AZ ELEKTRONIKAI TECHNOLÓGIA TANSZÉK LABORATÓRIUMAI DR. HARSÁNYI GÁBOR TANSZÉKBEMUTATÓ AZ NNA PROJEKT TÁRSTANSZÉKEINEK
BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY
LEGFŐBB HAZAI TÁMOGATÓINK AZ INFRASTRUKTÚRA MEGÚJÍTÁSÁBAN- 2010
2/53
NYOMTATOTT HUZALOZÁSÚ LEMEZ (NYÁK) LABORATÓRIUMOK – V2.003, V2. 121, V2. 122 • laborfelelős: dr. Gál László • fókusz: • kísérleti NYHL készítés, prototípus készítés, • nagy vezetéksűrűségű, többrétegű NYHL-ek, • környezet kímélő technológiák.
3/53
FELÜLETI SZERELÉSTECHNOLÓGIA (SMT) LABORATÓRIUM - V2.204 • laborfelelős: dr. Ruszinkó Miklós • fókusz: • kis raszterosztású, nagy alkatrész sűrűségű elektronikus áramkörök szerelése, • BGA (Ball Grid Array) alkatrészek forrasztása és javítása, • gép- és folyamatképesség vizsgálatok pasztanyomtató- és beültető berendezéskre, • átmenő-furat-paszta (Pin-in-Paste) technológia, gőzfázisú forrasztás
4/53
MIKROHUZAL-KÖTÉS LABORATÓRIUM V2.202 • laborfelelős: dr. Németh Pál • fókusz: • ultrahangos alumínium huzal kötés, • vastagréteg és NYHL köthetőségi vizsgálatok különböző bevonatok esetén, • mikro-huzal minőség és megbízhatóság vizsgálatok.
5/53
LÉZERTECHNOLÓGIA LABORATÓRIUM V2.218 • laborfelelős: dr. Berényi Richárd • fókusz: • merev és hajlékony áramköri hordozók mikro-strukturálása, • szenzorok kialakítása, • lézeres jelölések a gyártóiparban, • lézeres forrasztás.
6/53
VÉKONYRÉTEG ÉS LITOGRÁFIAI LABORATÓRIUM - V2.205B, V2.214 • laborfelelős: Sinkovics Bálint • fókusz: • vékonyréteg párologtatás és porlasztás, • fotolitográfiai és lézeres mintázat kialakítás, • ellenállás hálózatok, keménybevonatok, képcső fémezés
7/53
VASTAGRÉTEG ÉS LTCC LABORATÓRIUM V2.205A • laborfelelős: dr. Illés Balázs • fókusz: • vastagréteg ellenállás hálózatok, • polimer vastagrétegek, • LTCC-k mikrofluidikai alkalmazásai
8/53
HIBAANALITIKA LABORATÓRIUM V2.215 • laborfelelős: dr. Gordon Péter • fókusz: • elektronikus áramkörök, csatlakozók, alkatrészek hibaanalítikája, • röntgen és akusztikus mikroszkópia, • RoHS (Restriction of Hazardous Substances) kompatibilitás vizsgálatok • keresztcsiszolatok készítése, festék-penetrációs repedés vizsgálat • anyag- és fémszerkezettani vizsgálatok optikai és pásztázó elektronmikroszkóp segítségével, kiegészítve EMP vizsgálattal
9/53
AUTOMATIKUS OPTIKAI ELLENŐRZÉS (AOI) LABORATÓRIUM - V2.205B • laborfelelős: dr. Jakab László • fókusz: • megvilágítás és vizsgáló algoritmus optimalizálás, • új optikai hibakereső módszerek kidolgozása, • AOI megoldások újfajta kihívásokhoz (pl. ólommentes és átmenő furat pasztázott forraszkötések, speciális elektromechanikai alkatrészek)
10/53
KLIMATIKUS VIZSGÁLATI LABORATÓRIUM V2.201A • laborfelelős: dr. Németh Pál • fókusz: • klimatikus vizsgálatok elektronikus alkatrészekre, • gyorsított élettartam vizsgálatok, • hibák kialakulásának megfigyelése
11/53
NANOVIZSGÁLATI LABORATÓRIUM V2.215 • laborfelelős: Molnár László Milán • fókusz: • atomerő mikroszkópia, • felületi profil mérések: érdesség, topográfia, szennyező anyag vizsgálat, • makromolekuláris immobilizáció meghatározása bioérzékelők felületén
12/53
ÉRZÉKELŐK ÉS MIKROFLUIDIKA LABORATÓRIUM - V2.217 • laborfelelős: dr. Sántha Hunor • fókusz: • non-invazív, kényelmes és viselhető vezeték nélküli orvosi érzékelők, • kémiai- és bioérzékelők, ezek különböző mérés vezérlő, valamint adatkezelő segédeszközei, • mikrofluidika
13/53
SZÁMÍTÓGÉPPEL SEGÍTETT TERVEZÉS (CAD) ÉS SZIMULÁCIÓS LABORATÓRIUM - V2.201 • laborfelelős: dr. Berényi Richárd • fókusz: • merev és hajlékony áramkörtervezés, • elektromos és termikus szimulációk, 3D-s képalkotás az egységekről, • hibrid áramkör és multichip modul tervezés
14/53
VÁLLALATIRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK (VIR) LABORATÓRIUM - V2.216 • laborfelelős: dr. Martinek Péter • fókusz: • vállalatirányítási rendszerek (fejlesztés, bevezetés, üzemeltetés) • vállalati alkalmazásintegráció • vállalati folyamatmodellezés és optimalizáció
15/53
E-ÜZLETVITEL, ADATVÉDELEM ÉS INFORMÁCIÓSZABADSÁG „VIRTUÁLIS” LABORATÓRIUMOK • laborfelelős: dr. Székely Iván • fókusz: • IT megoldások az E-kereskedelem és E-üzletvitel területeiről • adatvédelmi megoldások • közérdekű adatok hozzáférését biztosító IT megoldások
16/53
HIBAANALITIKA FELÜLETI HIBAJELENSÉGEK ELEKTRONIKUS ESZKÖZÖKBEN (P2-T2) DR. ILLÉS BALÁZS, MEDGYES BÁLINT 2010. FEBRUÁR 21.
BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY
HIBAANALITIKA; MINŐSÉG ÉS MEGBÍZHATÓSÁG Fókuszban: • Valós elektronikai gyártási hibák elemzése, a hibák gyökérokainak meghatározása és azok elhárítása • Elektronikus készülékek gyorsítottélettartamvizsgálatai megemelt környezeti körülmények között • Elektronikus kötések minősítő vizsgálatai
18/53
HIBAANALITIKAI BERENDEZÉSEK Röntgen mikroszkóp (Dage XiDAT 6600)
Vizsgálatok: • golyós (BGA, CSP) forrasztott kötések (geometria, zárvány, forraszhíd) • felületszerelt alkatrészek forrasztott kötései (geometria, gyöngy, zárvány) • mikrohuzalkötések (golyós, ékes kötés, huzalszakadás) • nyomtatott huzalozású lemezek belső vezetőpályái • elektromechanikai alkatrészek (érintkezők, tekercselések, motorok) 19/53
HIBAANALITIKAI BERENDEZÉSEK Pásztázó elektronmikroszkóp (FEI Inspect S50) • gyorsítófeszültség: 200 V - 30 kV • felbontás: <5 nm • detektorok: BSED, SED, LFD, EDX • alacsony és nagyvákuum üzemmód
• felületi analízisek és anyagösszetétel-vizsgálta 20/53
HIBAANALITIKAI BERENDEZÉSEK Pásztázó akusztikus mikroszkóp (Sonix HS 1000)
• Repedések, delaminációk, zárványok, réteghatárok, stb. roncsolás mentes kimutatása • 15, 50, 75 és 110 MHz-es jelátalakítókkal 21/53
HIBAANALITIKAI BERENDEZÉSEK Röntgenfluoreszcens spektrométer, XRF (Spectro Midex)
• RoHS/WEEE megfelelőségi vizsgálatok • lokális anyagösszetétel-mérés laterális felbontása: 0.2mm • kimutatható elemek: Na és U között • folyadékok, porok és szigetelő minták analízise is lehetséges 22/53
KLÍMAÁLLÓSÁGVIZSGÁLATI KAMRÁK • THB kamra • ESPEC SH-241 és WEISS • Nedves-meleg tesztek terhelés alatt • -40…+150 °C, 20…100 %RH
• HAST kamra • ESPEC EHS-211 • Nedves-meleg tesztek túlnyomás alatt • 105…+143 °C, +2·10 4…2·105 Pa, 75…100 %RH
• Hősokk kamra • ESPEC TSE-11-A • -65…+200 °C 23/53
FELÜLETI HIBAJELENSÉGEK ELEKTRONIKUS ESZKÖZÖKBEN Whisker képződés: tiszta ón bevonatokból spontán növekedő tűszerű ón egykristályok. Elektrokémiai migráció: feszültség alatt lévő vezetősávok között a fémek ionizációja következtében vezető dendritek növekedése tapasztalható. 24/53
MIGRÁCIÓS KÍSÉRLETEK • Migráció valós idejű optikai monitorozása THB kamrában, a dendrit növekedés és párakondenzáció megfigyelése • Különféle kontaktusfelületbevonatok migrációs tulajdonságainak vizsgálata
25/53
WHISKER NÖVEKEDÉSE KÖZTES RÉTEGGEL ELLÁTOTT MINTÁKON • Ag és Ni köztes rétegek hatásának vizsgálata • Tesztek: 105ºC/100RH%, 40ºC/95RH%, 50ºC/25RH%, 4000 óra
26/53
WHISKER NÖVEKEDÉSE KÖZTES RÉTEGGEL ELLÁTOTT MINTÁKON
• Ni3Sn4 intermetalikus réteg képződésének vizsgálata • Szemcseorientáció meghatározása az (TEMXRD) • Társ kutatóintézet: NIMS Japán 27/53
WHISKEREK ÚJRAKRISTÁLYOSÍTOTT ÉS HŐKEZELT MINTÁKON • A whiskerek növekedési hajlamának csökkentése hőkezeléssel és újrakristályosítással • Társ kutatóintézet: NIMS Japán
Referencia minta, 105ºC/100RH% 1600h
Újrakristályosított minta, 105ºC/100RH% 1600h 28/53
WHISKEREK RÉZZEL ÖTVÖZÖTT ÓN BEVONATOKON • Rézzel ötvözött (0-5wt%) ón bevonat vizsgálata whisker növekedés szempontjából • Társ kutatóintézet: NIMS Japán
Cu 5 wt%, 1000h 105ºC/100RH%
Cu 2 wt%, 1000h 105ºC/100%RH 29/53
ÉRZÉKELŐK ÉS MIKROFLUIDIKA LABORATÓRIUM BIOFUNKCIONALIZÁLT FELÜLETEK KUTATÁSA PÁSZTÁZÓ-MIKROSZKÓPIÁS MÓDSZEREKKEL (P4-T3) BONYÁR ATTILA, DR. SÁNTHA HUNOR 2010. FEBRUÁR 21.
30/53
ÉRZÉKELŐK ÉS MIKROFLUIDIKA Fókuszban: 1) Viselhető érzékelők Non-invazív technikák Wireless adattovábbítás Pl. EKG, pulzoximéter 2) Bioérzékelők Eszközfejlesztés – platform technológiák • Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRi) • Hordozható Elektrokémiai Impedancia Spektroszkópia (EIS) mérőplatform Transzducer fejlesztés Alapkutatás 3) Mikrofluidikai rendszerek 3D Rapid Prototyping Technology (RPT) Polimer megmunkálás (pl. PDMS) 31/53
VISELHETŐ ÉRZÉKELŐK Magzati pulzoximetria • • • •
Non-invazív , reflexív pulzoximetriai méréstechnika, Szülés közben a magzat agyi oxigénellátottságának monitorozására, Wireless adatátvitel, Világon legkisebb méret (átmérő 23 mm, vastagság 7 mm).
Wireless EKG készülék 10mm LED (NIR + piros) ASIC RF IC
Fotódióda 32/53
BIOÉRZÉKELŐK SPRi – Felületi plazmon rezonancia imaging mérőplatform • Kretschmann konfiguráció 1 MP CCD kamerával • Moduláris mikrofluidikai cella és prizmatartó • 20 * 20 mm2 chipen akár 100 funkcionalizált pont
33/53
BIOÉRZÉKELŐK EIS Reader – Kézi Elektrokémiai Impedancia Spektroszkópia mérőplatform • eldobható mikrofluidikai cartridge
• 3 Hz – 100 kHz frekvencia tartomány • Beépített adatkiértékelés • Wireless kommunikáció (e-health rendszer) • 10*10*20 cm3 méret
34/53
BIOÉRZÉKELŐK További analitikai berendezések Spektrofotométer fényforrásokkal: Avantes AvaLight (UV, VIS, NIR, IR)
Potenciosztátok: Voltalab PGZ 301 (CV, EIS), Voltalab PST 50 (CV).
35/53
MIKROFLUIDIKAI RENDSZEREK 3D RPT – Rapid Prototyping Technology • Objet Eden 250 3D nyomtató • PDMS alapú mikrofluidika • Direkt RPT alapú mikrofluidikai prototípusok
36/53
A P4-T3 ALPROJEKT CÉLJAI Sok dolog, ami bio… 0,5 - 10 nm
…egyben nano is! Bármilyen bioreceptorként beépített (immobilizált) molekula (pl. egy enzim) esetében a bioérzékelő optimális működése a nanoszerkezet és nanoorientáció jóságán múlik.
Az aktív centrum torzulása az immobilizáció miatt
Helytelen és működésképtelen orientáció HELYES IMMOBILIZÁCIÓ 37/53
A P4-T3 ALPROJEKT CÉLJAI Bioreceptor rétegek nanostrukturáltságának optimalizálása
Mi az optimális felületi borítottság?
Mi az optimális receptor orientáció?
38/53
DNS NANOBOROTVÁLÁS A DNS nanoborotválás (nanoshaving) és alkalmazása
Az eljárás elve: a felületre felvitt DNS réteg eltávolítása a pásztázó tű nyomásának növelésével Keresztmetszeti analízis 39/53
DNS NANOBOROTVÁLÁS A DNS nanobeültetés (nanografting/nanopatching) és alkalmazása DNS molekulák
Alkántiol SAM
Forrás: S. Xu – 2000
40/53
DNS NANOBOROTVÁLÁS Nanoborotválás a gyakorlatban Dr. Giampaolo Zuccheri (Bolognai Egyetem) laboratóriumában közösen készített képek MultiMode AFM – képalkotás folyadékcellában DNS réteg nanoborotválása (nanoshaving) A leborotvált DNS réteg vastagsága 1,908 nm! Szükséges hordozó felületi érdessége Ra < 0,3 nm! 41/53
DNS NANOBOROTVÁLÁS Bioreceptor felületek orientációjának AFM nanoborotválásos összehasonlító vizsgálata
A DNS receptor nanobortválás mint „egzotikus” vizsgálati mód elsősorban ORIENTÁCIÓ felőli megközelítés:
hibridizáció Forrás: M. Castronovo 2008
immobilizáció
42/53
PÁSZTÁZÓSZONDÁS MIKROSZKÓPIA FELÜLETEK MINŐSÍTÉSE SPM-MEL (P2-T1)
MOLNÁR LÁSZLÓ MILÁN, DR. JAKAB LÁSZLÓ 2010. FEBRUÁR 21.
BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY
FELÜLETEK MINŐSÍTÉSE SPM-MEL
Fókuszban: • Különböző pásztázószondás mérési módszerek alkalmazása változatos motivációval, például: • szennyeződések kimutatása (kapcsolódás a P2-T2-vel), • elektrokémiai célú elektródák minősítése (kapcsolódás P4T3-mal) • felületi jellemzők és optikai tulajdonságok összefüggései (a topográfia szimulációhoz szolgáltat paramétereket)
44/53
PÁSZTÁZÓSZONDÁS MIKROSZKÓP SPM – Veeco (Bruker) diInnova
diInnova
45/53
A MIKROSZKÓP JELLEMZŐI, MÉRÉSI MÓDJAI • • • • • • • • • • •
Kontakt mód AFM TappingMode™ AFM Laterális erő Pásztázó alagútmikroszkóp Mágneses erő PhaseImaging™ Elektrosztatikus erő Vezető Atomerő C-AFM Erő-távolság pontspektroszkópia I-V pontspektroszkópia Nanolitográfia
46/53
„HA KALAPÁCSOD VAN, KERESD A SZÖGEKET” •
• •
fémek, üvegek: • elektródák, • vékony- és vastagrétegek, • bevonatok, … polimerek: • pórusos bevonatok, szerves minták: • sejthalál, • vezikulák (membránbuborék) • DNS,…
SPM
47/53
FELÜLETI SZENNYEZŐK
AgPd vastagréteg szennyeződése Gyártástechnológiai problémákat okoz!
48/53
TOPOGRÁFIA ÉS OPTIKAI TULAJDONSÁGOK •
Optikai jelenségek (szórás, visszaverés) függnek a felület minőségétől • Hullámhossz alatti méretskála fontos! • Példa: különböző anyagú forraszanyagok optikai vizsgálata • Másik példa: üvegek transzmissziója, iránykarakterisztika
49/53
ITO BEVONAT
•
Átlátszó vezető rétegként használják (TFT kijelzők)
•
maszkolás után mérhető a bevonat vastagsága
50/53
SEJTHALÁL RAJZON ÉS AFM ALATT
Együttműködés a SE Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézetével
51/53
POLIMER BEVONATOK •
Felületi térképek fém és polimer mintákon Pl.: Biokompatibilis gyógyszermegkötő PUR bevonatok (kapcsolódás P3-T3)
Koszorúér-sztentek…
…és bevonatuk 52/53
VÁRJUK A NANO (VAGY NEM NANO) SZÖGEKET!
53/53
