Nagy megbízhatóságú integrált mikro- és nanorendszerek új tesztelési és vizsgálati módszerei, különös tekintettel az ambient intelligence kihívásaira = New design verification and examination principles and methods for high reliability integrated micro-nano-systems with special attention to the challenges of ambient intelligence

A kutatás eredményeit mintegy 15 új publikációban fejtettük ki részletesen. Az elért eredményekben a következőkben foglalhatók össze: - Kutató és fejlesztő munkát végeztünk energiaforrással egybeintegrált érzékelők fejlesztése területén. - Kutató és fejlesztő munkákat végeztünk MEMS struktúrákba építhető tesztelő és öntesztelő struktúrák kifejlesztésére. Ezt a munkát a PATENT kiválósági hálózat nemzetközi projekt keretében különböző ad-hoc konzorciumokatban nemzetközi kooperációban végeztük. - Jelentős lépést értünk el a MEMS tokozások megbízhatósági vizsgálatában a termikus tranziens mérési módszer alkalmazásával. A kifejlesztett módszer több nemzetközi publikációban mutattuk be és a munka eredményeiből PhD disszertáció is készült. - Igen jelentős eredményeket értünk el a termikus anyagparaméterek pontosabb meghatározása területén. A témával foglalkozó publikációnkat az IEEE CPMT Best Paper díj adományozásával értékelte. - Jelentős eredményeket értünk el a mikrocsatornás hűtőszerkezetek hűtési tulajdonságainak minősítése területén. Az elért eredményeket 5 különböző nemzetközi kooperációban készült cikkben mutattuk be. | The research results are presented in detail in about 15 new publications. The achieved results can be summarized as follows: - Research and development work was accomplished in order to realize energy sources and sensors on the same chip. - Research and development work was carried out in order to develop new test and self test structures for the characterizations of MEMS systems. This work was done in the Framework of the PATENT Network of Excellence in different ad-hoc consortia. - Significant results were achieved in the field of reliability testing methods of MEMS packaging and MEMS etching with the help of the application of thermal transient testing. The newly developed methodology was presented in several international publications and it forms the basis of one PhD Thesis work. - Significant results have been achieved in the more accurate measurement of thermal material parameters. A publication dealing with this subject was given the IEEE CPMT Best Paper Award in 2006. - Significant results have been achieved in the qualification of the cooling properties of microchannel coolers. The results have been presented in 5 papers made in international cooperation

Termikus effektusok vizsgálata akusztooptikai eszközökben = Investigation of thermal effects in acusto-optical devices

Kutatási projektünk során különböző típusú és rendeltetésű akusztooptikai eszközökben kialakuló termikus jelenségeket vizsgáltuk. Kidolgoztuk az akusztooptikai effektus termikus modelljét, amelyben az akusztikus nyaláb elnyelődése, valamint az ultrahangkeltő elektromos és akusztikus veszteségei következtében felszabaduló hőmennyiség-eloszlást, az ennek megfelelő hőmérséklet-eloszlást szimuláltuk. A modellt akusztooptikai hatásfok-mérésekkel, valamint működő cellán végzett termovíziós mérésekkel fejlesztettük és ellenőriztük. A számolt és mért hőmérséklet-eloszlás segítségével kiszámoltuk az akusztooptikai kristályok optikai és akusztooptikai paramétereinek termikus változását, és ezeket integráltuk a fény hangoszlopon bekövetkező diffrakcióját és terjedését leíró modellünkbe. Megállapítottuk, hogy az üzemi hőmérsékleten kialakuló termikus lencse jelentősen befolyásolhatja a fénynyaláb terjedési irányát és intenzitás-eloszlását. Eljárásokat dolgoztunk ki az ultrahangkeltő veszteségeink csökkentésére a technológia javításával. Optimalizáltuk az akusztooptikai eszközök dobozolását hőtechnikai szempontból, és a nagyobb akusztikus teljesítményen működő eszközöket kiegészítettük egy kétkörös aktív hőelvezető és hűtőelemmel. A bevezetett módszerekkel sikerült az eszközök hőmérsékletnövekedését nagyobb elektromos teljesítmény esetén is korlátozni, valamint a hőmérséklet-eloszlás frekvenciafüggését és gradiensét a kristályban csökkenteni. | We examined theoretically and practically thermal effects in different type acousto-optic devices designed for different purposes. We elaborated a numerical model of the thermal processes appearing in these devices. In this model we calculate the heat distribution arising from the absorption of acoustic waves and electric transducer losses and calculate the corresponding temperature distribution across the device. The development of the model has been supported by continuous measurement of the acousto-optic interaction efficiency and temperature distribution on the acousto-optic crystal surfaces. Starting from the measured and calculated temperature distribution in the crystal we simulated the thermal changes of its photoelastic and optical parameters. We included the results in our model, which simulates the propagation of the optical beams through the acousto-optic crystal, and found that the thermal lens effect considerably influences their propagation direction and transversal intensity distribution. Based on the thermal imaging measurements we improved our acousto-optic transducer technology to reduce its losses. We optimized the housing of the devices to effectively remove the heat from the crystal walls and elaborated an active cooling system capable to control device temperature during operation. These improvements helped to limit and stabilize temperature increase and temperature gradients even at higher input electric power levels