2015-01-30
2075
УДК 621.3.049.77
ББК 32.852
С 14
Садыков М.Ф.
Основы технологии электронной компонентной базы. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по направлению 210100. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012
Приведены общие рекомендации по работе над курсом, программа дисциплины, методические указания по изучению курса, варианты контрольного задания.
Предназначено для студентов специальности 210106.65, по направлению 210100.
_____________________
ã Казанский государственный энергетический университет, 2012
ПРЕДИСЛОВИЕ
Роль микроэлектроники в современной науке и технике трудно переоценить. Она справедливо считается катализатором научно - технического прогресса. Спектр ее применения простирается от фундаментальных исследований до прикладного использования. Микроэлектроника влияет на все народное хозяйство, но не непосредственно, а через целый ряд специфических отраслей, таких как вычислительная техника, информационно-измерительные системы, робототехника, микропроцессоры. Микроэлектроника, очередной исторически обусловленный этап развития электроники и одно из ее основных направлений, обеспечивает принципиально новые пути решения назревших задач.
Электроника – это область науки, техники и производства, охватывающая исследование и разработку электронных приборов и принципов их использования.
Микроэлектроника – это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку качественно нового типа электронных приборов – интегральных микросхем – и принципов их применения, а основы технологии электронной компонентной базы это основа микро и наноэлектроники.
Интегральная микросхема (или просто интегральная схема) есть совокупность, как правило, большого количества взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т.п.), изготовленная в едином технологическом цикле (т.е. одновременно), на одной и той же несущей конструкции – подложке – и выполняющая определенную функцию преобразования информации.
Термин «интегральная схема» (ИС) отражает факт объединения (интеграции) отдельных деталей – компонентов – в конструктивно единый прибор, а также факт усложнения выполняемых этим прибором функций по сравнению с функциями отдельных компонентов.
Компоненты, которые входят в состав ИС и тем самым не могут быть выделены из нее в качестве самостоятельных изделий, называются элементами ИС или интегральными элементами. Они обладают некоторыми особенностями по сравнению с транзисторами и т.д., которые изготавливаются в виде конструктивно обособленных единиц и соединяются в схему путем пайки.
В основе развития электроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронной аппаратурой. На определенных этапах становится невозможным решать новые задачи старыми средствами или, как говорят, на основе старой элементной базы, например с помощью электронных ламп или дискретных транзисторов. Основными факторами, лежащими в основе смены элементной базы, являются: надежность, габариты и масса, стоимость и мощность.
Особенностью изделий микроэлектроники является высокая степень сложности выполняемых функций, для чего создаются схемы, в которых количество компонентов исчисляется миллионами. Отсюда ясно, что обеспечить надежность функционирования при соединении компонентов вручную – задача невыполнимая. Единственным способом ее решения является применение качественно новых высоких технологий.
Для изготовления интегральных схем используется групповой метод производства и планарная технология.
Групповой метод производства заключается в том, что, во-первых, на одной пластине полупроводникового материала одновременно изготавливается большое количество интегральных схем; во-вторых, если позволяет технологический процесс, то одновременно обрабатываются десятки таких пластин. После завершения цикла изготовления ИС пластина разрезается в двух взаимно-перпендикулярных направлениях на отдельные кристаллы, каждый из которых представляет собой ИС.
Планарная технология – это такая организация технологического процесса, когда все элементы и их составляющие создаются в интегральной схеме путем их формирования на плоскости (подложке).
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью освоения дисциплины «Основы технологии электронной компонентной базы» является повышение уровня знаний в области полупроводниковых приборов и интегральной микроэлектронной и наноэлектронной техники.
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции:
- способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения (ПК-9);
- готовностью выполнять расчет и проектирование электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10),(ОК-10);
- способностью выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники (ПК -14);
- самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-2);
- анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);
- использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в своей предметной области (ПК-1), (ПК-4);
- анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
- способностью организовывать работу малых групп исполнителей (ПК - 23);
Задачи дисциплины (со стороны преподавателя):
привитие навыков по разработке и использованию микроэлектронных и наноэлектронных устройств различного назначения, информационно-измерительных систем.
научить рассчитывать и обосновывать конкретные технические решения при создании конкретных функциональных узлов;
Задачи дисциплины (со стороны студентов):
научиться разрабатывать и использовать микроэлектронные и наноэлектронные устройста различного назначения, информационно-измерительных систем;
научиться рассчитывать и обосновывать конкретные технические решения при создании различных функциональных узлов;
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина "Основы технологии электронной компонентной базы" относится к базовой части профессионального цикла Б3.Б.12 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Промышленная электроника».
Дисциплина "Основы технологии электронной компонентной базы" базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Теоретические основы электротехники", «Материалы электронной техники», «Физические основы электроники», и учебно-производственной практике.
Знания, полученные по освоению дисциплины "Основы технологии электронной компонентной базы", необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы и изучении следующих дисциплин: «Электронные цепи и методы их расчета», "Методы анализа и расчета электронных схем", "Электронные промышленные устройства" и «Системы отображения информации».
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения дисциплины "Основы технологии электронной компонентной базы" обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:
1) Знать:
Физические и физико-химические основы технологии производства изделий электроники и наноэлектроники, физикотехнологические и экономические ограничения интеграции и миниатюризации электронной компонентной базы (ПК-6);
компьютерные программы расчета основных параметров (ПК-1);
технологию изготовления микросхем различного функционального назначения (ПК-10),(ПК-14);
2) Уметь:
Обеспечит технологическую и конструктивную реализацию материалов и элементов электронной техники в приборах и устройствах электроники и наноэлектроники (ОК-10);
рассчитывать активные и пассивные элементы и компоненты микро- и наноэлектроники (ПК-4);
синтезировать микросхемы на основе активных и пассивных элементов для определенного функционального назначения (ПК-6);
использовать программы расчетов отдельных электронных устройств, элементов и компонентов микро- и наноэлектроники (ПК-1);
осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);
3) Владеть:
Сведениями о технологии изготовления материалов и элементов электронной техники, об основных тенденциях развития электронной компонентной базы. (ПК-23);
навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12),
терминологией в области микро- и наноэлектроники (ОК-2);
программными продуктами для подготовки презентаций (ПК-1);
информацией о электрических параметрах электронных устройств и микросхем для использования при создании отдельных функциональных узлов(ПК-10);
современными методами расчета, моделирования и проектирования электронных элементов и компонентов микро- и наноэлектроники (ПК-6).
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ " ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ "
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ» ЦИКЛА ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН УЧЕБНОГО ПЛАНА ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ КГЭУ НАПРАВЛЕНИЯ 210100"ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА"
УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
| Семестр | Часы учебных занятий | |||||
| Всего часов | Лекции/в интер.форме | Практические занятия (ПЗ) | Контрольная работа (КР) | Самостоятельная работа | 3ачетные единицы | |
