Raport z działalności zakładu w 2013
Transkrypt
Raport z działalności zakładu w 2013
ZAKŁAD MIKROELEKTRONIKI Kierownik : dr inż. Michał CIEŻ dr inż. Piotr GUZDEK e-mail: [email protected] tel. (12) 656 31 44, fax 012 656 36 26 Zespół: dr hab. inż. Dorota Szwagierczak, prof. nadzw. w ITE, dr Jan Kulawik, dr inż. Wojciech Grzesiak, dr inż. Ewa Klimiec, dr Agata Skwarek, dr inż. Agata Stoch, mgr Tomasz Maj, mgr inż. Jacek Piekarski, mgr inż. Beata Synkiewicz, mgr inż. Krzysztof Zaraska 1. Projekty badawcze realizowane w 2013 r. Zakład Mikroelektroniki realizował w 2013 r. następujące projekty badawcze: Statutowe projekty badawcze Projekt D. Nano- i mikromateriały dla zastosowań w technologiach warstw grubych (kierownik projektu: dr inż. Piotr Guzdek) Zadanie D1. Opracowanie funkcjonalnych folii ceramicznych i ich zastosowanie do wytwarzania wielowarstwowych elementów biernych oraz obudów o dopasowanej do krzemu rozszerzalności termicznej Zadanie D2. Bazowe procesy i materiały drukowanej elektroniki polimerowej Zadanie D3. Rozwój zaawansowanych metod charakteryzacji strukturalno-elektrycznych oraz nanotechnologii FIB dla wbudowywania w struktury LTCC nano- i makroobiektów o zaprogramowanych właściwościach Zadanie D4. Opracowanie analogowych systemów dla instalacji fotowoltaicznych z wykorzystaniem elementów nanoelektroniki Zadanie D5. Opracowanie modelu bezprzewodowego czujnika wielkości nieelektrycznych (zadanie związane z rozwojem naukowym młodych naukowców w ITE) Inne projekty Opracowanie, wykonanie metodą odlewania i charakterystyka rodziny nowych folii ceramicznych przeznaczonych dla elektroniki (projekt badawczy nr N 507 4680 38) Technologia otrzymywania, właściwości elektryczne i magnetyczne oraz zastosowania ceramiczno-metalicznych kompozytów magnetycznych (projekt badawczy nr N 507 4716 38) Opracowanie konstrukcji i technologii MEMS dla diagnostycznej aparatury medycznej (MNS-DIAG projekt POIG) 2 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Nowa generacja trójwymiarowych zintegrowanych elementów biernych i mikrosystemów technologii LTCC (projekt w programie EUREKA E! 4570) Otrzymywanie i charakterystyka nowych bezołowiowych nieferroelektrycznych materiałów ceramicznych na kondensatory z zaporową warstwą wewnętrzną (projekt badawczy nr N N 507 2182 40) Analiza występowania wiskerów i zarazy cynowej wpływających na jakość lutów bezołowiowych o wysokiej zawartości cyny (projekt badawczy nr N N 515 5039 40) Badania wpływu parametrów procesu technologicznego na skład chemiczny i strukturę amorficznych stopów rezystywnych typu Ni-P oraz Ni-Me-P, determinujące właściwości elektryczne i przydatność stopów do wytwarzania precyzyjnych rezystorów warstwowych (projekt badawczy nr N N 515 5040 40) Synteza i charakteryzacja właściwości magnetoelektrycznych elastycznych kompozytów piezopolimer-ceramika-metal (projekt badawczy 0297/IP2/2013/72) Nowoczesne materiały i innowacyjne metody dla przetwarzania i monitorowania energii (MIME Projekt POIG); Low-Cost and Energy-Efficient LTCC Sensor/IR-UWB Transceiver Solutions for Sustainable Healthy Environment (projekt Senseiver w ramach programu Marii Curie) 2. Najważniejsze osiągnięcia naukowo-badawcze Prace badawcze realizowane w Zakładzie w ramach działalności statutowej oraz w ramach projektów badawczych finansowanych ze środków NCN i NCBiR koncentrowały się na tematyce rozwoju bazy materiałowej oraz inżynierii procesów koniecznych dla wytwarzania wielowarstwowych elementów i struktur elektronicznych w technologii elektroniki drukowanej i technologii LTCC. Kontynuowano prace badawcze związane z rozwojem nowych generacji czujników oraz systemów MPPT dla hybrydowych instalacji fotowoltaicznych, mających dodatkowe źródło energii w postaci generatorów termoelektrycznych wykorzystujących ciepło odpadowe. Celem prac było opracowanie nowych materiałów funkcjonalnych do zastosowań w technologii LTCC i technologii elektroniki drukowanej. Opracowano nowe kompozycje materiałów warystorowych i materiałów o małym współczynniku rozszerzalności termicznej. Wykonano pasty do nanoszenia metodą sitodruku zawierające materiały dielektryczne, elektroluminescencyjne i przewodzące. Na bazie materiałów przeznaczonych do wykorzystania w technologii LTCC wykonano wielowarstwowe warystory i podłoża o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Przeprowadzono badania otrzymanych elementów. Wykonane pasty wykorzystano do opracowania prototypowych demonstratorów zawierających ele- Zakład Mikroelektroniki 3 menty wykonane w technologii elektroniki drukowanej. Oprócz komercyjnie dostępnych elementów elektronicznych drukowanych (organiczne ogniwa słoneczne, anteny) wykonano wyświetlacz elektroluminescencyjny i system czujników piezoelektrycznych, które były podstawowymi elementami demonstratorów. Opracowano również autonomiczny system zasilania demonstratora z wyświetlaczem elektroluminescencyjnym. Opracowane struktury wielowarstwowe posłużyły do badań możliwości technologii FIB do charakteryzacji nano- i mikrowarstw w strukturach LTCC i warstw ceramiczno-polimerowych na podłożach ceramicznych. Badano przydatność tej technologii do wytwarzania nano- i mikroprzyrządów elektronicznych. Stwierdzono, że technologia FIB umożliwia charakteryzację ziarnistych i wielowarstwowych struktur otrzymywanych metodą LTCC i elektroniki drukowanej, przy dostatecznie małym prądzie wiązki jonów podczas obserwacji. Na szczególne wyróżnienie zasługuje: opracowanie nowych materiałów funkcjonalnych dla potrzeb technologii LTCC i elektroniki drukowanej oraz ich zastosowanie do wytworzenia wielowarstwowych struktur metodą LTCC i elektroniki drukowanej; opracowanie i wykonanie demonstratorów zawierających elementy wykonane w technologii elektroniki drukowanej z autonomicznym systemem zasilania i komunikacją bezprzewodową; zastosowanie urządzenia FIB do przygotowania powierzchni i obserwacji mikrostruktury elementów wykonanych w technologiach LTCC i elektroniki drukowanej; zastosowanie najnowszych dedykowanych analogowych układów scalonych do budowy kontrolerów procesu ładowania akumulatorów oraz konwerterów do linearyzacji napięcia wyjściowego superkondensatorów; opracowanie bezprzewodowej sieci czujnikowej do pomiarów przewodności wody z zastosowaniem technologii LTCC z autonomicznym systemem zasilania. 3. Statutowy projekt badawczy Nano- i mikromateriały dla zastosowań w technologiach warstw grubych Zadanie D1. Opracowanie funkcjonalnych folii ceramicznych i ich zastosowanie do wytwarzania wielowarstwowych elementów biernych oraz obudów o dopasowanej do krzemu rozszerzalności termicznej Celem zadania było opracowanie i wykonanie nowych folii ceramicznych, zbadanie ich właściwości oraz zastosowanie do wytwarzania technologią LTCC wielowarstwowych elementów biernych oraz obudów o dopasowanej do krzemu rozszerzalności termicznej. W 2013 r. kontynuowano badania w zakresie wytwa- 4 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. rzania i charakteryzacji wielowarstwowych warystorów o zmodyfikowanym składzie. Podjęto również nową tematykę dotyczącą opracowania folii ceramicznych na podłoża i obudowy o dopasowanej do krzemu rozszerzalności termicznej. Wielowarstwowe warystory pełnią ważną rolę w ochronie niskonapięciowych układów elektronicznych przed przepięciami. Ceramika oparta na dwuglinianie wapnia CaAl4O7, ze względu na niski, dopasowany do krzemu współczynnik rozszerzalności termicznej (ok. 3·106/C w zakresie temperatur 2 400°C), ma bardzo dobre właściwości izolacyjne i mechaniczne i jest obiecującym materiałem na podłoża i obudowy układów elektronicznych o podwyższonej niezawodności i odporności na zmiany temperatury. Wykorzystano metodę odlewania do wytworzenia folii warystorowych na bazie domieszkowanego ZnO oraz folii dielektrycznej opartej na CaAl4O7. Wykonano wielowarstwowe warystory technologią LTCC, zbadano ich mikrostrukturę, skład oraz charakterystyki prądowo-napięciowe. Wytworzono podłoża z dwuglinianu wapnia oraz zbadano ich kompatybilność z komercyjnymi grubowarstwowymi pastami przewodzącymi. Dobór składów oraz metodyki przygotowania mas lejnych i odlewania folii na wielowarstwowe elementy bierne i obudowy układów Opracowano dwa nowe składy gęstw przeznaczonych do wytwarzania folii ceramicznych na wielowarstwowe warystory wykonane w technologii LTCC. Zmodyfikowano skład zarówno w części nieorganicznej, jak i organicznej gęstw. Kompozycja WS2 zawierała ZnO domieszkowany tlenkami Bi2O3, Sb2O3, CoO, MnO, Cr2O3, B2O3 i SiO2, a kompozycja WSP1 dodatkowo domieszkę tlenku prazeodymu Pr2O3. Część organiczna gęstw zawierała poliwinylobutyral jako spoiwo, olej rybi jako dyspersant, glikol polietylenowy i ftalan dwubutylu jako plastyfikatory, toluen i izopropanol jako rozpuszczalniki. Zwiększono stosunek ftalanu dwubutylu do glikolu polietylenowego w celu uniknięcia powstawania defektów folii. Gęstwa do odlewania folii opartej na dwuglinianie wapnia zawierała CaAl4O7 z dodatkiem 5% SiO2 w celu obniżenia temperatury spiekania oraz składniki organiczne podobne jak w przypadku folii warystorowych. Gęstwy przygotowano przez mieszanie w młynku kulowym przez 3 h proszków ceramicznych z częścią organiczną. Folie warystorowe i na bazie dwuglinianu wapnia odlewano przy użyciu urządzenia firmy R. Mistler, suszono przez kilka godzin w temperaturze pokojowej, a następnie w temperaturze 50°C. Po wysuszeniu grubość folii warystorowych wynosiła 60 m, a folii na bazie dwuglinianu wapnia 140 m. Surowe folie charakteryzowały się wysoką gładkością, dobrą wytrzymałością mechaniczną i elastycznością. Wygląd folii warystorowych i folii z dwuglinianu wapnia przedstawiono na rys. 1a i 1b. Przy użyciu lasera (Oxford Lasers) wycinano odpowiedniej wielkości arkusze oraz otwory do pozycjonowania. Następnie na arku- Zakład Mikroelektroniki 5 szach surowych folii warystorowych, a także na części folii CaAl4O7 nanoszono sitodrukiem wewnętrzne elektrody z pasty platynowej 5542 firmy ESL. Na rys. 1c pokazano arkusz surowej folii z dwuglinianu wapnia z nadrukowanymi elektrodami Pt. a) b) c) Rys. 1. Surowe folie warystorowe (a), surowa folia CaAl4O7 (b), arkusze CaAl4O7 z naniesionymi sitodrukiem elektrodami z pasty Pt (c) Opracowanie optymalnych warunków laminowania i współspiekania wielowarstwowych elementów Kolejnymi operacjami w procesie wytwarzania wielowarstwowych warystorów i podłoży było układanie w stos odpowiedniej ilości surowych arkuszy, zamykanie pakietów w próżniowo zgrzewanych woreczkach i laminacja przy zastosowaniu prasy izostatycznej (Pacific Trinetics Corporation). W przypadku warystorów układano w stos ok. 25 surowych arkuszy grubości 60 m z nadrukowanymi wewnętrznymi elektrodami Pt. W przypadku folii z dwuglinianu wapnia tworzono pakiety zawierające 8 15 warstw grubości 160 m z wewnętrznymi elektrodami Pt lub bez nadrukowanych elektrod. Jako optymalne warunki laminacji zastosowano prasowanie pod ciśnieniem 40 MPa w temperaturze 70°C przez 15 min. Sprasowane laminaty cięto na pojedyncze warystory lub wielowarstwowe podłoża. Przy użyciu mikroskopu grzewczego analizowano zmiany kształtu i wymiarów zlaminowanych próbek w trakcie ogrzewania od 20°C do 1400°C. Badania te pozwoliły na wyznaczenie zakresów wymagających dłuższego przetrzymania w celu wypalenia składników organicznych lub spieczenia ceramiki. Na rys. 2 pokazano wybrane obrazy z mikroskopu grzewczego próbki dwuglinianu wapnia podczas ogrzewania. Widoczny jest wzrost objętości powyżej 300°C związany z utlenianiem składników organicznych i skurcz próbki od 1250°C wynikający z jej spiekania się. W temperaturze 1360°C następuje tworzenie się półkuli. Rys. 2. Obrazy z mikroskopu grzewczego laminatu CaAl4O7 w trakcie ogrzewania w zakresie temperatur 20 1360°C 6 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Obserwacje w mikroskopie grzewczym umożliwiły również ocenę prawidłowości zlaminowania folii tworzących surowy laminat. Proces spiekania wielowarstwowych warystorów przeprowadzono w temperaturze 1000 1100°C przez 2 h, a podłoży z dwuglinianu wapnia w temperaturze 1400°C przez 3 h. Na rys. 3 przedstawiono podłoże wykonane z tego materiału. W przypadku warystorów wielowarstwowych końcową operacją było ręczne nanoszenie z pasty srebrowej zewnętrznych połączeń równolegle ułożonych elektrod wewnętrznych i ich wypalanie w temperaturze 850°C. Na wypalone Rys. 3. Podłoże z dwuglinianu wapnia po spieka- wielowarstwowe podłoża z dwuglinianu niu w 1400°C wapnia bez wewnętrznych elektrod nanoszono sitodrukiem cztery rodzaje past przewodzących i wypalano w temperaturze 850 980°C, zgodnie z zaleceniami producenta. Charakterystyka mikrostruktury oraz składu surowych i spiekanych testowych wielowarstwowych elementów Badano mikrostrukturę wytworzonych warystorów i podłoży wielowarstwowych przy użyciu mikroskopu skaningowego (FEI, USA). Analizowano również skład pierwiastkowy próbek metodą EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) stosując system EDAX Genesis. Na rys. 4 pokazano obrazy z mikroskopu skaningowego przełamów wielowarstwowych warystorów WSP1 i WS2. Dla obu kompozycji warystorowych spiekanych w tej samej temperaturze 1050°C mikrostruktura warstw ceramicznych jest drobnoziarnista i zwarta. Warstwy zawierają ziarna ZnO o wielkości 1 4 m jako dominującą fazę, submikronowe ziarna spinelu Zn7Sb2O12 na granicach ziaren ZnO oraz nanometryczne warstwy bogate w tlenek bizmutu otaczające ziarna ZnO. a) b) c) Rys. 4. Obrazy z mikroskopu skaningowego przełamów wielowarstwowych warystorów współspiekanych w temperaturze 1050°C z elektrodami Pt: a),b) WSP1, c) WS2 Zakład Mikroelektroniki 7 W przypadku kompozycji domieszkowanej prazeodymem widoczne były również krystality w kształcie igieł, które zgodnie z analizą EDS zawierają prazeodym. Obecność tej fazy wpływa na otrzymanie ceramiki o nieco mniejszej wielkości ziaren. Cienkie warstwy wzbogacone w bizmut odgrywają kluczową rolę w tworzeniu się barier potencjału na granicach półprzewodnikowych ziaren ZnO i powstawaniu efektu warystorowego. Drobne ziarna spinelu, a także igłowe ziarna wzbogacone w prazeodym, umiejscowione głównie na granicach ziaren, skutecznie hamują rozrost ziaren ZnO, zapewniając powstawanie pożądanej w przypadku wielowarstwowych warystorów drobnoziarnistej mikrostruktury z równomiernym rozkładem wielkości ziaren. Na rys. 5a pokazano obraz z mikroskopu skaningowego przełamu podłoża z dwuglinianu wapnia spiekanego w 1400°C. Mikrostruktura ceramiki jest zwarta. Widoczny jest udział fazy ciekłej w procesie spiekania. Analiza widma EDS wskazuje na obecność Al i Ca w proporcjach odpowiadających CaAl4O7 oraz domieszki SiO2 (rys. 5b). a) b) Rys. 5. Obraz z mikroskopu skaningowego przełamu podłoża z CaAl4O7 (a) i analiza składu pierwiastkowego metodą EDS w punkcie 1 (b) Badania właściwości testowych wielowarstwowych elementów biernych i obudów Wytworzone wielowarstwowe warystory wykazywały nieliniowe charakterystyki prądowo-napięciowe. Na rys. 6 przedstawiono zależności I-U dla warystorów WS2 wypalanych w temperaturze 1050°C. Rysunek 6a ilustruje przejście od obszaru niskich napięć i prądów, odpowiadającego wysokiej rezystancji warystora, do obszaru nieliniowej charakterystyki I = U ( współczynnik nieliniowości warystora) powyżej napięcia przełączania warystora, odpowiadającego pokonaniu bariery potencjału na granicy ziaren. W porównaniu z poprzednim etapem realizacji zadania zmniejszono grubość warstw warystorowych pomiędzy elektrodami wewnętrznymi. Napięcie przełączania jest wprost proporcjonalne do liczby granic międzyziarnowych, a więc przy zachowaniu tego samego składu i warunków spiekania zmniejszenie grubości warstw prowadzi do spadku napięcia przełączania. 8 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Dla warystora WS2 napięcie przełączania wynosiło 32 33 V w zakresie temperatur 20 100°C przy grubości warstw warystorowych wynoszącej ok. 40 µm. Współczynnik nieliniowości warystora WS2 wyznaczony z wykresów log I = f (log U) (rys. 6b) wynosi 14 23 w zakresie temperatur 20 100°C i rośnie wraz ze spadkiem temperatury pomiaru. a) b) 0.10 -20°C 0°C 20°C 40°C 60°C 80°C 100°C I (A) 0.06 log [I (A)] 0.08 -20°C 0°C 20°C 40°C 60°C 80°C 100°C -2 0.04 -3 -4 -5 0.02 0.00 -6 0 10 20 30 40 0.4 0.8 U (V) 1.2 1.6 log [U (V)] Rys. 6. Charakterystyka prądowo-napięciowa wielowarstwowego warystora WS2 Badano kompatybilność wytworzonych podłoży z dwuglinianu wapnia z komercyjnymi pastami przeznaczonymi dla technologii grubowarstwowej ESL Ag 9916, ESL Ag-Pd 9638-HD-G, DuPont Ag-Pt QS 171 i ESL Pt 5542. Badano zdolność pasty platynowej do współspiekania z podłożem. Stwierdzono dobrą kompatybilność komercyjnych past z wytworzonymi podłożami z CaAl4O7. W przypadku past na bazie Ag, AgPd i AgPt występowała bardzo dobra współpraca z uprzednio wypalonymi podłożami (rys. 7). Dla pasty opartej na Pt możliwe było współspiekanie warstwy przewodzącej z surowym laminatem wykonanym z dwuglinianu wapnia. a) b) c) Rys. 7. Obrazy z mikroskopu skaningowego przełamów podłoży z dwuglinianu wapnia na granicy faz podłoże-warstwa przewodząca: a) ESL Ag 9916, b) ESL 9638 AgPd, c) DP AgPt QS 171 W ramach realizacji zadania opracowano składy, wykonano folie ceramiczne dobrej jakości i wykorzystano je do wytworzenia dwóch odmiennych rodzajów struktur LTCC – wielowarstwowych warystorów o wysokim współczynniku nieliniowości i napięciu przełączania regulowanym grubością folii oraz podłoży o niskim współczynniku rozszerzalności termicznej. Zakład Mikroelektroniki 9 Zadanie D2. Bazowe procesy i materiały drukowanej elektroniki polimerowej Celem zadania było opracowanie procesów technologicznych wykonania wybranych wielowarstwowych elementów demonstratorów przy użyciu technologii elektroniki drukowanej. Organiczna i drukowana elektronika jest technologią opierającą się na nowych i tanich materiałach oraz procesach technologicznych realizowanych na dużych powierzchniach. Pięć podstawowych kierunków zastosowań drukowanej elektroniki organicznej to: technika oświetleniowa (zarówno OLED, jak i elektroluminescencyjne źródła światła), fotowoltaika organiczna, elastyczne wyświetlacze, układy elektroniczne i podzespoły (w tym czujniki, elementy bierne, baterie, RFID, pamięci, elementy aktywne i in.) oraz zintegrowane inteligentne systemy (w tym inteligentne obiekty, czujniki i inteligentne tkaniny). Bezprzewodowy system oznakowania z wykorzystaniem wskaźnika elektroluminescencyjnego Zaprojektowano i wykonano demonstrator do dynamicznego wyznaczania kierunku ruchu, np. w czasie imprez masowych na otwartym powietrzu, w miejscach pozbawionych sieci energetycznych i informatycznych. Demonstrator w dużym stopniu oparty jest na drukowanych układach elektronicznych. Wykonano wyświetlacz elektroluminescencyjny metodą sitodruku. Pozostałe podzespoły zbudowano z elementów elektronicznych dostępnych w głównych sieciach dystrybucyjnych. Podstawowym kryterium doboru podzespołów było użycie tanich, powszechnie dostępnych układów o niskim poborze energii i dużej niezawodności. Tam gdzie to było możliwe, układ wykorzystuje analogowe układy regulacyjne dopasowujące warunki pracy do aktualnych możliwości energetycznych modułów zasilających. Ponieważ system oparty jest na autonomicznych źródłach zasilania, więc przy kontrolowaniu pracy demonstratora istotne znaczenie ma możliwość natychmiastowego określenia jego chwilowego bilansu energetycznego. Realizują to układy na bieżąco kontrolujące stan akumulatorów. Układ wyposażony jest w dwa moduły akumulatorowe – jeden z nich pełni rolę źródła zasilania wyświetlaczy, a drugi jest w tym czasie ładowany przez moduł fotowoltaiczny. Rozwiązanie takie upraszcza dopasowywanie chwilowego zapotrzebowania energetycznego wyświetlaczy do wydajności modułów fotowoltaicznych. Zasilacz demonstratora jest wyposażony w układ minimalizujący niebezpieczeństwo nagłego zaniku zasilania toru transmisyjnego oraz układ buforujący oparty na superkondensatorach. Pozwala to na elastyczne dopasowanie się do rzeczywistego zapotrzebowania na energię w czasie transmisji danych. Rysunek 8 przedstawia schemat blokowy oraz schemat elektryczny demonstratora. W jego skład wchodzą następujące podzespoły: Moduły fotowoltaiczne wykonane w technologii organicznej elektroniki drukowanej. Zastosowano moduły firmy Konarka z serii Power Plastic 110. Moc 10 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. modułu wynosi ok. 0,5 W. Sterownik jest oparty na układzie z rodziny SPV produkowanej przez ST Micro. Ma on zaimplementowany moduł realizujący algorytm wyszukiwania punktu mocy maksymalnej (MPPT). a) b) Rys. 8. Schemat blokowy (a) oraz schemat elektryczny (b) demonstratora Źródła światła wykorzystujące moduły elektroluminescencyjne i OLED wykonane w technologii elektroniki drukowanej. Zasadniczym wyświetlaczem jest moduł EL (elektroluminescencyjny) wykonany metodą sitodruku ze względu na ich niewielki pobór energii. Zamiennie stosowano wyświetlacz OLED produkcji firmy OSRAM (Obreos CDW031). Radiomodemy pracujące w pasmach nie wymagających opłat. Transmisja jest oparta na radiomodemach pracujących w paśmie ISM 433MHz. Symulują one standardowy układ UART, co pozwala na wykorzystanie wielu gotowych modułów elektronicznych. Zastosowano anteny wykonane w technologii elektroniki drukowanej. Akumulatory. Zastosowano moduły litowo-polimerowe (Li-Poly) produkowane przez Varta-Microbatteries. Ładowarka jest zbudowana w oparciu o układ LT3652 z firmy Linear mogący automatycznie dostosowywać się do aktualnej wydajności energetycznej modułu fotowoltaicznego. Oprogramowanie demonstratora. Podstawowy program został napisany w środowisku Java, tak aby była możliwa zmiana platformy, na której jest uruchomiany. W przyszłości będzie możliwe wykorzystywanie osobistych komputerów przenośnych, a nawet smartfonów. Podstawowym podzespołem demonstratora jest wyświetlacz elektroluminescencyjny. Struktury elektroluminescencyjne są predestynowane do zastosowań wszędzie tam, gdzie problem jakości światła ma zasadnicze znaczenie. Ich charakterystyczne cechy, takie jak zimne, równomierne i nie rażące światło, bardzo dobrze widoczne z dużych odległości w mrocznym i zamglonym środowisku, bardzo mały pobór mocy, możliwość płynnej regulacji natężenia światła, a także wysoka odporność na narażenia mechaniczne i klimatyczne sprawiają, że mogą być one znako- Zakład Mikroelektroniki 11 mitymi źródłami światła do szerokiego wykorzystania. Na rys. 9a przedstawiono schemat konstrukcji takiego źródła, a na rys. 9b zdjęcie demonstratora ze strukturą elektroluminescencyjną. a) b) 6 Warstwa hermetyzująca 5 Elektroda 4 Warstwy dielektryczne 3 2 Warstwa luminescencyjna 1 Transparentna warstwa ITO Rys. 9. Schemat konstrukcji elektroluminescencyjnego źródła światła (a) oraz zdjęcie wykonanego demonstratora (b) Struktura elektroluminescencyjna jest strukturą wielowarstwową, praktycznie jest to kondensator składający się z nieprzezSroczystej elektrody (5), leżących pod nią warstw dielektryka (3, 4), warstwy elektroluminescencyjnej z siarczku cynku (2) i przezroczystej elektrody (1), którą jest cienka warstwa ITO (roztwór stały In2O3, SnO2). Dołączenie do elektrod (1) i (5) napięcia przemiennego o odpowiedniej wartości powoduje emisję światła z warstwy elektroluminescencyjnej (2). Światło to charakteryzuje się bardzo wysoką jednorodnością, wąskim pasmem emisji, jest prawie monochromatyczne (rys. 10a). Długość emitowanej fali światła zmienia się przy zmianie częstotliwości napięcia zasilającego (rys. 10b). Jako podłoże zastosowano folię poliestrową grubości 120 μm z naniesioną przezroczystą warstwą przewodzącą ITO (roztwór stały 90% In2O3 10% SnO2) o rezystancji ~300 Ω/□, charakteryzującą się wysokim współczynnikiem transmisji dla promieniowania widzialnego ~ 0,95. Warstwy luminescencyjne wytworzono z past własnych. Pasty te są mieszaniną proszków materiału elektroluminescencyjnego (ZnS:Cu.Cl) z przewagą krystalicznej fazy sfalerytu o uziarnieniu 10 ÷ 40 μm z termoutwardzalną, przezroczystą żywicą z modyfikowanego polifluorku winylidenu, rozpuszczalników i plastyfikatorów. Do wytworzenia warstwy dielektrycznej zastosowano pastę polimerową będącą mieszaniną proszku BaTiO3 oraz żywicy z modyfikowanego polifluorku winylidenu, rozpuszczalników i plastyfikatorów. Elektroda nieprzezroczysta została wykonana z przewodzącej pasty polimerowej, stanowiącej mieszaninę żywicy z modyfikowanego polifluorku winylidenu, rozpuszczalników i plastyfikatorów, srebra płatkowego. Struktura została zabezpieczona od strony nieprzezroczystej elektrody cienką folią poliestrową metodą foliowania na gorąco. Folia charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na przebicie oraz wysoką szczelnością przy oddziaływaniu wilgoci. Wszystkie warstwy z past polimerowych nakładane były na podłoża poliestrowe techniką sitodruku. 12 a) Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. b) 512 510 508 [nm] 506 504 502 500 498 496 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 f [Hz] Rys. 10. Widmo elektroluminescencyjne luminoforu zielonego zasilanego napięciem (90 V) o częstotliwości 1500 Hz (a) oraz przesunięcie maksimum widma emisji światła zielonego w zależności od częstotliwości napięcia zasilającego (b) Zastosowano sita wykonane z siatki poliestrowej o gęstości 62 oczka/cm dla warstw luminescencyjnych i 77 oczek/cm dla pozostałych warstw. Po każdym nadruku warstwy były leżakowane przez ok. 15 min. w temperaturze otoczenia, a następnie poddawane procesowi utwardzania w piecu komorowym w 130ºC w czasie 20 30 min. Niezwykle istotny był dobór parametrów procesu sitodruku i wykonania sit dla warstwy luminescencyjnej, taki aby uzyskać optymalną z punktu widzenia właściwości emisyjnych warstwę nieprzekraczającą grubości 42 μm po wysuszeniu. System alarmowy z piezoelektrycznymi czujnikami niebezpiecznych uderzeń współpracujący z telefonem komórkowym z systemem „Android” Wykonano demonstrator do wykrywania niebezpiecznych sytuacji, w których mogą znaleźć się pracownicy służb ratowniczych oraz uprawiający sporty ekstremalne (np. zjazdy rowerowe, ski-alpinizm, futbol amerykański). Urządzenie wykrywa nagłe i silne uderzenia w newralgiczne rejony głowy (skronie, potylica), a układ elektroniczny dołączony do czujników generuje alarm. W skład demonstratora wchodzą następujące podzespoły: Zespół czujników piezoelektrycznych wykonanych na bazie folii PVDF wraz ze wzmacniaczami pracującymi jako wzmacniacze ładunkowe. Czujniki wykonano jako elementy drukowane przy użyciu metody sitodruku. Mogą być także wykonane jako wydruk cienkich warstw magnetycznych na podłożu z folii elastycznej stosowanej do montażu układów elektronicznych lub nawet specjalnego papieru (np. firmy Schoeller). Zaletą takiego rozwiązania jest jego niska cena okupiona jednak niską trwałością. Interfejs USB zbudowany w oparciu o układy scalone firmy FTDI lub Nettigo. Akumulatory. Zastosowano moduły litowo-jonowe CoinPower CP1654 produkowane przez Varta-Microbatteries. Ładowarkę zbudowano w oparciu o układ LTC4054. Oprogramowanie. Podstawowy program został napisany jako aplikacja pracująca w systemie „Android”. Zakład Mikroelektroniki 13 Zasadniczym elementem demonstratora są cztery czujniki wydrukowane na folii piezoelektrycznej PVDF (rys. 11a) i umieszczone w standardowym hełmie rowerowym (rys. 11b) stosowanym w kolarstwie górskim. Użyta w demonstratorze piezoelektryczna folia z PVDF charakteryzuje się dużym zakresem dynamicznym obciążeń od 104 Pa do 105 Pa, dużą elastycznością, dużym napięciem wyjściowym (10 razy większym od ceramiki dla tych samych sił wejściowych), dużą wytrzymałością dielektryczną, dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością na uderzenia, łatwością nadawania kształtu. Może być sklejana klejami komercyjnymi. Na folię PVDF naniesiono elektrody srebrowe metodą sitodruku. Zastosowano sita wykonane z siatki poliestrowej o gęstości 62 oczek/cm. Po każdym nadruku warstwy leżakowały przez ok. 15 min. w temperaturze otoczenia, a następnie były poddawane procesowi utwardzania w piecu komorowym w 110ºC w przez 40 60 min. Zestaw czujników jest dołączony do telefonu komórkowego za pomocą interfejsu USB i zasilany z pastylkowego akumulatora Li-Ion produkcji Varta Microbatteries. Opcjonalnie układ umożliwia wykorzystanie interfejsu bezprzewodowego Bluetooth. a) b) Rys. 11. Czujniki uderzeń wykonane z folii PVDF (a) oraz fotografia hełmu wraz z interfejsem USB (b) Testy demonstratora polegały na swobodnym spadku hełmu z wysokości ok. 1,5 m, a także symulowaniu uderzeń punktowych. Sprawdzano różne miejsca działania narażenia na hełm. Stwierdzono, że system generuje odpowiedni alarm w przypadku narażeń działających w okolicy potyliczno-skroniowych. Zaprojektowano i wykonano dwa demonstratory zawierające elementy wykonane w technologii elektroniki drukowanej. Wykonano metodą sitodruku strukturę wielowarstwową składającą się z nieprzezroczystej elektrody, leżących pod nią warstw dielektryka, warstwy elektroluminescencyjnej z siarczku cynku i przezroczystej elektrody ITO. Struktura zasilana jest napięciem przemiennym o częstotliwości 1500 Hz i wartości skutecznej 90 V. Demonstrator służy do wyznaczania zalecanych kierunków ruchu w przypadku braku sieci energetycznej i informatycznej. Wykonano system czujników uderzeń na bazie folii piezoelektrycznej PVDF, na której nadrukowano elektrody detekcyjne. Czujniki zamontowano w komercyjnie dostępnym hełmie. System detekcyjny po stwierdzeniu pojawienia się znacznego 14 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. przeciążenia w okolicy potyliczno-skroniowej generuje alarm. Jeśli nie zostanie on wygaszony przez użytkownika w ciągu 30 s, będzie przekazany do telefonu komórkowego (smartfonu), który wyśle sygnał alarmowy na ustalony wcześniej numer alarmowy. Zadanie D3. Rozwój zaawansowanych metod charakteryzacji strukturalno-elektrycznych oraz nanotechnologii FIB dla wbudowywania w struktury LTCC nano- i makroobiektów o zaprogramowanych właściwościach Celem zadania było zbadanie możliwości zastosowania skaningowej mikroskopii jonowej do charakteryzacji wielowarstwowych struktur wytwarzanych w technologii LTCC. Zastosowanie metody FIB do charakteryzacji organicznych struktur na podłożach ceramicznych W celu zbadania możliwości zastosowania skaningowej mikroskopii jonowej w urządzeniu FIB do charakteryzacji warstw ceramiczno-polimerowych na podłożach ceramicznych przeprowadzono analizę warstwy polipirolu z wbudowanymi jonami Cl, naniesionej na podłoże alundowe. Analizie poddano dwie próbki z różną grubością warstwy polimeru. Badanie wykazało dużą nierównomierność grubości i powierzchni naniesionych warstw, a dla cieńszej warstwy polimeru (struktura 1A) również jej nieciągłość. Na rys. 12 widać lokalny przekrój (wcięcie) struktury 1 wykonane przy użyRys. 12. Przekrój struktury z grubszą warstwą polimeru (struktura 1) wykonany przy użyciu urzą- ciu urządzenia FIB. Zaznaczono zmiedzenia FIB rzoną grubość warstwy w przykładowym miejscu (równą ok. 440 nm). Na obrazie skaningowej mikroskopii jonowej naniesione warstwy widoczne są w postaci jasnych obszarów. Grubość i powierzchnia warstwy są bardzo nierównomierne. Obraz lokalnego przekroju naniesionej warstwy dla struktury 1A (rys. 13) wykazuje, że jest ona bardzo cienka (grubość rzędu kilkudziesięciu nanometrów). Przy tak cienkim pokryciu warstwa jest niejednorodna i nieciągła ciemniejsze obszary Rys. 13. Cienka niejednorodna i nieciągła warstwa to dziury, przez które widać podłoże. naniesiona w strukturze 1A Zakład Mikroelektroniki 15 Charakteryzacja struktur ceramiczno-polimerowych na podłożach ceramicznych wykazała dużą nierównomierność grubości i powierzchni naniesionych warstw, a dla bardzo cienkiej warstwy struktury 1A zarówno nierównomierność, jak i nieciągłość powierzchni. Uniknięcie uszkodzeń próbki w wyniku padania jonów jest możliwe poprzez zastosowanie dostatecznie małego prądu wiązki jonów podczas obserwacji. Mimo że do takiej obserwacji stosuje się najmniejsze prądy wiązki (9,3 pA lub 1,5 pA), widoczne jest jej oddziaływanie na obserwowany obszar. Szczególnie przy dużych powiększeniach obrazu należy dopasować do wielkości prądu wiązki jonów odpowiednio niedługi czas obserwacji próbki. Dłuższa obserwacja jednego obszaru powoduje szybkie zniszczenie powierzchni i utratę kontrastu materiałowego, ponieważ podczas obserwacji wiązka pada prostopadle na powierzchnię, wnikając w nią głębiej niż podczas trawienia przekroju, kiedy jest styczna do wytwarzanej płaszczyzny. Zadanie D4. Opracowanie analogowych systemów dla instalacji fotowoltaicznych z wykorzystaniem elementów nanoelektroniki Ciągłe dążenie do wzrostu wydajności ogniw fotowoltaicznych przy jednoczesnym obniżaniu kosztów ich wytwarzania spowodowało zainteresowanie zmodyfikowanymi technologiami cienkowarstwowymi, bazującymi na związkach organicznych, oraz nanotechnologiami. Na świecie prowadzi się liczne prace związane z gromadzeniem energii generowanej przez ogniwa fotowoltaiczne (superkondensatory, nowe technologie wytwarzania akumulatorów), przetwarzaniem jej w sposób pozwalający na jak najlepsze wykorzystanie oraz ze wspomaganiem autonomicznych instalacji fotowoltaicznych. W Zakładzie prowadzono głównie badania aplikacyjne związane z zastosowaniem najnowszych dedykowanych analogowych układów scalonych do kontrolerów procesu ładowania akumulatora, linearyzacji napięcia wyjściowego superkondensatorów oraz komponentów potrzebnych do budowy hybrydowych autonomicznych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych ogniwami paliwowymi oraz termogeneratorami. Po dokładnej analizie rynku komercyjnych kontrolerów procesu ładowania akumulatora stwierdzono, że obecnie brak jest kontrolerów pozwalających na wyszukiwanie punktu mocy maksymalnej w przypadku, gdy moduł jest częściowo przesłonięty, mimo że taka sytuacja może często mieć miejsce. Problem ten Rys. 14. Charakterystyka I-V modułu częściowo ilustruje rys. 14. przesłoniętego 16 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Z rysunku tego wynika, że rzeczywista moc maksymalna może znacznie odbiegać od typowego punktu mocy maksymalnej i wtedy trzeba się liczyć z mało skutecznym wykorzystaniem energii elektrycznej wygenerowanej przez moduł fotowoltaiczny. Głównym celem, jaki sobie postawiono, jest rozwiązanie tego problemu. Dodatkowo na podstawie badań rynkowych postanowiono poszukiwać rozwiązania pozwalającego na współpracę z wieloma typami modułów PV (również z tymi perspektywicznymi) oraz z akumulatorami bazującymi na technologii LiFePO4. W celu realizacji tego zadania nawiązano współpracę z niemieckim oddziałem firmy Linear Technology GmbH. Badania kontrolera procesu ładowania Przetestowano system bazujący na opracowywanym przez Linear Technology GmbH dedykowanym układzie scalonym typu LT8490. Podstawowy schemat aplikacyjny tego układu przedstawiono na rys. 15. Przeprowadzono wszechstronne testy i badania systemu kontrolera procesu ładowania i przygotowano raport z ich przebiegu. Do badań zbudowano specjalistyczne stanowisko badawcze, którego schemat pokazano na rys. 16. W stanowisku zastosowano: symulator modułów fotowoltaicznych Agilent E 4350B/J03 10 A 480 W z autorskim oprogramowaniem oraz komercyjnym programem Solar Design Studio v6.0; multimetr cyfrowy Keithley model Rys. 15. Podstawowy układ aplikacyjny układu 2700 o rozdzielczości 6 1/2 cyfry, wyLT8490 posażony w uniwersalną 20-kanałową kartę multipleksera typu Keithley 7700; bocznik amperomierza 50 A, 0,001 , ±1%, Keithley model 1651; programowane obciążenie elektroniczne typu BK 8510, pozwalające na Rys. 16. Schemat blokowy stanowiska badawczego zdejmowanie charakterystyk rozładowania w trybie ze stałym prądem (CC), stałym napięciem (CV), stałą mocą (CP) oraz stałą rezystancją (CR); akumulator zrealizowany w technologii LiFePO4, zbudowany z czterech szeregowo połączonych ogniw (konfiguracja 4S) typu SP-LFP40AHA oraz specjalizowanego modułu nadzoru typu PCM-L04S60-546. Zakład Mikroelektroniki 17 Na stanowisku wielokrotnie przeprowadzono procesy ładowania i rozładowania akumulatora zrealizowanego w technologii LiFePO4, badano poprawność i szybkość wyszukiwania punktu mocy maksymalnej, w tym też dla modułu częściowo przesłoniętego. Pomiary wykonywano co 10 s. Kształt charakterystyki ładowania pokazano na rys. 17. Rys. 17. Przebieg charakterystyki ładowania akuW czasie testów wielokrotnie wykony- mulatora LiFePO4 wano pomiar temperatury układu LT8490, induktora, elementów mocy oraz wybranych punktów płytki drukowanej. Temperatura nie przekraczała 42 °C. Na podstawie badań można stwier- dzić, że testowany kontroler, zbudowany w oparciu o układ scalony LT 8490, jest obecnie najciekawszym ze znanych nam rozwiązań. Działa poprawnie i zgodnie z oczekiwaniami. Wyszukiwanie punktu mocy maksymalnej jest szybkie, precyzyjne i poprawne również w przypadku modułu częściowo przesłoniętego. Na wysoką ocenę zasługuje zachowanie się układu w przypadku niskiego nasłonecznienia modułu (100 W/m2), czyli niskich prądów na wejściu kontrolera. Poszczególne elementy systemu mają niską temperaturę pracy, a jego sprawność jest bardzo wysoka. 14,5 10 9 14 8 7 13,5 5 I BAT[A] UBAT [V] 6 13 4 12,5 3 2 12 1 11,5 0 1 201 401 601 801 1001 1201 1401 1601 1801 2001 2201 2401 Sample no Opracowanie konwerterów do autonomicznych instalacji fotowoltaicznych z zastosowanie superkondensatorów Celem prac było opracowanie wybranych komponentów pozwalających na zastosowanie superkondensatorów jako elementów do gromadzenia energii elektrycznej w autonomicznych instalacjach fotowoltaicznych. Ponieważ w czasie ładowania i rozładowania napięcie na baterii superkondensatorów zmienia się bardzo szerokich granicach, niezbędne jest wyposażenie instalacji w tzw. DC/DC konwerter, który przetworzy zmieniające się w szerokim zakresie napięcie na jego wejściu na napięcie wyjściowe o stałej wartości. Zaprojektowano, wykonano i przebadano konwertery bazujące na układach LM5118, LM25118, LTC3789 oraz TPS40200. Najbardziej interesujące ze względu na praktyczne możliwości ich zastosowania w autonomicznych instalacjach fotowoltaicznych są konwertery zbudowane w oparciu o monolityczne układy scalone typu LM 25118 oraz LTC 3789. Pierwszy z nich, pracujący w uk- Rys. 18. Schemat ideowy DC/DC konwertera baładzie buck-boost, pozwala na zamianę zującego na układzie LM25118 18 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. napięcia wejściowego z zakresu od 5 V do 42 V na napięcie wyjściowe o dowolnej wartości z zakresu od 1,23 V do 38 V. W wykonanym modelu wartość tego napięcia wynosi 12 V ± 1%. Schemat ideowy konwertera jest przedstawiony na rys. 18. Na rys. 19 pokazano zależność sprawności i napięcia wyjściowego od napięcia przyłożonego na jego wejście. Zależności Rys. 19. Zależność sprawności i UWY od UWE kon- te zdjęto dla napięcia wyjściowego 12 V wertera DC/DC bazującego na układzie LM25118 i prądów obciążenia 1 A, 2 A, 3 A. Wyposażenie układu LM 25118 w wejście synchronizujące umożliwia równoległą pracę do pięciu konwerterów, co pozwala na zwiększenie prądu wyjściowego do 15 A. Jednak dla prądów wyjściowych do 12 A bardziej uzasadnione ekonomiczne oraz technicznie jest rozwiązanie bazujące na układzie LTC3789. Drugi konwerter, zbudowany w oparciu o schemat ideowy przedstawiony na Rys. 20. Schemat ideowy DC/DC konwertera ba- rys. 20, pozwala na stabilizację napięcia zującego na układzie LTC3789 wyjściowego o dowolnej wartości z zakresu od 0,8 V do 38 V, przy napięciu wejściowym zmieniającym się w zakresie od 6 V do 36 V. Napięcie wyjściowe w wykonanym modelu wynosi 12 V ± 1%. Konwerter pracuje w układzie buck-boost. W odróżnieniu od układu LM25118 jego stopień wyjściowy tworzą tranzystory MOSFET pracujące w układzie mostkowym. Pozwala to na uzysRys. 21. Zależność sprawności i UWY od UWE kon- kanie maksymalnego prądu wyjściowego wertera DC/DC bazującego na układzie LTC3789 równego 12 A. Na rys. 21 pokazano zależność sprawności i napięcia wyjściowego od napięcia przyłożonego na jego wejście. Zależności te zdjęto dla napięcia wyjściowego 12 V i prądów obciążenia 1 A, 4 A, 8 A i 12 A. Zakresy wartości temperatury pracy obu konwerterów pokrywają się z zakresem wartości temperatury pracy baterii superkondensatorów. Wszystkie niezbędne elementy aplikacyjne pozwalają na ich realizację w technologii SMD. Zakład Mikroelektroniki 19 Zaprezentowano prace aplikacyjne związane z zastosowaniem najnowszych dedykowanych analogowych układów scalonych, przeznaczonych do budowy kontrolerów procesu ładowania akumulatorów, zwłaszcza zrealizowanych w oparciu o technologię LiFePO4, oraz konwerterów do linearyzacji napięcia wyjściowego superkondensatorów. Celem prac było opracowanie prototypów nowych komponentów potrzebnych do budowy autonomicznych instalacji fotowoltaicznych, również tych wspomaganych ogniwami paliwowymi oraz termogeneratorami. Zadanie 5. Opracowanie modelu bezprzewodowego czujnika wielkości nieelektrycznych Przedmiotem projektu było opracowanie układu bezprzewodowego czujnika wielkości nieelektrycznych. Układ taki zawiera następujące elementy: element czujnikowy, układ analogowy wejściowy, mikrokontroler, nadajnik radiowy oraz autonomiczny system zasilania. Grupa czujników komunikuje się z komputerem, przesyłając drogą radiową wyniki pomiarów, które zapisywane są w relacyjnej bazie danych i udostępniane za pomocą serwisu WWW. W skład typowej sieci czujnikowej wchodzą: węzły czujnikowe, których zadaniem jest wykonanie pomiaru parametrów obserwowanych i przesłanie wyników pomiarów drogą radiową; węzły odbiorcze, których zadaniem jest odbieranie danych od węzłów czujnikowych i przekazywanie ich dalej do węzła serwerowego, z reguły poprzez sieć internetową; węzły serwerowe, których zadaniem jest gromadzenie przesyłanych danych oraz ich prezentacja dla użytkownika. W skład pojedynczego węzła czujnikowego wchodzą następujące elementy: element czujnikowy przekształcający mierzoną wartość nieelektryczną w sygnał elektryczny, układ analogowego (wzmacniacza wejściowego), mikroprocesor z przetwornikiem A/C, nadajnik radiowego (radiomodemu) służącego do przesyłania wyników pomiarów oraz system zasilania. Ponieważ węzły czujnikowe, które muszą działać bezobsługowo, są często umieszczane w miejscach, gdzie nie ma dostępu do sieci energetycznej, system zasilania czujnika powinien być systemem autonomicznym. Jako typowe źródło energii stosowane są ogniwa fotowoltaiczne. Układ czujnika przewodności wody Układ został zrealizowany zarówno w postaci płytki drukowanej dla środowiska Arduino, jak i zintegrowanego modułu w technice LTCC. Schemat modułu pokazano na rys. 22, a zmontowany układ na rys. 23. Podłoże układu stanowi pięć warstw folii ceramicznej DP951 (grubości 250 µm). Ścieżki przewodzące wykonano z pasty srebrowej ESL9916. Całość układu poza elektrodami jest zahermetyzowana przy użyciu żywicy. Ponieważ wypalona ceramika LTCC nie wchodzi 20 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. w reakcje chemiczne oraz nie jest penetrowana przez wodę, stanowi bardzo dobry materiał podłożowym dla wytwarzania czujników pracujących w wodzie. Układ pracuje na zasadzie analizatora impedancji zespolonej. Elektrody zanurzone w charakteryzowanej cieczy są umieszczone w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego pracującego w układzie konwertera prąd-napięcie. Sinusoidalne napięcie sterujące Rys. 22. Schemat układu czujnika przewodności generowane jest przez mikroprocesor na wody drodze bezpośredniej syntezy cyfrowej (DDS): mikroprocesor generuje sygnał PWM o częstotliwości nośnej 32 kHz, który jest następnie filtrowany przez dolnoprzepustowy filtr aktywny w układzie Sallen-Keya; analogicznie jest generowane napięcie odniesienia. Układ umożliwia wytwarzanie sygnałów o częstotliwości do 1 kHz. Napięcie wyjściowe konwertera wprowadzone jest na wejście Rys. 23. Kompletny czujnik wykonany w technice wbudowanego przetwornika A/C mikroLTCC (bez enkapsulacji) kontrolera ATmega328P i próbkowane z częstotliwością 8 kHz i rozdzielczością 10 bitów. Próbkowany sygnał (rys. 24) jest wykorzystywany następnie do wyliczenia wartości skutecznej oraz przesunięcia fazowego (na podstawie momentu przejścia sygnału przez zero). Wyniki pomiarów przesyłane są do nadajnika radiowego poprzez port UART (RS232). Na rys. 25 przedstawiono wykres wartości skutecznej napięcia na wyjściu ukłaRys. 24. Przykładowe wartości próbek sygnału ge- du (U) w funkcji przewodności wody (κ), neratora PWM oraz przetwornika ADC (f = 440 Hz) zmierzonej za pomocą miernika konduktancji ELMETRON CPC-411. Na tej podstawie można określić, że w zakresie typowych wartości konduktancji spotykanych w wodach lądowych (100 1000 μS/cm) wartość napięcia na wyjściu układu zawiera się w przedziale 0,1 1 V, przy rozdzielczości przetwornika wynoszącej 1 mV. Konduktancja badanej cieczy może być wyliczona z odwrotności zależności podanej na rys. 25. [ S / cm] 8 106 (U [mV ])1, 7072 . Zakład Mikroelektroniki 21 System zasilania Układ zasilania (rys. 28) pozwala na zastosowanie kilku źródeł energii uszeregowanych według kolejności przyłączenia do układu LTC4417. Zazwyczaj jako pierwsze przyłączane jest źródło fotowoltaiczne (rys. 29 i 30), a jako źródło pomocnicze używana jest pierwotna bateria litowa 3,6 V. 10000 1000 U [mV] Z uwagi na fakt, że konduktacja wody zmienia się wraz z temperaturą, a zatem raportowany wynik pomiaru musi być odniesiony do temperatury referencyjnej, urządzenie wyposażone jest we wbudowany czujnik temperatury oparty na układzie scalonym LM35. Czujnik współpracuje z systemem transmisji danych opartym na modemie Telit LE50 (częstotliwość pracy 433 MHz) pokazanym na rys. 26 i 27. Fizyczne rozdzielenie modułu czujnika oraz nadajnika radiowego podyktowane jest wymogami dyrektywy R&TTE, która traktuje zintegrowane urządzenie jako podlegające certyfikacji. Czujnik przewodności cieczy z reguły pracuje w zanurzeniu, co utrudnia propagację fal radiowych. Zintegrowanie części radiowej i czujnikowej na jednym podłożu, jak również wykonanie w procesie LTCC odpowiedniej anteny nie przedstawia trudności technologicznych. U = 10635κ-0,5834 R2 = 0,996 100 10 1 1 10 100 1000 10000 κ [uS/cm] Rys. 25. Zależność wartości skutecznej napięcia wyjściowego od przewodności cieczy Rys. 26. Schemat modułu komunikacyjnego opartego na radiomodemie Telit LE50 Rys. 27. Widok modułu komunikacyjnego opartego na radiomodemie Telit LE50 Rys. 28. System zasilania czujnika 22 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Rys. 29. Źródło fotowoltaiczne Rolę stabilizatora napięcia wyjściowego pełni przetwornica LTC3440 pracująca w układzie buck-boost o napięciu wyjściowym 3,3 V. Zapewnia to wykorzystanie pełnego zakresu napięć roboczych zastosowanych ogniw (2,8 V 4,2 V) oraz wysoką sprawność przeRys. 30. Źródło fotowoltaiczne wraz z ogniwem PV twarzania energii (do 96%). Źródło fotowoltaiczne zbudowane jest w oparciu o układy scalone typu LTC3105 i LTC4071. Ładują one akumulator litowo-jonowy CP1654 o pojemności 100 mAh (producent Varta Microbatteries). Wrazie potrzeby zasilacz może być uzupełniony o dodatkowy moduł zasilany, np. przez generator termoelektryczny lub piezoelektryczny (źródłem energii są odpowiednio ciepło odpadowe lub wibracje). Rys. 31. Komputer jednoukładowy Raspberry Pi oraz płytka z radiomodemem Telit Rys. 32. Schemat płytki radiomodemu Telit węzła odbiorczego Węzeł odbiorczy W przypadku rozwiązania opartego na radiomodemach XBee rolę węzła odbiorczego pełni urządzenie Digi ConnectPort X2. Jest to komputer wbudowany, wyposażony w radiomodem oraz złącze Ethernet. Komputer pracuje pod kontrolą systemu operacyjnego Linux oraz umożliwia uruchomianie programów napisanych w języku Python. W przypadku rozwiązania opartego na radiomodemach Telit rolę węzła odbiorczego pełni komputer jednopłytkowy Raspberry Pi połączony z radiomodemem przez port USB za pomocą konwertera USB/UART typu FT232R (rys. 31 i 32). W obu przypadkach komunikacja węzła odbiorczego z węzłem serwerowym zos- Zakład Mikroelektroniki 23 tała zrealizowana w oparciu o sieć internetową z zastosowaniem protokołu XML-RPC. Węzeł serwerowy Odebrane wyniki pomiarów są zapisywane w relacyjnej bazie danych SQLite. Dla każdego pomiaru zapisuje się następujące wartości: identyfikator węzła czujnikowego, oznaczenie parametru mierzonego, datę i czas pomiaru, wynik pomiaru oraz jednostkę. Dostęp do danych jest możliwy przy użyciu przeglądarki internetowej. Za udostępnianie danych odpowiada specjalizowany serwer WWW. Warstwa wizualizacji danych, działająca w ramach strony WWW, napisana jest w języku JavaScript. Oprogramowanie serwerowe napisane jest w całości w języku Python, co umożliwia jego uruchomienie zarówno w systemie operacyjnym Windows, jak i Linux, w tym na komputerach wbudowanych w rodzaju Raspberry Pi. W ramach projektu opracowano wszystkie komponenty bezprzewodowej sieci czujnikowej służącej do pomiaru wielkości nieelektrycznych. Bezprzewodowy przesył informacji został zrealizowany w dwóch różnych systemach. Wykonano cyfrowy czujnik przewodności wody zintegrowany na podłożu LTCC oraz autonomiczny system zasilania oparty na ogniwach PV. 4. Modele, prototypy, wdrożenia Modele Ceramiczna folia warystorowa WS2 Ceramiczna folia termistorowa T1 Ceramiczna folia o niskim współczynniku rozszerzalności termicznej D-CA2 Ceramiczna folia termistorowa T2 Kontroler procesu ładowania akumulatora LiFePO4 dla potrzeb autonomicznych instalacji PV typu RSS-20 Kontroler ładowania akumulatora przeznaczony do współpracy z generatorami termoelektrycznymi Demonstrator systemu zasilania bezprzerwowego Generator termoelektryczny do wspomagania autonomicznych instalacji PV. Prototypy Bezprzewodowy moduł pomiarowo-sterujący z zasilaniem autonomicznym Zasilacz do urządzeń sterujących centralnym ogrzewaniem wykorzystujący odpadową energię cieplną Termostatowany zestaw siedzisk do hodowli ptaków Bezprzewodowy moduł sygnalizacyjny zasilany elastycznym ogniwem fotowoltaicznym 24 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. Hełm z piezoelektrycznymi czujnikami niebezpiecznych uderzeń współpracujący z telefonem komórkowym z systemem „Android” DC/DC konwerter typu DDSC-01 DC/DC konwerter typu DDSC-02 5. Współpraca międzynarodowa W ramach Programu Eureka E!4570- IPCTECH kontynuowano projekt „Nowa generacja trójwymiarowych zintegrowanych elementów biernych i mikrosystemów technologii LTCC”. Zakład aktywnie uczestniczy w działalności Stowarzyszenia Elektroniki Organicznej (OEA). Pracownicy Zakładu biorą udział w kwartalnych spotkaniach Stowarzyszenia oraz w pracach grup roboczych ds. hermetyzacji organicznych elementów półprzewodnikowych i opracowywania demonstratora wykorzystującego elementy organicznej elektroniki drukowanej. W ramach programu UE Maria Curie realizowany jest projekt SENSEIVER, koordynowany przez Uniwersytet w Nowym Sadzie (Serbia). Zakład współpracuje z partnerami z Serbii, Austrii, Portugalii, Niemiec, Rumunii i Polski. W ramach projektu w 2013 r. zorganizowano spotkanie członków konsorcjum i międzynarodowe szkolenie z zakresu technologii LTCC SENSEIVER Summer School I. 6. Działalność edukacyjna Pracownicy naukowi zakładu prowadzili dla studentów Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie zajęcia laboratoryjne w zakresie technologii warstw grubych, technologii montażu powierzchniowego, systemów fotowoltaicznych, technologii LTCC. Dla studentów Akademii Górniczo-Hutniczej, Politechniki Wrocławskiej, Politechniki Śląskiej, Politechniki Krakowskiej, Politechniki Warszawskiej były prowadzone praktyki wakacyjne oraz praktyki dyplomowe. Konsultowano i prowadzono prace dyplomowe magisterskie w zakresie technologii grubowarstwowej, techniki montażu powierzchniowego, fotowoltaiki i oświetlenia LED oraz materiałów magnetoelektrycznych. 7. Organizacja konferencji W dniach 2225 września 2013 r. w Krakowie zorganizowano międzynarodową konferencję naukową 37th International Microelectronics and Packaging IMAPSCPMT Poland Conference. Zakład Mikroelektroniki 25 Publikacje’2013 [P1] BOCHENEK D., NIEMIEC P., CHROBAK A., ZIÓŁKOWSKI G., GUZDEK P., BŁACHOWSKI A.: Ferroelectric - Ferromagnetic Ceramic Composites of Base on Doped PZT Type and Ferrite Powders. J. of Magnet. a. Magn. Mater. (złoż. do red.). [P2] BOCHENEK D., NIEMIEC P., ZACHARIASZ P., GUZDEK P., CHROBAK A., ZIÓŁKOWSKI G., HOLZ D.: Ferroelectric and Ferromagnetic Properties of the (1-x)NiZnFeO4-(x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 Composite. Inż. Mater. (złoż. do red.). [P3] CIECIŃSKA M., STOCH P., STOCH A.: Thermal Properties of Vitrified LLW Hospital Waste Incineration Ash. J. of Thermal Analysis a. Calorimetry (złoż. do red.). [P4] CVEJIN K., MANJAKKAL L., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Synthesis, Electrical Characterization and Application in Oxygen Sensors of Sr Doped Samarium Cobaltite. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 14. [P5] CVEJIN K., MANJAKKAL L., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Synthesis of Perovskite Sr Doped Lanthanide Cobaltites and Ferriters and Application for Oxygen Sensors: a Comparative Study. Key Eng. Mater. (złoż. do red.). [P6] CVEJIN K., MANJAKKAL L., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Application of Perovskite Strontium Doped Lanthanide Cobaltites and Ferrites in Potentiometric Oxygen Sensors. Sensor Lett. (złoż. do red.). [P7] CVEJIN K., MOJIĆ B., SAMARDZIĆ N., SRDIĆ V.V., STOJANOWIĆ G.M.: Dielectric Studies of Barium Bismuth Titanate as a Material for Application in Temperature Sensors. J. of Mater. Sci.: Mater. in Electron. 2013 vol. 24 s. 12431249. [P8] GRZESIAK W.: Wykorzystanie energooszczędnego oświetlenia w rolnictwie - stan badań i perspektywy rozwoju. Współczesna inżynieria rolnicza - osiągnięcia i nowe wyzwania. PTIR, Kraków, 2013, s. 157189. [P9] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: Zdalne modelowanie i walidacja projektów hybrydowych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych ogniwami paliwowymi. Elektronika 2013 vol. LIV nr 6 s. 6668. [P10] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: Zdalne modelowanie i walidacja projektów hybrydowych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych ogniwami paliwowymi. Mat. konf. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013, s. 818823. [P11] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KUBICA D., ZAWORA S.: Programowalny system do badań wybranych charakterystyk i parametrów akumulatorów. Prz. Elektrotech. 2013 vol. 89 nr 10 s. 7779. [P12] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KUBICA D., ZAWORA S.: Programowalny system do badań wybranych charakterystyk i parametrów akumulatorów. Mat. konf. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013, s. 274279. [P13] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., PIEKARSKI J., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: Komercyjne moduły superkondensatorów. Wybrane zagadnienia aplikacyjne. Prz. Elektrotech. 2013 vol. 89 nr 10 s. 8082. [P14] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., PIEKARSKI J., GRZESIAK P.: Komercyjne moduły superkondensatorów. Wybrane zagadnienia aplikacyjne. Mat. konf. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013, s. 280285. 26 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. [P15] GRZESIAK W., PIEKARSKI J., WITEK K., GRZESIAK P.: Zastosowanie generatorów termoelektrycznych do wspomagania autonomicznych instalacji fotowoltaicznych. Elektronika 2013 vol. LIV nr 5 s. 1618. [P16] GRZESIAK W., PIEKARSKI J., WITEK K., GRZESIAK P.: Zastosowanie generatorów termoelektrycznych do wspomagania autonomicznych instalacji fotowoltaicznych. Mat. konf. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013, s. 770775. [P17] GRZESIAK W., WITEK K., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: An Interactive System for Remote Modeling and Design Validation of Hybrid Photovoltaic Systems. Microelectron. Int. (złoż. do red.). [P18] GRZESIAK W., WITEK K., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: An Interactive System for Remote Modeling and Design Validation of Hybrid Photovoltaic Systems. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 14. [P19] GUZDEK P.: Magnetostriction and Magnetoelectric Effect in Intermetallic/Relaxor/PVDF Composites. Proc. of the Int. Symp. on the Applications of Ferroelectrics - Piezoresponse Force Microscopy Workshop. Praga, Czechy, 2125.07.2013, s. 218221. [P20] GUZDEK P.: The Magnetostrictive and Magnetoelectric Characterization of Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4-Pb(FeNb)0.5 Laminated Composite. J. of Magnet. a. Magn. Mater. 2014 vol. 349 s. 219223. [P21] GUZDEK P.: Magnetoelectric Properties in Nickel Ferrite Niobate Relaxor Bulk Composites. Advanc. in Sci. a. Technol. 2013 vol. 77 s. 215219. [P22] JASIEWICZ B., KLIMIEC E., ZARASKA W., PIEKARSKI J., ZARASKA K., CZYRNEK G.: Measurement of Foot Plantar Pressure in Dynamic Conditions Measurement System and Data Analysis. The J. of Orthopaed. Trauma Surg. a. Related Res. 2013 vol. 1(31) s. 8182. [P23] KLIMIEC E., PIEKARSKI J., ZARASKA W., JASIEWICZ B.: Electronic Measurement System for Examination of the Kinetics of Foot Working in Natura. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 1. [P24] KLIMIEC E., PIEKARSKI J., ZARASKA W., JASIEWICZ B.: Electronic Measurement System of Foot Plantar Pressure. Microelectron. Int. (złoż. do red.). [P25] KLIMIEC E., ZARASKA W., PIEKARSKI J., JASIEWICZ B.: PVDF Sensors Research on Foot Pressure Distribution in Dynamic Conditions. Advanc. in Sci. a. Technol. 2013 vol. 79 s. 9499. [P26] KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK W.: Possibilities of Electrical Energy Generation in Photovoltaic Systems Installed in Central Europe. Proc. of the 28th Europ. Photovoltaic Solar Energy Conf. a. Exh. Paryż, Francja, 30.094.10.2012, s. 40514054. [P27] KŁOS H., SYNKIEWICZ B., BAR J.: Development of the Technology Related to the Selective Covering of Detectors Surface with Dielectric Light-Proof Layer. Electron Technology Conf. 2013, w serii: Proc. of SPIE 2013 t. 8902 s. 89021L-1-5. [P28] KOWAL K., JARTYCH E., GUZDEK P., WODECKA-DUŚ B., LISIŃSKA-CZEKAJ A., CZEKAJ D.: Magnetoelectric Properties of (BiFeO3)x-(BaTiO3)1-x Solid Solutions. Proc. of the Int. Interdisciplinary PhD Workshop. Brno, Czechy, 811.09.2013, s. 4145. [P29] KRAWCZYK A., ZWOŹNIAK A., GUZDEK P., STOCH P., ZACHARIASZ P., SUWALSKI J., PSZCZOŁA J.: Hyperfine Interactions in Tb0.27-xYxDy0.73Fe2 Compounds at 295 K. Nukleonika 2013 vol. 58 nr 1 s. 133135. [P30] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D.: Characterization of Multilayer Perovskite Thermistors Fabricated via Tape Casting and Cofiring Route. Sensor Lett. (złoż. do red.). Zakład Mikroelektroniki 27 [P31] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., SYNKIEWICZ B.: Fabrication of CaCu3Ti4O12 Multilayer Capacitors, Their Microstructure and Dielectric Properties. Ferroelectrics 2013 nr 447 s. 1932. [P32] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., SYNKIEWICZ B.: Preparation by Tape Casting and Characterization of Pr2O3-Doped ZnO Multilayer Varistors. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 15. [P33] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., WITEK K., SKWAREK A., GROEGER B.: Multilayer Perovskite-Based Thermistors Fabricated by LTCC Technology. Acta Phys. Pol. A 2013 vol. 123 nr 2 s. 436438. [P34] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D.: Properties of Multilayer NTC Perovskite Thermistors Prepared by Tape Casting, Lamination and Cofiring. Proc. of the 3rd Int. Conf. on Materials a. Applications for Sensors a. Transducers. Praga, Czechy, 1317.09.2013 (złoż. do red.). [P35] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., ZARASKA K.: Low Temperature Co-Fired Ceramics. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I Kraków, 22.095.10.2013, vol. 3 s. 91119. [P36] MACHNIK M.: IP Networks. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013, vol. 3, s. 514. [P37] MACHNIK M., ZARASKA K.: Introduction to Internet Protocol. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013, vol. 1 s. 5. [P38] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., CZYRNEK G., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Screen Printed Metal Oxide pH Sensor for Monitoring of Water Pollution. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 14. [P39] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: A Low-Cost Sensor Based on RuO2 Resistor Material. Nano Hybrids 2013 vol. 5 s. 115. [P40] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Influence of Resistivity and Storage Conditions on Sensitivity of pH Sensors Made of RuO2. Sensor Lett. (złoż. do red.). [P41] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: The Effect of Sheet Resistivity and Storage Conditions on Sensitivity of RuO2 Based pH Sensors. Proc. of the 3rd Int. Conf. on Materials a. Applications for Sensors a. Transducers. Praga, Czechy, 1317.09.2013 (złoż. do red.). [P42] PIEKARSKI J., KLIMIEC E., ZARASKA W.: Application of Mobile Computers in a Measuring System Supporting Examination of Posture Diseases. Electron Technology Conf. 2013, w serii: Proc. of SPIE 2013 t. 8902 s. 89021Q-1-6. [P43] RADOVANOVIĆ M., STOJANOWIĆ G. M., DINIĆ M., MATIĆ B., ALEKSIĆ O., CVEJIN K.: Senzorski sistem za merenje temperature asfalta. INFOTECH-JAHORINA 2013 vol. 12 s. 11311135. [P44] SKULSKI R., WAWRZAŁA P., BOCHENEK D., KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., NIEMIEC P.: Multilayer Ceramic Capacitors Based on the PMN-PT-PFN Solid Solution. Advanc. in Sci. a. Technol. 2013 vol. 77 s. 4146. [P45] SKWAREK A., KULAWIK J., CZERWIŃSKI A., PŁUSKA M., WITEK K.: Testing Method of Lead-Free Tin-Rich Alloys for Tin Pest Presence. J. of Mat. Sci. (złoż. do red.). [P46] SKWAREK A., SYNKIEWICZ B., W ITEK K., WROŃSKI S.: Application of Vapor Phase Soldering (VPS) for Joints Reliability Improvement. Int. J. of Model. a. Optimiz. 2013 vol. 3 nr 5 s. 386389. [P47] STOCH P., CIECIŃSKA M., STOCH A.: Thermal Properties of Phosphate Glasses for Salt Waste Immobilization. J. of Thermal Analysis a. Calorimetry (złoż. do red.). 28 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. [P48] STOCH P., SZCZERBA W., BODNAR W., CIECIŃSKA M., STOCH A.: Structural Properties of Iron Phosphate Glasses by Spectroscopic Methods and DFT Simulations. Phys. Rev. B (złoż. do red.). [P49] STOLARSKI M., WĘGRZECKI M., KULAWIK J., SYNKIEWICZ B.: Study the Influence of Construction and Technology on the Time Stability of the Neutron Sensors Developed by ITE. Electron Technology Conf. 2013, w serii: Proc. of SPIE 2013 t. 8902 s. 89021C-1-5. [P50] SYNKIEWICZ B., SKWAREK A., W ITEK K.: Voids Investigation in Solder Joints Formed with Vapour Phase Soldering (VPS). Solder. a. Surface Mount Technol. (złoż. do red.). [P51] SYNKIEWICZ B., SKWAREK A., WITEK K.: Voids Investigation in Solder Joints Performed with Vapour Phase Soldering. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 15. [P52] SZWAGIERCZAK D.: Comparative Study on Structural and Dielectric Properties of High Permittivity A2/3CuTa4O12 (A=Bi,Y,Nd,Sm,Gd,Dy) Ceramics. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 15. [P53] WĘGRZECKI M., BAR J., BUDZYŃSKI T., C IEŻ M., GRABIEC P., KOZŁOWSKI R., KULAWIK J., PANAS A., SARNECKI J., SŁYSZ W., SZMIGIEL D., WĘGRZECKA I., WIELUNSKI M., WITEK K., YAKUSHEV A., ZABOROWSKI M.: Design and Properties of Silicon Charged-Particle Detectors Developed at the Institute of Electron Technology (ITE). Electron Technology Conf. 2013, w serii: Proc. of SPIE 2013 t. 8902 s. 89021I-1-1. [P54] WITEK K., SKWAREK A., SYNKIEWICZ B., GUZDEK P., ARAZNA A.: Technological Aspects of Semiconductor Thermogenerator (TEG) Assembly. Int. J. of Model. a. Optimiz. 2013 vol. 3 nr 5 s. 390393. [P55] ZARASKA K.: Arduino/Internet Protocol Sensor Networks. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013, vol. 3 s. 4190. [P56] ZARASKA K.: Internet Protocol: Embedded & Security. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013, vol. 1 s. 137. [P57] ZARASKA K., MACHNIK M.: Programming Internet Protocol Applications. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I Vol. 3, Kraków 22.095.10.2013, s. 1540. [P58] ZAWADZKA M., KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., ZARASKA K.: Free-Grown Polypyrrole Sensors. Proc. of the 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013, s. 14. [P59] ZAWADZKA M., KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., ZARASKA K.: In-situ Polymerized Polypyrrrole Films for Sensors Application. Microelectron. Int. (złoż. do red.). [P60] ZWOŹNIAK A., KRAWCZYK A., STOCH P., GUZDEK P., ZACHARIASZ P., SUWALSKI J., PSZCZOŁA J.: Hyperfine Interactions in Dy(Co0.4-xNixFe0.6) Compounds at 295K. Nukleonika 2013 vol. 58 nr 1 s. 179181. Prezentacje’2013 [K1] CVEJIN K., MANJAKKAL L., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Synthesis of Perovskite Sr Doped Lanthanide Cobaltites and Ferriters and Application for Oxygen Sensors: a Comparative Study. 3rd Int. Conf. on Materials a. Applications for Sensors a. Transducers. Praga, Czechy, 1317.09.2013 (plakat). [K2] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: Zdalne modelowanie i walidacja projektów hybrydowych instalacji fotowoltaicznych wspomaganych Zakład Mikroelektroniki 29 ogniwami paliwowymi. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013 (plakat, kom.). [K3] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., MAJ T., KUBICA D., ZAWORA S.: Programowalny system do badań wybranych charakterystyk i parametrów akumulatorów. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013 (plakat, kom.). [K4] GRZESIAK W., MAĆKÓW P., PIEKARSKI J., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: Komercyjne moduły superkondensatorów. Wybrane zagadnienia aplikacyjne. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013 (plakat, kom.). [K5] GRZESIAK W., PIEKARSKI J., WITEK K., GRZESIAK P.: Zastosowanie generatorów termoelektrycznych do wspomagania autonomicznych instalacji fotowoltaicznych. XII Kraj. Konf. Elektroniki. Darłówko Wschodnie, 1013.06.2013 (plakat, kom.). [K6] GRZESIAK W., WITEK K., KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK P.: An Interactive System for Remote Modeling and Design Validation of Hybrid Photovoltaic Systems. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat, kom.). [K7] GUZDEK P.: Właściwości magnetostrykcyjne i magnetoelektryczne kompozytów ceramicznych. XI Konf. Nauk. "Technologia Elektronowa". Ryn, 1620.04.2013 (plakat, kom.). [K8] GUZDEK P.: Magnetostriction and Magnetoelectric Effect in Intermetallic/Relaxor/PVDF Composites. Int. Symp. on the Applications of Ferroelectrics Piezoresponse Force Microscopy Workshop. Praga, Czechy, 2125.07.2013 (plakat). [K9] JASIEWICZ B., KLIMIEC E., ZARASKA W., PIEKARSKI J., ZARASKA K., CZYRNEK G.: Measurement of Foot Plantar Pressure in Dynamic Conditions Measurement System and Data Analysis. 5th Polish Foot and Ankle Meet. Jastarnia, 1113.04.2013 (ref.). [K10] KLIMIEC E., PIEKARSKI J., ZARASKA W., JASIEWICZ B.: Electronic Measurement System for Examination of the Kinetics of Foot Working in Natura. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). [K11] KLIMIEC E., ZARASKA K., ZARASKA W., PIEKARSKI J.: Piezoelectric Polymer Sensors for Posture Diagnostic. Smart Frame. Warszawa, 2021.02.2013 (ref.). [K12] KLUGMANN-RADZIEMSKA E., GRZESIAK W.: Possibilities of Electrical Energy Generation in Photovoltaic Systems Installed in Central Europe. 28th Europ. Photovoltaic Solar Energy Conf. a. Exh. Paryż, Francja, 30.094.10.2012 (plakat, kom.). [K13] KŁOS H., SYNKIEWICZ B., BAR J.: Opracowanie technologii selektywnego pokrywania powierzchni detektorów dielektryczną warstwą światłoszczelną. XI Konf. Nauk. "Technologia Elektronowa". Ryn, 1620.04.2013 (plakat). [K14] KOWAL K., JARTYCH E., GUZDEK P., WODECKA-DUŚ B., LISIŃSKA-CZEKAJ A., CZEKAJ D.: Magnetoelectric Properties of (BiFeO3)x-(BaTiO3)1-x Solid Solutions. Int. Interdisciplinary PhD Workshop. Brno, Czechy, 811.09.2013 (ref.). [K15] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., SYNKIEWICZ B.: Processing and Properties of Multilayer Varistors Based on Doped ZnO. XIV Int. Conf. on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials. Halkidiki, Grecja, 2328.06.2013 (plakat). [K16] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., SYNKIEWICZ B.: Preparation by Tape Casting and Characterization of Pr2O3-Doped ZnO Multilayer Varistors. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). 30 Sprawozdanie z działalności ITE w 2013 r. [K17] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D.: Properties of Multilayer NTC Perovskite Thermistors Prepared by Tape Casting, Lamination and Cofiring. 3rd Int. Conf. on Materials a. Applications for Sensors a. Transducers. Praga, Czechy, 1317.09.2013 (plakat). [K18] KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., ZARASKA K.: Low Temperature Co-Fired Ceramics. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K19] MACHNIK M.: IP Networks. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K20] MACHNIK M., ZARASKA K.: Introduction to Internet Protocol. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K21] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: A Low-Cost pH Sensor Based on RuO2 Resistor Material. Indo-US Workshop on Nano Structured Electronic Materials, Challenges and Relevance to Electronic & Energy Research. Thissur, Indie, 811.03.2013 (plakat). [K22] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., CZYRNEK G., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: Screen Printed Metal Oxide pH Sensor for Monitoring of Water Pollution. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). [K23] MANJAKKAL L., CVEJIN K., KULAWIK J., ZARASKA K., SZWAGIERCZAK D.: The Effect of Sheet Resistivity and Storage Conditions on Sensitivity of RuO2 Based pH Sensors. 3rd Int. Conf. on Materials a. Applications for Sensors a. Transducers. Praga, Czechy, 1317.09.2013 (plakat). [K24] PIEKARSKI J., KLIMIEC E., ZARASKA W.: Application of Mobile Computers in a Measuring System Supporting Examination of Posture Diseases. XI Konf. Nauk. "Technologia Elektronowa". Ryn, 1620.04.2013 (plakat). [K25] SKWAREK A., KULAWIK J., CZERWIŃSKI A., PŁUSKA M., WITEK K.: Testing Method of Lead-Free Tin-Rich Alloys for Tin Pest Presence. XIV Int. Conf. on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials. Halkidiki, Grecja, 2328.06.2013 (plakat). [K26] SKWAREK A., SYNKIEWICZ B., WITEK K., WROŃSKI S.: Application of Vapor Phase Soldering (VPS) for Joints Reliability Improvement. 3rd Int. Conf. on Circuits, System a. Simulation. Barcelona, Hiszpania, 1011.08.2013 (ref.). [K27] STOCH P., C IECIŃSKA M., ZACHARIASZ P., STOCH A.: Mössbauer Effect Studies of Iron Phosphate Glasses for Radioactive Waste Immobilisation. 23rd Int. Congress on Glass. Praga, Czechy, 15.07.2013(plakat). [K28] STOLARSKI M., WĘGRZECKI M., KULAWIK J., SYNKIEWICZ B.: Badanie wpływu konstrukcji i technologii na stabilność czasową sensorów neutronów opracowanych w ITE. XI Konf. Nauk. "Technologia Elektronowa". Ryn, 1620.04.2013 (plakat). [K29] SYNKIEWICZ B., SKWAREK A., WITEK K.: Voids Investigation in Solder Joints Performed with Vapour Phase Soldering. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). [K30] SZWAGIERCZAK D.: Comparative Study on Structural and Dielectric Properties of High Permittivity A2/3CuTa4O12 (A=Bi,Y,Nd,Sm,Gd,Dy) Ceramics. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). [K31] SZWAGIERCZAK D., KULAWIK J.: Microstructure and Dielectric Properties of Bismuth Copper Tantalate as Internal Barrier Layer Capacitor Ceramic. Ferroelectrics 2013 nr 446 s. 7890. Zakład Mikroelektroniki 31 [K32] SZWAGIERCZAK D., KULAWIK J., SYNKIEWICZ B.: Multilayer Internal Barrier Layer Capacitors with Bi2/3CuTa4O12 Dielectric. XIV Int. Conf. on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials. Halkidiki, Grecja, 2328.06.2013 (plakat). [K33] WĘGRZECKI M., BAR J., CIEŻ M., GRABIEC P., KOZŁOWSKI R., KULAWIK J., PANAS A., SARNECKI J., SŁYSZ W., SZMIGIEL D., WĘGRZECKA I., WIELUNSKI M., WITEK K., YAKUSHEV A., ZABOROWSKI M.: Konstrukcja i właściwości opracowanych w ITE krzemowych detektorów naładowanych cząstek. XI Konf. Nauk. "Technologia Elektronowa". Ryn, 1620.04.2013 (kom.). [K34] WITEK K., SKWAREK A., SYNKIEWICZ B., GUZDEK P., ARAZNA A.: Technological Aspects of Semiconductor Thermogenerator (TEG) Assembly. 3rd Int. Conf. on Circuits, System a. Simulation. Barcelona, Hiszpania, 1011.08.2013 (ref.). [K35] ZARASKA K.: Arduino/Internet Protocol Sensor Networks. Lab Notes SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K36] ZARASKA K., MACHNIK M.: Programming Internet Protocol Applications. Lab Notes. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K37] ZARASKA K.: Internet Protocol: Embedded & Security. SENSEIVER Summer School I. Kraków, 22.095.10.2013 (ref.). [K38] ZAWADZKA M.: Polypyrrole Based Sensors for Toxic Gases Detection. The Fifth Supervisory Board/Network Management Board Meeting (SENSEIVER Project). Wieliczka, 22.09.2013 (ref.). [K39] ZAWADZKA M.: Conducting Polymer Based Materials for Sensor Applications. Workshop#2 (SENSEIVER Project). Wiedeń, Austria, 18.11.2013 (ref.). [K40] ZAWADZKA M.: Conducting Polymer Based Materials for Sensor Applications. Mid-Term Review Meet. (SENSEIVER Project). Wiedeń, Austria, 19.11.2013 (ref.). [K41] ZAWADZKA M., CVEJIN K., MANJAKKAL L.: LTCC Sensor Materials, Sensor Types, Application & Advantages in Relation to Other Type of Sensors. The Forth Supervisory Board/Network Management Board Meet. (SENSEIVER Project). Porto, Portugalia, 2325.05.2013 (ref.). [K42] ZAWADZKA M., KULAWIK J., SZWAGIERCZAK D., ZARASKA K.: Free-Grown Polypyrrole Sensors. 37th Int. Microelectronics a. Packaging IMAPS-CPMT Poland Conf. Kraków, 2225.09.2013 (plakat). Patenty’2013 [PA1] KRÓLIKOWSKI B., DZWONKOWSKI J., KLIMIEC E., ZARASKA W., CICHOCKI A.: Sposób wytwarzania folii kompozytu organiczno-ceramicznego o właściwościach piezoelektrycznych oraz kompozyt o właściwościach piezoelektrycznych. Zgł. pat. nr P403327 z dn. 27.03.2013. [PA2] KLIMIEC E., ZARASKA W., PIEKARSKI J., CICHOCKI A., JASIEWICZ B., TĘSIOROWSKI M.: Sposób pomiaru nacisku stopy na podłoże. Zgł. pat. nr P404016 z dn. 22.05.2013. [PA3] CIEŻ M., KULAWIK J., PRUSZOWSKI Z., KOWALIK P.: Sposób wytwarzania selektywnych warstw metalicznych Ni-P, Co-P, Ni-Co-P i pasta katalityczna do wytwarzania selektywnych warstw metalicznych Ni-P, Co-P, Ni-Co-P. Zgł. pat. nr P404234 z dn. 6.06.2013. [PA4] SKWAREK A., KULAWIK J., WITEK K.: Sposób oceny podatności stopów cyny na zarazę cynową. Zgł. pat. nr P404330 z dn. 14.06.2013.