Detail předmětu

Výroba součástek a konstrukčních prvků

FEKT-LVSKAk. rok: 2019/2020

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 (CMOS, BiCMOS, BIFET atd.), ale i o jejich použití včetně integračních principů. Proto tvoří nedílnou součást i pochopení principu perspektivních montážních technologií, ať už na plošných spojích nebo na keramických substrátech. Zmíněny jsou i některé nové technologie, jako např. Low Temperature Cofired Ceramics, Multi Chip Modules , 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 zakomponována do rámce pochopení základních manažerských 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.

Výsledky učení předmětu

Základni teoreticka i prakticka orientace v modernich elektronickych obvodech, zarizenich a systemech

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

Szendiuch,I. :Mikroelektronické montážní technologie,VUTIUM VUT v Brně, 1997 (CS)
Pecht, M.: Integrated Circuit, Hybrid, and Multichip Module Package Design Guidelines, J. Wiley and Sons, NewYork, 1994, ISBN 0471-59446-6 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Zahrnují přednášky, laboratoře a cvičení. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Návrh HIO, záznamy z laboratoří a látka z přednášek

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Osnova přednášek:
1) 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). Význam materiálového inženýrství ve vývoji nových generací řešení obvodových principů. Základní orientace v materiálech používaných pro elektroniku, typy substrátů.
2) Polovodičové čipy ( provedení holý čip, Flip Chip a pouzdra CSP (Chip Scale Package). Kontaktování drátkovými spoji, TAB. Nové principy v provedení polovodičů, Wafer Level Packaging. Vývoj v oblasti realizace pamětí a mikroprocesorů.
3) Hybridní integrované obvody – princip a provedení. Aplikace v mikrovlnné technice, v automobilovém průmyslu a v dalších oblastech. Různé typy a možnosti provedení včetně typů pouzder.
4) Technologie LTCC a její aplikace v různých oblastech průmyslu.
5) Nekonvenční aplikace vrstvových technologií a hybridních integrovaných obvodů. Senzory a atenuátory, displeje a další použití (stínění, ohřev atd.). Chemické senzory a biosenzory, Fotovoltaika a fotovoltaické články.
6) Multičipové a multisubstrátové moduly – typy a provedení (jejich použití ve výpočetních systémech). Efektivita pouzdření a výpočetní výkon MIPS - význam pro konstrukci počítačů. Základní aspekty návrhu multičipových modulů.
7) Pouzdření a propojování. Základní filozofie systémového pouzdření. SOP vs. SOC, CSP. Pouzdření mikrovlnných integrovaných obvodů.
8) Tepelný management – Teorie přenosu tepla v elektrotechnických součástkách. Modelování chlazení elektrických součástek a systémů. Faktorová analýza vlastností součástek – Flip Chip.
9) Základy strategie návrhu a výroby integrovaných systémů. Řízení technologických procesů. Návrh statistického experimentu a modelování procesů. CIM – Computer Integrated Manufacturing. Filosofie elektrického testování.
10) TQM -Total Quality Management v procesu elektronických a elektrotechnických výrob. . Managerský přístup k organizaci výroby. Aplikace ve velkoseriových a maloseriových výrobách. Faktory a motivace. Manažerský přístup k volbě výrobních montážních technologií. Vliv parametrů zařízení a parametrů procesu na jakost (process window).
11) Statistické metody pro kontrolu kvality. Gaussovo, Weibullovo a Poissonovo rozdělení. Regulační diagramy, statistická přejímka, Paretova analýza a další. Statistické řízení jakosti (SPC) a interaktivní sledování (IPO). Indexy způsobilosti Cp a Cpk a metoda 6 sigma.
12) Jakost a kontrola kvality dle požadavků světových organizací. Eco-design a životní prostředí. Nástroje pro ekologický návrh. Legislativa a norma EuP.

Cíl

Získat základní znalosti o moderních konstrukčních principech a metodách používaných při návrhu a realizaci elektronických a elektrotechnických obvodů a systémů s ohledem na produktivitu a jakost. Naučit se orientovat a komunikovat při rozhodování o použití moderních technologií jak při konstrukci nových obvodů, tak i při opravách a "upgrade". Nabýt schopnost vykonávat managerskou funkci, se zaměřením na elektrotechniku a elektroniku (pochopit zcela nové aspekty vyžadující nezbytné spojení různých disciplin interdisciplinární vzdělávání jako jeden ze současných světových megatrendů).

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

Teoretické cvičení – návrh topologie integrovaného obvodu se součástkami pro povrchovou montáž:
Vytvoření vlastního schéma elektronického obvodu, jeho návrh a převod do topologické podoby v uspořádání pro povrchovou montáž.

Laboratorní cvičení:
1) Návrhové systémy pro HIO /využití Eagle/, spolehlivost a jakost (základní aspekty pro
zajištění produktivity a spolehlivosti). Návrh vlastního obvodu v povrchové montáži.
2). Osazování součástek Fine Pitch a jejich pájení. Provádění oprav. Výrobní proces montáže moderních
součástek s kulovými vývody v povrchové montáži – BGA, CSP, Flip Chip.
3) Aplikace programu ANSYS při návrhu elektronických obvodů a systémů. Rebowling a vícesubstrátové
moduly
4) Technologie fotovoltaických článků. Měření vybraných parametrů.
5) Nekonvenční aplikace a senzory, konstrukce a využití - chemické senzory, biosenzory. Měření
charakteristik senzorů a jejich výroba

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-MEL , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor