Detail předmětu

Microelectronics and Assembly Technology

FEKT-CMTSAk. rok: 2017/2018

Předmět pojednává o vývoji součástkové základny, pasivních i aktivních prvků, a jejich montáži a propojování. Je zaměřen na technologii povrchové montáže a hybridních integrovaných obvodů, včetně nového pojetí ve vývoji polovodičů, jež je zaměřeno na multičipové moduly,CSP, Flip Chip a další perspektivní řešení.
Součástí je i aplikace říyení jakosti a certifikace v elektronických výrobách.

Výsledky učení předmětu

Základní znalosti a orientace v návrhu a konstrukci elektronických obvodů, zařízení a systémů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

Szendiuch,I.: Mikroelektronické montážní technologie, VUTIUM, 1997 (CS)
SZENDIUCH, I. Technologie elektronických obvodů a systémů. 1 vyd. Brno: Nakladatelství VUTIUM, Brno, 2002. ISBN 80-214-2072-3 (CS)
Tummala,R.: Fundamentals of Microsystems Packaging, McGraw-Hill, NewYork, ISBN 0-07-1371699 (EN)

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

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

1) Význam mikroelektronických technologií, technologická integrace, základy a typy elektronických výrob, megatrendy současného vývoje v elektronice, základní složky mikroelektroniky a jejich cíle. Současné trendy ve výrobě elektronických součástek, obvodů a systémů – pochopení pojmu technologická integrace. Vývoj montážních technologií - současnost a výhledy do příštího století (polovodičové čipy, propojování součástek a pouzdření).
2) 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.
3) Substráty používané v mikroelektronice – křemík, keramika a organické materiály. Parametry, vlastnosti a použití. Polymerní materiály a jejich aplikace při výrobě mikroelektronických systémů. Materiály pro mikroelektroniku a základy materiálového inženýrství.
4) Vrstvové integrované obvody – tlusté vrstvy, cermetové a polymerní. Význam v realizaci pasivních sítí – parametry a vlastnosti (trimování rezistorů). Princip sítotisku jako nevakuového způsobu vytváření tlustých vrstev. Vrstvový odpor a základní parametry. Aplikace v různých průmyslových oblastech.
5) Vrstvové integrované obvody – tenké vrstvy. Vakuové fyzikální depoziční metody pro vytváření tenkých vrstev, vakuové napařování a naprašování. Význam v realizaci pasivních sítí – parametry a vlastnosti. Základní aspekty návrhu pasivních sítí.
6) Polovodičové čipy, jejich kontaktování a pouzdření – různé způsoby a principy. Základy výroby polovodičových čipů – koncentrační profily, bipolární a unipolární obvody. Význam a vývoj litografie. Perspektivní polovodičové struktury – TTL, CMOS, BIFET, BiCMOS. Vývoj v oblasti realizace pamětí a mikroprocesorů.
7) Spoje v mikroelektronice a spolehlivost. Pájení - principy, faktory a parametry. Pájitelnost a smáčivosti povrchů, techniky a teplotní profily různých typů pájení. Pájky olovnaté a bezolovnaté - volba a parametry. Normy WEEE a RoHS. Struktura pájených spojů. Vliv pájených spojů na spolehlivost elektronických systémů.
8) Povrchová montáž. Součástková základna, pouzdra s páskovými, kulovými a plošnými vývody (SOT, SOIC, CC, LCC, BGA apod.). Vývoj v pouzdření, MCM , Flip-chip a pod. Základní aspekty a zásady návrhu obvodů.
9) Technologické postupy v procesu povrchové montáže. Čistá a kombinovaná povrchová montáž. Základní operace a jejich provedení. Osazování součástek a základní parametry osazovacích zařízení.
10) Elektrotechnické výroby a statistické řízení jakosti, sledování a řízení výrob a informační systémy, výskyt chyb, jejich záznam a vyhodnocování (spolehlivost – jakost – produktivita). Matematický přístup k ppm.
11) Řízení technologických procesů a aplikace v technologii povrchové montáže. Výskyt a třídění poruch. Matematický přístup k výpočtu hodnoty ppm - sledování a vyhodnocování. Použití různých typů statistických rozložení – Gaussovo a jeho parametry. Předpověď pravděpodobnosti výskytu poruch.
12) Jakost a certifikace. Kontrola kvality dle požadavků světových organizací. Řízení jakosti, ISO 9000, 14000, 45000 a přidružené normy. Podmínky udělování shody a označení CE. Akreditace pracovišť a certifikace. Sledování životního prostředí a zacházení s elektrotechnickými odpady.

Cíl

Seznámit studenty s technologií mikroelektronických součástek, obvodů a systémů

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

Teoretické cvičení – návrh hybridního integrovaného obvodu:
Vytvoření vlastního schéma elektronického obvodu, jeho návrh a převod do topologické podoby tlustovrstvého hybridního obvodu na keramickém substrátu.

Laboratorní cvičení – integrovaná tlustovrstvá struktůra:

1. Příprava předloh pro sítotisk (screen) a šablonový tisk (stencil), výroba masek, praktická ukázka, základní parametry sítotisku a jeho provedení – tisk pasivní sítě.
2. Sintrování tlustých vrstev, základní princip a vypalovací profil, faktory a parametry, statistické vyhodnocení zhotovených rezistorů.
3. Justování (dostavování) rezistorů, základní metody a postup (pískování, laser), pouzdření hybridních integrovaných obvodů. Vsazování polovodičových čipů a jejich kontaktování, ultrazvuk a termokomprese.
4. Pájení a měření teplotních profilů při přetavení, demonstrace pájení přetavením pro olovnaté a bezolovnaté pájky.
5. Základní operace v povrchové montáži, nanášení pájecí pasty, osazování, pájení přetavením, opravy v povrchové montáži – ukázka osazování součástek SMD.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-EST , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný mimooborový
    obor BC-MET , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor