Ultra-fine pitch stencil printing for a low cost and low temperature flip-chip assembly process

This paper presents the results of a packaging process based on the stencil printing of isotropic conductive adhesives (ICAs) that form the interconnections of flip-chip bonded electronic packages. Ultra-fine pitch (sub-100-mum), low temperature (100degC), and low cost flip-chip assembly is demonstrated. The article details recent advances in electroformed stencil manufacturing that use microengineering techniques to enable stencil fabrication at apertures sizes down to 20mum and pitches as small as 30mum. The current state of the art for stencil printing of ICAs and solder paste is limited between 150-mum and 200-mum pitch. The ICAs-based interconnects considered in this article have been stencil printed successfully down to 50-mum pitch with consistent printing demonstrated at 90-mum pitch size. The structural integrity or the stencil after framing and printing is also investigated through experimentation and computational modeling. The assembly of a flip-chip package based on copper column bumped die and ICA deposits stencil printed at sub-100-mum pitch is described. Computational fluid dynamics modeling of the print performance provides an indicator on the optimum print parameters. Finally, an organic light emitting diode display chip is packaged using this assembly process

Thermal analysis of LEDS for liquid crystal display's backlighting

This paper investigated the thermal design of the light emitting diode (LED)onto the board and its packaging. The LED was a 6-lead MultiLED with three chips designed for LCD backlighting and other lighting purposes. A 3D finite element model of this LED was built up and thermal analysis was carried out using the multi physics software package PHYSICA. The modeling results were presented as temperature distributions in each LED, and the predicted junction temperature was used for thermal resistance calculation. The results for the board structure indicated that (1) removing the foil attach decreased the thermal resistance, (2) Increasing the copper foil thickness reduced the thermal resistance. package design indicated that the SMT designed LED with integrated slug gave lower thermal resistance. Pb-free solder material gave lower thermal resistance and junction temperature when compared with conductive adhesive

Los diferentes tipos de láser y sus aplicaciones en podología

Los diferentes tipos de láseres, sobre todo el láser de diodo, irrumpen en la terapéutica podológica para proporcionar una alternativa más de tratamiento en muchas patologías que son el día a día de las consultas. El buen manejo y el conocimiento de sus características son requisitos imprescindibles para no tener efectos secundarios indeseados y poder llevar a cabo tratamientos poco dolorosos, minimizando el tiempo total, y muchas veces proporcionando una solución a diversas patologías.

Narrow bandwidth red electroluminescence from solution-processed lanthanide-doped polymer thin films

Narrow bandwidth red electroluminescence from OLED devices fabricated using a simple solution-based approach is demonstrated. A spin-casting method is employed to fabricate organic light emitting diode (OLED) devices comprising a poly(N-vinylcarbazole) (PVK) host matrix doped with a europium beta-diketonate complex, Eu(dbM)(3)(Phen) (dibenzoylmethanate, dbm; 1,10-phenanthroline, Phen) on glass/ indium tin oxide (ITO)/3,4-polyethylene-dioxythiophene-polystyrene sulfonate (PEDOT) substrates. Saturated red europium ion emission, based on the (5)Do ->F-7(2) transition, is centered at a wavelength of 612 nm with a full width at half maximum of 3.5 rim. A maximum external quantum efficiency of 6.3 x 10(-2) cd/A (3.1 X 10(-2)%) and a maximum luminance of 130 cd/M-2 at 400 mA/cm(2) and 25 V is measured for ITO/PEDOT/PVK:Eu(dbM)3(Phen)/Ca/Al devices. This measured output luminance is comparable to that of devices fabricated using more sophisticated small molecule evaporation techniques. (c) 2005 Elsevier B.V All rights reserved.

Efficient, Scalable, and Solvent-free Mechanochemical Synthesis of the OLED Material Alq(3) (q=8-Hydroxyquinolinate)

The aluminum complex Alq(3) (q = 8-hydroxyquinolinate), which has important applications in organic light-emitting diode materials, is shown to be readily synthesized as a pure phase under solvent-free mechanochemical conditions from Al(OAc)(2)OH and 8-hydroxyquinoline by ball milling. The initial product of the mechanochemical synthesis is a novel acetic acid solvate of Alq(3), and the alpha polymorph of Alq(3) is obtained on subsequent heating/desolvation of this phase. The structure of the mechanochemically prepared acetic acid solvate of Alq(3) has been determined directly from powder X-ray diffraction data and is shown to be a different polymorph from the corresponding acetic acid solvate prepared by solution-state crystallization of Alq(3) from acetic acid. Significantly, the mechanochemical synthesis of Alq(3) is shown to be fully scalable across two orders of magnitude from 0.5 to 50 g scale. The Alq(3) sample obtained from the solvent-free mechanochemical synthesis is analytically pure and exhibits identical photoluminescence behavior to that of a sample prepared by the conventional synthetic route.

Dipolar emission in trench metal-insulator-metal waveguides for short-scale plasmonic communications: numerical optimization

Here we consider the numerical optimization of active surface plasmon polariton (SPP) trench waveguides suited for integration with luminescent polymers for use as highly localized SPP source devices in short-scale communication integrated circuits. The numerical analysis of the SPP modes within trench waveguide systems provides detailed information on the mode field components, effective indices, propagation lengths and mode areas. Such trench waveguide systems offer extremely high confinement with propagation on length scales appropriate to local interconnects, along with high efficiency coupling of dipolar emitters to waveguided plasmonic modes which can be close to 80%. The large Purcell factor exhibited in these structures will further lead to faster modulation capabilities along with an increased quantum yield beneficial for the proposed plasmon-emitting diode, a plasmonic analog of the light-emitting diode. The confinement of studied guided modes is on the order of 50 nm and the delay over the shorter 5 μm length scales will be on the order of 0.1 ps for the slowest propagating modes of the system, and significantly less for the faster modes.

Implementação de WDM com 4 canais no espetro do visível

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Sistema WDM de 4 canais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Fonte de Iluminação LED – Avaliação dos Efeitos Fotobiológicos no Olho e Pele

Tendo por referência a diretiva 2006/95/CE, o trabalho desenvolvido no contexto da disciplina de Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado de Engenharia de Instrumentação e Metrologia, decorreu nas instalações do IEP (Instituto Electrotécnico Português) e teve como objetivo principal o desenvolvimento de um procedimento de avaliação dos efeitos fotobiológicos no olho e pele provocados por fontes de emissão contínua (LED), doravante designado método alternativo ao de referência. Os dois métodos, alternativo e de referência, utilizam respectivamente um foto-radiómetro multicanal e um espetro-radiómetro. O procedimento desenvolvido (método alternativo) de acordo com a norma EN/IEC62471) consiste na aquisição dos valores de irradiância com recurso a um foto-radiómetro e posterior determinação dos valores da radiância, com os quais se faz a avaliação dos efeitos fotobiológicos, para fontes de luz LED (Light Emitting Diode) ou GLS (General Lighting Service). A consulta detalhada da norma EN/IEC62471 e a pesquisa sobre os conceitos, definições, equipamentos e metodologias relacionadas com o tema em causa, constituiu o primeiro passo deste projecto. Com recurso aos dois equipamentos, uma fonte de luz LED (módulo de 12 lâmpadas LED) é avaliada em relação aos perigos (ou riscos) actínico UV e UV-A, ao perigo da luz azul e ainda o perigo térmico na retina e térmico na pele, permitindo fazer uma análise comparativa dos resultados. O método alternativo revelou-se bastante flexível e eficaz, proporcionando bons resultados em termos da irradiância e radiância dos referidos efeitos fotobiológicos. A comparação destes resultados com os valores limites de exposição mencionados na norma EN/IEC6247 permitiu afirmar que a fonte de luz LED avaliada não representa perigo fotobiológico para a saúde humana e classifica-se no grupo de risco “isento”. Uma vez cumpridos os objectivos, entendeu-se que seria uma mais-valia para o trabalho já realizado, estudar outro caso prático. Sendo assim, fez-se a avaliação da radiação de apenas um dos LED´s que constituíam a fonte usada nos ensaios anteriores, com o espetro-radiómetro (método de referência) e com uma distância de 200 mm entre a fonte e o medidor. Neste caso verificaram-se diferenças significativas nas quantidades obtidas quando comparadas com os valores normativos. Concluiu-se que o efeito fotobiológico da luz azul insere-se no grupo de “isento”, sem perigo para a saúde. Contudo, o efeito térmico da retina apresenta um aumento considerável da quantidade de radiância, embora dentro do grupo de risco “isento”. Esta classificação de grupos de risco. Face aos resultados obtidos, pode confirmar-se que as lâmpadas LED apresentam segurança fotobiológica, atendendo aos baixos valores de irradiância e radiância dos efeitos fotobiológicos estudados. Pode ainda afirmar-se que a utilização do foto-radiómetro em alternativa ao espetro-radiómetro se revela mais eficaz do ponto de vista de metodologia prática. Este trabalho demonstra a robustez desses dois equipamentos de avaliação dos efeitos fotobiológicos, e procura estabelecer uma linha de orientação para a prevenção dos efeitos adversos na pele e olhos de todos os seres humanos sujeitos à radiação ótica artificial. Quanto às incertezas de medições, em relação ao processo de medição com foto-radiómetro, a sua estimação não se realizou, devido a não rastreabilidade entre as medições indicadas pelo fabricante, no certificado de calibração e as medidas realizadas por outras entidades. Contudo, é propõe-se a sua realização em trabalhos futuros dentro desse âmbito. As incertezas dos resultados de medições com espetro-radiómetro foram parcialmente estimadas. Atendendo às potencialidades do sistema de medição, propõe-se como trabalho futuro, a aplicação da norma IEC62478, que faz parte da aplicação da norma EN/IEC62471 na avaliação do efeito da luz azul, com base na determinação da temperatura de cor correlacionada (CCT) de lâmpadas ou sistemas de lâmpadas incluindo luminárias. Os valores de irradiância e radiância adquiridos nos processos de avaliação, tanto com foto-radiómetro como espectro-radiómetro foram gravados em ficheiro Excel para um CD e anexados a este trabalho.

Análise de sensibilidade na simulação dinâmica de um grande edifício escolar existente

Dado o panorama de conservação de energia a nível nacional e mundial, torna-se hoje em dia muito importante, que seja possível controlar e estimar o consumo energético nos edifícios. Assim, atendendo à actual problemática energética e ao crescente consumo energético nos edifícios, é importante parametrizar, avaliar e comparar este consumo. Neste sentido, nas últimas décadas, têm sido efectuados desenvolvimentos técnicos, quer ao nível do equipamento de campo para efectuar monitorização e medição, quer ao nível da simulação dinâmica de edifícios. Com esta dissertação de mestrado, pretendeu-se efectuar a simulação dinâmica de um edifício escolar existente a funcionar em pleno, e efectuar uma análise de sensibilidade relativamente ao grau de variação dos resultados obtidos através da aplicação de dois programas de cálculo térmico e energético. Foram utilizados, o programa VE-Pro da IES (Integrated Environmental Solutions) e o programa Trace 700 da TRANE. Ambos os programas foram parametrizados com os mesmos dados de entrada, tendo em atenção as opções de simulação disponibilizadas por ambos. Posteriormente, utilizaram-se os dados retirados da simulação para calcular a classificação energética no âmbito do sistema de certificação energética (SCE), através de uma folha de cálculo desenvolvida para o efeito. Foram ainda consideradas várias soluções de eficiência energética para o edifício, com vista a poupanças reais de energia, tendo sempre atenção ao conforto térmico dos ocupantes. Dessas medidas fazem parte, medidas relacionadas com a iluminação, como a substituição da iluminação existente por luminárias do tipo LED (Light Emitting Diode), soluções de energias renováveis, como a instalação de colectores solares para aquecimento das águas quentes sanitárias, e painéis fotovoltaicos para produção de energia, bem como medidas ligadas aos equipamentos de climatização. Posteriormente, recalculou-se a classificação energética afectada das melhorias. Os resultados obtidos nas duas simulações foram analisados sob o ponto de vista do aquecimento, arrefecimento, ventilação, iluminação e equipamentos eléctricos. A comparação das duas simulações para cada parâmetro acima referido, apresentaram variações inferiores a 5%. O desvio maior verificou-se na ventilação, com o valor de aproximadamente 4,9%. Transpondo estes resultados para o cálculo do IEE (Índice de Eficiência Energética), verificou-se um desvio inferior a 2%.

Développement et caractérisation d’une méthode photonique pour créer des distributions spatiales de protéines

Les cellules sont capables de détecter les distributions spatiales de protéines et ainsi de migrer ou s’étendre dans la direction appropriée. Une compréhension de la réponse cellulaire aux modifications de ces distributions spatiales de protéines est essentielle pour l’avancement des connaissances dans plusieurs domaines de recherches tels que le développement, l’immunologie ou l’oncologie. Un exemple particulièrement complexe est le guidage d’axones se déroulant pendant le développement du système nerveux. Ce dernier nécessite la présence de plusieurs distributions de molécules de guidages étant attractives ou répulsives pour connecter correctement ce réseau complexe qu’est le système nerveux. Puisque plusieurs indices de guidage collaborent, il est particulièrement difficile d’identifier la contribution individuelle ou la voie de signalisation qui est déclenchée in vivo, il est donc nécessaire d’utiliser des méthodes pour reproduire ces distributions de protéines in vitro. Plusieurs méthodes existent pour produire des gradients de protéines solubles ou liées aux substrats. Quelques méthodes pour produire des gradients solubles sont déjà couramment utilisées dans plusieurs laboratoires, mais elles limitent l’étude aux distributions de protéines qui sont normalement sécrétées in vivo. Les méthodes permettant de produire des distributions liées au substrat sont particulièrement complexes, ce qui restreint leur utilisation à quelques laboratoires. Premièrement, nous présentons une méthode simple qui exploite le photoblanchiment de molécules fluorescentes pour créer des motifs de protéines liées au substrat : Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). Cette méthode permet de produire des motifs de protéines complexes d’une résolution micrométrique et d’une grande portée dynamique. Une caractérisation de la technique a été faite et en tant que preuve de fonctionnalité, des axones de neurones du ganglion spinal ont été guidés sur des gradients d’un peptide provenant de la laminine. Deuxièmement, LAPAP a été amélioré de manière à pouvoir fabriquer des motifs avec plusieurs composantes grâce à l’utilisation de lasers à différentes longueurs d’onde et d’anticorps conjugués à des fluorophores correspondants à ces longueurs d’onde. De plus, pour accélérer et simplifier le processus de fabrication, nous avons développé LAPAP à illumination à champ large qui utilise un modulateur spatial de lumière, une diode électroluminescente et un microscope standard pour imprimer directement un motif de protéines. Cette méthode est particulièrement simple comparativement à la version originale de LAPAP puisqu’elle n’implique pas le contrôle de la puissance laser et de platines motorisées, mais seulement d’envoyer l’image du motif désiré au modulateur spatial. Finalement, nous avons utilisé LAPAP pour démontrer que notre technique peut être utilisée dans des analyses de haut contenu pour quantifier les changements morphologiques résultant de la croissance neuronale sur des gradients de protéines de guidage. Nous avons produit des milliers de gradients de laminin-1 ayant différentes pentes et analysé les variations au niveau du guidage de neurites provenant d’une lignée cellulaire neuronale (RGC-5). Un algorithme pour analyser les images des cellules sur les gradients a été développé pour détecter chaque cellule et quantifier la position du centroïde du soma ainsi que les angles d’initiation, final et de braquage de chaque neurite. Ces données ont démontré que les gradients de laminine influencent l’angle d’initiation des neurites des RGC-5, mais n’influencent pas leur braquage. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse faciliteront l’utilisation de motifs de protéines liées au substrat dans les laboratoires des sciences de la vie, puisque LAPAP peut être effectué à l’aide d’un microscope confocal ou d’un microscope standard légèrement modifié. Cela pourrait contribuer à l’augmentation du nombre de laboratoires travaillant sur le guidage avec des gradients liés au substrat afin d’atteindre la masse critique nécessaire à des percées majeures en neuroscience.

GaInAsP-basierende Resonatorstrukturen

Physikalische Grundlagenforschung und anwendungsorientierte physikalische Forschung auf den Gebieten nanoskaliger kristalliner und amorpher fester Körper haben in vielfacher Weise eine große Bedeutung. Neben dem Verständnis für die Struktur der Materie und die Wechselwirkung von Objekten von der Größe einiger Atome ist die Erkenntnis über die physikalischen Eigenschaften nanostrukturierter Systeme von hohem Interesse. Diese Forschung eröffnet die Möglichkeit, die mit der Mikroelektronik begonnene Miniaturisierung fortzusetzen und wird darüber hinaus neue Anwendungsfelder eröffnen. Das Erarbeiten der physikalischen Grundlagen der Methoden zur Herstellung und Strukturierung ist dabei zwingend notwendig, da hier Wirkungsprinzipien dominieren, die erst bei Strukturgrößen im Nanometerbereich auftreten oder hinreichend stark ausgeprägt sind. Insbesondere Halbleitermaterialien sind hier von großem Interesse. Die in dieser Arbeit untersuchten Resonatorstrukturen, die auf dem kristallinen Verbindungshalbleitermaterial GaInAsP/InP basieren, erschließen wichtige Anwendungsfelder im Bereich der optischen Datenübertragung sowie der optischen Sensorik. Hergestellt wird das Halbleitermaterial mit der Metallorganischen Gasphasenepitaxie. Die experimentell besimmten Kenngrößen lassen Rückschlüsse auf die Güte der Materialien, die quantenmechanischen Wirkungsprinzipien und die Bauelementcharakteristik zu und führen zu optimal angepassten Kristallstrukturen. Auf Basis dieser optimierten Materialien wurde ein durchstimmbarer Fabry-Perot-Filter hergestellt, der aus einer Kombination aus InP-Membranen und Luftspalten besteht und elektromechanisch aktuiert werden kann. Das GaInAsP dient hierbei als wenige hundert nm dicke Opferschicht, die ätztechnisch hochselektiv beseitigt wird. Die Qualität der Grenzflächen zum InP ist entscheidend für die Qualität der freigeätzten Kavitäten und damit für die mechanische Gesamtstabilität der Struktur. Der in dieser Arbeit beschriebene Filter hat eine Zentralwellenlänge im Bereich von 1550 nm und weist einen Durchstimmbereich von 221 nm auf. Erzielt wurde dieser Wert durch ein konsistentes Modell der wirkenden Verspannungskomponenten und einer optimierten epitaktischen Kontrolle der Verspannungsparameter. Das realisierte Filterbauelement ist vielversprechend für den Einsatz in der optischen Kommunikation im Bereich von WDM (wavelength division multiplexing) Anwendungen. Als weitere Resonatorstrukur wurde ein Asymmetrisch gekoppelter Quantenfilm als optisch aktives Medium, bestehend aus GaInAsP mit variierender Materialkomposition und Verspannung, untersucht, um sein Potential für eine breitbandige Emission zu untersuchen und mit bekannten Modellen zu vergleichen. Als Bauelementdesign wurde eine kantenemittierende Superlumineszenzleuchtdiode gewählt. Das Ergebnis ist eine Emissionskurve von 100 nm, die eine höhere Unabhängigkeit vom Injektionsstrom aufweist als andere bekannte Konzepte. Die quantenmechanischen Wirkungsprinzipien - im wesentlichen die Kopplung der beiden asymmetrischen Potentialtöpfe und die damit verbundene Kopplung der Wellenfunktionen - werden qualitativ diskutiert. Insgesamt bestätigt sich die Eignung des Materials GaInAsP auch für neuartige, qualitativ höchst anspruchsvolle Resonatorstrukturen und die Bedeutung der vorgestellten und untersuchten Resonatorkonzepte. Die vorgestellten Methoden, Materialien und Bauelemente liefern aufgrund ihrer Konzeption und der eingehenden experimentellen Untersuchungen einen Beitrag sowohl zu den zugrunde liegenden mechanischen, optoelektronischen und quantenmechanischen Wirkungsprinzipien der Strukturen, als auch zur Realisierung neuer optoelektronischer Bauelemente.

Optimal Sub-Pixel arrangements and coding for ultra-high resolution three-dimensional OLED displays

Information display technology is a rapidly growing research and development field. Using state-of-the-art technology, optical resolution can be increased dramatically by organic light-emitting diode - since the light emitting layer is very thin, under 100nm. The main question is what pixel size is achievable technologically? The next generation of display will considers three-dimensional image display. In 2D , one is considering vertical and horizontal resolutions. In 3D or holographic images, there is another dimension – depth. The major requirement is the high resolution horizontal dimension in order to sustain the third dimension using special lenticular glass or barrier masks, separate views for each eye. The high-resolution 3D display offers hundreds of more different views of objects or landscape. OLEDs have potential to be a key technology for information displays in the future. The display technology presented in this work promises to bring into use bright colour 3D flat panel displays in a unique way. Unlike the conventional TFT matrix, OLED displays have constant brightness and colour, independent from the viewing angle i.e. the observer's position in front of the screen. A sandwich (just 0.1 micron thick) of organic thin films between two conductors makes an OLE Display device. These special materials are named electroluminescent organic semi-conductors (or organic photoconductors (OPC )). When electrical current is applied, a bright light is emitted (electrophosphorescence) from the formed Organic Light-Emitting Diode. Usually for OLED an ITO layer is used as a transparent electrode. Such types of displays were the first for volume manufacture and only a few products are available in the market at present. The key challenges that OLED technology faces in the application areas are: producing high-quality white light achieving low manufacturing costs increasing efficiency and lifetime at high brightness. Looking towards the future, by combining OLED with specially constructed surface lenses and proper image management software it will be possible to achieve 3D images.

Top down influence on visuo-tactile interaction modulates neural oscillatory responses

Multisensory integration involves bottom-up as well as top-down processes. We investigated the influences of top-down control on the neural responses to multisensory stimulation using EEG recording and time-frequency analyses. Participants were stimulated at the index or thumb of the left hand, using tactile vibrators mounted on a foam cube. Simultaneously they received a visual distractor from a light emitting diode adjacent to the active vibrator (spatially congruent trial) or adjacent to the inactive vibrator (spatially incongruent trial). The task was to respond to the elevation of the tactile stimulus (upper or lower), while ignoring the simultaneous visual distractor. To manipulate top-down control on this multisensory stimulation, the proportion of spatially congruent (vs. incongruent) trials was changed across blocks. Our results reveal that the behavioral cost of responding to incongruent than congruent trials (i.e., the crossmodal congruency effect) was modulated by the proportion of congruent trials. Most importantly, the EEG gamma band response and the gamma-theta coupling were also affected by this modulation of top-down control, whereas the late theta band response related to the congruency effect was not. These findings suggest that gamma band response is more than a marker of multisensory binding, being also sensitive to the correspondence between expected and actual multisensory stimulation. By contrast, theta band response was affected by congruency but appears to be largely immune to stimulation expectancy.

Note: Active optical detection of cloud from a balloon platform

A disposable backscatter instrument is described for optical detection of cloud in the atmosphere from a balloon-carried platform. It uses an ultra-bright light emitting diode (LED) illumination source with a photodiode detector. Scattering of the LED light by cloud droplets generates a small optical signal which is separated from background light fluctuations using a lock-in technique. The signal to noise obtained permits cloud detection using the scattered LED light, even in daytime. The response is interpreted in terms of the equivalent visual range within the cloud. The device is lightweight (150 g) and low power (∼30 mA), for use alongside a conventional meteorological radiosonde.