Detail předmětu
New technology for microelectronic circuits
FEKT-NMTEAk. rok: 2018/2019
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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
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 (jejich použití ve výpočetních systémech). Efektivita pouzdření a výpočetní výkon MIPS - význam pro konstrukci počítačů. 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.
Osnova laboratoří a cvičení (4 h bloky ve skupinách max. 5 studentů):
Teoretické cvičení I– návrh topologie integrovaného obvodu se součástkami pro povrchovou montáž.
Teoretické cvičení II- Metoda 6 sigma a její aplikace v elektronických výrobách
Laboratorní cvičení:
1) Realizace hybridních integrovaných obvodů
2) Polovodičové čipy a jejich připojování do obvodu
3) Pájení vlnou, přetavením a ruční
4) Technologie povrchové montáže
5) Nekonvenční aplikace a senzory, konstrukce a využit
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Doporučená literatura
Szendiuch,I.: Education in Hybrid Microelectronics at the Technical University of Brno,Microelectronics, Interconnection and Assembly Book, Kluwer Academic Publ. (EN)
Szendiuch,I.: Mikroelektronické montážní technologie, VUTIUM, 1997 (kniha) ISBN 80-214-0901-0 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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
Vyučující / Lektor
Osnova
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