Detail předmětu

Moderní technologie elektronických obvodů a systémů

FEKT-MMTEAk. 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 a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).dia.

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 konstrukce 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. Moderní součástky pro elektroniku - provedení a parametry. Pasivní součástky pro mikroelektroniku - diskrétní, násobné, sdružené a integrované (včetně "embeded"). Aktivní součástky - princip a provedení pro aplikaci do systémů.

3. Čipy a jejich pouzdření. Multičipové (MCM) a multisubstrátové ("stacked") 3D moduly - typy a provedení (použití ve výpočetních systémech). Efektivita pouzdření a výpočetní výkon MIPS. Různé způsoby připojování čipů. Pouzdření na úrovni waferu - WLP.

4. Moderní technologie pro konstrukci elektronických systémů na anorganických substrátech - HIO, HTCC, LTCC, specifika polymerní tlustovrstvé technologie a její aplikace v elektronice.

5. Nekonvenční aplikace - vrstvové technologii a hybridní integrované obvody. Senzory a atenuátory, další použití (stínění, ohřev atd.). Realizace vrstvovými technologiemi. Chemické senzory a biosenzory - využití v ekologii, lékařství, zemědělství atd.

6. Rozbor bezolovnatého pájení a srovnání jeho provedení (přetavením, vlnou, selektivní, manuální). Vlastností pájených spojů a jejich srovnání s ostatními způsoby propojování (lepené spoje, mikrospoje). Kontrola pájených spojů a význam pájení pro spolehlivost elektronických systémů.

7. Povrchová montáž - výrobní operace a technologické postupy (nanášení pájecích past a lepidel, pájení, osazování, testování). Různé technologické postupy a návrh konfigurace výrobních linek.

8. Základy elektrického návrhu pouzder. Role spolehlivosti v pouzdření a tepelný management. Modelování tepelných poměrů elektrických součástek, spojů a systémů. Základní filozofie systémového pouzdření. SOP vs. SOC.

9. Základy spolehlivosti mikrosystémů. Statistické metody pro kontrolu jakosti. Regulační diagramy, statistická přejímka, Paretova analýza. Statistické řízení jakosti (SPC) a interaktivní analýza (IPO). Metoda 6 sigma a její použití ve výrobní praxi, Cp a Cpk..

10. Návrh mikrosystémů a životní prostředí - ECO-design jako ekologický návrh nových výrobků. Životní prostředí a zacházení s elektrotechnickými odpady, normy WEEE, RoHS a EuP. Elektronika a lidské zdraví.

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. Technologie elektronických obvodů a systémů. 1 vyd. Brno: Nakladatelství VUTIUM, Brno, 2007. ISBN 80-214-3292-6 (CS)

Doporučená literatura

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-MEL , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor M-EST , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • 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