12mV"1, za d3i pa -200 . 10"12mV~1) in visoka dielektrična konstanta <4). Ker smo želeli velike pomike aktuatorja pri nizkih napetostih, smo izbrali material z visoko vrednostjo d33, ki je 92 M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelektrični aktuator Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 91 - 95 Slika 5: Postavitev eksperimenta za merjenje odziva aktuatorja na enosmerno napetost bil razvit za akustične piezokeramične elemente. To je donorsko dopirana PZT keramika s formulo: Pb0.97Sr0.03Zr0.54Ti0.46O3 + 0,8 % Sb. 2.2 Priprava piezokeramičnih ploščic iz granulata PZT smo stisnili vzorce 15 x 15x8 mm, jim odstranili vezivo tersintralipri 1300°C. Po sintranju smo dobili keramiko z gostoto, ki je bila večja od 95 % teoretične vrednosti in z velikostjo zrn pretežno med 5 -10 (am. Z žaganjem in brušenjem smo pripravili ploščice 13 x 13 x 0,5 mm, na katere smo s sitotiskom nanesli srebrove elektrode s konfiguracijo, prikazano na sliki 4. Neaktivni del med elektrodo in robovi ploščice je bil 1 mm. Po sušenju in žganju elektrod ter polarizaciji pri sobni temperaturi v električnem polju z jakostjo 3 kV/mm smo dobili elemente s povprečno vrednostjo d33 = 400.10"12mV1. 2.3 Izdelava aktuatorja Lepilo, s katerim smo lepili ploščice v aktuator, smo izbrali po teh kriterijih: Lepilo ni smelo biti električno prevodno, da ne bi pokvarilo konfiguracije elektrod. Strjevanje lepila ni smelo potekati pri previsoki temperaturi, ker bi segrevanje keramike do temperature blizu Curiejeve temperature keramiko depolariziralo (ploščice so bile iz materiala, ki je imel Curiejevo temperaturo pri 190°C). Lepilo je moralo imeti čim manjši elastični modul, da bi bil vpliv lepila na pomik aktuatorja čim manjši. Vsem trem zahtevam ustreza lepilo Loctite 638. Ploščice smo zlepili po shemi na sliki 4. Za zunanje elektrode smo uporabili sušečo srebrovo pasto, ki smo jo nanesli ročno. Aktuator je sestavljalo 26 ploščic. Podrobnosti izdelave so opisane v viru 5. Slika 6: Raztez&k aktuatorja v odvisnosti od enosmerne napetosti 3. REZULTATI IN DISKUSIJA 3.1 Statične meritve Za merjenja odziva aktuatorja na enosmerno napetost smo aktuator namestili v kovinski okvir tako, da smo pomik, ki se je prenašal prek bata, registrirali z merilnikom MI-6B (Genevoise). Inštrument zaznava pomike do 0,01 um. Shema meritve je prikazana na sliki 5. Pri merjenju je bil aktuator postavljen navpično, nanj je delovala samo sila teže bata, velika 0,6 N. Pri drugem merjenju pa je na aktuator poleg sile teže bata pritiskala tudi vzmet s silo 70 N, kar je pomenilo mehansko obremenitev 0,4 MPa. Rezultate meritev raztezkov kaže slika 6. Premica na sliki 6 kaže odvisnost raztezka od napetosti, kot ga predvideva enačba Al = n • d33 ■ U, kjer je n= 26 in d33 = 400 • 10l2mV~1. Ko smo predznak napetosti obrnili, se je z naraščajočo napetostjo aktuator krčil. Izmerjeni skrčki so precej manjši od izmerjenih raztezkov (slika 7). Velikost histereze smo izračunali tako, da smo poiskali napetosti, kjer je histerezna zanka najširša in razliko Slika 7: Skrček aktuatorja v odvisnosti od enosmerne napetosti 93 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 91 - 95 M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelektrični aktuator med obema pomikoma pri tej napetosti delili z največjim pomikom (pri 200 V). Dobili smo takšne rezultate: velikost histereze raztezek brez vzmeti 31,8% raztezek z vzmetjo 26,6 % skrček brez vzmeti 33,5 % skrček z vzmetjo 30,7 % Z analizo grafov lahko opazimo naslednje lastnosti aktu ato rja: 1. Histereza je nekoliko manjša v primeru, ko je bil aktuator obremenjen z vzmetjo. 2. Pomiki so pri z vzmetjo obremenjenem aktuatorju nekoliko večji kot pri neobremenjenem. 3. Raztezki so samo pri nizkih električnih napetostih takšni, kot jih napoveduje enačba Al = n d33.ll, pri večjih napetostih (nekako od 100 V naprej pa je izmerjeni raztezek nekoliko večji od izračunanega). Medtem, ko je prva lastnost verjetno posledica tega, da bat zaradi vzmeti bolje sledi pomikom aktuatorja pa sta druga in tretja lastnost verjetno posledici lastnosti keramike. Domnevamo, da je d33 keramike pri mehanski obremenitvi narasla, tako kot sta ugotovila Meeks in Timme'6'. Zato smo dobili pri obremenjenem aktuatorju večje pomike, kot pri neobremenjenem. Pri tem je seveda treba biti previden, saj aktuator poleg keramike sestavljajo še elektrode, lepilo in ohišje, ki tudi vplivajo na lastnosti aktuatorja, njihovega vpliva pa ne poznamo. Tudi pojav, da je pri večjih električnih napetostih izmerjeni pomik večji od izračunanega, so pri poskusih s keramiko že opazili. Pri PZT keramiki s tetragonalno obliko osnovne celice v feroelektričnem stanju lahko domene, glede na to, kako se obračajo v zunanjem električnem polju, razdelimo v dve skupini, 90 stopinjske in 180 stopinjske'7'. Pri 180 stopinjskih domenah se orientacija njihovega dipolnega momenta zaradi elek- Slika 8: Postavitev eksperimenta za merjenje odziva aktuatorja na izmenično napetost tričnegapolja obrne za 180°, kar ne povzroča sprememb dimenzije vzorca. Pri 90 stopinjskih domenah pa se orientacija dipolnega momenta zaradi električnega polja obrne za 90°. Ker ima orientacija dipolnega momenta smer daljše stranice v tetragonalni osnovni celici, se za 90° obrne tudi smer te stranice, kar povzroča spremembo dimenzij vzorca. Pri polarizirani PZT keramiki sprememba električnega polja skoraj ne vpliva na obračanje 180 stopinjskih domen, vpliva pa na obračanje 90 stopinjskih domen'8'. Razlika med izmerjenim in izračunanim pomikom bi naj torej bila posledica obračanja 90 stopinjskih domen, z večanjem števila domen, orientiranih v smeri polarizacije, se namreč veča tudi piezoelektrični efekt. Morda je tudi to, da je skrček, ki smo ga izmerili, manjši od raztezka, posledica obračanja domen, kar električno polje v nasprotni smeri polarizacije zmanjšuje število domen, ki prispevajo k piezoelektričnemu efektu. 3.2 Dinamične meritve Poleg odziva aktuatorja na enosmerno napetost smo poskusili izmeriti tudi odziv aktuatorja na izmenično napetost: slika 8 kaže postavitev eksperimenta. Pomike aktuatorja smo merili s senzorjem z optičnim vlaknom, ki ga sestavljajo laser, optična vlakna in foto-detektor'9'. V našem eksperimentu smo aktuator poganjali z napetostjo iz variaka s frekvenco 50 Hz, zato smo tudi na referečni vhod ojačevalca pripeljali sinusen signal iz variaka s frekvenco 50 Hz. Na vhod ojačevalca smo pripeljali signal iz fotodetektorja. S faznim ojačevalcem smo merili amplitudo signala s frekvenco 50 Hz iz fotodetektorja. Pri občutljivosti senzorja 3 nm(|iV)"1 smo dobili rezultate, ki jih prikazuje slika 9. Ker je bil aktuator med merjenjem v vodoravni legi, nismo mogli meriti brez vzmeti, ki je zagotavljala, da je bat sledil pomiku ploščic. Izmerjeni pomiki so več kot desetkrat manjši od pomikov, izmerjenih pri enosmerni Slika 9: Izmerjen pomik aktuatorja v odvisnosti od amphtude izmenične napetosti s frekvenco 50 Hz. 94 M. Modic, M. Kosec, J. Pirš, J. Možina: Piezoelektrični aktuator Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 91 - 95 napetosti. Domnevamo, da zaradi histereze odziv ak-tuatorja na sinusno izmenično napetost ni sinusno nihanje, zato nihanje aktuatorja vsebuje poleg sinusnega nihanja s frekvenco 50 Hz še člene z višjimi harmonskimi frekvencami, ki pa jih pri merjenju s faznim ojačevalcem nismo izmerili. 4. SKLEPI Sestavili smo piezoelektrični aktuator, uporabljajoč pie-zokeramiko na osnovi trdne raztopine Pb(Zr,Ti)03. Izbrali smo material, ki ima visoko vrednost konstante d33, vendar tudi veliko histerezo. Pri aktuatorju, zlepljenem iz 26 ploščic, smo pri enosmerni napetosti 200 V izmerili raztezek 2 |im. Pri aktuatorju, obremenjenem z mehansko napetostjo as = 0,41 MPa cm"2, smo izmerili večje pomike kot pri neobremenjenem aktuatorju, kar naj bi bila posledica odvisnosti vrednosti d33 za PZT keramiko od 03. Pri napetostih, večjih od 100 V, je bil izmerjen raztezek večji od raztezka, ki ga predvideva enačba Al = n d33U. To je verjetno posledica obračanja 90 stopinjskih domen v smer električnega polja. Lastnosti, ki smo jih opazili pri merjenju pomikov aktuatorja, smo poskusili pojasniti z lastnostmi keramike, ne moremo pa izključiti vplivov ostalih sestavnih delov (lepila, ohišja...) na lastnosti aktuatorja. Odvisnost pomika aktuatorja od amplitude izmenične napetosti s frekvenco 50 Hz smo izmerili z doma izdelanim senzorjem z optičnim vlaknom, nismo pa uspeli izvesti merjenja pomika aktuatorja v odvisnosti od frekvence izmenične napetosti. Konfiguracija elektrod je takšna, da so v keramiki tudi neaktivne plasti, čemur bi se lahko izognili z drugačno tehnologijo; s preizkušanjem več vrst keramik in lepil pa bi lahko zmanjšali histerezo, ki je glavna pomanjkljivost piezoelektričnega aktuatorja. 5. VIRI 1. P. S. Brady, Optomechanical Bimorph Actuator, Ferroelectrics5Q (1983) 353 2. S. Takahashi, Longitudinal Mode Multilayer Piezoceramic Actuators, Ceram. Bull. S5 (1986) 1156 3. V. A. Isupov, Some Aspects of the Physics of Piezoelectric Ceramics, Ferroelectrics (1983) 217 4. T. R. Shrout, A. Safari, W. A. Schulze, Low Field Poling of Soft PZTs, Ferroelectric Letters 4á (1983) 227 5. M. Modic, Piezoelektrični aktuator, diplomsko delo, Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo Univerze v Ljubljani, Ljubljana 1989 6. S. W. Meeks, R. W. Timme, Effects of One-Dimensional Stress on Piezoelectric Ceramics, J. Appl. Phys. 4Ê (1975) 4334 7. D. Berlincourt, H. A. Krueger, Domain Processes in Lead Titanate Zirconate and Barium Titanate Ceramics, J. Appl. Phys. 3Q (1959) 1804 8. N. Uchida, T. Ikeda, Temperature and Bias Characteristics of Pb(Zr,Ti)03 Families Ceramics, Jap. J. Appl. Phys. 4 (1965) 867 9. A. Alajbegovič, Brezdotična detekcija ultrazvoka z optičnim vlaknom, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, 1987 Marko Modic. dipl.ing. Železarna Ravne 62390 Ravne na Koroškem dr. Marija Kosec, Institut "Jožef Štefan" Jamova 39 61000 Ljubljana dr. Janez Pirš Institut "Jožef Stefan" Jamova 39 61000 Ljubljana prof. dr. Janez Možina Fakulteta za strojništvo Univerza v Ljubljani Murnikova 2 61000 Ljubljana Prispelo: 26. 03. 91 Sprejeto: 04. 06. 91 95 Informacije MIDEM 21 (1991)2, Ljubljana UDK 621.3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 DOBIJANJE SiC KERAMIKE IZ (3-SiC PRAHOVA SINTETIZIRANIH MODIFIKOVANOM KARBOTERMIJSKOM REDUKCIJOM V. M. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar KLJUČNE REČI: SiC keramika, karbotermijska redukcija, redukcija SiOg, sintranje, tehnologija, eksperimentalni rezultati SADRŽAJ: Modifikovanim procesom karbotermijske redukcije sintetiziran je pretežno submikronski (3-SiC prah sa visokim prinosom. Nakon prečiščavanja i sedimentacije, sinterovanjem pod normalnim pritiskom dobljena je SiC keramika sa 98.7 % T.G.. PRESSURELESS SINTERING OF p-SiC POWDER PREPARED BY MODIFIED CARBOTHERMIC REDUCTION KEY WORDS: SiC ceramics, carbotermic reduction, SiC>2 reduction, sintering, technology, experimental results ABSTRACT: Modified carbothermic reaction was used in order to prepare submicrometre (3- SiC powders with high yield. By subsequent chemical purification and sedimentation of crude reaction products, powders which can be pressureless sintered above 98 % T.D. were obtained. 1. UVOD lako je u poslednje vreme razvijeno više postupaka za direktnu sintezu submikronskih (3-SiC prahova, večina komercijalnih p-SiC prahova za inženjersku keramiku se i dalje dobija karbotermijskom redukcijom Si02 koja ne zahteva specijalne reaktante i komplikovanu opremu za svoje izvodjenje. Karbotermijska redukcija Si02 ne omogučava, medju-tim, direktno dobijanje submikronskog p-SiC praha. Ma-da se optimizacijom procesa udeo submikronske frakcije čestica u prahu može znatno povečati, izvestan deo grubih čestica i aglomerata ko j i i dalje zaostaje čini dobijeni prah nepodesnim za sinterovanje (1). Stoga je za uspešnu primenu karbotermijske redukcije Si02 kao metode za dobijanje sinteraktivnog p-SiC praha pored optimizacije samog procesa neophodno razviti i pos-tupke za poboljšanje morfoloških karakteristika do bije-nog praha. Cilj ovog rada je bio: (1) Optimizacija karbotermijske redukcije radi dobijanja pretežno submikronskih (3- SiC prahova, (2) Poboljšanje morfoloških karakteristika, tako dobijenih prahova i (3) njihovo sinterovanje do guste SiC keramike ( 98 %T.G.). Ventrón, 00438-325 mesh, amorphous 2. EKSPERIMENTALNI DEO Eksperimentalni deo rada je obuhvatao: (1) Dobijanje P-SiC prahova karbotermijskom redukcijom Si02, (2) Obradu i karakterizaciju dobijanih prahova i (3) Sinterovanje. Kao reaktanti u procesu karbotermijske redukcije ko-riščeni su koloidni Si02 (Cab-O-Sil, S = 200 m2/g) i dva tipa ugljenične čadji: (A) Hoechst, S = 70 m2/g i (b) Cabot, S = 560 m2/g. Osim toga, u izvesnim slučajevima reakcionoj smeši je dodavan i bor* (0.6 tež %). Karbotermijska redukcija je vršena u vakuumskoj peči sa grafitnim grejačem, pri pritisku od 1 Pa. Slobodni ugljenik je nakon sinteze uklanjan zagrevanjem na vaz-duhu (20 h pri 750°C), dok je neproreagovani Si02 uklanjan u protoku gasovitog HF (2.5 h pri 600°C). Za uklanjanje čestica večih od 0,8 jim iz p-SiC praha dobijanog karbotermijskom redukcijom koriščene su se-dimentacija u vodenoj disperziji i vakumska filtracija. Karakterizacija dobijenih uzorakaje obuhvatala merenje specifične površine (BET metoda), raspodelu čestica po veličini (rentgenskim sedigrafom, u 10 % vodenoj disperziji, pri pH = 11), kao i TEM i SEM analizu. Koncentracija slobodnog ugljenika i kiseonika je odredjivana metodama navedenim u (2). 96 V. M. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar: Dobijanje SiC keramike iz ft-SiC prahova sintetiziranih... _ Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 96 - 99 Kao sinter aditivi su u svim eksperimentima koriščeni amorfni bor1 (0.6 tež. %) i ugljenik (4tež.%), koji je dodavan u obliku fenolformaldehidne smole2 (12 tež. %). Sinterovanje je vršeno u vakuumskoj peči sa grafitnim grejačem u temperaturnom intervalu od 2000 - 2065°C. Prosečna brzina zagrevanja uzoraka je ¡znosila -65°C/min. Radna atmosfera je u svim eksperimentima bio Ar. 3. REZULTATI I DISKUSIJA Termodinamička analiza karbotermijske redukcije (1) pokazuje da je najniža moguča radna temperatura direktno proporcionalna pritisku koji vlada u reaktoru. Ovo omogučava da se temperatura karbotermijske redukcije sa =1800 K (pri normalnom pritisku) snizi na «1500 K (pri 1 Pa) što je od izuzetnog značaja kada se kao produkt želi da dobije što fini]i p-SiC prah. Sman-jenje brzine procesa, do kojeg pri tom neminovno dolazi, može se upotrebom finijih reaktanata ograničiti na samo red veličine što pri «1300°C omogučava gotovo kompletno odvijanje reakcije za manje od 1 h(2),(3). Osnovni faktor koji, pored niskog stepena reagovanja, pri nižim temperaturama sinteze, sprečava postizanje večeg prinosa je gubitak Si komponenta (u obliku SiO(9)) do kojeg dolazi pri kontinuiranom uklanjanju gasovitih produkata karbotermijske reakcije. Si02(S) + C(S) SiO(g) + C O (g) (1) SiO(g) + 2C{S) -> SiC(S) + CO(g) (2) U koliko se sa X(%) označi stepen konverzije Si02 + (1-x)Si02(S) + (1-x)C(S) (3) x(1-y)SiO(g) + 2.33C(s) -» x(1-y)SiC(S) + x(1-y)CO(g) + (2.3-2x+2xy)C(s) (4) Za ukupnu reakciu u karbotermijske redukcije dobija se: težina uzorka nakon uklanja-nja slobodnog ugljenika Si02(s) + 3,3C3(s) -> x(1-y)SiC(S) +(1-x)Si02(S)+ (3.3- 3x+2xy)C(S) (5) težina uzorka nakon karbotermijske red. + xy SiO(g) + (2x-xy)C0(g) što omogučava da se X i Y izračunaju na osnovu poda-taka o promeni težine uzoraka po završenoj karboter-mijskoj redukciji i nakon uklanjanja slobodnog ugljenika. U modelu je pretpostavljeno da je spori stupanj ukupne reakcije obrazovanje SiO, Y, pokazuju tendenciju zasičenja. Pri nižim temperaturama zapaža se značajan gubitak SiO(g) komponente što, zajedno sa malim stepenom reagovanja, dovodi do slabog prinosa. Analizirajuči raspodelu čestica po veličini za sintetizi-rane (3- SiC prahove, si. 2, može se zaključiti da upotreba reakcione smeše bez dodatka bora omogučava dobijanje pretežno submikronskog p-SiC praha isključivo pri veoma niskim temperaturama sinteze (1170°C, 0.5 h, 1.3 Pa) što ima za posledicu mali prinos SiC (= 8 %)(1). Osim toga, upotreba finije ugljenične čadji (B) ne dovodi do obrazovanja finijeg p-SiC praha što se objašnjava pogrubljavanjem p-SiC do kojeg dolazi mehanizmom površinske difuzije (1). Za razliku od toga reakciona smeša sa dodatkom bora, koji usporava površinsku difuziju SiC (1), omogučava dobijanje (3-SiC praha sa «50% submikronskih čestica (krive 12, SI. 2) pri znatno višim temperaturama sinteze a samim tim i uz veči prinos(1). Preliminarni eksperimenti sinterovanja dobijenih p-SiC prahova pokazali su, medjutim, da se ni jedan od njih ne može uspešno sinterovati do gustine iznad 80 % T.G. Uporedjujuči raspodelu čestica po veličini za dobijene prahove sa komercijalnim, nadjeno je (5) da je njihova mala sinteraktivnost posledica prisustva čestica večih od 3-5 um. Stoga su, sedimentacijom i vakuumskom filtracijom, iz sintetiziranih p-SiC prahova odstranjene sve čestice veče od 0,8 jim, SI. 3. Sinterovanjem frakcije p-SiC čestica manjih od 0, 8 (.tm (1 h pri 2065°C) dobijena je SiC keramika sa gustinom 98 % T.G., si. 4. U mikrostrukturi dobijene keramike se opažaju izdužena 20-100 ¡.tm zrna koja se javljaju kao posledica: (3 - a fazne transformacije (6) i neoptimiziranih uslova sinterovanja. Detaljnija analiza sinterovanja različitih komercijalnih P-SiC prahova (5) je pokazala da se sa submikronskim P-SiC prahovima dobijaju gustine 97 % T.G. pri znatno kračem vremenu sinterovanja (5-15 min) i nižoj temperaturi (2035°C). U tom slučaju su zrna SiC manja od 10 jim, si. 5. 1 Ventron, 00438-325 mesh. amorphous 2 Viaphen PR 881/60, Color Medvode 3 U proračunu se pretpostavlja 10% višak ugljenika u rekcionoj smeši. 97 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 96 - 99 V. M. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar: Dobijanje SiC __keramike iz 3-SiC prahova sintetiziranih... 4. ZAKLJUČAK Dodatak bora reakcionoj smeši koloidnog Si02 i uglje-nične čadji omogučava da se temperatura karboter-mijske redukcije povisi za 150-200°C bez smanjenja udela submikronskih čestica u dobijenom (3-SiC prahu što dovodi do boljeg prinosa reakcije (70 %). Visoka sinteraktivnost p- SiC praha se postiže tek nakon he-mijskog prečiščavanja i odstranjivanja frakcije grubih čestica i aglomerata. Rezultati sinterovanja pod normalnim pritiskom pokazu-ju da se dobijeni p-SiC prah sa česticama manjim od 0.8 |j.m može uspešno sinterovati do gustine 98 % T.G. pri 2035-2065°C, tokom 15-60 min, u statičnoj atmosferi argona. 5. LITERATURA 1. V. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar, "The Influence of Preparation Conditions on the Properties of beta-SiC Powders Synthesized by Carbothermic Reduction. Proc. 2nd Int. CoaLnn Ceramic Powder 2. N. Klinger, E.L. Strauss, K.L.Komarek, "Reactions Between Silica and Graphite", J. Am.Ceram.Soc.. 49, 7, str. 369-75, 1966. 3. J.L.BIumenthal, M.J.Santy, E.A.Burns, "Kinetic Studies of High-Temperature Carbon-Silica Reactions in Charred Silica- Reinforced Phenolic Resins", AIAAJ., 4, 6, str. 1053-7, 1966. 4. P.Kennedy, B.North, "The Production of Fine Silicon Carbide Powder by the Reaction of Gaseous Silicon Monoxide with Particulate Carbon", Proc. Brit Cerams. Soc.. 33, str. 1-15, 1983. 5. V. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar, A. Smalc, J. Rottmann, "Influence of Processing on the Properties of (3-SiC Powders," Zbflmikjasi.QYa.IX. Nemacko- Jugostovanske Konferencije o Ma-teriialima. 1989 (u stampi) 6. M. Lancin, F. Anxionnaz, J. Thibault-Desseaux, D. Stutz, P. Griel, "Phase Transformation in Sintered SiC Involving Feather Formation", JJdai&L-Ssl 22, str. 1150-6 (1987) Dr. V. M. Kevorkijan, dipl. ing. Dr. M. Komac, dipl. ing. Dr. D. Kolar, dipl. ing. Institut Jožef Štefan Jamova 39, 61000 Ljubljana Prispelo: 10. 04. 91 Sprejeto: 10. 06. 91 1 X 0.5 1 Y 0.5 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 T (°C) Slika 1: Pramena stepena reagovanja X, i gubitka SiOjg) komponente Y, za reakciju karbotermijske redukcije u funkciji temperature (vreme trajanja sinteze: 0,5h, pritisak u reaktoru 1,3 Pa). 98 V. M. Kevorkijan, M. Komac, D. Kolar: Dobijanje SiC keramike iz [3-SiC prahova sintetiziranih_ Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 96 - 99 > NI OJ ZD E o 10 1 ^ekvivalentno Slika 2; Raspodela čestica po veličini za p-SiC prahove dobijene karbotermijskom redukcijom sa (1* 2*) (1-5). 1*- 1250°C, 2* - 1350°C, 1 - 1170°C, 2 - 1220toC, 3 - 1270°C, 4 - 1410°C, 5- 1350°C bez dodatka bora Slika 3: SEM snimak IJS j3-SiO praha dobijenog nakon 300h sedimentacije i filtracije kroz 0,9 |im filter. Slika 4: Mikrostruktura IJS p-SiC sinterovanog pri 2065°C, 1 h u statičnoj atmosferi Ar. (p = 98.7% T.G.) 20 um Slika 5: Mikrostruktura B-10 fS-SiC sinterovanog pri 2000°C, 15 min u statičnoj atmosferi Ar (p = 97% T.G.) 99 Informacije MIDEM 21 (1991)2, Ljubljana UDK 621.3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 SPEKTRI SUPERPROVODNIH KERAMIKA J.P.Šetrajčič, D.Lj.Mirjanič KLJUČNE REČI: superprovodljivost, superprevodnakeramika, spektri nosilacanaelektrisanja, anizotropan film, parabolička deformacija, kontinual-na aproksimacija, istraživanje materiala SAŽETAK. U cilju razumijevanja mehanizma visokotemperaturne superprovodnosti, analizirani su spektri nosilaca naelektrisanja u deformisanim strukturama. Pronadjen je spektar modelne strukture u harmonijskoj aproksimaciji. Osim toga razmatrana je simetrično spaterovana struktura i parabolička deformacija u troslojnoj i petoslojnoj strukturi. U kontinualnoj aproksimaciji izvršena je analiza strukture proizvoljne debljine. SPECTRA OF SUPERCONDUCTIVE CERAMICS KEY WORDS: Superconductivity, superconducting ceramics, spectra of electricity carriers, anisotropis film, parabolic deformation, continual approximation, materials research ABSTRACT: The spectra of the electricity carriers in deformed structures are analysed in the paper, with the goal to understand mechanism of the high temperature superconductivity. The spectra of model structure using harmonic approximation is obtained. Also, the symmetricaly sputtered structure and parabolic deformation inside three-layer and five-layer structures are considered. Analysis of the bulk structure using the continual approximation is performed. 1. UVOD S obzirom da superprovodne keramike možemo posma-trati kao slojevite strukture sa narušenom simetrijom koje podsječaju na tanak film, analizirat čemo spektre nosilaca naelektrisanja u anizotropnom filmu, nači pri-sustvo gepa kao i njihovu specifičnost ko j a je isključiva posljedica graničnih površina duž z-pravca. Biče d at o rješenje nulte aproksimacije kao i energetski spektri nosilaca naelektrisanja u filmu i njihova zavisnost od debeljine filma, koji imaju neposredni uticaj na superprovodne karakteristike. Koristeči paraboličku masenu de-tormaciju strukture nadjen je njen uticaj na spektre nosilaca naelektrisanja. Samo otkriče superprovodnih keramika /1,2/ uticaio je da damo jedan model /3,6/ masena deformacije uslijed eliminacije akustičkih fonona. Detaljno je analiziran fo-nonski spekter pomoču standardnog tononskog Hamil-tonijana /7/ gdje je dobijena jednačina kretanja za fo-nonske pomjeraje. U dobijenoj diferencnoj jednačini pomoču solitonske procedure /8/ prijedjeno je na konti-nuum. Analizom dobijenog izraza zaključeno je da ni jedna od dobijenih frekvenclja ne teži nuli kad talasni vektor teži nuli, a to znači da masena deformacija pret-postavljenog paraboličnog tipa ne dopusta pojavu akustičkih fononskih grana. Rezultati numeričkog računa komparirani su sa rezultatima eksperimentalnih radova /9/, gdje su najviše kritične temperature dobijene za stehiometrijski odnos x = 0,125. Kako su i naša rješenja /10-13/ pokazala da se največi energetski prag optičkih fonona dobija upravo pri ovom istom stehiometrijskom odnosu, to se ovo na neki način može smatrati kao potvrda našega modela. U cilju daljnjega razvoja predloženog modela u sli -jedečem dijelu razmatrat čemo spektre nosilaca naelektrisanja u anizotropnim filmovima. Osim toga, diskretno če se razmatrati troslojna i petoslojna struktura, a na kraju čemo posmatrati paraboličku deformaciju u kontinualnoj aproksimaciji. 2. SPEKTRI NOSILACA NAELEKTRISANJA U ANIZOTROPNIM FILMOVIMA Da bi se napisao hamiltonijan nosioca naeletrisanja u strukturama sa narušenom translacionom simetrijom najpogodnlje je napisati prvo hamiltonijan idealne strukture, a zatim za več prethodno opisani model, tj. matricu sa jakom anizotropijom duž z-pravca koja se obavezno dopunjuje stranim atomima. Ovakav model mogao bi da posluži da se izvuku izvesni kvalitativni zaključci o ponašanju superprovodnih keramika. Poznato je da su keramički oksidi anizotropni duž z-pravca. Razlika je u tome što se stvarna struktura kera-mičkih oksida aproksimira kubnom strukturom. Takodje je poznato da se superprovodne struje u kera-mičkim oksidima realizuju putem dopinga. U koliko se uzme u obzir eksperimentalna činjenica da se superprovodne struje u keramičkim oksidima realizuju u tankim slojevima ovih struktura i to u slojevima normalnim na c-pravac onda pretpostavka da se struktura tretira kao film duž z-pravca još više približava model realnom ponašanju keramičkih oksida. 100 J. P. Setrajčic, D. Lj. Mirjanič: Spektri superprovodnih keramika Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 100-103 Na hamiltonijan za dopingovanu strukturu korističemo perturbacioni metod jer se deformacija usled dopingo-vanja može tretirati kao perturbacija. Tražeči rešenja nulte aproksimacije dolazimo do sistema diferencnih jednačina gde determinanta sistema predstavlja polinom stepena Nz+1 (a z je broj slojeva) i jednu od reprezentacija Čebišvoljevih polinoma druge vrste. Energija nosilaca neelektrisanja u ovakvoj strukturi nije ravna nuli, več ima minimalnu vrednost ( za minimalnu vrednost k- talasnog vektora). Takodje treba naglasiti da znak poslednjega člana u izrazu za energiju ima supro-tan znak od onoga što bi imao u idealnoj strukturi. Obe navedene činjenice, tj. "zamrznutost" (^(intenzitet ovog talasnog vektora ne može biti ravan nuli) i promena znaka u delu energije koji je proporcionalan matričnom elementu u z-pravcu isključiva su posledica graničnih uslova. Da bi smo specifičnosti ovog spektra istakli poredili smo ga sa odgovarajučim spektom u idealnoj prostoj kubnoj strukturi. Pošto je cilj naših analiza ponašanje kera-mičkih oksida, koristili smo eksperimentalne činjenice vezane za strukturu onih oksida i ovim činjenicama prilagodjavali opšte formule dobijene gore navedenom analizom. Analiza rezultata pokazala je sledeče: U spektru modelne strukture koji je dobijen u harmonijs-koj aproksimaciji pojavljuje se gep. Prisustvo gepa oz-načava da se u modelnoj strukturi nosioci naelektrisanja ne mogu prebacivati iz stanja sa jednim impulsom u stanje sadrugim impulsom, sve dotle dok kvanti energije nekog spoljašnjeg dejstva ne dostignu energiju jednaku veličini gepa. To drugim rečima znači, pošto je jedino aktuelno spoljašnje dejstvo oscilovanja atoma strukture, da do rasejanja nosilaca naelektrisanja na fononima dolazi tek onda pošto kvanti energije fonona dostignu vrednost harmonijskog gepa. Ovo poslednje opet znači da su u posmatranoj modelnoj strukturi stvoreni uslovi za superfluidno kretanje nosilaca naelektrisanja. Takodje smo pokazali da spektar zadovoljava Landauovl-jev kriterijum superfluidnog kretanja tj. da ima pod izves-nim uslovima pozitivan mimimum fazne brzine. Takodje smo našli da efektivna masa nosilaca naelektrisanja u modeljnoj strukturi zavisi od ugla, odakle očigledno sledi da je efektivna masa nosilaca naelektrisanja pozitivna samo dok ugao leži u datom intervalu odnosno dok se nosioci naelektrisanja kreču u slojevima odredjene de-bljine. Analiziran je i hemijski potencijal i nadjeno je da u modelnoj strukturi kojom simuliramo superprovodne keramike dolazi do znatnog smanjenja hemijskog potenci-jala u odnosu na idealnu strukturu. Usled zavisnosti masa od ugla, i drastične pramene osobina nosioca naelektrisanja kada je ugao van doz-voljenog intervala, Fermi površina očigledno ne može i mati polusferni oblik. Takodje znamo da min R^-0 pa ne postoji ni centar oblasti obuhvačene Fermi površine. S obzirom na sve ovo oblast provodljivosti u impulsnom prostoru mogla bi se predstaviti zarubljenom kupom. 3. SIMETRIČNO SPATEROVANA STRUKTURA I POSLJEDICE U ovom delu smo razmatrali (samo kvalitativno) kako deformacija strukture dobijena dopingovanjem utiče na osobine spektra nosioca naelektrisanja. Iz ove analize takodje se može izvesti zaključak o to me kakav tip deformacije treba odabrati da bi uslovi za superfluidno kretanje bili poboljšani. Koriščenjem standardnih formula teorije stacionarnih perturbacija dobili srno energiju sistema u koju su uključene perturbacije popravke prvog i drugog reda. Dalje smo našli kako se povečava gep nulte aproksimacije s dopingom, odnosno hemijski potencijal se sman-juje što u krajnjoj konsekvenci poveča Tc. Takodje smo analizirali kako i koji tip dopinga zadovoljava odredjene uslove i dovodi do smanjenja entropija nosilaca naelektrisanja a to znači da se superprovodne karakteristike poboljšavaju s obzirom na opšte poznatu činjenicu da je entropija sistema u superprovodnom stanju uvek manja od entropija sistema u normalnom stanju. Rezimirajuči razultate izvedenih analiza možemo reči da smo ovde dobili važne informacije o tome kako treba dirigovati doping da bi se superprovodne karakeristike superprovodnih oksida poboljšale. 4. PARABOLIČKA DEFORMACIJA U TROSLOJNOJ I PETOSLOJNOJ STRUKTURI Do sada smo deformaciju strukture usled dopinga treti-rali kao perturbaciju, pri čemu popravke na matrične elemente jon-jon interakcije nisu specificirane ni u smislu načina dopingovanja ni u smislu zadavanja analitičke zavisnosti od diskretne koordinate koja daje broj "umet-nutih" atoma duž z-pravca. Ovde je specificiran i način dopinga i analitička forma popravke. Nije se pretpostavilo da su popravke male te nije koriščen perturbacioni metod. Zbog veoma velikih matematičkih teškoča pri analitičkom rešavanju diferencnih jednačina, ovde je analizirana samo troslojna i petoslojna struktura u kojima se odgovarajuči sistemi diferencnih jednačina mogu rešiti bez posebnih matematičkih teškoča. Jasno je da ovo predstavlja parcijalno rešavanje problema jer se ograničavamo samo izuzetno tankim filmovima. Zbog toga analize ovog paragrafa treba shvatiti samo kao uvod u kontrolu jednog opšteg prilaza koji če biti prikazan u sledečem paragrafu, gde če diferencne jednačine biti približno zamenjene odgovarajučim diferencijalnim jednačinama i u ovoj aproksimaciji rešavan problem modelne strukture proizvodnje debljine. Parabolička deformacija u troslojnoj i petoslojnoj strukturi uz pretpostavke da se doping vrši simetrično i na granicama normalnim na z-pravac, izmedju granica i prvog susednog sloja, izmedju graničnih i prvih susednih slojeva locira se no stranih atoma, pri čemu je no=2,3. U 101 Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 100-103 J. P. Setrajčič, D. Lj. Mirjanič: Spektri superprovodnih keramika slojeve koji se nalaze dublje u strukturi locira se manje stranih atoma, pri čemu njihov broj opada kako se približavamo srednjem sloju kristala. Rezultati opisane procedure i pretpostavki su sledeči: Za troslojnu strukturu jedna od energija (ima ih tri) ne zavisi od načina dopinga (u njoj ne figuriše veličina koja karakteriše doping) a forma joj je očigledna posledica prisustva granica. Najniži energetski nivo koji je i najbolje populisan nije stabilan za sve moguče vrednosti vektora R^lzveli smo oblast stabilnosti spektra i pokazali da se nestabilnosti rnogu pojaviti u oblasti malih vrednosti talasnog vektora. Treči energetski nivo sadrži u sebi največi gep ali je zato najslabije populisan. I kod petoslojne strukture postoji energija koja ne zavisi od dopinga dve energije su nestabilne, a dve stabilne ali slabije populisane. Zaključakje dakle sledeči, da i u troslojnoj i u petoslojnoj strukturi dopingovanja može da izazove nestabilnosti nekih nivoa energije nosilaca naelektrisanja ili bar da im uništi gep koji nastaje kao posledica deformacije. U ovom poslednjem slučaju, kad a je karakter dopinga takav da gep u spektru ne postoji imamo jednu zonu nosilaca naelektrisanja koja se ponaša kao zona idealne dvodimenzione strukture. Pored nivoa koji mogu da budu nestabilni ili da se ponašaju kao nivoi dvodimenzione idealne strukture i u troslojnoj i u petoslojnoj strukturi pojavljuju se stabilni ali slabije populisani nivoi sa g epom. Osim ovog gepa pojavljuje se povečani gep usled dopinga. Kao što se vidi, ovi rezultati su kompatibilni sa ranijim zaključcima i sa empirijskim podacima o keramičkim oksidima, u to m smislu što postoje superprovodne zone ali sa malim gustinama struje (niska populacija zona koje ¡maju gep) i nesuperprovodne zone ali sa normalnim gustinama koje odgovaraju normalnom ponašanju nosilaca naelektrisnja u dvodimenzionalnoj strukturi. Dalje se vidi da je broj nivoa jednak broju slojeva strukture. Odavde sledi zaključak da je broj energetskih zona u strukturi sa Nz+1 slojem jednak Nz+1. Ako se odbaci jedan nivo koji se uvek pojavljuje i koji ne zavisi od dopinga, ostali nivoi se dele na dve grupe. Jedne grupa sadrži N7 --energija s a gepom i superprovodnim karakteristikama, dok druga grupa takodje ima Nz — energije, ali su njihovi gepovi daleko manji ili uopšte ne postoje. U ovoj drugoj grupi mogu da se pojave i nivoi koji su nestabilni u oblasti malih k. Ovaj poslednji zaključak o broju nivoa i njihovoj podeli na dve grupe poslužio je kao kontrola i kriterijum za razvrstavanje energija dobljenih prelaskom na kontinuum. 5. PARABOLIČKA DEFORMACIJA U KONTINUALNOJ APROKSIMACIJI Ovde smo račun izveli u kontinualnoj aproksimaciji što znači da smo sistem diferencnih jednačina zamenili ekvivalentnim sistemom diferencialnih jednačina. Ovaj prilaz je manje tačan, ali nam daje mogučnost da analiziramo modelnu strukturu proizvoljne debljine. Pri prelasku na kontinualnu zavisnost konstante rešetke od broj a dopingovanih atoma, izuzetno komplikuje račune pa smo ovde uzeli njenu srednju vrednost po debljini strukture. Uveli smo i kvantni broj ju, kako bi amplitude oscilovanja bile konačne pri proizvoljnoj debljini filma. Kvantni broj H mora biti ograničen i s donje strane da bi energije bile realne, a sa gornje strane ji ne može biti veče od Nzbroja slojeva. Tako dobijemo dve vrste energetskih nivoa, kao i ranije, jedan sa velikim gepom i slabom populacijom, a drugi sa malim gepom, ili bez gepa i normalnom populacijom. Takodje smo našli da se populacija smanjuje sa povečanjem kvantnog broj a ji kod jedna vrste energetskih nivoa, dok se povečava sa povečanjem kvantnog broja n kod druge vrste energetskog nivoa, gde se dobijaju kompleksne energije koje obečavaju kratko vreme života nosilaca naelektrisanja. Konačno smo ispitali raspodelu gustina nosilaca naelektrisanja sa promenom kvantnog broja |i. U kvantnom stanju ji=0 svi nosioci naelektrisanja skoncentrisani su oko sredine modelne strukture. S obzirom da je kvantni broj ¡i ograničen s donje strane i nikada ne može imati vrednost nula, ovako grupisanje nosilaca naelektrisanja nije observabilno. Za n=1 verovatnoče imaju maksimume blizu graničnih površina modelne strukture dok je minimum verovatnoče ravan nuli, što znači da je pojavl-jivanje nosilaca naelektrisanja oko sredine modelne strukture malo verovatno. Slučaj n=1 je moguč za modelne strukture veoma male debljine. Za \x=2 verovatnoče imaju maksimume oko centra modelne strukture i blizu graničnih površina. Navedena analiza ukazuje da dolazi do raslojavanja modelne strukture na zone u kojima je gustina nosilaca naelektrisanja velika i zone u kojima ih praktično nema. Ovo raslojavanje je kompati-bilno sa ranije izvedenim zaključcima po istom pitanju. S obzirom na činjenicu da položaji maksimuma gustina nosilaca naelektrisanja nisu isti za oba tipa energetskih nivoa, to znači da je struktura razdeljena na superprovodne i normalne zone. ZAKLJUČAK Rezultati istraživanja u ovom programu mogu se sumi-rati na slijedeči način: Pronadjen je spektar nosilaca naelektrisanja u anizotro-pnom filmu. U spektru se pojavljuje gep gdje njegovo 102 J. P. Setrajčič, D. Lj. Mirjanič: Spektri supergrovodnih keramika Informacije MIDEM 21(1991)2, str. 100-103 prisustvo označava da se nosioci naelektrisanja ne mo-gu prebacivati iz stanja sa jednim impulsom u stanje sa drugim impulsom, sve dotle dok kvanti energije nekog spoljašnjeg dejstva ne dostignu energiju jednaku veličini gepa. Pokazano je da spektar zadovoljava Landauovl-jev kriterijum superfluidnosti. U predloženoj modelnoj strukturi analiziran je hemijski potencijal koji je znatno manji u odnosu na idealnu strukturu. Prilikom analize troslojne i petoslojne strukture došli smo do zaključka da dopingovanje može da izazove nestabilnosti nekih nivoa energije nosilaca naelektrisanja ili bar da im uništi gep koji nastaje kao posljedica deformacije. Kod analize paraboličke deformacije u kontinualnoj aproksimaciji pokazano je da dolazi do raslojavanja modelne strukture na zone u kojima je gustina nosilaca naelektrisanja velika i zona u kojima ih praktično nema. LITERATURA /1/ J.C.Bednorz and K.A.Müller; Z.Phys. B 64, 189 (1986). /2/ C.W.Chu, et.al,; Phys.Rev.Lett. £2, 405, 1891 (1987). /3/ B.S.Tosic, et.al.; Phys.Rev. B 36, 9094(1987); Int.J.Mod. Phys. B1 1001 (1987). /4/ J.P.Setrajcic and D.Lj.Mirjanic, Inf.MIDEM 2fi, 147 (1990). /5/ D.Lj.Mirjanic, R.P.Djajic, B.S.Tosic, U.Dj.Timotic and J.P.Setra-jicic; Rev.Research SD86. (1988). /6/ B.S.Tošič, J.P.Šetrajčič, U.Dj.Timotic, R.P.Djajic and D.Lj.Mirjanic, Int.J.Mod.Phys. Bl, 919 (1988). /7/ B.S.Tošič: Statistička fizika, IF PMF, Novi Sad 1978. /8/ A.S.Davydov; phys.stat.sol. (b) 1Q2, 275, (1980); US, 15 (1983). /9/C.U.Serge, et.al,; Nature 222, 227(1987). /10/J.P.Šetrajčič, R.P.Djajič, D.Lj.Mirjanic and B.S.Tošič, Physica Scripta 42, 732 (1990). /11/D.Lj.Mirjanic, R.P.Djajič, B.S.Tošič and J.P.Šetrajčič, FIZIKA-YU, 21, 303 (1989). /12/ D.Lj.Mirjanič:Strukture sa narušenom simetrijom: referat na XI JSFKM (Zbornik apstrakta, str. 38), Donji Milanovac - oktobar 1988. /13/J.P.Šetrajčič, R.P.Djajič, D.Lj.Mirjanic and B.S.Tošič, PHONON SPECTRA IN SUPERCONDUCTING CERAMICS, 9th General Conference of the Condensed Matter Division of the European Physics Society, Nice, France, March 1989. Doc.dr Jovan P. Šetrajčič, dipl.fiz. Institut za fiziku PMF Univerzitet u Novom Sadu Trg D.Obradoviča 4 YU-21000 NOVI SAD Prof.dr Dragoljub Lj.Mirjanič, dipl.fiz. Tehnološki fakultet Univerzitet u Banja Luci D.Mitrovica 63b YU-78000 BANJA LUKA Prispelo: 10.03. 91 Sprejeto: 01. 04. 91 103 UDK 621.3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21 (1991)2, Ljubljana ISTRAŽIVANJE SINTEZE VISOKOTEMPERATURNE SUPRAVODLJIVE Y-BA-Cu-0 KERAMIKE POSREDSTVOM KUGLIČNOG MLJEVENJA VISOKE ENERGIJE D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja KLJUČNE RIJEČI: visokoternperaturna supravodljivost, Y-Ba-Cu-0 keramika, supraprevodljiva keramika, kugljično mljevenje, tehnološki procesi, prijelaz u amorfno stanje, istraživanje materijala, eksperimentalni rezultati SAŽETAK: Smjesa prahova Y203-BaC03-Cu0, u omjerima mase predodredenim za atomarni razmjer metalnih elemenata Y:Ba:Cu=1:2:3, podvrgnuta je mljevenju u kugličnome mlinu visoke energije. Na iznenadenje, čak ni jako produljeno mljevenje (do 202 sata) uz centrifugalnu akceleraciju kuglica od oko 10 g (g=9,81 ms"2) ne uspijeva do kraja razporiti kristaliničnost bakrenog oksida, dok itrijev oksid i barijev karbonat prelaze u amorfno stanje nakon 60-100 sati mljevenja. U radu se iznose putokazi mogučim objašnjenjima ove selektivne prijetvorbe u staklastu fazu. an investigation of HIGH-ENERGY BAI L-MILL processing of A Y-Ba-Cu-0 13igs1it bUPEHGONMICTING ceramic system KEY WORDS: High temperature superconductivity, Y-Ba-Cu-O ceramics, supreconducting ceramics, ball milling, technological processes, amorphisation, materials research, experimental results ABSTRACT: A Yž03-BaC03-Cu0 powder mixture with a mass ratio adjusted to fullfil Y:Ba:Cu = 1:2:3 stoichiometry was treated by means of the high-energy ball-mill equipment. It is slightly surprising that even after an enormously prolonged milling (up to 202 hours) and with a 10 g centrifugal acceleration of the milling balls the CuO component preserves its crystalinity, whereas yttria and barium carbonate undergo almost complete amorphization already after 60 to 100 hours of milling. The paper gives some hints about a possible explanation of the observed selective glassy transition. INTRODUCTION Despite its quite recent discovery, it has become already a matter of common engineering knowledge thet a key condition for large-scale application of cuprate based high Tc Y-Ba-Cu-O-type superconducting ceramics is a concentration of efforts on studying the possibility of a significant improvement in this type ceramics of bulk transport current density Jc. This, as well as other relevant critical parameters, are largely affected by various structural defects existing in synthesized materials as a consequence of a rahter complex processing, usually consisting of both advanced powder-ceramic and conventional-post-synthesis heat treatments, as well as of promising newly-developed preparation procedures. The low values of the transport current density and the sensitivity of Jc to the magnetic field have been attributed to a number of extrinsic and intrinsic factors, but essentially to those which create inter-and intra-granularweek junctions. Naturally, these are caused primarily byvarios types of structural discontinuities that arise during processing, the most crucial of which are microcracks1. These also attack in a similar way mechanical properties, so that much of the undesirable mechanical behaviour of Y-Ba-Cu-0 superconducting ceramics in not intrinsic but rather dominated by the presence of micro -cracks. For instance due to the adverse effect of micro- cracks which have a very low aspect (width to length) ratio, the theoretical static bulk modulus of YBa2Cu30?-x mixed oxide becomes lower at least by a factor of five2. The critical transport current density decrease is even more pronounced, reaching several orders of magnitude. The actual source of the elongate microcracks population is the huge anisotropy of the thermal contraction which takes place during the martensitic transformation^ the high-temperature, pseudo-perovskite tetragonal (T) YBa2Cu306.4- 6.5 lattice into the low-temperature orthorhombic (0) YBa2Cu30e.8- 7.0 variant at about 850 K4,5 From the difference in oxygen content of T and O phases it is evident that transformation progresses along with oxygenation. The tetragonal phase takes up oxygen from the ambient atmosphere as the material cools, due to the preferential occupancy of oxygen sites in the direction of the b-axis of the ortho-rhombic allotrope, this leading to the crack-causing misfit between the thermal expansion coefficients along the c - and the b - axes by a factor of four. The oxygen uptake is claimed6 to be substantially rapid, and influenced by pressure and temperature, as well as by porosity, grain-size and compositional and phase (in) homogeneity. Numerous technological procedures have been developed for overcoming the crack-forming tendency. There is some sense in the idea to pre-oxygenize the tetrago- 104 D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja: Istraživanje sinteze visokotemperaturne supradljive Y-BA-Cu-0 keramike... Informacije M IDEM 21(1991)2, str. 104-109 nal phase by means of prolonged heating at high temperatures (e.g. about 1000 K), in order to ensure an overall compositional homogeneity as a prerequisite for a smooth domino-like7 succession of small atomic moves characteristic for the rnartensitc lattice change. Another favourable prospect for eliminating weak links is a combination of melting and subsequent directional solidification8 9to obtain textured, coarse-grained crack-formation suppressing structures. By applying this me-tod the transport current density has been pushed up to above 104 A/cm2 at 77 K and in zero magnetic field as compared to several hundred A/cm2units for samples without texture. Even more impressive results have been announced quite recently by Yamamoto et al.10,11' Using the rapid quenching technique followed by directional annealing treatment, the authors claimed for Jc the sensational value of 4.3.104 A/cm2 as measured at 77 K and in magnetic field of 1.06 T. It has been recognized for a long time that in creating materials with predetermined properties the powder-metallurgy route offers considerable advantages in comparison to othertechniques. Instead of conventional procedures of post-processing and tailoring the mate-rials properties by means of cold and hot working or by various surface treatments, this method makes possible direct access to the very origin of consolidated products by influencing their characteristics in their embryonal powder state. As the initial step of the consolidation process, ball-milling was adopted in powder metallurgy a long time ago and was recognized as a uniquely efficient method for the optimization of powder properties by means of comminution and uttermost homogeni-zation of the powder mass. A variant of high-energy ball-milling was first applied by Benjamin and Voilin,2as early as in 1929 when they were preparing a powdered precursor for an oxide strenthgened nickel-base alloy. Ermakov et al.13and Koch et al.14 revived this technique a decade ago with the idea to start producing amorphous powders from elemental metal-powder mixtures (mechanical alloying - MA), or from compound powders (mechnical grinding -MG). A series of interesting research projects based on M A/MG processing have been carried out since then, including the preparation of na-nocrystalline powders with their fabulous statistical atomic structure15. Quite recently, the palette of various alloying, comminuting and amorphisizing effects resulting from the MA/MG method has been enriched by an additional one: selective oxydation, as observed in MA/MG treatment of powder mixtures of the Ga-Sb binary16'17. With respect to the application of the MA/MG procedure for the preparation of Y-Ba-Cu-0 superconducting ceramics, one should mention the pioneer work of several authors18,19 who suggested a special method for circumventing the inherent ceramic brittlenes interfering by production of Y-Ba-Cu-0 wires and other shaped materials. In short, one starts with the synthesis of ductile metallic YBa2Cu3precursor by applying the high-energy ball milling to the respective elemental metal powder mixture. The obtained product is easily swaged and wound to an assembling- ready shape. The oxidation of such an end-form at about 1170 K is just an additional step in production with no adverse mechanical effects. Batalla and Zwarts19 believe the high-energy ball milling of elemental powders to offer a viable route for the production of superconducting ceramics for engineering purposes which would result in a f inal product consisting of single-phased material. Though actually promising from the wire-technology point of view, this rather optimistic claim fails to answer the question of cracking on cooling, thus leaving the crucial problem of low Jc value widely open. Nevertheless, the respective draw- back should not encourage to complete abandonment of the underlying MA/MG technique. Leaving aside the wire-technological aspect, the use of high-energy ball-milling may well be recommended from the standpoint of the grain size related crack-generation intensity. The critical grain-size value for the suppression of microcracking in Y-Ba-Cu-0 ceramics has been calculated, according to various models, to be 0.5 ¡am20, 1.021, or 3.4 |am22, whereas experimental observations4have been focused on a range between 1 and 2 (am. Accordftf|f?o Chu and Dunn6, a small grain-size of about 1 p.m or less is necessary to prevent microcracking induced by the reoxygenation due to the tetragonal to orthorhombic transition. On the other side, fine-grained materials themselves are desirable because of their mechanical properties. Moreover, in accordance with the basic pow-der- mellurgic experience, well dispersed powders readily sinter to higher densities and at comparatively low temperatures. For example, one-micron grained phase-pure structure of a nearly amorphous spray-dried nitrate powder mixture precursor was sintered to relatively high-density YBa2Cu30?-x ceramics at a temperature as low as 1120 K4. Unfortunately, it is true that the measured critical current density of 350 A/cm2 of this sample was a rather low value. This is, however, to be ascribed to an early closure of interconnected pores in a well densified structure which hindders the access of oxygen to the interior of the sample. This results in a poor oxygenation which seriosly affeects the transport current property, as convincingly argumented elsewhere8. Hence, this apparent weak side of fine- grained samples may be generally disregarded as a marginal phenomenon, or, preferably, may be even exploited as a prospective means for lowering the sintering temperature by modifying the sintering cycle in order to ensure a more complete oxygenation. In any case, direct mechanical alloying of precursor oxide or other compound powder mixtures intended to obtain YBa2Cu307- xceramics seems to offer an advantageous alternative in comparison to indirect route issuing from pure metallic precursors, from the view both of energy consumption and the transport properties of the prepared products. It is precisely the aim of this paperto report on the results of experiments which were designed to introduce the application of high-energy ball milling as a preparation procedure for the fabrication of high quality Y-Ba-Cu-0 high Tc superconducting bulk ceramics. 105 Informacije M IDEM 21(1991)2, str. 104-109 D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja: Istraživanje sinteze visokotemperaturne supradljive Y-BA-Cu-0 keramike... EXPERIMENTAL In our experiment we used a 10 g (g=9.81 rns"2) centrifugal acceleration ball-mill machine with an agate bowl having a volume of about 110 cm3 and a rather intricate internal geometry (Fig. 1). Initially designed for use with a single 25 mm diameter agate ball, the bowl was supplied with a previously optimized23 milling body consisting of twelve hardmetal balls 10-16 mm in diameter. As the starting material we chose a standard 99.99 % pure oxide- carbonate powder mixture of a weight ratio Y203:BaC03:Cu0 = 1513:5289:3198, as needed to satisfy the Y:Ba:Cu=1 :2:3 elemental stoichiometry. A total charge mass of 4 grams (charge to balls weight ratio 1:40) was milled in air for a total of 202 hours. At scheduled time intervals (5 mins, 20 mins, 30 mins, 1 hr, 2 hrs, 4 hrs, 8 hrs, 16 hrs, 24 hrs, 32 hrs, 40 hrs, 60 hrs, 100 hrs, 120 hrs, 132 hrs, 148 hrs, 160 hrs, 175 hrs, and 202 hrs) representative small powder samples were extracted from the bowl in order to be examined. X-ray diffraction powder photographs of the samples were taken using a 114.6 mm diameter Siemens-type Debye-Scherrer camera and Ni-filtered Cu radiation. The size and shape of the powder particles, which before examination had been coated with gold using the cathode sputtering method, were observed by means of a 25 kV Cambridge Stereo Scan 600-type scanning electron microscope. RESULTS In the course of milling there occured spectacular colour changes. The first, from the pigeon-gray of the original mortarized oxide-carbonate mixture to a matte-black, took place between 20 and 30 mins of milling. The changes took places throughout the milled mass, regardless of the position of the powder in the bowl: on the wall, the cover, the balls, everywhere, indicating a high degree of homogeneity of the process. The second change to lilac-brown occured between 1 and 2 hours of milling, and again was overall and complete. As neither of these changes were accompanied by observable x-ray diffraction pattern modifications, the underlying reactions should be regarded as essentially super-facial. No abrupt colour change took place subsequently, except for continuing disappearance of the lilac shade in favour of a yellowish one. The x-ray diffraction pattern changes are shown in Fig. 2. Fig. 2(a) shows the diffraction lines pattern ofthe initial powder mixture after mere 5 mins of homogenizing milling. Irrespectively of some line intensity fading off, essentially the same pattern keeps maintained up to 32 hrs of milling (Fig. 2(b)). The first substantial change was observed after 60 hrs of milling. The respective powder photograph is represented in Fig. 2(c). Beside an emerging amorphous halo at low angles, from this figure one can observe still two strong, broadened CuO reflexions, and a feeble, so far unidentified line at = 26.75° indicating a d- spacing of about 3.375°A. This indicates an amorphization of the yttria and the barium-base compound, whether it was the starling carbonate or the nascent barium oxide deriving from its decomposition. In fact, we expected amorphous oxide to appear, if we started from our experience with the Ga-Sb system, according to which the energy input in ball-milling becomes equivalent to oxidizing temperature effects that occur at a minimum of 840 K16,17. On further milling to 100 hrs the pattern does not change substantially, except for the evident growing of intensity of the halo and unidentified line mentioned above Fig. 2 (d). Prolonged milling to 202 hrs by itself adds nothing dramatic. However, the continuous fading off of the unidentified line, together with a hardly observable further broadening of CuO reflexions, increases the prospect of a possible complete amorphization of the mixture after still longer milling times. Scanning electron microcsopy observation, unforunate-ly, did not reveal a great deal about the micromorpholo-gic development. There is an evident difference between the apparent crystaliinity of yttria as compared to barium carbonate and cuprous oxide, of which that of the lattertwQ differs only slightly (Figs. 3(a), (b), (c)). The microphotographs taken after 2, 40 and 175 hrs of milling show a significant reduction of particle size (Figs. 3(d), (e), (f)), though there is little to see of the agglomerate substructure. Probably because of the inevitability of the sputtering operation these Figs, due to the gold coating, might not show the actual microstructure of the powder, while the use of higher magnifications is pointless because of the adverse effect they would exert on the intra-particle resolution. Also, from the micrographs (Figs. 3 (g), (h), (j)), it is evident that milling also has great local agglomerating countereffects, though these are atypical and show a tendency to lose intensity with continuing milling, to vanish practically after 60 hrs of milling. DISCUSSION AND CONCLUSIONS Though spoiled by the low resolution power of the electron micrographs, presumably due to the sample preparation method applied, a positive comminution effect of the ball-milling as observed on the secondary particle size level (agglomerates) can not be seriously disputed. Former investigations of the metallic systems Al-Ni and Ni-Ti23have unambiguously shown that the primary particle size after 40 hrs of milling (for Ni-AI), or 122 hrs of milling (for Ni-Ti), is significantly reduced and enters the submicron-size region, despite the largely retarded agglomerate-size reduction. There is no provable reason to doubt that the respective effect takes place in the present case of brittle ceramics as well. Hence, as regards the surface free energy, a highly activated powder mixture, ready to sinter to high densities at relatively low temperatures within a comparatively short 106 D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja: Istraživanje sinteze visokotemperaturne supradljive Y-BA-Cu-0 keramike... Informacije M IDEM 21(1991)2, str. 104-109 time, may actually be expected to result from our experiment. The activity of the obtained powder is not limited to the mere surface energy (i.e. particle size) effect, but also manifests itself through the radical ordering decline of its compound components structure, that is through the amorphization of yttria and barium carbonate, as well as through the strongly perturbed crystallinity of CuO. As regards BaCCb, the observation of high- temperature oxydation effects in the Ga-Sb system16,17makes the concurrent decomposition of this compound into amorphous BaO during milling quite probable. So, presumably, we obtained a doubly-activated tripple-oxide mixture ready to sinter at low energy cost and without substantial cracking which might allow a high Jc for high Tc superconductive 1-2-3 bulk ceramics. These are the most provoking facts emerging from the results of the present work. Indeed, we are eagerly looking forward to the results of isothermal or directional sintering experiments which are underway. Also in progress are several more sophisticated characterization procedures aimed at obtaining more microstructural data regarding the millied powder. __35 4» 85 Fig. 1. Sketch of the container design REFERENCES 1. M.K. Wu, J.R. Ashburn, C.J. Torng, P.H. Hor, R.L. Meng, L. Gao, Z.J. Huang, Y.Q. Wang and C.W. Chu, Phys. Rev. Lett., 52(1987) 908. 2. D.J. Holcomb and N.J. Mayo, J. Mater. Res., 5(1990) 1827. 3. M. A. Rodriguze, D.P. Matheis, S.S. Bayya, J.J. Simmons and R.L. Snyder, Ibid., £ (1990) 1799. 4. T.J. Richardson and L.C. De Jong, ibid., £ (1990) 2066. 5. O. Eibl and B. Roas, ibid., 5 (1990) 2620. 6. C.W. Chu and B. Dunn, ibid., 5 (1990) 1819. 7. Z. Nishiyama, Martensitic Transformation, Academic Press, New York, San Francisco, London, 1978. 8. S. Jin, H. Tiefel, R.C. Sherwood, M.G. Davis, R.B. Van Dover, G.W. Kampilott, R A. Fastnacht and H.D. Keith, Appl. Phys. Lett., 52(1988) 2074. 9. M. Murakami, M. Morita, K. Dot and K. Miyamoto, Jpn. J. Appl. Phys., 22(1989) 1189. 10. T. Yamamoto, M. Stubicar, S.K. Chan, J.G. Lu, T.R.S. Prasanna and R.C. O'Handley, to appear: Mater. Sei. and Engng. (A). 11. T. Yamamoto, S.K. Chan, M. Stubicar, T.R.S. Prasanna and R.C. O'Handley, to appear: Mater. Lett.. 12. J.S. Benjamin and T.E. Voilin, Metallurg. Trans., 5 (1974) 1929. 13. A.E. Ermakov, E.E. Yurchinkov and V.A. Barinov, Fiz. Met. Metal-loved., 52 (1981) 1184. 14. C.C. Koch, O.B. Cavin, C.G. McKamey and J.O. Scarbrough, Appl. Phys. Lett., äS (1983) 1017. 15. H. Gleiter, Europhys. News, 22 (1989) 130. 16. D. Duzevic, A.M. Tonejc and T. Tonejc, submitted to: Scripta Metall. 17. A. Tonejc, D. Duievic and A.M. Tonejc to appear: Mater. Sei. Engng. (A). 18. P.J. Yvon, R.B. Schwarz, C.B. Pierce, L. Bernardez, A. Connors and R. Meisenheimer, Phys. Rev., B, 23 (1989) 6690. 19. E. Batalla and E.G. Zwartz, J. Mater. Res., 5(1990) 1802. 20. D.R. Clarke, T.M. Shaw and P. Dimos, J. Am. Ceram. Soc., Z2 (1989) 1103. 21. T.M. Shaw, S.L. Shinde, P. Dimos, R.E. Cook, P.R. Duncome and C. Kroll, J. Mater. Res., 4.(1989) 248. 22. J.W. Severin and G. De With, Brit. Ceram. Proc., 42 (1988) 249. 23. M. Stubicar and D. Duzevic, in W.A. Kaysser and J. Weber-Bock (Eds.), Emerging Materials by Advanced Processing, KFA Jülich, 1989, pp. 237-250. D. Duzevic RADE KONCAR Eiektrotehnicki institut, Zagreb M. Stubiöar Fiziöki odjel PMF, Zagreb M. Tudja CHROMOS Kemijski istraživački center, Zagreb Prispelo: 10. 04. 91 Sprejeto: 01. 07. 91 107 Informacije M IDEM 21(1991)2, str. 104-109 D. Duževič, M. Stubičar, M. Tudja: Istraživanje sinteze visokotemperaturne supradljive Y-BA-Cu-0 keramike... Fig. 2. X-ray powder diffraction photographs of samples milled: (a) 5 mins, (b) 32 hrs, (c) 60 hrs, (d) 100 hrs and (e) 175 hrs. a) b) Fig. 3. Scanning-electron micrographs of the powdered samples: (a), (b) and (c)- starting Y2O3, BaCCk and CuO component powders, respectively; samples extracted after 2 (d), 40 (e), 175 (f), 0.5 (g), 3 (h) and 40 (j) hours of milling. 108 D. Duževič, M, St v|s^J Wmi"1 mSm gmm h) Fig. 3. Scanning-electron micrographs of the powdered samples: (a), (b) nacl (c)- starting Y2O3, BaCCh ; ' ' ' and CuO somponenipowders, respectively; samples extracted after 2 (d), 40 (e), 175 (f), 0.5 j) (g), 8 (h) and 40 (j) hours of milling. 109 Informacije MIDEM 21(1991)2, Ljubljana KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA EMMA '91 Dresden je od 16. do 19. aprila 1991 gostil letošnjo konferenco EMMA (European Magnetic Materials and Application Conference), ki je bila po Grenoblu, Salfordu in Riminiju že četrta po vrsti. Njen namen je stimulirati evropske raziskave na področju fizike, razvoja in uporabe tehničnih magnetnih materialov, kar naj bi dosegla s široko konfrontacijo najnovejših del s tega področja z vsega sveta. Konference se je udeležilo prek dvesto udeležencev iz 22 držav (večina evropskih držav, ZDA, SSSR, Japonska, Venezuela, itd...). Od prek dvesto prijavljenih del je bilo prezentiranih okoli 175 in sicer 17 vabljenih predavanj, 9 referatov in okrog 150 posterjev. Konferenco je odprl dr. D. Wurm iz "Komisije evropske skupnosti za raziskave in razvoj" s predavanjem/poročilom o razvoju in raziskavah magnetnih materialov, ki jih je sponzorirala evropska skupnost v preteklem štiriletnem obdobju in poudaril, da že sprejemajo projekte za naslednje štiriletno obdobje. Celotenfond znaša okrog 888 MECU, podpirajo pa predvsem integrativne (R/D laboratoriji - univerze - industrija) in kooperativne (sodelava R/D institucij iz različnih držav in področij) projekte. Strokovni del konference je bil organiziran v sedmih sekcijah, v katerih so se prispevki prikazovali v treh oblikah, kot vabljena predavanja, referati in postri. Naslove posameznih sekcij podajamo zaradi verodostojnosti kar v originalu: A) Amorphous and nanocrystalline magnetic materials. B) Soft magnetic materials and their application; magnetization process in soft magnetic materials; magnetic sensors, materials and devices. C) Magnetic semiconductors and magnetic insulators and their application; microwave materials and application. D) Magnetic thin films, multilayers and surfaces. E) Magnetooptic materials; particulate magnetic recording media; bubbles and other solid state memory devices. F) Magnetic measuring techniques; application of numerical techniques, field calculation and design. G) Permanent magnetic materials; permanent magnets, devices and application; coercivity and magnetic reversal mechanism in hard magnetic materials. Navajamo kratek komentar k najbolj odmevnim predavanjem in nekaterim prispevkom, ki so po tematiki blizu našemu R/D delu. V sekciji B je dr.Baum iz Vacuumschmelze podal predavanje z naslovom "Systematic design of magnetic shields", v katerem je orisal temeljne principe razvoja magnetnih ščitov, ki se uporabljajo za zaščito instrumentov, ki so zelo občutljivi na zunanja magnetna polja (medicinski aparati (EEG, EKG, MEG, MCG, SQUID), signalne linije s šibkimi signali, predojačevalci, naprave za magnetne zapise, naprave s fokusiranimi elektronskimi žarki, ..,). Dejstvo je, da morajo ti aparati delovati večinoma v sodobnih urbanih sredinah, ki so veliki generatorji magnetnega šuma (gibljive feromagnetne mase (tovornjaki, vlaki), električna železnica, metro, električna napeljava (daljnovodi, transformatorji), MRI). Ne nazadnje pri zelo občutljivih napravah, povzroča magnetni šum tudi zemeljsko magnetno polje. V poster sekciji je bilo s področja mehko magnetnih materialov predstavljeno zanimivo delo v katerem so avtorji primerjali MnZn feritna jedra in nanokristalinične trakove (Fe73.5Sii6.5B6Nb3Cui zlitine) ter njihove iz-gubne karakteristike pri močnostnih aplikacijah. Ugotovili so, da so MnZn feriti zaradi nižjih izgubnih karakteristik pri miniaturizaciji SM PS (switching mode power supplies) primernejši za transformatorska jedra kot na-nokristalinični trakovi FeSiBNbCu zlitine. Skupina avtorjev iz Poljske, ki se že vrsto let ukvarja s študijem vpliva napetosti na magnetostrikcijo Ni-Zn(Co) feritov je predstavila svoje zadnje rezultate na tem področju. Študij vpliva morfologije izhodnih Fe oksidnih prahov na formacijo MnZn feritov in njihovo zgoščevanje je predstavil avtor iz romunskega elektronskega raziskovalnega inštituta. Rezultati so pokazali, da je sferičen Fez-03 primernejši kot igličast. Avtorji Philipsove raziskovalne skupine so predstavili svoj model o vplivu nemagnetnih mej na kompleksno permeabilnost polikristaliničnih MnZn feritov. Na področju mikrovalovnih feritov je bila predstavljena nova cenejša metoda za merjenje per-meabilnostnega spektra mikrovalovnih polikristaliničnih feritov. V sekciji F, smo poslušali izredno zanimivo predavanje dr. Hartmana (KFA Jülich, ZRN) z naslovom "Magnetic force microscopy; current status and future trends". MFM (Magnetic force microscopy) je relativno nova tehnika (razvita kot varianta AFM - Atomic Force Microscopy, ki je bila odkrita leta 1986) za prikazovanje topografije magnetnih zapisov in struktur površinskih magnetnih polj s submikronsko resolucijo. Odlikuje jo predvsem preprosta priprava vzorca. Metoda temelji na zasledovanju magnetostatičnih interakcij med vzorcem (npr magnetni zapis) in senzorjem magnetnega polja (feromagnetna igla premera okrog 10 nm). Dr. Grossinger iz Inštituta za eksperimentalno fiziko Univerze na Dunaju pa je predstavil visoko občutljiv pulzni magnetometer za merjenje trdo magnetnih materialov. Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana V sekciji G, je dr. Harris z Birminghamske univerze predstavil referat o lani odkritem HDDR procesu (hydrogénation, disproportionation, desorption and recombi-nation), pri katerem lahko pripravimo koercitivne prahove zlitine Nd-Fe-B, direktno iz vlitega ingota (torej brez postopkov drobljenja in mletja, kar zahteva veliko časa in energije). Tako pripravljene koercitivne prahove lahko neposredno uporabimo v proizvodnji plastično vezanih magnetov, ki dobivajo vse večji pomen, predvsem v industriji servo motorjev. Poleg tega prah pripravljen po HDDR postopku, ki je bil izpostavljen na zraku tri mesece, ne kaže bistvene degradacije magnetnih lastnosti, kar je velika hiba prahov pripravljenih po standardnih postopkih drobljenja in mletja. V isti sekciji je dr. Coey iz Trinity College (Dublin) v svojem predavanju predstavil lani odkrito družino fero-magnetnih zlitin na osnovi nitridov ternernih spojin redkih zemelj (R) in železa tipa RzFeuN* katerih prednost pred Nd-Fe-B magneti je predvsem visoka Curiejeva temperatura (približno 750 K). Magnetne lastnosti pa so primerljive z lastnostmi magnetov na osnovi intermetal-nih spojin R-Fe in R-CO. Problem teh spojin je vtem, da nad približno 700 C razpadejo, kar pa je relativno nizka temperatura za uspešno zgoščevanje s tehnologijo prašne metalurgije (sintranje), tako da ne kažejo perspektiv za doseganje anizotropnih sintranih magnetov. Do sedaj znana rešitev je elektro uporovno sintranje (Nippon Steel), ki omogoča izredno hitro densifikacijo (vsekakor je treba magnet zgostiti prej preden razpade). Navkljub temu pa zlitina obeta razvoj kot sestavina plastično vezanih magnetov. Dr. Blank iz Vakuumschmeltze je predstavil model s katerim skuša pojasniti kaj določa proces demagnetiza-cije v NdFeB magnetih. Njegov model zajema štiri osnovne predpostavke: - nukleacijsko polje na površini - magnetoizolacijsko delovanje mej med zrni (segre-gati ali nemagnetne faze) - notranja razmagnetilna polja, ki jih povzročajo domene z obratno magnetizacijo - mehko-magnetno površino magneta, ki jo povzroča selektivna oksidacija Vabljena predavanjavtej sekciji (in strokovna predavanja nasploh) je zaključil P. Tenaud (Ugimag) s pregledom dosedanjega razvoja NdFeB sintranih magnetov in prikazom nekaterih trendov možnih dogajanj v prihodnosti. V predavanju se je omejil na sintrane NdFeB magnete predvsem zato, ker trenutno predstavljajo 75 % tržne uporabe magnetov tega tipa. Ostali tipi ( plastično vezani, vroče stisnjeni, ekstrudirani,,..) so do sedaj v tržnem merilu pomembni le na daljnem Vzhodu (predvsem Japonska elektroindustrija (audiovizualna tehnika, računalništvo, MRI) in njene izpostave. Predavanje so sestavljali štirje deli: - izboljšave materiala samega ( z dodatki Dy, Al, Co, V, Zr, Cu) - izboljšave postopkov (priprava zlitine, priprava prahov, mletje, stiskanje, toplotna obdelava, ) - korozija in korozijska zaščita (izboljšanje lastne korozijske odpornosti, priprava površine, prevleke (organska elektrodepozicija, epoksi, IVD, PVD, plati-ranje, galvanizacija) - trendi (zniževanje vsebnosti Nd, nečistoč, temperature sintranja, stroškov mehanske obdelave (ki je sedaj tudi do 50 % celotne cene), alternativne tehnologije (predvsem enostopenjske)). V tej sekciji so bili predstavljeni še številni zanimivi posterji predvsem s področja NdFeB magnetov. Predn-jačijo sintrani magneti in fizika magnetizma. Predstavljena sta bila samo dva posterja , ki sta se ukvarjala s plastično vezanimi magneti, avtorjev iz ZFW Dresden. Za pripravo vzorcev so uporabljali Magnequench tra-kove-prahove na katerih so raziskovali degradacijo magnetnih lastnosti prahov zaradi tehnologije plastične vezave in vpliv velikosti delcev na magnetne lastnosti plastično vezanih magnetov. Nekaj prispevkovje obravnavalo fine Baferitne prahove, ki se uporabljajo za magnetni zapis in katerih lastnosti so izboljšali z različnimi dopanti (Co, Ti, Sn) ali načinom priprave. Skupina avtorjev z inštituta MASPEC iz Parme je predstavila zanimiv poster o vplivu površinskega do-piranja Ba-M heksaferitnih prahov z Al. Na ta način so uspeli zvišati koercitivno silo prahov ne da bi se s tem znižala magnetizacija. Ugotovili so tudi, da je pri mono domenskih prahovih pomemben vpliv površine na koer-citivnost in sicer neodvisno od vpliva nukleacije in pripenjanja magnetnih domen. Udeleženci konference smo obžalovali velik izpad prijavljenih referatov iz ZSSR, saj so imeli napovedanih nekaj zelo zanimivih prispevkov, predvsem na področju uporabe magnetov v medicini. Iz Jugoslavije smo se konference udeležili trije in sicer; S. Beseničar z Instituta Jožef Stefan, ki je predstavila referat avtorjev S. Beseničar, M. Drofenik z naslo-vom:"High coercivity Sr hexaferrites", J. Horvat z Zagrebške univerze s posterjem:"Reduction of loss using the pinning anisotropy in Co- based amorphous ribbons" ter B. Saje iz Iskre-Magneti s posterjem "The sequence of fracture processes in hydrogen-decrepitated Nd- Fe-B alloy" avtorjev B. Saje, J. Hole, S. Beseničar. Vzporedno s konferenco je potekala tudi razstava industrijske in profesionalne tehnike s področja meritev, raziskav in tehnologije magnetnih materialov, proizvajalcev kot so Cryophysics, Goodfellow, Carl Zeiss, Magnet-Physik, Magatec, Oxford Instruments, Robotron, Technophysik, itd,.... Na zaključnem plenarnem zasedanju je bil od vseh sklepov najpomembnejši ta , da bo naslednja EMMA konferenca , torej peta po vrsti, leta 1993 v Varšavi. Boris Saje Iskra Magneti, Stegne 37. Ljubljana (MR na Inštitutu Jožef Stefan. Jamova 39, Ljubljana) Spomenka Beseničar Inštitut Jožef Stefan. Jamova 39, Ljubljana 111 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana MIEL-91 U BEOGRADU MIEL - 91 održan je 15. - 19. maja 1991 godine u prostorijama Ei - Istraživačko razvojnog instituta u Beogradu. Na ovoj medjunarodnoj konferenciji učestvovalo je preko 100 učesnika iz zemlje i inostranstva. Radove je prijavilo 48 učesnika iz zemlje i 28 iz inostranstva. Medjutim, na konferenciji je učestvovalo sa radovima 34 domačih, kao i 14 stranih autora. Od pozvanih 5 stranih autora učestvovala su 4. Iznenada i neočekivano na početku konferencije otkazalo je učešče 12 autora iz Republike Slovenije. Rad konferencije se odvijao paralelno u dve sekcije. Na predavanjima prosečno je učestvovalo 12 do 60 učesnika. Na plenarnim skupovima prisustvovalo je i do 100 učesnika. U okviru konferencije organizovana je izložba mikroe-lektronskih komponenata, sklopova i materijala. Na izložbi je prikazalo svoje proizvode 5 domačih i 2 strane firme. Svaka od firmi izlagača imala je mogučnosti promocije svog programa, koristeči filmske materijale, slajdove i folije za grafoskop. Prostorne mogučnosti objekta Instituta, tehnička opremljenost, kao i dobra organizacija lokalnog organi-zatora, omogučile su istovremeno odvijanje više aktivnosti konferencije. Neučestvovanje večeg broja autora sa radovima, stvo-rilo je znatne teškoče organizatoru. Medjutim, vremenske praznine izmedju pojedinih predavanja, ko-riščene su za prezentacije programa firmi izlagača, kao i za medjusobna u poznavanja i druženje učesnika. Konferenciju je otvorio predsednik društva MIDEM Rudi Ročak, a prisutne su pozdravili predsednik SANU A. Despič, predsednik fonda za tehnološki razvoj i direktor IRI - BEOGRAD S. Marič, zam. generalnog direktora Ei S. Jovanovič, gen. direktor Instituta "M. Pupin" V. Mate-jič i predstavnik Elektrotehničkog fakulteta univerziteta u Beogradu. Opšti je zaključak, daje naučni i stručni nivo konferencije bio na zavidnoj višini. Ovom su doprineli sa svojim radovima domači i strani autori. Poseban doprinos su dali pozvani referenti: H. B. Harrison, D. U. Podlesnik, M. Prudenziati i J. Piotrovvski. Dominantne teme konferencije bile su mikroelektronske tehnologije iz oblasti integrisanih kola, fizike, poluprovodnika, senzora, hibridne tehnologije, materijala i dr. Učesnici konferencije bili su smešteni u hotelu "Jugoslavija". Od hotela do mesta održavanja konferencije na rastojanju do 10 kilometara organizovan je stalni auto-buski prevoz. Prevoz učesnika od aerodroma do Instituta na rastojanju od 8 kilometara i obratno obavljeno je putničkim vozilima. Registracija učesnika obavljana je u hotelu i Institutu. Ishrana učesnika organizovana je u restoranu Ei. Poštovana je tradicija ove konferencije, pa je organizovan izlet u Petrovaradin i Novi Sad, zatim za sve učesnike organizovan je koktel i zajednička večera. MIEL - 91 dobio je svoje mesto i u okviru TV Beograd, odnosno tri učesnika ove konferencije bili su gosti Naučnog i Beogradskog programa TVB. U toku kao i na završetku konferencije organizacioni odbor je dobio brojne pohvale za uspešno organizovanje MIEL - 91 od strane domačih i stranih učesnika. Dobijeni komplimenti znače mnogo više u ovom vremenu sveopšte krize u zemlji. Na konferenciji su učestvo-vali učesnici iz svih republika, što potvrdjuje naše uve-renje da za znanje i nauku nikada i nigde neče biti granica. Vladimir Pantovič Ei - IRI 11080 Zemun, Batajnički put 23 MIPRO-91 u Opatiji Izvješče o 14. stručno-znanstvenom skupu MIPRO-91 s medunarodnim učeščem održanog od 20-24.05.1991. u Kongresnom centru "Adriatic" Opatija. SADRŽAJ 1. Plenarna tema 1.1. Dr. Teodor Irmer, direktor CCITT Ženeva "Trendovi razvoja telekomunikacija u svijetu". Temu je u odstut-nosti autora interpretirala gospoda Nataša Gospič iz ZJ PTT Beograd. 1.2. Razvoj telekomunikacija u Republici Hrvatskoj - Vladimir Dobrič, pomočnik direktora HPT Zagreb "Aspekti eksploatacija: - Rajko Pfaff i Antun Caric, "N. Tesla" Zagreb "Aspekti proizvodnje" - Skupina autora s ETF Zagreb "Aspekti znanstvenih istraživanja" Plenarnom temom na MIPRO-91 obilježena je 10. go-dišnjica MIPRO-vog savjetovanja - Mikroračunala u te-lekomunikacijama/TE 112 Informacije MIDEM 21 (1991 )2, Ljubljana 2. Seminari 2.1. Primjena mikroračunala u vodenju tehničkih sistema/S P 2.2. Arhitektura računala s reduciranim skupom instruk-cija/RISC 2.3. Suvremene računarske metode u elektroenergeti-ci/EP 2.4. Uvod u upravljanje industrijskim procesima pomoču programabilnog kontrolera/LOLA 3. Savjetovanja 3.1. Mikroračunala u sistemima procesnog upravljanja/P U 3.2. Mikroračunala u telekomunikacijama/TE 3.3. Move generacije računala/NG Napomena: U okviru savjetovanja PU organizirana je posebna sekcija koja je tretirala tematiku "Primjena računala u brodogradnji na brodovima i u lučkom transportu" 4. Izložba, na kojoj je elektroničku opremu i aplikaciju softvera ¡zložilo i demonstriralo 14 domačih i 5 inozem-nihtvrtki. Organizatorje preko sredstava javnog informiranja pozvao na Slobodan pristup pa su izložbu pojedi-načno i u skupinama razgledali srednješkolci, študenti, stručnjaci i gradani opčenito. 5. Stručno komercljalne prezentaclje svojih tehnoloških dometa novih proizvoda i opreme u ovoj oblasti i malo je 7 domačih i 4 inozemne tvrtke, ko j i su financiranjem troškova prezentacije umnogome pridonijeli financiranju cjelokupnog programa MIPRO-91. Za-pažene su bile prezentacije tvrtke KODA PS Ljubljana, INDUSTRIJSKOG BIROA Ljubljana (u okviru prezentacije ¡zložili su i temu "Računalniško podprt inženjering na področju elektrotehnike"), AVTOTEHNE Ljubljana -SEKTOR CANON, EIDON Udine, čiji je predstavnik sa Sveučilišta Trst izložio i temu "Cooperating Systems: A Model of Data Structure" na savjetovanju Nove generacije računala/NG. Posebno korisna i zanimljiva bila je zajednička prezentacija američke tvrtke za Evropu HONEYWELL, švedskog SAAB-a i INE. Oni su na prezen-taciji izložili temu "Modernizacija vodenja proizvodnih procesa u riječkoj Rafineriji nafte na Mlaki", a potom učesnike prezentacije odveli u Rafineriju gdje su im pokazali u proizvodnji Honeywellov sistem TDC 3000 i SAAB-ovu opremu. Pažnju je privukla i prezentacija austrijske tvrtke ELBATEX. Tvrtke koje su ¡zlagale i ¡male svoju prezentaciju izjavile su da su i male koristi od animacije tržišta pa taj vid aktivnosti MIPRO u interesu svoje cjeline želi narednih godina jače izraziti. Organizator!: - Sekcija ETAN u sastavu DSEIT Rijeka - Hrvatska elektroprivreda Zagreb - "Nikola Tesla" Zagreb - ETF Zagreb - HPT Centar telekomunikacija Rijeka - Sveučilište u Rijeci Generalni sponzori: - Privredna komora Jugoslavije - ZJ PTT Beograd - Poštanska štedionica Beograd - Ministarstvo za znanost, tehnologiju i infor-matiku Republike Hrvatske - Članice elektroprivrede Jugoslavije - Sestavljeno PTT podjetje Slovenije - PTT podjetje Ljubljana - Privredna komora Rijeka Suorganizatori: - HEP Distribucija Rijeka - HEP Proizvodnja, prijenosi i distribucija Rijeka - Fakultet za pomorstvo i saobračaj Rijeka - Honeywell Process Automation Center Europe Brussels, Merkantile Zagreb i Ina Rafinerija Rijeka - SAAB - Scania Combitech Group SAAB Tank Control Gothenburg - Elbatex Wien - EIDON Udine - Mikroiks Ljubljana - Riječka banka d.d. Rijeka - Liko Vrhnika - CSI Ljubljana - Industrijski biro Ljubljana - ICCE Beograd - IPR Zagreb - Primetech Zagreb - PAP Intel Ljubljana - Koda PS Ljubljana - Avtotehna - Sektor Canon Ljubljana - Mraz Elektronik München - Energoinvest IRCA Sarajevo - "Ivo Lola Ribar" Preduzeče Lola fabrika računara Beograd - Iskra Sysen Ljubljana - Kompas Hertz Rijeka - Institut "Mihajlo Pupin" Beograd - Energoprojekt - Energodata Beograd - Kompas Adria Opatija 6. Uvod 14. stručno-znanstveni skup MIPRO-91 s medunarod-nim učeščem ostao je i ove krizne godine najaktualniji i največi skup u tematici koju pokriva. Brojni otkazi čak i onih koji su uplatili kotizaciju nije ugrozio skup osim što je bio malobrojniji od prethodnih kada je na njega dola-zilo i više od 700 ljudi. Imao je 356 sudionika medu 1 13 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana kojima i 8 iz inozemstva. Podrijetlo sudionika i iz kojih su djelatnosti prikazano je u tabelama Prilog 1 i Prilog 2. 7. Seminari Sadržaj seminara tiskan je u Konačnoj obavijesti Ml-PRO-91 pa ga u izvješču nema potrebe ponavljati. 7.1. Primjena mikroračunala u vočenju tehničkih sistema/S P Voditelj: prof. dr. Leo Budin, ETF Zagreb Predavači: prof. dr. Bruno Stiglic, TF Maribor, prof. dr. Peter Šuhel, FER Ljubljana i prof.dr. Leo Budin ERTF Zagreb. 7.2. Arhitektura računala s reduciranim skupom instruk-cija/RISC Voditelj i predavač: prof. dr. Slobodan Ribarič, ETF Zagreb 7.3. Suvremen računarske metode u elektroenergeti-ci/EP Voditelji: Josip Kljaič, dipl.ing. HEP Zagreb, mr. Milan Radunovič, RO DC ZJE u osnivanju Beograd, Zoran Tošovič, dipl.ing. ZEP Beograd i Neven Medin, dipl.ing. HEP Rijeka Predavači: dr. Stipe Fuštar, FESB Split i prof. dr. Dejan Ostojič, ETF Beograd 7.4. Uvod u upravljanje industrijskim procesima pomoču programabilnog kontrolera/LOLA Voditelj i predavač: mr. Andrej Zdravkovič Napomena: U konačnoj obavijesti MIPRO 91 bilo je ponudeno u kupno 7 seminara, ali su prema unaprijed datoj najavi, organizirani samo oni koji su i mali optimalni broj prijavljenih učesnika. Prijavljeni su za neodržane seminare imali mogučnost naknadnog opredjeljivanja za neki od održanih seminara. 8. Savjetovanja 8.1. Mikroračunala u sistemima procesnog upravljan-ja/PU Voditelji: Predrag Vranic, dipl.ing., Vladimir Matijevič, dipl.ing. mr. Ju raj Kurek, mr. Željko Dobranovič i mr. Dragan Kovačevič Savjetovanje PU radilo je kako je več priopčeno, u dvije sekcije od kojih je jedna bila za brodogradnju, brodars-tvo i lučki transport. Na ovom savjetovanju priopčeno je 5 pozvanih i 22 prihvačena referata. 8.2. Mikroračunala u telekomunlkacijama/TE Voditelji: dr. Antun Carič, N. Tesla Zagreb, prof. dr. Ignac Lovrek, ETF Zagreb, Dušan Kružič, dipl.ing. HPT Rijeka i Vladimir Dobrič, HJPT Zagreb. U ovom savjetovanju priopčen je uvodni referat i 45 prihvačenih referata. 8.3. Nove generacije računala/NG Zbog komplementarnosti tematike zajednički sa njim održan je seminar o arhitekturi računala s reduciranim skupom instrukcija/RISC Voditelji: prof. dr. Slobodan Ribarič, ETF Zagreb, mr. Jadranko Novak, Eidon Udine i mr. Dragan Čišič, FPS Rijeka U ovom savjetovanju priopčeno je 10 prihvačenih referata. 9. Izdavačka djelatnost Na MIPRO 91 tiskano je pet zbornika (seminara i savjetovanja) u nakladi od 520 primjeraka. U svim zbornicima su objavljene i plenarne teme. 10. Zaključak Stajalište je Organizacijskog komiteta i Programskog odbora MIPRO, utemeljeno i na mišljenjima sudionika i tvrtki koje su izlagale i i male stručno-komercijalne pre-zentacije, da se nastavi s organizacijom ovog stručno-znanstvenog skupa s medunarodnim učeščem. Zaključeno je da se zamoli pomočnik ministarstva za pomorstvo i saobračaj, te nadležnog resora za telekomunikacije uz postoječu punu podršku HPT-a pa da se na MIPRO-u temeljitije i po uzoru na elektroprivredu pokriju djelatnosti pomorstva, željezničkog prometa i telekomunikacija. Opredljenje je takodšer da se glede tržišne orijentacije MIPRO-a jači naglasak dade izložbi i stručno-komercijalnimprezentacijama. Posebno je izražena zahvalnost na moralnoj i materijal-noj podršci Ministarstva za znanost, tehnologiju i infor-matiku Republike Hrvatske. Prilog broj 1: Učesnici po republikama Seminari Savjetovanja Prateče manifestacije Ukupno SP+ Lola EP UK PU TE Risc+ NG UK Izlag. Prezent. Učes. % Po Uč Po Uč 1. Republika Hrvatska 28 31 59 42 42 34 118 6 12 2 8 197 55,3 2. SR Srbija 4 6 10 7 7 3 17 2 4 2 4 35 9,8 3. Republika Slovenija 9 8 17 4 17 16 37 6 12 3 6 72 20,2 4. SR BiH 1 12 13 3 4 7 14 - - - - 27 7,6 5. SR Črna Gora - 2 2 1 1 - 2 - - - - 4 1,2 114 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana Seminari Savjetovanja Prateče manifestacije Ukupno SP* Lola EP UK PU TE Rise* NG UK Izlag. Prazent. Učes, % Po Uč Po Uč 6. SR Makedonija 1 6 7 3 1 2 6 - - - - 13 3,7 7. Strani učesnici - - - 2 - 2 4 5 2 4 2 8 2,2 Ukupno 43 65 108 62 72 64 198 19 30 11 20 356 100 Prilog broj 2: Učesnici po g rani privrede Seminari Savjetovanja Prateče manifestacije Ukupno SP+ Lola EP UK PU TE Rise* NG UK Izlag. Prezent. Učes. % Po Uč Po Uč 1 .Elektroindustrija 6 6 12 13 6 8 27 14 23 8 15 77 21,6 2.Elektroprivreda 18 41 59 28 22 27 77 - - - - 136 38,2 3.Metalopreradiv. - - - - - 1 1 - - - - 1 0,3 4.Prerada nafte 3 2 5 5 2 3 10 1 2 1 2 19 5,3 5.Projektni biro - 8 8 2 - ■ 2 2 2 1 2 14 3,9 6.Instituti 4 4 8 5 3 2 10 1 1 1 1 20 5,6 7.Fakulteti ■ 3 3 - 2 3 5 - - - - 8 2,2 8,Administracija - - - - - - ■ - - - - - - 9.RTV 4 - 4 4 4 8 - 1 - - - 12 3,5 10.Telekomunikacije 4 - 4 3 28 8 39 1 2 - - 45 12,6 11.JNA - - - 2 3 2 7 - - - - 7 2,0 12.Sred. jav. inform. - ■ - - - - - - - - - - - 13.Ostali 4 1 5 4 2 6 12 - - - - 17 4,8 Ukupno 43 65 108 62 72 64 198 19 30 11 20 356 100 OSMA EVROPSKA KONFERENCA O HIBRIDNI MIKROELEKTRONIKI ISHM-Europe 91, 28.-31. maj, Rotterdam Od 28. do 31. maja 1991 je bila v Rotterdamu na Nizozemskem v kongresnem centru De Doeien osma evropska konferenca o hibridni mikroelektroniki ISHM-Europe 91 (8th European Hybrid Microelectronics Conference). Predstavljeno je bilo 54 prijavljenih referatov (od približno 120 poslanih) in 7 vabljenih referatov. Referati so bili iz 15 držav in sicer: ZRN 12 referatov, Velika Britanija 11, Francija 8, Italija 6, Belgija 6, ZDA 4, Indija 4, Japonska 3, Švedska 3, Nizozemska 2, DDR 1, Poljska 1, Finska 1, Švica 1 in Jugoslavija 1. Konferenci je prisostvovalo okoli 570 strokovnjakov in 72 razstavl-jalcev opreme in materialov za hibiridno tehnologijo. Prispevki so bili predstavljeni v sledečih sekcijah: 1. Nove tehnologije 2. Proizvodnja in ekonomika 3. Materiali 4. Zanesljivost 5. Aplikacije 6. Multichip moduli 7. Načrtovanje 8. Povezovanje in inkapsulacija 9. Procesiranje 1. Nove tehnologije A. P. Mcdonna iz britanskega raziskovalnega centra za telekomunikacije je predstavil montažo in inkapsulacijo optoelektronskih komponent za frekvenčno področje do 20 GHz. G. Shorthouse iz firme Johnson Matthey je opisal novo debeloplastno tehnologijo na osnovi fo- 115 Informacije MIDEM 21(1991)2, Ljubljana toobčutljivega dielektrika z nizko dielektrično konstanto in jedkanimi zlatimi prevodniki. Ta naj bi omogočala izdelavo vezij visoke gostote z odprtinami v dielektriku premera do 50 mikrometrov in z dimezijami zlatih linij do 25 (im. K. Gabuni iz Hitachija je predstavil računalniško krmiljeno nanašanje debeloplastnih materialov na tiskarske glave preko fine šobe. A.V. Shah iz AT&T pa je opisal večplastna polimerna hibridna vezja, ki jih izdelujejo na tankoplastnih vezjih z bakrovimi prevodniki in tankoplastnimi TaN (tantal nitrid) upori, 2. Proizvodnja In ekonomika D. Detemmerman iz firme Sprague v Belgiji je prikazal razvoj hibridnih vezij za površinsko montažo. Cena teh vezij naj bi bila 5 do 10 odstotkov višja od HVv DIL izvedbi in 10 do 15 odstotkov od tistih v SIL izvedbi. Za priključke so izbrali "J" obliko, ki zavzema manj prostora. I. Cecchini iz firme Alcatel Face v Italiji je opisal tehnologijo povezovanja v prenosnih telekomunikacijskih sistemih. Omejil se je v glavnem na primerjavo SMD vezij na tiskanem vezju in SMD hibridnih vezjih. V referatu trdi, da so SMD moduli slabši nadomestek za HV. X. Saint Martin iz računalniške firme BULL SA v Franciji je govoril o izkušnjah in trendih SMTtehnologije z malimi razmaki med priključki. Analiziral je dve SMT vezji z razmakoma 0,423 in 0,317 mm med priključki. Trdi, da je razmak 0,250 do 0,375 mm med priključki meja za SMT tehnologijo. Naslednja izbira je TAB (avtomatsko bondiranje na traku) ali MCM (Multi Chip Module). E. Gramegna, Du Pont, je govoril o razvoju keramičnih tehnologij v 90 letih. Pokazal je primerjavo med različnimi tehnologijami povezovanja v smislu učinkovitosti pakiranja kot funkcija ločljivosti linij. Največjo gostoto linij je mogoče izdelati na siliciju, sledijo večplastni chip moduli (MCM), ki so poznani tudi z izrazom vezja z visoko gostoto povezav (HDI - High density Interconnect), tiskana vezja, SMT, hibridna vezja in COB (Chip on Board) zavzemajo približno isto mesto. Gibalo razvoja na tržišču danes predstavljajo zahteve uporabnikov, ki so osredotočene na sledeče: a) gostoto in performance, - fine linije in razmaki - večplastne strukture - uporaba sodobnih VLSI vezij in - visoka gostota b) nižjo ceno - stroškovno učinkoviti materiali - stroškovno učinkoviti tehnološki procesi c) razpoložljivost ob pravem času - načrtovalska orodja - standardi Kratek komentar k zgoraj naštetim zahtevam: Fine linije in razmaki Sitotisk, takšen kot je danes, ne more več zadovoljiti najbolj zahtevnih potreb elektronske industrije po finih linijah in razmakih.Nova sita menda omogočajo ločljivost 75 mikrometrov. Druga tehnika pa je fotopostopek. Za večplastna vezja so na voljo novi materiali in zelena folija (Green Tape). Male odprtine za povezavo med prevodnimi ravninami je mogoče izdelati z laserjem, fotopostopkom in difuzijo. Pri sodobnih integriranih vezjih nastopajo istočasne zahteve po večji hitrosti in večji moči. To vodi k opuščanju inkapsulaniranih vezij in vedno večji uporabi golih chipov, ki jih ožičujemo z bondiranjem, flip-chip in TAB tehniko. Keramika ima tu prednost pred organskimi substrati zaradi nizkega temperaturnega razteznostnega koeficienta (TRK). Zaradi vedno večjih površin in termičnega cikliranja, ki postaja osnovni kriterij pri zagotavljanju kakovosti, pa tudi med keramiko in silicijem prihaja do prevelikih neujemanj, zakar bo potrebno preiti od 96% AI2O3 keramike k "dielektričnim tipom materialov", ki se v TRK ujemajo s silicijem in imajo istočasno tudi čim manjšo dielektrično konstanto (zelena folija). Potreba po vedno večji gostoti pakiranja vodi k vedno manjšim komponentam, ki jih je čedalje teže obvladati s stroji za nameščanje komponent. Pričakujejo vedno več vezij s pokopanimi upori v večplastni strukturi na osnovi zelene folije. Na področju večjih gostot ima keramika prednost pred tiskanimi vezji tudi zaradi cenejših slepih povezav med prevodnimi ravninami, ki jih je sicer na tiskanih vezjih tudi mogoče izdelati, vendar z občutno večjimi stroški. Stroškovno učinkovita materiala za večplastna vezja bosta srebro in baker. Stroškovno učinkoviti procesi pa zahtevajo avtomatizacijo proizvodnje. Keramična tehnologija ima boljši položaj gledano s tehničnega vidika, tiskana vezja pa so na boljšem glede infrastrukture in sprejemljivosti. 3. Materiali R. D. Tidswell iz firme Thorn iz V. Britanije je podal primerjavo termičnih zmogljivosti cenenih substratov za močnostno elektroniko. V primerjavi z 96 % AI2O3 keramiko je pokazal termične zmogljivosti dveh vrst substratov: jeklenih, pokiitih s plastjo dielektrika na osnovi steklo keramika in aluminija s folijo polimernega materi-la. Relativne prednosti posameznih materialov so določili tako, da so na testnih vezjih merili toplotno upornost močnostnega polprevodnika glede na okolico. Za meritev temperature so uporabili termowomne tekoče kristale. C. Zardini z univerze Bordeaux v Francij, je predstavil primerjalno študijo močnostnih hibridnih vezij na substratih iz AIN in BeO. Tudi v tem primeru so merili toplotno 1 16 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana upornost tako, da so uporabili tekoče kristale nematske-ga tipa. Zatrjujejo, da lahko pri močnostnih vezjih AIN substrati zamenjajo BeO substrate. Čeprav ima AIN nižjo toplotno prevodnost kot BeO, je toplotna upornost narejenega in enkapsuliranega vezja na AIN samo 20 % nižja kot na BeO. Razlog zamenjave je strupenost BeO keramike. Po tem in še po več drugih referatih, ki so kot razlog uporabe AIN substratov za močnostna vezja navajali strupenost BeO keramike, se je razvila zanimiva razprava. Eni (verjetno proizvajalci BeO keramike) so trdili, da je škodljiv samo prah, medtem ko je sintrana keramika popolnoma nenevarna. Drugi pa so rekli, da pri laserskem doravnavanju uporov na BeO substratih lahko od-pari nekaj BeO v zrak in da na primer nemški standardi dovoljujejo samo 0,1 ,ug (!) BeO v m3 zraka. B. Waibel, Doduco GmbH iz Nemčije je poredstavila nadomestne materiale za BeO v hibridnih vezjih za avtoelektroniko. Termične zmogljivosti so merili na tabletki močnostnega polprevodnika, ki so ga na osnovno ploščo pritrjevali preko BeO, AIN in 96% AI2O3 keramike z neposredno nanešeno bakreno folijo debeline 0,1 do 0,9 mm. Kriterij za primerjavo med temi materiali je bil dvig temperature na Si tabletki za moč 50 vatov in dolžino pulza 1 sekundo. Dovoljen dvig temperature je bil 50°C. Da dvig temperature ne preseže 50°C, je bila potrebna debelina bakrene folije na AI2O3 0,65 mm, na BeO 0,3mm in na AIN 0,65 mm. Zanimivo je to, da mora biti na AIN ista debelina kot na standardni AI2O3 keramiki. Pojav razlagajo s tem, da se med bakrom in AIN tvori oksidna plast z visoko toplotno upornostjo. S. Turvey, Ferro Corporation, Santa Barbara, ZDA je predstavil nove materiale za hitra večplastna vezja z dielektrično konstanto v razponu od 2,5 do 4,9. Materiale s tako nizko dielektričnostjo so dobili s postopkom ge-neriranja kontrolirane zaprte poroznosti v gostem materialu steklo-keramika. Ker so pore zaprte, je dielektrik kljub poroznosti hermetičen, seveda pa ima nižjo mehansko trdnost in prebojno napetost kot gosto sintrani dielektrični materiali. L. Bauman, Ingenierhochcshule Mitweida, ZR Nemčija je govoril o prevodnih kompozitih v tehnologiji tiskanih vezij. Gre za aditivno izdelavo TV tako, da tiskamo polimerne prevodnike na organske substrate, diskretne komponente pa prilepimo. Ta tehnologija je v primerjavi s klasičnimi TV čista, uporablja cenene materiale, nizke temperature polimerizacije in drugo. Svoje mesto že ima v industriji igrač, cenenih senzorjih, v strojih za gospodinjstvo in drugje. P. Johnson, IVF, Švedska je predstavil tehnologijo P FT (PFT - Polymer Film Technology). Študirali so zanesljivost križanj polimernih prevodnikov, ki so jih nanesli na klasično tiskano vezje. Migracijo srebra so preprečili tako, da so med baker in s rebro v polimerni prevodnik na polimerni dielektrik nanesli še plast grafita (ogljikovfilm). Migracija je nastopila samo v slučaju, če so na srebrov prevodnik pritisnili pozitivno napetost. Tehnologijo še preverjajo in jo komercialno še ne izkoriščajo. J. Golonka, Tehnična univerza, Wroclaw, Poljska, je govoril o debeloplastnih uporih, izdelanih pod plastjo dielektrika v večplastnih vezjih. Ce se upori izdelajo kot pokopani upori pod dielektrikom namesto na substratu, to prispeva k miniaturizaciji debeloplastnih vezij. Seveda pa se zaradi interakcije med uporovnim in dielektričnim materialom med procesom žganja spremenijo karakteristike uporov, ki so bili "namenjeni" za žganje na AI2O3 keramiki. Ugotovilje, da so plastne upornosti uporov pod dielektrikom podobne kot pri uporih na keramiki, medtem ko temperaturni koeficienti upornosti narastejo. Predvsem pa se zmanjša dovoljena moč na uporih, ker dielektrični materiali za večplastna vezja razmeroma slabo prevajajo toploto. N. Yoshida (Shoei Chemicals, Japonska) je poročal o razvoju debeloplastnih uporovnih materialov na osnovi RUO2, s katerimi se da ponovljivo doseči TCR pod 5ox10"6/K tudi za zelo majhne dimenzije uporov, do 0,5x0,5 mm2. Te uporovne paste naj bi se uporabljale s srebrnimi prevodniki in so bile razvite predvsem za chip upore. (Pripomba: referat je bil v bistvu predstavitev prospekta s podanimi meritvami. Karakteristike predstavljenih uporovnih past pa so v "špici" tega, kar se da danes doseči z debeloplastnimi uporovnimi materiali. Vse te lastnosti, to je TCR pod 50x 10"6/K, kompatibilnost s prevodniki na osnovi srebra - srebro običajno dvigne TCR kratkih uporov - in ponovljive karakteristike pri uporih majhnih dimenzij, pomeni verjetno res kvaliteten material, čeprav bomo vedeli to šele potem, ko/če ga bomo testirali). B. Morton iz Univerze v Modeni, Italija, je predstavil debeloplastne piezoelektrične plasti. Za pripravo aktivnega sloja so uporabili PZT (svinec/cirkon/titanat) z dodatkom PbO ali stekla, ki naj poveže material pri "običajnih" temperaturah žganja. Študirali so materiale in njihove reakcije s keramičnimi substrati. Na AI2O3 substratu so naredili prototip piezoelektričnega senzorja pritiska in izmerili električne karakteristike. Z različnimi konfiguracijami so poiskušali optimizirati odziv. R. Ratz, Siemens, Nemčija, je predstavil uporabo debeloplastnih bakrovih prevodnikov in uporov, ki se žgejo v zaščitni atmosferi, za mikrovalovna integrirana vezja. S tem dosežejo podobne karakteristike kot s tankoplastni-mi prevodniki, vendar pri precej nižji ceni. Na žgane prevodnike breztokovno nanesejo tanko plast (0,2 \m) zlata, kar omogoča povezave z bondiranjem ali spajkan-jem. Vezja s Cu prevodniki so uporabna do frekvence 10 GHz, dosegljive frekvence pa bodo dvignili do 23 GHz. 4. Zanesljivost R. V. Berghe, Alcatel Bell, Belgija, je študiral zanesljivost oziroma mehanizme odpovedi pri tankoplastnih in debeloplastnih dielektričnih plasteh, tako anorganskih kot 117 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana organskih (poliimidi, predvsem za multichip module). Za odpovedi so v glavnem štirje vzroki, to je neujemanje razteznostnih koeficientov med dielektrikom in substratom, napetosti v dielektrični plasti, ki nastanejo pri izdelavi, luknjice (pinholes) v plasti in neenakomernosti die-lektričnih amorfnih plasti. Za nekatere aplikacije (na primer DA/AD pretvorniki) so potrebni tanki filmi s ICR pod 5x10"e/K in časovno stabilnostjo pod 200x10"e/K, pri čemer pa se morajo upori pri staranju spreminjati v "isti smeri". H. Dinter je predstavil izdelavo in stabilizacijo takih zahtevnih tankih filmov na osnovi delno oksidiranega Ni/Cr. G. Reppe, Robotron, Telecom, Nemčija, je opisal izdelavo debeloplastnih uporov na osnovi La-boratov, pokopanih pod plastjo dielektrika. Primerjali so plastne upornosti in TCR uporov, žganih na AI2O3 in pod dielektrikom ter ugotovili, da so spremembe razmeroma majhne, (primerjaj še referat Golonka-e v sekciji Materiali). Upori na osnovi La boratov se žgejo v zaščitni atmosferi dušika in so kompatibilni z bakrovimi prevodniki. Imajo precej (več kot deset krat) nižji "Gauge factor" - sprememba upornosti pri deformaciji upora - kot "običajni" debelo-plastni uporovni materiali na osnovi rute nato v in so zato manj očutljivi na različne razteznostne koeficiente die-lektričnih materialov. Obstajajo pa seveda še nerešeni problemi pri doravnavanju pokopanih uporov. C. R. Pickering iz firme Du Pont je predstavil nov sistem debeloplastnih materialov za izdelavo večplastnih vezij. Prevodniki so na osnovi srebra, ki je poceni in ima zelo nizko upornost. Ker pa srebro "rado" migrira in lahko povzroči kratke stike med linijami, so razvili posebne večplastne dielektrike, ki so po žganju popolnoma her-metični. Dielektrikl so na osnovi kristalizirajočih stekel. Predstavili so tudi novo kompatibilno uporovno serijo, ki se jo lahko žge na površini dielektrikov. 5. Aplikacije To sekcijo je z uvodnim referatom o tvoril S. Demolder, Alcatel Bell Telephone, Belgija, ki je govoril o hibridnih vezjih kot stroškovno učinkoviti rešitvi. Odločitev za HV mora sloneti na jasni dodani vrednosti, ki se izraža vsaj v enem od sledečih dejavnikov: zmanjšanje velikosti, boljše termične lastnosti, večji zanesljivosti, izboljšanem električnem delovanju, drugačnem pakiranju, uporabi nestandardnih tehnologij in krajšem razvoju do prototipa. Pokazal je linijsko vezje z razmerjem upornosti 0,1%, ki mora vzdržati napetostni sunek 1 kV in odpovedati brez "ognja", če nanj pritisnemo omrežno napetost 220 voltov. Med drugim je omenil tudi problematiko cene golih tabletk, katerih cena dosega skoraj isto raven kot inkapsullrane komponente. P.G. Barnwell, Custom Interconnect Ltd., V. Britanija je predstavil razvoj visokofrekvenčnega (VF) transformatorja, izdelanega v debeloplastni tehnologiji, ki je namenjen za uporabo v VF močnostnih pretvornikih. J. Schejbal iz Karlove Univerze v Pragi je govoril o novih trendih pri uporabi DCB (Direct Bonded Copper) v močnostni elektroniki. Nazorno je orisal mehanizme in postopek pritrjevanja bakrenih folij na AI2O3 keramične substrate s Cu/Cu20/Cu0 evtektično vezjo. Bakrena folija se pritrjuje na keramiko v atmosferi dušika v zelo ozkem temperaturnem območju med 1065°C in 1083°C. Pokazal je vzorce z močnostnimi polprevodniki na takih substratih. Njegov referat je dobil nagrado kot najboljši referat na konferenci. H. Baudry, Francija, je govoril o piroelektričnih senzorjih (zaznavajo toplotno oziroma infrardeče sevanje) izdelanih v debeloplastni tehnologiji. Pasto so izdelali iz PZT (svinec- cirkon-tltanat) materiala, ki ima pirolektrične lastnosti. Pokazal je primer linearnega niza piroelektričnih detektorjev, ki dela pri sobni temperaturi in naj bi bil cenejši, kot so polprevodniški detektorji infrardečega sevanja, katere je potrebno hladiti s plinom ali tekočim dušikom. V tej sekciji je bil predstavljen tudi naš referat (J. Slunečko, J. Hole, M. Hrovat, M. Čeh, S. Bernik, Evaluation of materials for thick film humidity sensors), ki je obravnaval materiale na osnovi nedopiranega in dopira-nega Bao.sSro.sTiCh za debeloplastne senzorje vlage. Podani so bili rezultati preiskav z elektronskim vrstičnim mikroskopom in električne meritve. G. Harsanyi, Tehnična Univerza Budimpešta, je govoril o novih aplikacijah debeloplastnih materialov na področju senzorjev. Predstavil je nikljev termo-uporovni element za merjenje površinske temperature, termo-občutljiv uporovni most, ki se sestoji iz dveh standardnih debeloplastnih uporov in dveh debeloplastnih uporov iz bakra in polimerni senzor za nizke pritiske. K. T. Hori, Sony Corporation, je predstavil tehnologijo povezovanja IV na kreditno kartico ali fleksibilnih tiskanih vezjih na pokazalnike tekočih kristalov. Bistvo tehnologije je v tem, da na fleksibilno tiskano vezje debeline 25 mikrometrov s sitotiskom nanesejo bakrovo pasto (thermo setting phenolic copper type), rezist za zaporo in lepilo. Na tako pripravljeno tiskano vezje pritisnejo pri temperaturi 170°C in sili 15 N v času treh sekund flip-chip tabletko IV. Za ta postopek so razvili poseben bonder. Podoben postopek uporabljajo za pritrditev fleksibilnega TV k pokazalniku tekočih kristalov. 6. Multichip moduli V tej sekciji so poročali o materialih in postopkih za izdelavo multichip modulov. Pri IBM so razvili za novo generacijo računalnikov multichip modul kot večplastni substrat z dielektrikom na osnovi kristalizirajočega stekla in 63 (!) prevodnimi ravninami z bakrovimi prevodniki. Gostota povezav je 845 cm/cm2. F. Bechtold (Siegert Electronic, Nemčija) je primerjal različne načine povezovanje golih silicijevih tabletk na multichip modulu iz večplastne keramike, to je ožičenje z bondiranjem, avtomatsko bondiranje na traku (TAB) in tabletke v flip-chip 118 Informacije MIDEM 21 (1991)2, Ljubljana izvedbi. Pokazal je tudi multichip modul, kjer so povezave ne samo v substratu, ampak tudi v pokrovčku iz večplastne keramike. R. D. Rossi, National Starch and Chemical Comp. ZDA, je prikazal primerjavo različnih organskih dielektrikov za izdelavo multichip modulov velike gostote. 7. Načrtovanje S. Charrnau, Sextant Avionique, Francija, je predstavil model, s pomočjo katerega je mogoče predvideti potrebe ožičenja večplastnih substratov in omogoča načrtovalcu elektronskih vezij, da izbere pravo tehnologijo povezovanja že na začetku razvoja. H. Delf, Rhode&Schwarz, ZR Nemčija, je z metodo končnih elementov (MKE) analiziral napetosti, do katerih pride takrat, ko keramični substrat pritrdimo na hladilno telo, katerega TRK se ne ujema s TRK keramike. MKE pokaže, kje nastopajo maksimalne napetosti, kako vplivajo dimenzije na nivo napetosti in kako plastični tok in lezenje spajke vplivajo na pričakovane napetosti. Iz teh rezultatov je potem mogoče napraviti nekaj pravil o konstrukciji. H. Thust, Tehnološki institut llmenau, ZR Nemčija, je izdelal karakterizacijo spojev pri visokih frekvencah med različnimi trakastimi linijami v isti ravnini in med različnimi nivoji večplastnega vezja za izbrane debeloplastne strukture. B. Gabon, CNRS, Grenoble, Francija, je podal primerjavo delovanja transmisijske linije, izdelane z običajnim prevodnikom iz srebra in linije, izdelane z visokotempe-raturnim superprevodnikom YBa2Cu307-x za frekvenčno področje 0,5 do 14,5 GHz. Za vhodne signale s časom dviga okoli 100 ps se je pokazala prednost superpre-vodne mikrotrakaste linije. G. De Mey in sodelavci iz Univerze Ghent v Belgiji so merili termične lastnosti tankih večplastnih struktur, ki nastopajo v primeru MCM. Pokazali so, da je te mogoče izmeriti s tranzientno termično analizo z uporabo termo-grafične kamere in matematične analize. B. Andrews, Dazix, V. Britanija, je predstavil programski paket za načrtovanje MCM. Program po vnosu električne sheme izvrši simulacijo in nato preide k fizični razporeditvi in povezavi komponet MCM. V vsakem času omogoča vpogled v termično sliko vezja. Z uporabo parazitne analize kontrolira kritične signale glede na preglas in dolžino sledi. 8. Povezovanje in inkapsulacija J. C. Fursman, Teledyne, Los Angelos, ZDA, je predstavil svojo vizijo prihodnosti industrije hibridnih vezij v sodobni tehnologiji povezovanja. Teledyne je ameriški proizvajalec hibridnih vezij za vesoljsko in vojaško elektroniko. V svoji analizi se je zato omejil na MCM (multi chip module), v katerih najbrž vidi prihodnost svoje visoko tehnološke firme. Razlikujemo tri vrste MCM: MCM-C so izdelana na keramiki (večplastna debelo-plastna vezja ali skupaj žgana zelena keramika), MCM-D so izdelana s tankoplastno tehnologijo s polyimidom kot izolatorjem in MCM-L so multichip vezja izdelana, z organskimi laminati. Teledyne je močan v MCM-C, ki jih izdeluje v večplastni debeloplastni tehnologiji in na zeleni keramiki. Podal je primerjavo vezij izdelanih v debeloplastni in tankoplastni tehnologiji. Meni, da je tankoplastna tehnologija zelo draga in da skušajo čim več vezij izdelati v debeloplastni tehnologiji. Teledyne še vedno daje prednost bondiranju pred flip-chip in TAB tehniko. Menil je, da v nekaterih zadevah glede zanesljivosti ameriška vlada pretirava in da potrebno zaradi znižanja stroškov pri nekaterih zahtevah popustiti. V prihodnosti se bodo v komercialni eklektroniki uveljavila COB vezja v vojaški in vesoljski pa debeloplastna MCM-C. C. Val, Thomson CSF, Francija, je poročal o cenenih hermetičnih okrovih za velike substrate. Avtorje prikazal problematiko zapiranja velikih hibridnih vezij (dimenzije substrata reda 100 x 150 mrti2. Klasični kovinski o krovi za te dimenzije do nedavna niso bili na voljo. Danes jih je že mogoče nabaviti, so pa zelo draga. Pri Thomsonu so razvili posebno tehniko zapiranja velikih substratov. Pokazal je vezje dimenzije 150 x 89 mm2, na katerega prispajkajo dva okvirja iz kovorja. Prvi je debel samo 0,2 mm, drugi, na katerega potem privarijo pokrov, pa je debelejši. S tako kombinacijo so zmanjšali napetosti, ki nastanejo med okvirjem in substratom. Pri enem samem okvirju so bile te namreč tako velike, da so presegale natezno trdnost keramike tako, da se je ta pri spajkanju lomila. Pokazal je H V, ki vsebuje na keramiki 150 x 150 mm2 1000 vhodov in izhodov - med drugimi komponentami tudi 16 mikroprocesorjev (transputerjev), ki ga bodo inkapsulirali na podoben način. Vedno večja gostota priključkov zahteva nove pristope pri povezovanju. T. Kataoka, Mitsui Mining and Melting Co. Ltd, Japonska, je poročal o tehnologiji povezovanja za ultra fine razmake. Princip te tehnologije je v tem, da na priključne blazinice fleksibilnega TV galvansko nane-sejo baker, ki ima obliko dendritov. Tako obdelane priključke potem pritisnejo na prikazalnike s tekočimi kristali ali termične tiskarske glave. Pri kontaktiranju s pri-kazalniki so dosegli najmanjši razmak priključkov 70 mikrometrov. M. Lahdenpero, Technical Research Institute, Oulu, Finska, je poročal o rezultatih raziskave, pri kateri so primerjali štiri različne substrate za uporabo v tipičnih finskih izdelkih mehatronike (mechatronics = mechanics + electronics), ki so inteligentni aktuatorji kot hidravlični cilindri in motorji, stroji za papir in elektronske ključavnice. Testna vezja s chip upori (1206), nosilci tabletk in golimi chipi so izdelali na sledečih substratih: debeloplastna tehnologija na AI2O3 in nerjavečem kromovem jeklu, FR4 tiskanem vezju in aluminiju z polyimidno in bakreno folijo. Primerjali so karakteristike pritrjevanja komponent s spajkanjem, bondiranjem in lepljenjem s prevovodnimi lepili. Dve testni strukturi so testirali pri 1 19 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana sledečih pogojih: 1850 temperaturnih ciklov med -40°C in +125°C ter staranje 1000 ur pri 85°C in 85% relativni vlagi. Rezultati so pokazali, da je bili na vseh substratih najbolj zanesljivo bondiranje. Prevodno lepilo je manj-krat odpovedalo kot spajka na debeloplastni keramiki z nosilci tabletk. Vendar pa je narasla prehodna upornost lepila tako, da ga ne upoprabljajo tam, kjer je povečanje upornosti za 1 ohm lahko že kritično. Debeloplastna tehnologija na nerjavečem jeklu se je pokazala zanimiva za delovanje v zahtevnih pogojih okolice. Aluminij s polyimidom in bakrom pa se je izkazal primernega za manjše moči. V nadaljevanju te sekcije je M. S. Chalsen, Micro Robo-tics Systems, ZDA, predstavil napravo za avtomatsko polaganje golih tabletk na hibridna ali tiskana vezja (GOB), P.Langlois, Thomson- CSF, Francija pa je poročal o raziskavah uporabe AIN keramike za mikrovalovna vezja. 9. PROCESIRANJE J. J. Felten iz firme Du Pont je poročal o novem načinu izdelave gostih večplastnih vezij. Kot je bilo že večkrat omenjeno, so dimenzije prevodnih linij v debeloplastnih hibridih lahko prej manjše kot je dimenzija povezav skozi dielektrik v večplastnih vezjih. Luknje (vias), ki se jih lahko še razmeroma "udobno" izdela s sitotisko, so okrog 300 ali mogoče do 250 um. Eden razlogov za to je vakuum, ki pri odmiku sita od substrata potegne pasto v povezavo. Pri Du Pont-u so razvili način izdelave manjših lukenj z metodo "difuzijskega oblikovanja" (dif-fusion patterning). V dielektrični pasti je fotoobčutljiv material, ki po sitotisku in osvetlitvi polimerizira. Nato se na polimerizirano plast natiska na zaželjenih mestih posebna pasta, ki vsebuje topilo, ki difundirá v plimeri-zirano plast in jo "pod sabo" raztaplja. Na tem mestu se plast dielektrika lahko izpere. Na ta način se lahko tudi v proizvodnih pogojih izdelave večplastnih hibridnih vezij dela povezave z dimenzijami do 150 jim, C. C. Y. Kuo, CTS Corp. ZDA, je opisal način izboljšave adhezije bakrovih debeloplastnih prevodnikov. V aktiv- no vezanih prevodnikih je dodan bakrov oksid, ki med žganjem reagira z AI2O3 in tvori vez med debeloplastnim prevodnikom in substratom. Kuo je predlagal alternativen način, to je, da se CuO tvori na zrnih Cu v pasti med procesom sušenja. Pripravil je Cu pasto, ki jo je sušil namesto pri običajnih 120°C pri 200°C. Pri tem so se bakrena zrna po površini enakomerno oksidirala in ta oksid je tvoril med žganjem dobro vez s substratom. Ta postopek izboljša adhezijo in starano adhezijo, pri tem pa ne "pokvari" prevodnosti ali spajkljivosti žganih plasti. J. P. Michelet je poročal o metalizaciji AIN keramike z bakrom - Direct Bonded Copper. Karakterizirali so različne AIN substrate, ki so jih po površini oksidirali na različne načine (zrak, suh zrak in kisik) pri temperaturah okrog 1200°C. Oksidna plast je, kot je bilo že prej omenjeno, potrebna za tvorbo evtektika Cu- CU2O, ki veže bakreno folijo na keramiko. Najboljše rezultate so dosegli z oksidno plastjo, ki je bila neporozna in debela nekaj mikrometrov. B. P. Carr, Hughes Mikroelectronics, Velika Britanija, je imel referat o postopkih tiskanja tankih linij. S primerno izbiro posebnih mrež za sita, posebnih emulzij (to je imenoval direktno- indirektna metoda), primernih past in pravilne nastavitve parametrov pri sitotisku jimje uspelo v proizvodnih pogojih tiskati na substratih linije med 50 in 75 jim, na večplastnih vezjih s petimi prevodnimi plastmi po linije z ločljivostjo 100 |im in luknje (vias) v dielektriku s premerom 100 |im. Seveda pa mora biti tako izdelava sit kot sam sitotisk v brezprašni sobi. Naslednja, deveta evropska konferenca o hibridni mi-kroelektroniki ISHM-Europe 93, bo 2. - 4. junija 1993 v Niči, Francija. Ljubljana, junij 1991 Franc Jan Marko Hrovat Institut Jožef Štefan Jamova 39, Ljubljana PREDSTAVLJAMO PODJETJE Z NASLOVNICE Iskra SEMICON d.d. Iskra Semicon has been established in 1991 by Iskra Polprevodniki p.o., a company with 27 years tradition in semiconductor production and active of 15 milion USD. Present shareholders are Republic of Slovenia, city of Trbovlje and Iskra Polprevodniki p.o. In 1991 we plan to turnover 15 milion USD. Iskra Semicon supplies customers with standard and fast diodes in plastic packages, rectifying bridges, transient voltage supressors and diode arrays. Chips are processed in our own plant equipped with up to date equipment for all bipolar processes. We have also strong research and development department, which developed complete processes and all products in our present production. New devices, as ultrafast diodes, high voltage transient supressors, high reliability standard and fast diode chips, are in the stage of being introduced into production. Internal quality as- 120 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana surance is based on ISO 9000 European Standard. 90% of production is exported to West European countries as Germany, France, Great Britain, Italy, Scandinavia. Our products are assorted at producers such as Grunding, Philips, Telefunken, Valvo, DAV, Italtel, Zannussi, Luxor, Nokia etc.. Our goal is to provide best customer service. Technological Features We are one of the biggest producers of silicon rectifier diodes and bridges in Europe with 30 years of experience. Our factory is situated in Trbovlje, a small city in the heart of Slovenia, 60 km from Ljubljana. The entire production process of Si-rectifiers is based on our own technology. The most modern microprocessor devices are used for the manufacturing of Si-diodes, bridges and other elements. The production process comprises the following stages: pulling out of Si-crystals, diffusion, assembly and measurements. All components are made of high quality raw materials, which are checked and assessed throughout the production process. Our business philosophy is to manufacture high quality products and adhere strictly to the agreed delivery dates. The quality and reliability of our products comply with the regulations of the IS 9000 system, which conforms with CECC and IECO systems. Our references: - 15 year's cooperation with the company MOTOROLA which products are manufactured on YU market - we are an exclusive distributor of company IR -• INTERNATIONAL RECTIFIER for YU market - 90% of our production is exported to West European countries: Germany, France, Great Britain, Italy, Scandinavia Production Program Si - rectifier diodes Voltage 50 V up to 1600 V Fast diodes 1 A 1,5 A 2 A 3 A 5 A 6 A 12 A 20 A 35 A 1 A case DO-41 DO-27 DO - 4 DO-5 case DO - 41 TRR 100 - 500 ns 2A2,5A3A DO-27 TRR 100 - 500 ns 6 A DO-4 TRR 200 - 500 ns 20 A DO-5 TRR 200 - 500 ns Voltage 50 V up to 1000 V Ultra fast diodes 1 A 3 A case DO - 41 TRR < 75 NS DO-27 TRR < 75 ns VoHage 50 V up to 1000 V Si • rectifier round 0,8 A 1 A 1,5 A bridges VoHage 50 V up to 1000 V Fast version TRR < 500 ns Si - rectifier in line bridges 1,5 A 2,2 A 3,2 A 3,7 A 4 A5 A 6 A8 A Voltage 50 V up to 1000 V Fast version TRR < 500 ns Power bridges 10 A 25 A 35 A Voltage 50 V up to 1000 V Low voltage suppresor diodes (bidirectional) Voltage 1 V up to 5 V Stabistor diodes (unidirectional) case DO - 41 case DO - 41 case Do - 41 case DO - 27 Transient suppresor diodes - 400 W Voltage 5,5 V up to 97 V - 600 W, 1500 W Diode arrays Surface mounting, diodes and bridges standard and fast version SMD1 - 3 A (year 92) Our future vision is producing and dispatching most of the components used in electrical industry. Do not hesitate to contact us for the standard and specific requested components. Ask for the catalogues. We shall be pleased to be of good service. Total Customer Satisfaction is our Goal Iskra SEMICON d.d., 61420 Trbovlje, Gabrsko 12, Slovenia, Yu Phone: xx38 (601) 24-155, 22-233, Fax xx38 (601)22-376, Telex 35004 Iswm YU 121 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana VESTI, OBVESTILA SANU, CMS, ETF, (Beograd) i EF (Niš) 23. 09. - 04. 10 SMTE - 91 CMS - BEOGRAD Tel. 681-466, 681-487 SMTE - 91 Stalni seminar za inovaciju znanja: SAVREMENI MATERIJALI I TEHNOLOGIJE U ELEKTRONICI Saglasno sporazumu o saradnji Srpske akademije nauka i umetnosti i Centra za multidisciplinarne študije Univerziteta u Beogradu počevši od 1990 godine počeo je da se održava redovni kurs za inovaciju znanja: " SAVREMENI MATERIJALI I TEHNOLOGIJE U ELEKTRONICI ". Ceo seminar (kurs A i B) traje dve nedelje i održava se poslednje nedelje septembra i prve nedelje u oktobru svake godine. Prvi seminar SMTE - 90 naišao je na očekivani odziv i uspešno je završen. Kurs A je pohadalo više od 30, a kurs B više od 40 stalnih slušalaca. Pojedinim predavan-jima stalno je prisustvovalo još 10 - 15 vanrednih slušalaca zavisno od oblasti interesovanja. Polazeči od rezultata ankete na kraju prošlogodišnjeg seminara SMTE-90 formiran je program SMTE - 91 sa novim temama koje dalje pokrivaju ovu multidisciplinar-nu oblast. Seminar se održava u CMS u ulici 29. Novembra 142. Predvideno vreme za predavanja za svaku temu je od 9 - 13 časova i od 16 do 19 časova. Zbornik predavanja SMTE - 91 pripremljen je za svakog slušaoca. Organizacioni odbor SMTE - 91 Kontakti sa CMS: Prof. M. Raspopovič CENTAR ZA MULTIDISCIPLINARNE ŠTUDIJE Slobodana Peneziča - Krcuna 35 / 4 Beograd 11 000 tel. 011 - 681 - 487 SMTE 91 CENTAR ZA MULTIDISCIPLINARNE ŠTUDIJE BEOGRAD Stalni seminar za inovaciju znanja 23.09. - 04.10. 1991. KURS A NOVI ELEKTRONSKI MATERIJALI 23. SEPTEMBAR UVODNO PREDAVANJE (M.M. RISTIČ i P.M.NIKOLIČ) Problemi pripreme praha za savremene sinterovane materijale. Pregled novih elektronskih materijala i postupaka. 24. SEPTEMBAR IZOLACIONA ELEKTROKERAMIKA (S.BOŠKOVIČ i E.KOSTIČ) Opšte o nitridnim i karbidnim keramikama. Način dobi-janja, klasifikacija, glavne osobine. Primena neoksidne keramike kao podloge u mikroelektronici i materijala za komponente. Ostale primene. 25. SEPTEMBAR STAKLA U ELEKTRONICI (N.BLAGOJEVIČ) Opšte o staklu: način dobijanja, vrste stakla, predstavnici i glavne osobine. Kontakt staklo - metal. Stakla za debeli film. Optička stakla. Optička vlakna. Stakla za inkapsulaciju integrisanih i neintegrisanih komponenti u elektronici. Stakla za podloge, izolatore i ostale primene. Metalna stakla Fe - B - Si - me It spining tehnologija. 26. SEPTEMBAR EPOKSIDI U ELEKTRONICI (M. JAČOVIČ) Opšte o polimerima: način dobijanja, klasifikacija, glavne osobine. Primena epoksida u elektronici: podloge za štampane ploče, kučišta za uredaje, kučišta za komponente, lepkovi, epoksidne paste, materijah za inkapsuliranje, komforno oblaganje, zalivanje i ostale primene. 27. SEPTEMBAR HEMIJSKI IZVORI STRUJE (A.DESPIČ) Opšte o hemijskim izvorima struje. Klasifikacija i glavne osobine izvora struje. Samopražnjenje. O lovni akumulator. Stacionarni i trakcioni olovni akumulatori. Nikl -kadmijum presovani, sinterovani akumulatori. Hermeti-zacija. Litijumski izvori struje. Specijalni izvori struje: termalne baterije, srebro-cink i druge. KURS B NOVE TEHNOLOGIJE I NAPRAVE U ELEKTRONICI 30. SEPTEMBAR TEHNOLOGIJA POVRŠINSKE MONTAŽE (O.S.ALEKSIČ) Opšte o podsklopovima: klasifikacija, predstavnici, osnovne osobine. Komponente, podloge i tehnologija 122 Informacije MIDEM 21 (1991 )1, Ljubljana montaže. Tehnologija montaže (klasična + površinska montaža - SMT). Priprema, procesiranje, kontrola, teh-no - ekonomski aspekti. Linije za površinsku montažu. 1.0KT0BAR TEHNOLOŠKO PROJEKTOVANJE ELEKTRONSKIH PODSKLOPOVA (O.S.ALEKSIČ) Osnovni problemi tehnološkog projektovanja. Projekto-vanje štampanih ploča. Projektovanje hibridnih kola. Projektovanje za tehnologiju površinske montaže. Projektovanje pomoču računara; dokumentacija i filmovi. 2. OKTOBAR APLIKATIVNO SPECIFIČNE TEHNOLOGIJE (M.B.PAVLOVIČ i V. MILUTINOVIC) Epitaksija molekularnim snopom - MBE, opšte o MBE metodi, MBE - mašina (laboratorijska oprema), materi- jali. Primena MBE u mikroelektronici. Projektovanje GaAs - integrisanih kola: novija dosti-gnuča u CAD - projektovanju i primeni GaAs - kola. 3. OKTOBAR OPTIČKA VLAKNA (P.M.NIKOLIÓI A.MARINČIČ) Opšte o optičkim vlaknima: klasifikacija i glavne oso-bine. Prenos svetlosti kroz vlakno, modulacija i detekci-ja. Primena optičkih vlakana u savremenim komunika-cionim sistemima i napravama. 4. OKTOBAR SAVREMENI PRETVARAČI (D. M. TODORO VIČ) Opšte o pretvaračima: klasifikacija, predstavnici, glavne osobine. Pretvarači pritiska, svetlosti i temperature. In-terferometrijski pretvarači (optički i superprovodni -SQID) fotoakustična spektroskopija i njena primena. VIJESTI IZ INOZEMSTVA DOBRI IZGLEDI ZA "SMART POWER" ELEMENTE U svome ¡zlaganju na "International Electron Devices Meeting 1990" (IEDM) J. Baliga s "North Carolina State University" ustvrdio je da "smart power" tehnologija ima dobre izglede za razvoj i primjenu u budučnosti. On predvida, za naredno razdoblje, godišnji porast primjene "smart power" (SP) elemenata po stopi od 20%, što znači da bi 2000. godine primjena narasla na 40 milijardi $. Buduče značenje SP elemenata u društvu Baliga usporeduje s svojevremenim značenjem elemenata za procesiranje signala i memorijskih elemenata. Ako je tehnologija proizvodnje procesora signala i memorija predstavljala prvu revoluciju u elektronici onda tehnologija SP elemenata predstavlja drugu revoluciju. Daljnjim razvojem i usavršavanjem tehnologije SP elemenata područja njihove primjene sve više če se širiti. Na slici su prikazana područja primjene SP elemenata zavisno o njihovim osnovnim parametrima. Da bi došlo do stvarno široke primjene SP elemenata, posebno u područjima gdje se istovremeno zahtjeva visoki probojni napon i velika radna struja, potrebno je rješiti neka tehnološka i tehnoekonomska pitanja. Jedno od takvih je silicij s dielektričkom izolacijom, ko j i je danas vrlo skup. Drugo važno pitanje je integracija, na istome čipu, analognih i digitalnih sklopova i elemenata snage. Napomena redakcije: Redakcija poziva domače čitaoce časopisa da na stranicama časopisa prikažu svoja is-kustva u aplikaciji "Smart Power" elemenata. A (Radna struja) looa t loa lo i a. i 0.01 1-Izvori napajanja 2-Autoelektronika 3-Displej drajveri 4-Telekomunikacijski sklopovi 5-Automatizacija proizvodnje 6-Rasvjeta 7-Vuča 8-Elektromotorni pogoni 9-HDVC (High Voltage DC transmission) 10 ios 1000 10000 u (Probojni napon) Slika 1. Područja primjene SP elemenata 123 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana FRANCUZI OBJEDINJUJU ISTRAŽIVAČKE AKTIVNOSTI Dvije od največih francuskih istraživačkih organizacija, CNET (Centre National d'etudes Telecommunications), istraživačka organizacija francuskih telekomunikacija, i LETI, laboratorij komesarljata za atomsku energiju, koo-perirati če na GRESSI programu (Grenoble Silicium Submicronique), koji ima budžet od 155 miliona $ za 8 godina. Projekt GRESSI zapravo se nastavlja na projekt "Grenoble 92", na kojemu zajedno rade SGS- Tomson i CNET. Cilj projekta "Grenoble 92" je proizvodnja ele-menata s litografijom 0,5 /j.m u 1992. godini. Projekt GRESSI treba dovesti do 0,35 jim litografije, a istraživati če se i primjena volframa za submikronska prospajanja. NAJPOPULARNIJE TEHNIČKE KNJIGE U "SILICON VALLEY" "ELECTRONIC DESIGN" od 11.04.1991. donosi spisak 10 najbolje prodavanih tehničkih knjiga iz oblasti elektronike i računarskih znanosti u "Silicon Valley". Nada-mo se da če spisak zanimati naše čitaoce, pa ga preno-simo u cijelosti. ELEKTRONIKA: 1. Semiconductor Device Modeling with Splce od Paolo Antogneti i Giuseppe Massobrio, McGraw-Hill, 1988, cijena 29.5$. 2. Printed Circuits Handbook, treče izdanje od Clyde Coombs, McGraw Hill, 1988, cijena 64.95$. 3. Antennas, drugo izdanje od John Kraun, McGraw Hill, 1988, cijena 65.75$ 4. Discrete Time-Signal Processing oö Alan Oppenheim i Ronald Schafer, Prentice Hall, 1989, cijena 56$. 5. Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, drugo izdanje, od Henry W. Ott., John Wi-ley&Sons, 1988, cijena 47.95$. RAČUNARSKE ZNANOSTI: 1. Resedit Complete, od Peter Alley, Addison-Wes-ley, 1991, cijena 29,95$. 2. C++ Primer, od Stanley Lippman, Addison-Wesley, 1989, cijena 31.5$. 3. Programming Windows, drugo izdanje, od Charles Petzold, Microsoft Press, 1990, cijena 2 9.9 5 $. 4. Annotated C++ Reference Manual od Margaret Ellis i Bjarne Stroustup, Addison-Wesley, 1990, cijena 31.5$. 5. The Mac is not a Typewriter od Robin Williams, Peachpit Press, 1990, cijena 9.95$. Podatke su prikupili u "Stacey's Bookstore", 219 University Ave. Palo Alto, CA 94301; telefon (415) 326-0681; fax (415) 326-0693. ŠOTKI DIODE OD GERMANIJUMA Kompanija "Germanium Power Devices" iz Andovera, USA razvila je seriju germanij šotki dioda, koje pouzda-no rade na temperaturi od 125° C. Te diode imaju niži pad napona od silicijskih šotki dioda. Za struje od 20, 60 i 100 A pri 25° C germanij diode imaju pad napona 0.28, 0.36 i 0.42 V, a silicij diode imaju pad napona od 0.4, 0.54 i 0.65 V. Germanijum diode nači če najširu primjenu u ispravljačima malih napona, za 5 V i niže i paralelnim izvorima napajanja. SILICIJSKI SKLOPOVI VELIKIH BRZINA Istraživači na "Ruhr University" u Bochumu u Njemačkoj razvili su više osnovnih integriranih sklopova, koji rade na brzinama od 24 Gbita/s. Smatra se da je to do sada največa objavljena brzina silicijskih integriranih sklopova. Elementi su proizvedeni u pogonima firme Hewlett -Packard u Palo Alto u Kaliforniji. Korištena je napredna tehnologija za bipolarne sklopove poznata kao HP 25. Elementi su namijenjeni primjeni u optičkim prenosnim sistemima i mjernim uredajima. Profesor Martin Rein izjavio je da je postignuti rekord još daleko od graničnih brzina silicijuma. Do sada su samo elementi na galij-ar-senidu mogli rad iti pri tolikim brzinama. V/1 IFQTI 17 7FMI IP V IiJCtJ 1 I Kiia HywepuNKa anepr/pa ® uravnovesna numerična odprtina • equilibrium numerical aperture Numerična odprtina pri ravnovesnih pogojih. 4.5 Slabljenja in izgube v vlaknu 4.5.1 • slabljenje vlakna j • prigušenje u vlaknu • npMflyiuysatbe Ha ontuh koto 8/iakno • slabljenje vlakna ® fibre attenuation Slabljenje sevalne moči zaradi vpijanja in razprševanja. Slabljenje signala med prerezoma 1 in 2, ki sta med seboj oddaljena za dolžino vlakna L, je podano z obrazcem: Pi A (X) = 10 • log10 --(dB) P 2 I kjer je: Pj — moč, ki prehaja skozi prerez ena (1), ?2 — moč, ki prehaja skozi prerez dve (2). Opomba: Pri homogenem vlaknu v ravnovesnih pogojih, ki se vzdržujejo vzdolž vsega vlakna, je možno definirati slabljenje na enoto I dolžine: JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 2 3 4 A (X) a(\) -- (dB/m! L ki je neodvisno od izbrane dolžine vlakna. 4.5.2 • koeficijent slabljenja vlakna • koeficijent prigušenja u vlaknu • Koe£>MuneHT na npn,ayujyBai-beTO Ha ontMMKOTO BJiaKHO • koeficient slabljenja vlakna • fibre attenuation coefficient (rate) Koeficient slabljenja vlakna je definiran z obrazcem: - 1 dl a (z) ----- I (z) dz kjer je: l(z) — trenutna moč v razdalji z vzdolž vlakna, js dj — hitrost spremembe I (z) v odvisnosti od z. Že je a neodvisen od z, je: f(z) = 1 i0) ■ e~a° z = KO) • 10 kjer je: 1(0)— moč v vlaknu pri z = 0, cnn 7 — se izražata v dB/m ali v Np/m. Slabljenje v vlaknu nastane zaradi vpijanja aa (7 ) ¡n razprševanja « (7), zato je: * * a = a + a . 7 = 7 + 7 a s' ' 'a V Izmerjeni koeficient slabljenja vlakna a (7) obsega tudi pojave di-ferenčnega slabljenja rodov vlakna in sklapljanja (mešanja) rodov. 4.5.3 • spektralna zavisnost slabljenja • spektralna zavisnost prigušenja • cneicrpanHa 3aencH0CT Ha npnAyujyBaHjeTo « spektralna odvisnost slabljenja • attenuation spectral dependency Odvisnost slabljenja od valovne dolžine. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI ! 2 .1 4 4.5.4 • apsorpcija vlakna • apsorpcija u vlaknu • ancopnuuja Ha onmnKOTO BnaKHO • vpijanje vlakna, absorpcija vlakna • fibre absorption Pretvorba razširjajoče se svetlobne energije v toplotno energijo. 4.5.5 ® rasejanje vlakna ® rasipanje u vlaknu • pacejyBatbe Ha 0nTHMK0T0 BnaKHO • razprsevanje v vlaknu • fibre scattering Pretvorba razširjajoče se svetlobe v odprto sevalno moč. 4.5.6 e koeficijent rasejanja • koeficijent rasipanja • Koe^inuneHT Ha pacejysahbeTo • koeficient razprševanja • scattering coefficient Koeficient slabljenja zaradi razprševanja. 4.5.7 • koeficijent prigušenja • koeficijent prigušenja • eKCTUHKUUCKM Koe({)nuneHT e ekstinkcijski koeficient; koeficient vpijanja • extinction coefficient Glej: vpijanje (t. 2.2.1). 4.5.8 • diferencijalno slabljenje modova • diferencijalno prigušenje modovi • AuifcepeHUHjanHO npn/iyujyBaK>e Ha moaobm-Te • diferenčno slabljenje rodov • differential mode attenuation Razlika v slabljenju med raznimi rodovi razširjanja. 4.5.9 ® Frenelovi gubici usled refleksije ® Fresnclov gubitak zbog refleksije • jan/6n nopafln peHenoBH petfcneKCMH • izgube pri Fresnelovem odboju • Fresnel reflections loss Izgube zaradi odboja, do katerih pride na keterikoli mejni ploskvi med snovmi z različnimi lomnimi količniki. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 1 i 3 t 4.5.10 • gubici faktora ispune • gubitak faktora ispune ® jary6n bo naKyB3HjeTO • izgube zaradi polnilnega razmerja • packing fraction loss Izgube, definirane z obrazcem: j 10 ■ log — = - 10-logPF (dB) ! PF ! kjer je: j PF — polnilno razmerje. ' 4.5.11 • gubici spajanja • gubitak spajanja • 3ary6n bo cnojyBai-beTO • sklopitvene izgube • coupling loss i Izgube, ki nastanejo na sklopitvi. j 4.5.12 • gubici uneti konektorom • vlastiti gubitak konektora • 3ary6n BHeceHH co K0HeKT0p • konektorske vnesene izgube • conector insertion loss Izgube moči v dB zaradi vstavitve konektorje. 4.5.13 • gubici optičkog provodnika prouzrokovani konektorom • gubitak u svjetlovodnom vlaknu zbog ume-tanja konektora • KOHCKTOpCKU M0HT3>KHH 330/611 • konektorske montažne izgube • connector induced optical conductor loss Del izgub v dB, ki jih vnese konektor zaradi nečistoče ali strukturnih sprememb optičnega vlakna pri montaži. 4.5.14 • gubici razmaka • gubitak zazora • 3ary5n Ha npouenoT; npouenHn 3ary6n • režne izgube ® gap loss Izgube moči v dB zaradi odstopka od optimalne razdalje pri sklopitvi elementa z vlaknom, pri sklopitvi vlakna z vlaknom ali pri sklopitvi vlakna z elementom. _____ 4.5.15 « gubici usled razdušenosti završnice vlakna • gubitak zbog razgodjenosti zavrsetka vlakana • jary6n nopaau HeHarofleHOCT na 3aBpujOKOT • izgube zaradi nenaravnanosti končnika • terminus misalignement loss Izgube zaradi prečne in kotne nenaravnosti optične osi pri končniku vlakna. # S- prolzvodimo oko 50 vrsta standardnih N, BNC, TNC-konektora, prelaza, rashfadnih tijela I pribora na zahtjev, prolzvodimo I koaksijalne konektore ¡zvari našeg standardnog programa zte: ELECTRONIC. 41000 ZAGREB. II Armije 26/II tel. (041)259-198, 259-199, 259-298; teleks: 22366