Ze względu na duże techniczne zapotrzebowanie na materiały o dużej stałej dielektrycznej umożliwiające postęp w zakresie miniaturyzacji elementów pojemnościowych są przedmiotem intensywnych badań. Wysoka efektywna przenikalność elektryczna materiału może być spowodowana samoistnymi właściwościami kryształu lub ceramiki lub wynikać z efektów typu Maxwella-Wagnera wywołanych tworzeniem się ci[...]

  Multilayer ceramic capacitors can offer small size, high capacitance, stable temperature characteristics, high reliability and low cost [1-8]. The successful attainment of these features is strongly dependent on applied dielectric materials. The MLCC structure manufactured in LTCC process consists of alternate dielectric layers and metallic electrodes in parallel configuration. High dielectric constant, small thickness and large number of dielectric layers are factors determining high volumetric efficiency of a multilayer capacitor. The progress in tape casting and LTCC technology has made it possible to produce hundreds of very thin dielectric layers with a thickness diminished down to 3 μm. The early dielectric formulations are based on BaTiO3 which resulted in necessity of the use of expensive platinum or gold platinum internal electrodes. Application of sintering aids lowering BaTiO3 firing temperature down to 1150°C allowed utilization of cheaper palladium-silver electrodes. A further decrease in this temperature making possible the use of Ag electrodes requires excessive amounts of fluxes and causes detrimental diminishing of dielectric constant of BaTiO3 ceramic. One of the best solutions overcoming these problems is the introduction of relaxor compounds with perovskite structure and a general formula of Pb(B’B")O3 (B’=Mg, Zn, Fe; B"=Nb, Ta, W). High and broad maxima of dielectric permittivity along with low sintering temperature and ability to form thin layers are advantages of capacitor dielectrics containing these materials. In this work the multicomponent composition of dielectric was tailored to attain a few purposes determining processing conditions and desired properties of multilayer capacito[...]

Tlenkowe ogniwa paliwowe SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) przekształcające energię chemiczną w elektryczną ze względu na swoją bardzo wysoką sprawność, prostą konstrukcję, różnorodność wykorzystywanych paliw i przyjazny dla środowiska charakter są w ostatnich latach przedmiotem intensywnych badań jako alternatywne źródło energii. Praktyczne wykorzystanie tych ogniw jest ciągle ograniczone ze wz[...]

  Wielowarstwowe ceramiczne kondensatory MLCC (Multilayer Ceramic Capacitors) stanowią ważną część rynku elementów biernych [1-5]. Do ich wytwarzania wykorzystywana jest technologia współwypalania ceramiki w niskich temperaturach - LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics). Ułożone w stos warstwy surowej folii dielektrycznej są laminowane i współspiekane w jednym procesie z wewnętrznymi elektrodami naniesionymi sitodrukiem i połączonymi równolegle. Typowymi materiałami na dielektryk kondensatorów MLCC są ferroelektryki i relaksory, takie jak BaTiO3, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, Pb(Fe2/3W1/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3, Pb(Mg1/2W1/2)O3. Wielowarstwowe kondensatory dostępne są w szerokim zakresie pojemności od pF do μF w zależności od wymaganego gabarytu, napięcia znamionowego, temperaturowego współczynnika pojemności. Obok wysokiej stałej dielektrycznej i niskiej temperatury spiekania umożliwiającej współspiekanie z tanimi elektrodami srebrowymi, bezołowiowy skład staje się istotnym kryterium przy poszukiwaniu nowych materiałów na dielektryk kondensatorów. Obiecującymi materiałami, który mogą spełnić wszystkie te wymagania, są nieferroelektryczne związki o strukturze perowskitu, stanowiące samorzutnie tworzące się kondensatory z zaporową warstwą wewnętrzną - IBLC (Internal Barrier Layer Capacitors). Najbardziej znanym przedstawicielem tej grupy jest CaCu3Ti4O12 [6]. Podobne właściwości dielektryczne ma inna grupa materiałów o strukturze podobnej do relaksorowych ferroelektryków, w której w pozycji A perowskitu ołów zastąpiono jonami Ca, Sr, Ba, Bi, Cu. Wysoką przenikalność dielektryczną odnotowano dla związków o składzie AFe1/2B" 1/2O3 (A = Ba, Sr, Ca; B"= Nb, Ta, Sb) [7], Ca(Fe2/3W1/3)O3 [8], Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3, Bi1/2Cu1/2(Fe1/2Ta1/2)O3 [9]. W artykule opisano otrzymywanie metodą odlewania folii ceramicznych z Bi1/2Cu1/2(Fe1/2Ta1/2)O3 oraz wytwarzanie wielowarstwowych kondensatorów z dielektrykiem wykonanym z tych folii. Przeprowadzon[...]

Designing and fabrication of a proper package becomes often crucial for ensuring optimal performance of a sensor. Relatively low cost and flexibility of thick film technology is favorable for small series of hybrid systems with unique specifications, e.g. those for special scientific applications. The present paper describes design and manufacturing of multilayer ceramic package for a new si[...]

Designing and fabrication of a proper package becomes often crucial for ensuring optimal performance of a sensor. Relatively low cost and flexibility of thick film technology is favorable for small series of hybrid systems with unique specifications, e.g. those for special scientific applications. The present paper describes design and manufacturing of multilayer ceramic package for a new si[...]

  W ostatnich dwóch dekadach nastąpił gwałtowny rozwój ogniw paliwowych umożliwiających bezpośrednie generowanie energii elektrycznej i ciepła z energii chemicznej pochodzącej z reakcji wodoru z tlenem, która zachodzi w ogniwie elektrochemicznym. Wysoka sprawność, duża gęstość energetyczna, duża niezawodność, długi czas życia, brak zanieczyszczenia środowiska, cicha praca i możliwość stosowania szerokiego wachlarza paliw stanowią ważne zalety tych urządzeń. Ogniwo paliwowe złożone jest z katody i anody przedzielonych elektrolitem. Na anodzie, do której dostarczane jest w sposób ciągły paliwo w postaci czystego wodoru lub związków bogatych w wodór, następuje utlenianie wodoru: H2 ⇒ 2H+ + 2e- . Na katodzie, do której dostarczany jest tlen lub powietrze, zachodzi redukcja tlenu do jonów O2-: O2 + 4e- ⇒ 2O2-. W ogniwie następuje transport jonów poprzez elektrolit od jednej elektrody do drugiej, a w obwodzie zewnętrznym zachodzi transport elektronów od anody do katody. Jeżeli zastosowany elektrolit jest przewodnikiem protonowym, na katodzie następuje reakcja jonów H+ z jonami O2- i powstaje woda: O2- + 2H+ ⇒ H2O. W przypadku gdy elektrolit stały przewodzi jony tlenu, reakcja ta ma miejsce na anodzie. Działanie ogniwa paliwowego jest limitowane jedynie dostarczeniem paliwa i wolno postępującą degradacją komponentów ogniwa. Ogniwa paliwowe znajdują coraz szersze zastosowanie jako generatory energii elektrycznej i ciepła - przenośne i stacjonarne, małej i dużej mocy. Wykorzystywane są m.in. w: przenośnych urządzeniach elektronicznych, elektrowniach stacjonarnych, systemach awaryjnego zasilania, pojazdach. Potrzebny jako paliwo wodór może być wytwarzany na drodze elektrolizy przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr czy energia słoneczna. Do produkcji wodoru znajdują również zastosowanie naturalne procesy biologiczne (np. fermentacja odpadów). Wodór z paliwa węglowodorowego można otrzymać wew[...]

  Technologia LTCC znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle mikrofalowym (rozwój telekomunikacji, systemów satelitarnych, globalny internet) służąc do produkcji wielofunkcyjnych obudów układów, a także elementów biernych takich jak kondensatory czy cewki [1]. Folia służąca do produkcji układów wielowarstwowych może charakteryzować się zadanymi właściwościami elektrycznymi i mechanicznymi. Charakter elektryczny finalnego materiału jest kontrolowany poprzez dobór proporcji oraz składu tlenków ceramicznych o znanej stałej dielektrycznej i współczynniku stratności. Jednakże, proces wytwarzania surowca ceramicznego jest skomplikowany - zwłaszcza z punktu widzenia jego wytrzymałości mechanicznej, która może obniżać się wraz z modyfikacją struktury poprzez eksperymentalne domieszkowanie gęstwy. Ponadto, należy precyzyjnie określić temperaturowy profil wypału struktury, uwzględniając rozszerzalność termiczną komponentów, ich temperatury topnienia, skłonność do odkształceń oraz reaktywność. Z punktu widzenia zastosowań w przemyśle mikrofalowym - badania nad materiałem skupiają się wokół kontroli przenikalności elektrycznej dla wysokich zakresów częstotliwości (MHz - GHz) [2]. Jednym ze sposobów obniżenia stałej dielektrycznej jest zastosowanie porowatej struktury materiału. Występowanie porowatości ma duży wpływ na elektryczne (rezystancja, przenikalność elektryczna, współczynnik stratności), mechaniczne oraz termiczne właściwości materiałów. Z jednej strony obecność porów często negatywnie wpływa na wytrzymałość mechaniczną struktury, z drugiej jednak przyczynia się także do znacznego obniżenia wartości stałej dielektrycznej. Zjawisko to wyjaśnić można rozpatrując porowatość w charakterze dodatkowo wprowadzonej fazy (powietrze lub próżni[...]

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia z zakresu technologii DBC (Direct Bonded Copper) pozwalającej na wytwarzanie podłoży ceramicznych pokrytych jedno- lub dwustronnie warstwą miedzi. Omówiono właściwości tych podłoży, a także ich potencjał aplikacyjny. Efektem badań przeprowadzonych w Krakowskim Oddziale ITE, było wstępne opracowanie technologii i konstrukcji układów elektroniki dużej mocy bazujących na technice DBC. Wytworzenie płytek testowych umożliwiło określenie minimalnej szerokości ścieżek oraz optymalnej odległości pomiędzy nimi. Przeprowadzone badania pozwalają na określenie obciążalności prądowej, możliwości realizacji połączeń ultra- i termokompresyjnych, a także możliwości montażu elementów dołączanych, takich jak rezystory, kondensatory, tranzystory mocy typu MOS-FET, diody LED oraz wybrane układy scalone. Przedstawiono również wybrane realizacje praktyczne układów elektroniki dużej mocy. Abstract. The article presents selected issues of DBC (Direct Bonded Copper) technology for the production of ceramic substrates coated at one or both sides with a thick Cu layers. Properties of DBC substrates and analysis of their areas of application are discussed. The preliminary work carried out in the Krakow Division of the ITE, resulted in the development of technology and design of high power electronics systems based on the DBC technique. Preparation of test samples, allowed to identify the minimum width of the paths, the minimum distance between them, their current capacity, the possibility of achieving thermo- and ultrasonic bonding connections and the ability to attach SMD elements, such as resistors, capacitors, transistors, power MOS-FET, LED and selected integrated circuits. In the paper various practical implementations of power electronics circuits are presented. (Application of DBC substrates for practical implementations in power electronics circuits). Słowa kluczowe: podłoża DBC, montaż SMT, układy dużej mocy. Keywor[...]

  Technologia LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) jest obecnie dość popularną metodą pozwalającą na otrzymywanie wielowarstwowych struktur o zróżnicowanych właściwościach z elementami zagrzebanymi, jak również elementami SMD na powierzchni [1]. Wynikająca z tej technologii wielowarstwowość struktur oraz możliwość budowania połączeń pionowych między warstwami (tzw. via hole) przyczynia się do postępu w zakresie miniaturyzacji układów elektronicznych. Podstawową trudnością przy opracowaniu składu materiałów ceramicznych przydatnych dla technologii LTCC jest obniżenie temperatury spiekania do poziomu 800-1000°C. Ponadto w dobie popularności elektroniki pracującej w wysokich częstotliwościach, ważnym zagadnieniem naukowym jest poszukiwanie nowych materiałów o niskiej przenikalności elektrycznej. Materiały tego typu stwarzają możliwość zbliżenia linii sygnałowych w układach mikrofalowych oraz zagęszczenia połączeń przy zachowaniu kontrolowanej impedancji linii, a także zmniejszenia przesłuchów pomiędzy liniami oraz opóźnień propagacji sygnału. Bloki funkcjonalne - elementy takie jak: anteny i szyki antenowe, linie transmisyjne i różnego typu układy pasywne (np. sprzęgacze, filtry) oraz elementy połączeń do montażu i integracji układów scalonych muszą być kompatybilne w częstotliwościach 2-140 GHz. Oznacza to, że do ich wytwarzania należy użyć materiałów charakteryzujących się niską przenikalnością elektryczną (najkorzystniej niską przenikalnością elektryczną oraz niskim współczynnikiem strat). Ponadto ich struktura wewnętrzna powinna być wytrzymała i umożliwiać precyzyjną obróbkę technologiczną (cięcie laserowe, nadruki ścieżek, laminacja) w rozdzielczości +/- 10 μm. Wprowadzenie porowatości wewnętrznej w materiale, prowadzi do obniżenia jego przenikalności elektrycznej nawet o 50% [2, 3]. Istotnym aspektem opisanych prac badawczych było osiągnięcie pożądanych parametrów elektrycznych (niska przenikalność w częstotliwości[...]