POMAK 1 Flashcards
Jak działa klej anizotropowy?
W procesie tym klej jest przez pewien czas podgrzewany pod naciskiem termody (hot bar),
następnie chłodzony i termoda jest unoszona. W ten sposób powstaje gotowe połączenie.
Klej przewodzący może występować w formie folii, taśm lub pasty. Zawiera on drobne
cząsteczki lub sfery przewodzące, które są odseparowane izolującą warstwą kleju. Wielkość
cząsteczek jest tak dobrana, że nie ma niebezpieczeństwa powstania zwarcia. Pozwala on na przepływ prądu jedynie między wyprowadzeniami w linii prostej, co uniemożliwia zwarcia.
Jakie są wady i zalety w montażu drutowym w stosunku do bezdrutowego?
Zalety:
-Większa elastyczność pracy
-Łatwiejsza kontrola jakości
-Mniej wymagająca technologicznie metoda montażu
Wady:
-Większa rezystancja i pojemność wykonywanych złącz
-Wymagana większa powierzchnia montażu
-Sekwencyjność, tzn nie da się wykonać na raz wielu setek złączy jak np. w przypadku flip-chip.
Jak dzielimy materiały stosowane w elektronice. Skomentuj podział pod kątem przewodzenia prądu
elektrycznego.
Przewodniki - Do grupy przewodników zaliczamy ciała stałe, w których nad całkowicie wypełnionym pasmem walencyjnym znajduje się częściowo zapełnione pasmo przewodnictwa lub gdy pasmo obsadzone zachodzi na pasmo puste. Elektrony znajdujące się w paśmie przewodnictwa nie są związane z konkretnym atomem, ale mogą przemieszczać się w całej objętości przewodnika.
Półprzewodniki - Półprzewodniki wyróżnia to, że nad całkowicie zapełnionym pasmem walencyjnym znajduje się puste pasmo przewodnictwa oddzielone pasmem energii wzbronionych. W półprzewodnikach przerwa energetyczna jest na tyle niewielka, że w temperaturze pokojowej, energia cieplna elektronów wystarcza do przeniesienia pewnej ich liczby z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Przeniesione elektrony mogą brać udział w przepływie prądu elektrycznego, a po przejściu do pasma przewodnictwa zostawiają w paśmie walencyjnym nieobsadzony dozwolony poziom energetyczny, który umownie nazywa się dziurą. Elektrony z pasma walencyjnego, mogą się przemieszczać zajmując miejsce sąsiadującej dziury, przewodzenie prądu elektrycznego opisuje się więc za pomocą elektronów i dziur.
Izolatory (dielektryki) - W izolatorach pasmo energii wzbronionych jest większe niż w półprzewodnikach
Przedstaw klasyczną teorię przewodnictwa elektronowego.
Model stosuje do elektronów klasyczną kinetyczną teorię gazów, zakładając, że bezładny ruch elektronów swobodnych w metalu odbywa się podobnie jak ruch cząsteczek w gazie i że są one rozpraszane na skutek zderzeń z nieruchomymi jonami sieci krystalicznej.
Jest niezgodny z wynikami badań nad konduktywnością. Z doświadczeń wynika, że rezystywność w pobliżu temperatury pokojowej zależy liniowo od temperatury.
Ale:
- wskazuje, że przewodzenie metali jest związane z ruchem ujemnie naładowanych elektronów.
- wyjaśnia podstawowe zasady rządzące prawami przepływu prądu elektrycznego przez metale
- obrazuje dlaczego przewodność zależy od temperatury.
Co to jest temperaturowy współczynnik rezystywności?
Temperaturowy współczynnik rezystancji (α lub TWR) – względna zmiana rezystancji danego
materiału przy zmianie temperatury o 1 K, wyrażona w K−1. W elektronice stosuje się między innymi
rezystory wykonane ze specjalnych stopów metali o małym α, jak manganin czy konstantan oraz
elementy półprzewodnikowe o dużym, ujemnym α – termistory.
Zależność rezystancji od temperatury jest dla większości metali w przybliżeniu liniowa i dla
szerokiego przedziału temperatur prawdziwy jest wzór:
gdzie: Rt = Ro(1+ α * dT)
Rt – rezystancja w temperaturze [Ω],
Ro – rezystancja w temperaturze odniesienia [Ω],
α – temperaturowy współczynnik rezystancji [K−1],
dT – zmiana temperatury równa [K].
Jakie są wymagania i zastosowania materiałów przewodowych?
Wymagania: * elektryczne (wysoka konduktywność)
* mechaniczne (wytrzymałość na rozciąganie, giętkość, brak skłonności do „płynięcia”
* termiczne (wysoka przewodność cieplna, wysoka dopuszczalna temperatura pracy,
wysoka temperatura topnienia, łatwa lutowalność i spawalność)
* chemiczne (mała aktywność chemiczna, odporność na korozję) * ekonomiczne
(względnie niski koszt)
Zastosowanie: * Przewody gołe
* Izolowane
* Szynowe
* Kable- elektroenergetyczne, sygnalizacyjne i telekomunikacyjne
* Druty nawojowe
Styki: podział, zastosowanie, rezystancja styku i czynniki mające na nią wpływ.
elektryczny- połączenie w torze prądowym, w którym przepływ prądu jest możliwy dzięki dociśnięciu do siebie dwóch styków
łączeniowy- w trakcie normalnej pracy ma łączyć lub rozłączać sygnały i prądy
niełączeniowy- w trakcie normalnej pracy nie podlega rozłączeniu lub łączeniu
Rezystancja styku:
-rezystancja dodatkowa wynikająca z zagęszczenia prądu przy mikro-nierównościach i korozji powierzchni styku
Czynniki mające wpływ na rezystancję styku:
siła nacisku
powierzchnia materiałów
materiał styku
Jak powstaje podłoże półprzewodnikowe używane do wykonania przyrządu
półprzewodnikowego?
Podstawowym materiałem, z którego wytwarzane są półprzewodnikowe układy scalone, jest krzem
(Si). Jest to jeden z najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie pierwiastków. Do wytwarzania
wyrobów półprzewodnikowych potrzebny jest krzem w postaci monokrystalicznych płytek, płytki te
mają grubość około 1 mm i średnicę równą 20 cm lub 30 cm. Płytki te powstają w wyniku cięcia
monokryształów krzemu mających postać walców o średnicy równej średnicy płytek i długości
sięgającej kilkudziesięciu centymetrów. Walce te są to monokryształy wyprodukowane metodą
Czochralskiego. Po pocięciu monokryształu na płytki podłożowe płytki te poddaje się bardzo
starannemu polerowaniu i trawieniu powierzchni, aby były idealnie płaskie i pozbawione wszelkich
zanieczyszczeń.
Jakie wyróżniamy rodzaje polaryzacji w dielektrykach?
polaryzacja elektronowa - polega na przesunięciu ujemnego ładunku elektronów w stosunku do dodatniego ładunku jądra. Moment dipolowy, jaki powstaje w takim wypadku jest wprost proporcjonalny do przyłożonego pola elektrycznego, a współczynnik proporcjonalności (alfa) nazywa się polaryzowalnością elektronową.
polaryzacja jonowa - związana jest z przesunięciem jonów spowodowanym obecnością zewnętrznego pola elektrycznego. Zmiana położenia jonów wywołuje oddziaływanie sił sprężystych przeciwdziałających przemieszczeniu ładunku. Sytuacja jest zbliżona do polaryzacji elektronowej, jednak charakter sił jest inny.
polaryzacja dipolowa - nazywana jest orientacyjną, wynika z uporządkowania momentów dipolowych w cząstkach, gdzie moment ten ma charakter trwały.
Polaryzacja orientacyjna
Polaryzacja ładunkiem przestrzennym
Wyjaśnij efekt ferroelektryczny.
Polega on na istnieniu spontanicznie spolaryzowanych domen elektrycznych, które pod pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego się porządkują i rozrastają. Ferroelektryki w przeciwieństwie do dielektryków posiadają histerezę właśnie ze względu na te domeny.
Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi ferroelektryk są polaryzacja spontaniczna oraz przenikalność elektryczna i stratność.
Omów charakterystykę P=f(E) materiału ferroelektrycznego.
Właściwości dielektryczne ferroelektryków szczególnie silnie zależą od temperatury. Poniżej
temperatury krytycznej zwanej temperaturą Curie substancje te wykazują bardzo dużą przenikalność
elektryczną, nieliniowość i histerezę. Przy zbliżaniu się do temperatury Curie przenikalność rośnie,
często do bardzo dużej wielkości. Powyżej tej temperatury zanika polaryzacja spontaniczna, a
przenikalność zaczyna stopniowo spadać zgodnie z prawem Curie-Weissa. Wykres histerezy
Oblicz rezystywność skrośną.
ρs=(Rs*A)/g
ρs-rezystywność skrośna
Rs-rezystancja skrośna
A-pole powierzchni górnej
g-odległość pomiędzy elektrodami
Oblicz rezystywność powierzchniową.
ρr= [π(d1+d2)/(d2-d1)]*Rp
d1, d2-średnice elektrod (d2-średnica wewnętrzna; d1-srednica zewnętrzna)
Rp-rezystancja powierzchniowa
ρr-rezystywność skrośna
Opisz proces magnesowania ferromagnetyka.
Jeżeli taki materiał ferromagnetyczny umieścimy w zewnętrznym polu magnetycznym
zaobserwujemy, że próbka uzyskuje duże namagnesowanie w relatywnie niskim polu magnetycznym.
Dzieje się tak dlatego, że momenty magnetyczne atomów wewnątrz domen dążą do ustawienia się
zgodnie z polem oraz, że przesuwają się ściany domen: domeny zorientowane zgodnie z polem rosną
kosztem domen o innej orientacji.
Co to temperatura Curie?
Temperatura Curie to temperatura, powyżej której ferromagnetyk gwałtownie traci swoje
właściwości magnetyczne i staje się paramagnetykiem, zjawisko to wynika ze zmiany fazy ciała
stałego. Nazwa pochodzi od nazwiska francuskiego fizyka Pierre’a Curie, męża Marii SkłodowskiejCurie.
Zaproponuj różne podziały materiałów dielektrycznych.
Ze względu na rodzaj polaryzacji:
niepolarne- cząsteczki dielektryka niepolarnego przy braku pola elektrycznego nie są dipolami
polarne- dielektrykach polarnych cząsteczki dielektryka są dipolami nawet w nieobecności zewnętrznego pola elektrycznego
Dielektryki o specjalnych właściwościach:
-piezoelektryki- występuje w nich polaryzacja przy odkształceniach sprężystych pod wpływem przyłożonych naprężeń (efekt piezoelektryczny)
piroelektryki- komórka elementarna kryształu nie ma środka symetrii i ma tylko jedną oś symetrii (oś polarna) to materiał wykazuje spontaniczną polaryzację i efekt piroelektryczny, który polega na powstaniu polaryzacji wskutek zmiany temperatury kryształu
ferroelektryki- ferroelektryki stanowią podgrupę piroelektryków, w których spontaniczną polaryzację można odwrócić poprzez zewnętrzne pole elektryczne. Charakteryzują się histerezą polaryzacji oraz bardzo dużą i nieliniową przenikalnością dielektryczną. Zależy ona silnie od temperatury i osiąga maksimum w temperaturze zwanej temperaturą Curie
elektrety- dielektryki, w których w sposób trwały utrzymuje się polaryzacja dipolowa lub stan naładowania elektrycznego. Elektrety wytwarzają zewnętrzne pole elektryczne i w tym sensie są elektrostatycznymi odpowiednikami magnesu trwałego
Opisz metodę flip-chip
Polega ona na umiejscowieniu pól lutowniczych na spodzie elementu zamiast na jego brzegach, co pozwala na większą ilość połączeń i większa kompaktowość chipów. Metoda flip-chip, polega na kontrolowanym przewróceniu danego elementu w miejsce w którym ma być umieszczony. Obydwa elementy można połączyć albo klejem albo je zlutować. Kontrolowane przewrócenie polega na umieszczeniu kamery która „patrzy” na chip jak i na miejsce w którym owy chip ma się znaleźć. Po nałożeniu tych obydwu obrazów na siebie widać o ile należy przesunąć element, aby po przewróceniu go znalazł się on na właściwym miejscu.
Zalety:
Jedną z najistotniejszych zalet techniki flip chip jest niewielka długość ścieżki połączenia.
Niska rezystancja i indukcyjność wyprowadzeń predestynuje ten sposób montażu do zastosowań
w zakresie wysokiej częstotliwości.
Z innych wyróżniających się zalet montażu flip chip można wymienić: – możliwość zmniejszenia
wymiarów struktur przy dużej liczbie połączeń (do 400) wykonywanych w topografii wyprowadzeń
matrycowych
zwiększenie skuteczności odprowadzenia ciepła przez przeciwną do kontaktów stronę
niezabudowanej struktury
zwiększenie odporności połączenia na udary i wibracje mechaniczne
możliwość jednoczesnego wykonywania setek złączy.
Wady:
brak jego elastyczności (szczególnie w połączeniach lutowanych), co w warunkach
niedopasowania współczynników rozszerzalności cieplnych elementu i podłoża może prowadzić do
znacznych naprężeń.
Z tego powodu wypełnia się szczelinę pomiędzy strukturą i podłożem (zawierającą kontakty)
kompozytem na bazie polimeru.
Trudność inspekcji jakości ukrytych złączy
Konieczność prześwietlania promieniami X
Słaba kompatybilność procesu z klasycznym montażem powierzchniowym
Konieczna bardzo duża dokładność montażu
Zwłaszcza w wypadku złączy klejonych (przy lutowaniu, wskutek dużego napięcia
powierzchniowego może nastąpić „samoustawialność” struktur)
Podział technik montażu – omów wybraną
Metody:
-Montaż drutowy:
a) Termokompresja
b) Ultrakompresja
c)Ultra-termokompresja
W każdym typie montażu tego typu, drut jest dołączany na obu końcach przy wykorzystaniu kombinacji:
a)Ciepła
b) Ciśnienia
c) Energii ultradźwięków
-TAB (Tape Automatem Bonding)-montaż z taśmy
- Flip - Chip - skomplikowana metoda montażu powierzchniowego stosowana najczęściej do połączenia płytki krzemowej z wyprowadzeniami za pomocą kul ołowianych pozłacanych chemicznie i następnie nadrukowywanych.
Proces technologiczny:
a) Wytwarzanie kontaktów podwyższonych
b)Podawanie i pobieranie struktur
c) Topnikowanie
d) Lutowanie
e)Wypełnianie
