Labortagebuch Januar 2011
19.1.11: Magnet-Variometer
Diese Festinduktivität hat nominell 22 µH. Wenn man aber
einen Magneten an die Spule hält, wird die Induktivität kleiner. Der Magnet im
Bild stammt übrigens aus dem Magnetverschluss des Retroradios. Allgemein
gilt: Wenn ein Ferritkern einem starken Magnetfeld ausgesetzt wird,
gelangt er ganz oder teilweise in die Sättigung und seine Permeabilität sinkt.
Die Induktivität kann damit z.B. im Bereich 1 : 10 abgestimmt werden.
Variometerabstimmung ersetzt die Abstimmung mit einem Drehko und wurde
teilweise in Autoradios eingesetzt. Allerdings gibt es ein Problem mit der
Dämpfung. Weil der induktive Widerstand bei hohen Frequenzen sinkt, der
Serien-Dämpfungswiderstand des Spulendrahtes jedoch konstant bleibt, verringert
sich die Güte. Hier ein Beispiel für einen Mittelwellenkreis:
Drehkoabstimmung:
L = 330 µH, C = 270 pF, f = 530 kHz, RL = 1100 Ω, R = 10 Ω, Q = 1100 Ω / 10 Ω = 110, b= 630 kHz / 110 = 6
kHz
L = 330 µH, C = 30 pF, f = 1600 kHz, RL = 3300 Ω, R = 10 Ω, Q =3300 Ω / 10 Ω = 330, b = 1600 kHz / 280 = 5
kHz
Variometerabstimmung
L = 330 µH, C = 270 pF, f = 530 kHz, RL = 1100 Ω, R = 10 Ω, Q= 1100 Ω / 10 Ω = 110, b= 630 kHz / 110 = 6
kHz
L = 35 µH, C = 270 pF, f = 1600 kHz, RL = 360 Ω, R = 10 Ω, Q = 360 Ω / 10 Ω = 36, b = 1600 kHz / 36 = 44 kHz
Man sieht, bei Drehkoabstimmung bleibt die Bandbreite am
oberen Ende fast gleich, bei Variometerabstimmung wird sie größer. Hier ein Versuch
mit dem Mittelwellen-Retroradio. Der Ferritstab wird teilweise magnetisiert. Im
unteren Bereich kann man gut abstimmen. Im oberen Bereich verschlechtert sich
die Empfindlickeit.
15.1.11: Testplatinen von Günther Zöppel
Jeder Bastler kennt das: Man hat ein
interessantes Projekt
entdeckt und möchte es nachbauen und evtl. modifizieren,
scheut aber für erste
Tests den Aufwand des Herstellens einer Leiterplatte. Da helfe ich mir
folgendermaßen: Ich nehme einen papiernen Ausdruck
(meinetwegen auch das aus
einer Zeitschrift ausgeschnittene Layout) der betreffenden Leiterplatte
im
Maßstab 1:1 und klebe es auf ein Stück Hartpapier
bzw. Pertinax. Nach Trocknung
des Klebstoffs bohre ich dem aufgeklebten Layout entsprechend alle
Löcher,
stecke die Bauelemente durch, schneide die überstehenden Enden
der Anschlüsse
ab und verdrahte anhand der erkennbaren Leiterzüge einfach
Punkt für Punkt mit
Drahtresten. Jeder, der schon mal einen Widerstand oder Kondensator mit
umgebogenen,
in der Originallänge belassenen
und
sozusagen als Leiterzug missbrauchten Anschlussdrähten aus
einer Behelfsplatine
ausbauen musste, wird dieses hier beschriebene Verfahren zu
schätzen wissen. Der Auslötvorgang geht genauso gut
wie bei einer Originalplatine.
Als Kleber hat sich Holzkaltleim gut bewährt. Sollte auf dem
Pertinax keine
gute Haftung erzielt werden, kann man auch mit papiernen
Selbstklebeetiketten
eine haftfähige Untergrundvorbereitung treffen.
Siehe auch: Die Papierplatine
15.1.11: Handy-Ladekabel repariert
Manche
Leute stolpern dauernd über Kabel (ich nicht!). Kürzlich
hatte ich ein neues Ladegerät bei Reichelt bestellt. Nun war es
schon wieder kaputt. Kabel ausgerissen, Kontakte teilweise abgebrochen.
Zur
Reparatur habe ich normale Pfostenstecker verwendet. Die Pinne passen
stramm in die Plastikschlitze über die Federkontakte und ergeben
gute Lötkontakte.
Die
Klicklaschen des Stechergehäuses waren natürlich auch hin.
Aber mit etwas Draht kriegt man ja irgendwie alles zugebunden. Der rote
Draht dient nun zugleich als Signal: Nicht über das Kabel stolpern!
12.1.11: Silizium-Chips
Ohne Silizium ist die moderne Elektronik nicht denkbar. Diese
Silizium-Scheibe mit vielen fertigen ICs habe ich mal geschenkt
bekommen. Einige der ICs tragen Punkte und sind wohl als defekt
markiert. Die anderen müssten funktionieren, aber ich weiß
nicht, was ihre Aufgabe war.
Kleine
ICs mit 14 Beinchen könnte ich theoretisch zusammenbasteln. Die
Beinchen habe ich jedenfalls schon mal. Man kann gut sehen, wie
daraus DIL-14-ICs werden sollten.
Eine
Anfrage nach speziellen ICs brachte kürzlich einige Muster, die
ich kaum sehen, geschweige denn einbauen kann. Die
unkontaktierten Dies haben eine Kantenlänge von ca. 1 mm.
Theoretisch
könnte ich versuchen, eines der ICs mit Stecknadeln zu
kontaktieren. Aber lustig wird das nicht. Ich lass es lieber. Man muss auch mal auf ein
Opfer verzichten können!
Nachtrag zum Drahtbonden von Christian Auerswald, Technische Universität Chemnitz, Professur Mikrosystem- und Gerätetechnik
Wir haben an der Professur unseren manuellen Drahtbonder erst seit kurzem.
Manuelles
Bonden ist "Handarbeit" und erfordert etwas Übung und ein ruhiges
Händchen. Generell wird der Bond-Draht mittels Ultraschall (ca.
60kHz) auf die Bondflächen "aufgerieben". Je nach Technik und Drahtmaterial
wird durch Beheizen des Substrats (50..100°C) der ganze Vorgang etwas
vereinfacht.
Gezielt
wird mit dem Mikroskop. Der Substrathalter (weißer Zylinder unter dem
Mikroskop auf dem Bild) wird mitsamt der beweglichen Platte darunter
verschoben, bis das Bondpad an der richtigen Position ist. Die Verschiebung
erfolgt mit dem schwarzen Bedienteil links. Dieses wirkt über eine
Hebeluntersetzung (7:1 ?) auf die bewegliche Platte. Das hört sich erstmal
sehr grob an und ich war auch skeptisch, aber es geht erstaunlich gut damit
zu positionieren. Ist alles richtig positioniert, wird dann der Hebel für
die Z-Achse (im Bild nicht zu sehen auf der rechten Seite) langsam gesenkt.
Damit senkt sich der Bondkopf. In einer gewissen Höhe wird der Bondvorgang
gestartet: ein Hubmagnet drückt das Bond-Tool mit definierter Kraft und
Dauer auf das Bondpad und der dazwischen liegende Draht wird mittels
Ultraschall "aufgerieben". Danach hebt man den Z-Hebel wieder an. Das eine
Drahtende ist angeschweißt. Durch geschicktes Zusammenspiel von X-, Y- und
Z-Achse formt man dann den Drahtbogen (dort steckt meiner Meinung nach das
meiste Geschick drin) und setzt schließlich nach dem selben Prinzip den
zweiten Bond. Der Draht ist ein zweites Mal festgeschweißt. Wenn man den
Z-Hebel wieder anhebt, wird diesmal (immer beim 2ten Bond!) der Draht intern
geklemmt. Es kann kein Drahtbogen gebildet werden sondern der Draht reißt am
zweiten Bondpunkt ab. Diese Erklärung gilt fürs Wedge-Bonden. Ball-Bonden
geht ähnlich, nur wird anfangs das berühmte Kügelchen an das Drahtende
angeschmolzen. Auf http://de.wikipedia.org/wiki/Drahtbonden sind ein paar Bilder zu sehen.
Unser Gerät
ist natürlich nur für die Entwicklung und für Prototypen geeignet. Pro
Bonddraht kann man zwischen 5 Sekunden und einigen Stunden (wenn das
Bond-Tool verstopft..) Zeit rechnen. Für die Fertigung lohnt sich das nicht.
;-) Da wir nur Sensorik entwickeln und keine Leistungsanwendungen, verwenden
wir Drahtdurchmessern von 25..33µm. Neben den Vollautomaten und den
manuellen Bondern gibt es noch halbautomatische. Dort wird der Bediener beim
Ziehen des Drahtbogens durch einen Automatismus unterstützt.
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