Рабочая программа

Министерство образования Российской Федерации

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им.

Факультет радиоэлектроники и информатики

Кафедра электротехники и промышленной электроники (ЭПЭ)

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета РЭИ

__________

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине "Микроэлектроника"

для направления 654100 – Электроника и микроэлектроника

для специальности 220400 – Промышленная электроника

Распределение часов

Форма обучения	очная	очно-заочная	заочная
Лекции	32	–	–
Практические занятия	–	–	–
Лабораторные занятия	16	–	–
Индивидуальные занятия	–	–	–
Самостоятельная работа в т. ч. курсовая работа		–	–
Всего часов		–	–
Форма контроля (зач., экз.)	экзамен	–	–

Программу составил д-р техн. наук, профессор ______________

Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры ЭПЭ

²______² _________________ 2005 г.

Заведующий кафедрой д-р техн. наук, профессор _____________

Согласовано________________________________________________________

Рыбинск 2005

Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным общеобразовательным стандартом высшего профессионального образования, учебным планом и примерной программой дисциплины "Микроэлектроника", утвержденной Министерством образования РФ в 2000 г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины является подготовка студентов специальности 200400 в области элементов и устройств микроэлектроники, знание которых необходимо при конструировании, производстве и эксплуатации электронной аппаратуры.

Основными задачи изучения дисциплины являются:

- получение студентами знаний об устройстве и основных физических процессах и явлениях, происходящих в изделиях микроэлектроники;

- приобретение студентами необходимых навыков исследования устройств электронной техники;

- применение студентами полученных знаний и навыков при решении практических задач в процессе разработки и проектирования электронной аппаратуры.

Изучение дисциплины «Микроэлектроника» базируется на знаниях, полученных студентом при изучении курса физики, а также курса материалов и элементов электронной техники. В свою очередь, знания, полученные при изучении микроэлектроники, необходимы для дипломного проектирования.

1 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение. Цель и задачи изучения дисциплины, ее взаимосвязь с другими дисциплинами, изучаемыми в вузе. Роль микроэлектроники в технике, в том числе промышленной электронике, вычислительной технике и радиоэлектронике. Терминология в микроэлектронике. Классификация изделий микроэлектроники: интегральные микросхемы, микроЭВМ и микропроцессоры; функциональные приборы и микросхемы; микрокомпоненты. Классификация интегральных микросхем (ИМС): полупроводниковые и гибридные, на биполярных и МДП-элементах, цифровые и аналоговые; малой, средней, большой и сверхбольшой степени интеграции. Достоинства и недостатки каждого вида микросхем. Классификация ИМС по функциональному назначению: серии, система обозначений ИМС.

1.1 Конструкции и технология тонкопленочных ГИС и МСБ Схема технологического процесса изготовления. Основные технологические операции. Подложки и платы. Тонкопленочные резисторы (ТПР). Основные соотношения, конструкции, материалы. Методика расчета ТПР прямоугольной формы по заданным номинальному сопротивлению, допустимой погрешности и рассеиваемой мощности. Расчет резисторов типа «меандр». Расчет контактных переходов. Конструкции и методика расчета ТПР повышенной точности. Тонкопленочные конденсаторы (ТПК). Основные соотношения, конструкции, материалы. Методика расчета ТПК по заданным номинальной емкости, допустимой погрешности и рабочему напряжению. Конструкции и методика расчета ТПК повышенной точности.

1.2 Конструкции и технология толстопленочных ГИС и МСБ. Схема технологического процесса изготовления. Основные технологические операции: трафаретная печать, вжигание паст. Подложки. Пасты.

1.3 Активные и пассивные компоненты ГИС и МСБ. Причины, по которым необходимо применение компонентов в ГИС и МСБ. Активные компоненты: транзисторы, диоды, транзисторные и диодные матрицы, бескорпусные полупроводниковые интегральные схемы, их конструкции. Пассивные компоненты: резисторы, конденсаторы, импульсные трансформаторы.

1.4 Корпуса для ИМС. Назначение корпуса ИМС. Классификация корпусов по государственному стандарту. Типы корпусов: пластмассовые, металлокерамические, металлостеклянные.

1.5 Разработка топологии ГИС и МСБ. Порядок разработки топологии. Коммутационные схемы: исходная, преобразованная. Учет метода получения рисунка элементов микросборки при разработке топологии. Правила разработки топологии.

1.6 Активные и пассивные элементы ИМС. Интегральный биполярный транзистор. Интегральный биполярный транзистор с барьером Шотки. Многоэмиттерный транзистор. Много­коллекторный транзистор. Интегральный p-n-p транзистор. Составные транзисторы. Интегральные диоды. Диффузионные резисторы. Пинч-резисторы. Полупроводниковые конденсаторы. Интегральные МДП-транзисторы. Комплементарные транзисторы. МДП резистор и конденсатор. Методы изоляции элементов полупроводниковых ИМС.

1.7 Схемотехнические структуры интегральной микроэлектроники. Микроэлектронные избирательные устройства. Избирательные устройства на основе пленочных конденсаторов и индуктивных элементов. Избирательные устройства на основе режекторных фильтров и ОУ. Распределенные RC-структуры. Гираторы.

1.8 Элементы функциональной электроники. Микроэлектронные устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ): фильтры, линии задержки, усилители. Устройства на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД): линии задержки, память. Приборы с зарядовой связью (ПЗС): линии задержки, регистры, приемники оптического изображения. Устройства оптоэлектроники и интегральной оптики.

2 ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

2.1 Расчет на ПК тонкопленочных резисторов (4 часа).

2.2 Расчет на ПК тонкопленочных конденсаторов (4 часа).

2.3 Выбор активных и пассивных компонентов для ГИС (4 часа).

2.4 Расчет площади платы и выбор корпуса для ГИС (4 часа).

3 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Разработка функционального устройства в виде ГИС (задаются различные варианты схем устройств).

4 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ПЕРЕЧЕНЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Основной

4.1 Коледов Л. А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. М.: Радио и связь, 1989.– 400 с.

4.2 Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов по спец. “Конструирование и производство электронно-вычислительной аппаратуры” / Коледов Л. А., Волков В. А., Докучаев Н. И. и др.; Под ред. Л. А. Коледова. – М.: Высш. шк., 1984. – 231 с.

3.3 Пономарев М. Ф. Конструкции и расчет микросхем и микроэлементов ЭВА. М.: Радио и связь, 1982.–288 с.

4.4 Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 464 с.

3.5 ТРК2004(1.3) (авторы  В. и , руководитель  И.) – программа выбора материала диэлектрика и расчета тонкопленочных конденсаторов ГИС и МСБ.

4.6 ТПР2005 (автор , руководитель  И.) – программа выбора резистивного материала и расчета тонкопленочных резисторов ГИС и МСБ.

Дополнительный

4.7 Гелль П. П., Иванов-Есипович Н. К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. для вузов. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отделение, 1984. – 536 с.

5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

При подготовке к лабораторным работам следует изучить методические указания к лабораторным работам, рекомендуемую литературу, конспект лекций, электронные ресурсы. Изучение рекомендуемой литературы обязательно.

5.2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА

Теоретический курс изучается студентом в процессе работы на лекциях, при этом студент конспектирует излагаемый преподавателем материал, отвечает на вопросы, которые ставит преподаватель в процессе чтения лекций, а также в процессе самостоятельной работы с рекомендуемой литературой в библиотеке академии.

6 СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ

6.1 Терминология в микроэлектронике.

6.2 Классификация ИМС по конструктивно-технологическому признаку.

6.3 Классификация ИМС по функциональному назначению.

6.4 Схема технологического процесса изготовления тонкопленочных ГИС и МСБ и основные операции.

6.5 Подложки и платы ГИС и МСБ. Материалы.

6.6 ТПР. Основные соотношения, конструкции, материалы.

6.7 Методика расчета ТПР прямоугольной формы по заданным номинальному сопротивлению, допустимой погрешности и рассеиваемой мощности.

6.8 Конструкции и методика расчета ТПР повышенной точности с подгонкой по длине.

6.9 Конструкции и методика расчета ТПР повышенной точности с подгонкой по ширине.

6.10 Конструкции и расчет контактных переходов ТПР.

6.11 ТПК. Основные соотношения, конструкции, материалы.

6.12 Методика расчета ТПК по заданным номинальной емкости, допустимой погрешности и рабочему напряжению.

6.13 Конструкции и методика расчета ТПК повышенной точности.

6.14 Схема технологического процесса изготовления толстопленочных ГИС. Основные операции.

6.15 Материалы плат и паст толстопленочных ГИС.

6.16 Конструкции элементов толстопленочных ГИС.

6.17 Активные и пассивные компоненты ГИС и МСБ.

6.18 Классификация корпусов для ИМС по Государственному стандарту.

6.19 Конструкции корпусов для ИМС.

6.20 Разработка топологии ГИС.

6.21 Методы изоляции элементов полупроводниковых ИМС.

6.22 Интегральный биполярный транзистор.

6.23 Интегральный биполярный транзистор с барьером Шотки.

6.24 Многоэмиттерный транзистор.

6.25 Многоколлекторный транзистор.

6.26 Интегральный p-n-p транзистор.

6.27 Составной транзистор.

6.28 Интегральные диоды.

6.29 Диффузионный резистор.

6.30 Полупроводниковый конденсатор.

6.31 Интегральный МДП-транзистор.

6.32 Комплементарные МДП-транзисторы.

6.33 МДП резистор и конденсатор.

6.34 Конструкции и материалы элементов коммутации БИС.

6.35 Логические ИМС. Базовые ячейки.

6.36 Операционный усилитель (ОУ).

6.37 Избирательные устройства на основе режекторных фильтров и ОУ.

6.38 Распределенные RC-структуры.

6.39 Гираторы.

6.40 Микроэлектронные устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

6.41 Устройства на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).

6.42 Приборы с зарядовой связью.

6.43 Оптоэлектроника. Интегральный оптрон.

6.44 Устройства интегральной оптики.

7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ТЕСТЫ САМОПРОВЕРКИ)

7.1 Приведите классификацию ИМС по конструктивно-техноло­гическому признаку.

7.2 Каковы достоинства и недостатки разных конструктивно-технологических вариантов ИМС?

7.3 Каковы основные соотношения при проектировании ТПР? Конструкции ТПР.

7.4 Какие материалы применяются для ТПР?

7.5 Объясните порядок нанесения слоев в тонкопленочных и толстопленочных ИМС.

7.6 Почему в ИМС применяется активные и пассивные компоненты (навесные элементы)?

7.7 Перечислите методы изоляции элементов в ИМС. Дайте им сравнительную оценку.

7.8 Приведите варианты биполярных транзисторов.

7.9 Приведите варианты включения транзисторов в качестве диодов.

7.10 Какие существуют варианты полупроводниковых резисторов?

7.11 Каковы особенности комплементарных транзисторных структур?

7.12 Что такое операционный усилитель?

7.13 Какую частотную характеристику имеет операционный усилитель с режекторным фильтром в цепи обратной связи?

7.14 Какие существуют варианты распределенных RC-структур?

7.15 Какими параметрами характеризуются гираторы?

7.16 Как преобразовываются сигналы в устройствах на поверхностных акустических волнах?

7.17 Каковы условия существования цилиндрических магнитных доменов?

7.18 Каковы условия перемещения цилиндрических магнитных доменов?

7.19 Каковы области применения приборов с зарядовой связью?

7.20 Приведите структуру интегрального оптрона.

7.21 Какие существуют варианты интегральных оптических волноводов?

7.22 Какие существуют устройства интегральной оптики?