Detail předmětu

Moderní technologie elektronických obvodů a systémů

FEKT-MMTEAk. rok: 2019/2020

Předmět se zabývá popisem moderních mikroelektronických technologií a jimi realizovaných elektronických systémů, což lze charakterizovat jako oblast hardware. Klíčovým pojmem je pouzdření (packaging), jež bezprostředně souvisí s integrací polovodičových čipů do elektronických obvodů a systémů. To tvoří také základní stavební kámen hardware, jenž je určující pro výsledné elektrické parametry. Jsou popsány základní technologie pro výrobu součástek, obvodů a funkčních bloků, jež jsou používány pro konstrukci moderních elektronických systémů. Cílem je získat přehled o principech moderních součástek, a také o jejich použití, včetně základních integračních principů. Základem moderních elektronických systémů jsou jak samotné součástky, tak procesní technologie používané propojování a pouzdření (Multi Chip Modules, Chip Scale Packages, Flip-chips, Low Temperature Cofired Ceramics). Jsou popsány a v laboratořích ukázány dílčí výrobní procesy (povrchová montáž, hybridní integrované obvody, moderní způsoby pájení a propojování apod.), jež jsou aplikovány pro moderní mikroelektroniku.
Základním posláním je získání znalostí pro rozhodování o návrhu, výrobě a konstrukci moderních elektronických obvodů a systémů, jež velmi úzce souvisí s technologickou integrací. Pojem technologie se dnes stává módou, aniž si mnozí uvědomují, co vše tento pojem v moderní elektronice skrývá. Proto je tato látka určena pro všechny elektrotechnické inženýry bez rozdílu jaké je jejich zaměření či specializace.
Celá látka je zakomponována do rámce pochopení základního manažerského přístupu, jenž je nezbytný pro vedení a organizaci pracovního kolektivu, ať už výzkumného, vývojového nebo výrobního. Proto je látka také zastřešena nezbytnými pasážemi týkajícími se oblastí managementu jakosti a životního prostředí v souladu s mezinárodními požadavky stanovenými normami ISO, EN, RoHS, WEEE, EuP a příslušnou certifikaci, nevyjímaje značení CE a související audity.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Student po absolvování předmětu:

1. Popíše moderní technologie využívané při realizaci elektronického hardware
2. Vysvětlí základní principy moderních elektronických součástek, od jejich výroby až po aplikace
3. Zvládá teoretické i praktické poznatky umožňující navrhovat a používat moderní komponenty elektronického hardware, pracovat s jejich parametry
4. Navrhuje hybridní integrované obvody a má schopnosti rozhodování o koncepci a konstrukci nových navrhovaných obvodů
5. Je schopen rozhodnout o uplatnění v návrhových, výrobních a servisních institucích v oblasti mikroelektroniky a elektrotechniky, a také získání prerekvizit pro další vědeckou práci

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. Zahrnují přednášky, laboratoře a cvičení, včetně krátkého odborného překladu. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratorní cvičení: 12b
Návrh HIO: 8b
Písemná a ústní zkouška: 80b

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně i distančně.

Osnovy výuky

Osnova přednášek:

1. Úvod do konstrukce a technologie elektrických obvodů (pouzdření a propojování)
2. Tlusovrstvá technologie I - (materiály)
3. Tlusovrstvá technologie II - (procesy)
4. Vakuové technologie a hromadné operace na čipech
5. Montáž a kontaktování polovodičových čipů, pouzdření
6. ESD - Electrostatic discharge
7. Moderní elektronická pouzdra QFN a BGA
8. Legislativa, EcoDesign a lidské zdraví
9. Jakost a spolehlivost v elektrotechnice
10. Praktický pohled na opravy elektronických sestav

Učební cíle

Seznamit a naučit porozumnět budouci inzenyry novym špičkovým technologickým principům elektronickych obvodu, zarizeni a systemu (hardware) v takové míře, aby byli schopni se aktivně zapojit jak do činnosti ve výzkumných a výrobních subjektech, a také aby byli schopni navázat na pokračování v oblasti vědecké činnosti.

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

Laboratorní cvičení – návrh, realizace a testování moderních komponent:

1. Návrh hybridního integrovaného obvodu
2. Realizace hybridního integrovaného obvodu
3. Pouzdření a propojování mikroelektronických struktur
4. Pájení složitějších elektronických pouzder
5. Výroba LTCC struktur

Základní literatura

Szendiuch, I. Technologie elektronických obvodů a systémů. 1 vyd. Brno: Nakladatelství VUTIUM, Brno, 2007. ISBN 80-214-3292-6 (CS)
Tummala, R.: Fundamentals of Microsystems Pacakaging, McGraw-Hill, New York, 2001, ISBN 0-07-137169- (EN)

Doporučená literatura

Abel, M., Cimburek, V.: Bezolovnaté pájení v legislativě i praxi, ABE.TEC, Pardubice, 2005, ISBN 80-903597-0-1 (CS)
Charles A Harper : Handbook of thick film hybrid microelectronics, McGraw-Hill, New York, 1974, ISBN 0-07-026680-8 (EN)
Szendiuch,I.: Mikroelektronické montážní technologie, VUTIUM, 1997 (kniha) ISBN 80-214-0901-0 (CS)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-MEL , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor M1-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

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

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

Elearning