Detail předmětu

Moderní technologie elektronických obvodů a systémů

FEKT-LMTEAk. rok: 2011/2012

Předmět se zabývá základními principy výroby elektronických součástek, obvodů a systémů v nejširším slova smyslu tak, aby absolvent získal přehled nejen o principech a podstatě jednotlivých součástek, ale i o jejich použití včetně integračních principů. Proto vytv859 nedílnou součást k pochopení principu perspektivních montážních technologií, ať už na DPS nebo na keramických substrátech. Zmíněny jsou i některé nové technologie, jako např. MCM , Flip-chip a pod.
Jedním ze základních cílů je pochopení změny přístupu k návrhu, používání i opravám moderních elektronických systémů, jež je založeno na novém pojetí technologické integrace. To souvisí se skutečností, že dnes pojem technologie se stává módou, aniž si mnozí uvědomují, co tento pojem skrývá. Jednoduše řečeno je tato látka určena pro všechny elektrotechnické inženýry bez rozdílu jaké je jejich zaměření či specializace.
Celá látka je zakompována do rámce pochopení základních managerských principů organizace výroby ve spojení s požadavky trhu a zastřešena nezbytnými pravidly pro dosažení jakosti a spolehlivosti v souladu s mezinárodními normami ISO, EN a certifikací.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Zakladni orientace v konstrukci a navrhu elektronickych obvodu, zarizeni a systemu, schopnost praktickych servisnich cinnosti.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratoře a přednášky

Osnovy výuky

Osnova přednášek (podle tříhodinových vyučovacích bloků):
1. Úvod do pouzdření mikrosystémů. Vývoj montážních technologií - současnost a výhledy do příštího století materiálového inženýrství ve vývoji nových generací řešení obvodových principů. Základní orientace v materiálech používaných pro elektroniku.
2. Základy elektrického návrhu pouzder. Role spolehlivosti v pouzdření a tepelný management. Tepelný management – Teorie přenosu tepla v elektrotechnických součástkách. Modelování chlazení elektrických součástek a systémů. Faktorová analýza vlastností součástek – Flip Chip.
3. Pouzdření čipů a multičipové pouzdření. Multičipové a multisubstrátové moduly – typy a provedení (jerjich použití ve výpočetních systémech). Efektivita pouzdření a výpočetní výkon MIPS - význam pro konstrukci počitačů. Základní aspekty návrhu multičipových modulů.
4. Pasivní součástky – konstrukce a provedení. Pasivní součástky pro mikroelektroniku – diskrétní, integrované, sdružené a násobné. Základy pasivních součástek a jejich fyzikální představitelé. Parametry, jejich posuzování a výběr. Vývojové trendy a specifika použití.
5. Mikroelektromechanické systémy a jejich aplikace.
6. Nanoelektronické struktury a jejich základní principy. MOSFET a jeho limity použití. Tunelové diody a kvantové součástky, molekulární nanoelektronika. Vlnová interference součástek. Obvody a systémy z hlediska nanoelektroniky.
7. Nekonvenční aplikace vrstvových technologií a hybridních integrovaných obvodů. Senzory a atenuátory, displeje a další použití (stínění, ohřev atd.). Rozdělení senzorů a jejich realizace vrstvovými technologiemi. Chemické senzory a biosenzory - nové možnosti využití v ekologii, lékařství, zemědělství, potravinářském průmyslu atd.
8. Materiály a procesy pouzdření a realizace pouzder. Základní principy konstrukce multičipových modulů a multisubstrátových modulů (MCM MSM). Třírozměrné struktury a základy tepelného managementu.
9. Elektrické testování z hlediska provedení pouzder. Základy strategie návrhu a výroby integrovaných systémů. Řízení technologických procesů. Návrh statistického experimentu a modelování procesů. CIM – Computer Integrated Manufacturing. Filosofie elektrického testování.
10. Vliv parametrů zařízení a parametrů procesu na jakost (Process Window). Volba konfigurace montážních linek a pracovišť pro elektronickou výrobu. Jakost a kontrola kvality dle požadavků světových organizací.
11. Návrh mikrosystémů a životní pouzdření. Životní prostředí a zacházení s elektrotechnickými odpady
12. Základy spolehlivosti mikrosystémů. Statistické metody pro kontrolu kvality. Regulační diagramy, statistická přejímka, Paretova analýza a další. Statistické řízení jakosti (SPC) a interaktivní analýza (IPO). Metoda 6 sigma a její použití ve výrobní praxi.

Učební cíle

Seznamit budouci inzenyry s novymi principy navrhu, vyroby a servisu elektronickych obvodu, zarizeni a systemu

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Teoretické cvičení – metoda 6 sigma a její aplikace v elektrotechnických výrobách:
Stanovení koeficientů způsobilosti procesu Cp a Cpk a aplikace metody 6 sigma pro procesy povrchové montáže.

Laboratorní cvičení – návrh a osazování moderních součástek:
Návrhové systémy pro HIO /HIOCAD a CAHL/, využití programu ANSYS při návrhu elektronických obvodů, proces montáže polovodičových čipů a moderních součástek – BGA, CSP, Flip Chip, WLP atd.

Základní literatura

Szendiuch,I.: Mikroelektronické montážní technologie, VUTIUM, 1997 (kniha) ISBN 80-214-0901-0 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-MEL , 2. ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc.

Osnova

Současné trendy ve výrobě elektronických součástek, obvodů a systémů
Polovodičové čipy ( provedení holý čip, Flip Chip a pod.) a jejich kontaktování (ultrazvuk a termokomprese) a pouzdření
Hybridní integrované obvody na keramickych substratech

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Szendiuch, CSc.

Osnova

Návrhové systémy pro HIO /HIOCAD a CAHL/, spolehlivost a jakost (základní aspekty pro zajištění produktivity
Interaktivní návrh HIO (+ návrh vlastního obvodu), rozdíly v pojetí vrstvových obvodů vs. povrchová montáž
Sítotisk a výpal tlustých vrstev, dostavování rezistorů (statistické vyhodnocení)
Montáž polovodičových čipů (ultrazvuk), moderní typy FlipChip, MCM
Povrchová montáž součástek a provádění oprav, moderní konstrukce pouzder
Senzory a jejich aplikace, využití a konstrukce chemických senzorů, biosenzory
Systémy pro řízení výrob, demo verze SPC a IS