Detail publikace

Závěrečná zpráva k řešení grantového projektu č. 102/07/P482

SEDLÁKOVÁ, V.

Originální název

Závěrečná zpráva k řešení grantového projektu č. 102/07/P482

Český název

Závěrečná zpráva k řešení grantového projektu č. 102/07/P482

Typ

zpráva odborná

Jazyk

cs

Originální abstrakt

Záměrem projektu bylo prozkoumat možnosti aplikace nelineární elektro-ultrazvukové spektroskopie na nedestruktivní testování elektronických součástek, a to tlustovrstvových odporů na bázi polymerů a cermetu. Tyto součástky mají zrnitou strukturu - vodivá zrna jsou rozptýlena v polymeru respektive ve skleněné fázi. Transport náboje v těchto strukturách se uskutečňuje přechodem nosičů přes barieru mezi vodivými zrny. Počet a kvalita těchto kontaktů výrazně ovlivňuje výsledné vlastnosti součástek. Provedli jsme korelaci mezi touto metodou a klasickými testovacími metodami jako je testování třetí harmonickou a šumovou spektroskopií. V rámci projektu byla navržena a realizována měřící soustava s ultrazvukovým budičem pracujícím ve frekvenčním rozsahu 10 kHz až 1 MHz. Předložená metoda využívá dva rozdílné zdroje signálu, a to ultrazvukové vlnění a střídavý elektrický proud. Na defekty uvnitř struktury vzorku působí mechanické kmity, které ovlivňují transport elektrického náboje měřenou strukturou. Výsledná informace se snímá na rozdílové frekvenci budících signálů - ultrazvuku a střídavého elektrického proudu. Pro potlačení amplitudy budících signálů byl použit dolnofrekvenční elektrický filtr s mezní frekvencí 5 kHz. Měřený vzorek tvoří spolu s budičem resonanční soustavu a při testování tlustovrstvových odporů připravených na korundovém substrátu jsme dosáhli vysoké citlivosti na resonančních frekvencích určených rozměry korundového substrátu. Pro vyloučení vlivu kontaktů jsme měřili na tlustovrstvových odporech 4-bodovou metodou. Intermodulační signál jsme měřili na rozdílové frekvenci v rozsahu 2 - 5 kHz. Amplituda intermodulačního signálu roste lineárně s amplitudou střídavého elektrického signálu a kvadraticky s rostoucím napětím na ultrazvukovém budiči. Dále amplituda intermodulačního napětí záleží na technologii přípravy vzorků. Intermodulační napětí závisí na velikosti proudu a změně odporu kontaktů mezi jednotlivými vodivými zrny ve struktuře tlustovrstvého rezistoru. Působením ultrazvukového signálu se mění plocha kontaktu mezi vodivými zrny ve vzorku, a proto je pozorována kvadratická závislost mezi napětím na ultrazvukovém budiči a intermodulačním napětím. Citlivost této metody závisí na šumovém pozadí měřící aparatury a v našem případě jsme dosáhli prahové spektrální hustoty asi 1,6x10^-17 V^2/Hz, což odpovídá ekvivalentnímu šumovému odporu 1 kiloohm. Při proudu 1 mA byla amplituda intermodulačního signálu asi jeden řád nad šumovým napětím měřící aparatury. V tomto případě ani při dlouhodobém měření nedochází k ohřevu vzorku. Relativní změna odporu pro tlustovrstvové odpory na bázi polymeru je řádu 10^-6, pro cermetové odpory jsme naměřili relativní změnu odporu řádu 10^-8. Existuje korelace mezi hodnotou odporu a intermodulačním napětím. Současně existuje korelace mezi hodnotou šumové spektrální hustoty, hodnotou amplitudy signálu třetí harmonické a amplitudou intermodulačního napětí. V obou případech dochází k tomu, že se zvyšováním počtu kontaktů mezi zrny uvnitř vzorku klesá jak hodnota intermodulačního napětí tak hodnota šumové spektrální hustoty, hodnota amplitudy signálu třetí harmonické a velikost odporu pro vzorky shodné geometrie. Tento závěr umožňuje posoudit technologii přípravy vzorků.

Český abstrakt

Záměrem projektu bylo prozkoumat možnosti aplikace nelineární elektro-ultrazvukové spektroskopie na nedestruktivní testování elektronických součástek, a to tlustovrstvových odporů na bázi polymerů a cermetu. Tyto součástky mají zrnitou strukturu - vodivá zrna jsou rozptýlena v polymeru respektive ve skleněné fázi. Transport náboje v těchto strukturách se uskutečňuje přechodem nosičů přes barieru mezi vodivými zrny. Počet a kvalita těchto kontaktů výrazně ovlivňuje výsledné vlastnosti součástek. Provedli jsme korelaci mezi touto metodou a klasickými testovacími metodami jako je testování třetí harmonickou a šumovou spektroskopií. V rámci projektu byla navržena a realizována měřící soustava s ultrazvukovým budičem pracujícím ve frekvenčním rozsahu 10 kHz až 1 MHz. Předložená metoda využívá dva rozdílné zdroje signálu, a to ultrazvukové vlnění a střídavý elektrický proud. Na defekty uvnitř struktury vzorku působí mechanické kmity, které ovlivňují transport elektrického náboje měřenou strukturou. Výsledná informace se snímá na rozdílové frekvenci budících signálů - ultrazvuku a střídavého elektrického proudu. Pro potlačení amplitudy budících signálů byl použit dolnofrekvenční elektrický filtr s mezní frekvencí 5 kHz. Měřený vzorek tvoří spolu s budičem resonanční soustavu a při testování tlustovrstvových odporů připravených na korundovém substrátu jsme dosáhli vysoké citlivosti na resonančních frekvencích určených rozměry korundového substrátu. Pro vyloučení vlivu kontaktů jsme měřili na tlustovrstvových odporech 4-bodovou metodou. Intermodulační signál jsme měřili na rozdílové frekvenci v rozsahu 2 - 5 kHz. Amplituda intermodulačního signálu roste lineárně s amplitudou střídavého elektrického signálu a kvadraticky s rostoucím napětím na ultrazvukovém budiči. Dále amplituda intermodulačního napětí záleží na technologii přípravy vzorků. Intermodulační napětí závisí na velikosti proudu a změně odporu kontaktů mezi jednotlivými vodivými zrny ve struktuře tlustovrstvého rezistoru. Působením ultrazvukového signálu se mění plocha kontaktu mezi vodivými zrny ve vzorku, a proto je pozorována kvadratická závislost mezi napětím na ultrazvukovém budiči a intermodulačním napětím. Citlivost této metody závisí na šumovém pozadí měřící aparatury a v našem případě jsme dosáhli prahové spektrální hustoty asi 1,6x10^-17 V^2/Hz, což odpovídá ekvivalentnímu šumovému odporu 1 kiloohm. Při proudu 1 mA byla amplituda intermodulačního signálu asi jeden řád nad šumovým napětím měřící aparatury. V tomto případě ani při dlouhodobém měření nedochází k ohřevu vzorku. Relativní změna odporu pro tlustovrstvové odpory na bázi polymeru je řádu 10^-6, pro cermetové odpory jsme naměřili relativní změnu odporu řádu 10^-8. Existuje korelace mezi hodnotou odporu a intermodulačním napětím. Současně existuje korelace mezi hodnotou šumové spektrální hustoty, hodnotou amplitudy signálu třetí harmonické a amplitudou intermodulačního napětí. V obou případech dochází k tomu, že se zvyšováním počtu kontaktů mezi zrny uvnitř vzorku klesá jak hodnota intermodulačního napětí tak hodnota šumové spektrální hustoty, hodnota amplitudy signálu třetí harmonické a velikost odporu pro vzorky shodné geometrie. Tento závěr umožňuje posoudit technologii přípravy vzorků.

Klíčová slova

Elekro-ultrazvuková spektroskopie

Vydáno

25.01.2009

BibTex


@techreport{BUT65591,
  author="Vlasta {Sedláková}",
  title="Závěrečná zpráva k řešení grantového projektu č. 102/07/P482",
  annote="Záměrem projektu bylo prozkoumat možnosti aplikace nelineární elektro-ultrazvukové spektroskopie na nedestruktivní testování
elektronických součástek, a to tlustovrstvových odporů na bázi polymerů a cermetu. Tyto součástky mají zrnitou strukturu -
vodivá zrna jsou rozptýlena v polymeru respektive ve skleněné fázi. Transport náboje v těchto strukturách se
uskutečňuje přechodem nosičů přes barieru mezi vodivými zrny. Počet a kvalita těchto kontaktů výrazně
ovlivňuje výsledné vlastnosti součástek. Provedli jsme korelaci mezi touto metodou a klasickými testovacími metodami jako
je testování třetí harmonickou a šumovou spektroskopií. V rámci projektu byla navržena a realizována měřící soustava s
ultrazvukovým budičem pracujícím ve frekvenčním rozsahu 10 kHz až 1 MHz. Předložená metoda využívá dva rozdílné zdroje
signálu, a to ultrazvukové vlnění a střídavý elektrický proud. Na defekty uvnitř struktury vzorku působí mechanické kmity, které
ovlivňují transport elektrického náboje měřenou strukturou. Výsledná informace se snímá na rozdílové frekvenci budících signálů -
ultrazvuku a střídavého elektrického proudu. Pro potlačení amplitudy budících signálů byl použit dolnofrekvenční elektrický filtr s
mezní frekvencí 5 kHz. Měřený vzorek tvoří spolu s budičem resonanční soustavu a při testování tlustovrstvových odporů
připravených na korundovém substrátu jsme dosáhli vysoké citlivosti na resonančních frekvencích určených rozměry korundového
substrátu. Pro vyloučení vlivu kontaktů jsme měřili na tlustovrstvových odporech 4-bodovou metodou. Intermodulační signál jsme
měřili na rozdílové frekvenci v rozsahu 2 - 5 kHz. Amplituda intermodulačního signálu roste lineárně s amplitudou střídavého
elektrického signálu a kvadraticky s rostoucím napětím na ultrazvukovém budiči. Dále amplituda intermodulačního napětí záleží na
technologii přípravy vzorků. Intermodulační napětí závisí na velikosti proudu a změně odporu kontaktů mezi jednotlivými vodivými
zrny ve struktuře tlustovrstvého rezistoru. Působením ultrazvukového signálu se mění plocha kontaktu mezi vodivými zrny ve vzorku,
a proto je pozorována kvadratická závislost mezi napětím na ultrazvukovém budiči a intermodulačním napětím. Citlivost této metody
závisí na šumovém pozadí měřící aparatury a v našem případě jsme dosáhli prahové spektrální hustoty asi 1,6x10^-17 V^2/Hz, což
odpovídá ekvivalentnímu šumovému odporu 1 kiloohm. Při proudu 1 mA byla amplituda intermodulačního signálu asi jeden řád nad
šumovým napětím měřící aparatury. V tomto případě ani při dlouhodobém měření nedochází k ohřevu vzorku. Relativní změna
odporu pro tlustovrstvové odpory na bázi polymeru je řádu 10^-6, pro cermetové odpory jsme naměřili relativní změnu odporu řádu
10^-8. Existuje korelace mezi hodnotou odporu a intermodulačním napětím. Současně existuje korelace mezi hodnotou šumové
spektrální hustoty, hodnotou amplitudy signálu třetí harmonické a amplitudou intermodulačního napětí. V obou případech dochází k
tomu, že se zvyšováním počtu kontaktů mezi zrny uvnitř vzorku klesá jak hodnota intermodulačního napětí tak hodnota šumové
spektrální hustoty, hodnota amplitudy signálu třetí harmonické a velikost odporu pro vzorky shodné geometrie. Tento závěr
umožňuje posoudit technologii přípravy vzorků.",
  chapter="65591",
  year="2009",
  month="january",
  type="report"
}