«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой
«……» _ 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
(наименование дисциплины (модуля)
Направление/специальность подготовки Приборостроение Профиль/специализация подготовки Технология приборостроения Квалификация (степень) выпускника бакалавр (бакалавр, магистр, специалист) Форма обучения очная (очная, очно-заочная) г. Пенза 2013 г.
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Целями освоения учебной дисциплины (модуля) «Технология изготовления микромеханических устройств» являются формирование профессиональной компетенции:ПК-7: «Способен рассчитывать и проектировать элементы и устройства, основанные на различных физических принципах действия».
2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина «Технология изготовления микромеханических устройств»относится к профессиональному циклу Б.3. Данная дисциплина базируется на знаниях, полученных в ходе изучения курсов «Метрология, стандартизация и сертификация», «Технология изготовления приборов», «Физические основы получения информации», «Основы проектирования приборов и систем». Учебная дисциплина «Технология изготовления микромеханических устройств» готовит студента к освоению профессиональных компетенций ПК-4, ПК-33.
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) / ОЖИДАЕМЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО
ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
В результате освоения дисциплины студент должен:1) Знать: базовые конструктивно-технологические решения, используемые при создании и производстве микромеханических устройств и приборов, основные технологические процессы изготовления микромеханических устройств.
2) Уметь: рассчитывать и проектировать варианты топологии и конструкции чувствительных элементов микромеханических датчиков, схемы температурной компенсации выходного сигнала.
3) Владеть: методиками разработки технологических процессов изготовления, сборки и испытания чувствительных элементов и микромеханических датчиков.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Общая трудоемкость дисциплины составляет _4_ зачетных единицы, _144_ часов.Формы текущего контроля успеваемости семестра Семестр Неделя (по неделям Раздел Виды учебной деятельности, включая № семестра) учебной самостоятельную работу студентов п/п дисциплины и трудоемкость (в часах) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) 1 8 1 Лекция Текущий Введение.
- 2 часа контроль на занятии 2 8 3 Лекция Практи Лабора Самост Текущий сведения о кремнии аллическо м кремнии Применени кремниевы тензорезис датчиках физически х величин Температу компенсац выходного сигнала тензорезис полупрово дниковых датчиков давления нические датчики физически х величин.
технологии изготовлен микромеха нических устройств
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В процессе освоения студентами дисциплины «Технология изготовления микромеханических устройств используются следующие образовательные технологии»:Лекции с применением мультимедийных технологий;
Практические занятия;
Самостоятельная работа студентов;
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Для проведения текущего контроля успеваемости студентов предусмотрены следующие контрольные вопросы:1. Понятие микросистемной техники. Особенности, основные положения, этапы развития микросистемной техники.
2. Кремний как механический элемент в микросистемной технике.
Общие сведения о кремнии, элементарная ячейка кремния. Анизотропия, индексы Миллера.
3. Искажение кристаллической решетки кремния, поверхность кристалла, дефекты, плотность дислокаций.
4. Монокристаллический и поликристаллический кремний.
Механические и электрофизические свойства кремния 5. Обобщенная структура составляющих тензоэффекта в тензорезисторах. Коэффициент тензочувствительности 6. Применение тензорезистивного эффекта в чувствительных элементах датчиков давлений.
7. Принципы построения чувствительных элементов датчиков давлений на основе тензорезистивного эффекта, измерительный мост Уитстона.
8. Варианты топологии и конструкции чувствительных элементов датчиков давлений.
9. Применение эффекта изменения емкости в чувствительных элементах датчиков давлений.
10. Температурная зависимость характеристик кремниевых тензорезисторов. Конструктивно – технологический и схемотехнический способы компенсации температурной погрешности.
11. Компенсация температурной погрешности при питании датчиков током и напряжением. Температурная компенсация начального выходного сигнала и чувствительности полупроводниковых чувствительных элементов датчиков. Использование термозависимых и термонезависимых резисторов в схемах температурной компенсации.
12. Емкостные полупроводниковые датчики давления.
13. Микромеханические акселерометры.
14. Датчики Холла. Химические датчики.
15. Типовой технологический процесс изготовления чувствительных элементов интегральных полупроводниковых датчиков давления.
16. Операции химической очистки, окисления, травления, ионного легирования, диффузии, фотолитографии Темы лабораторных работ:
1. Исследование топологии чувствительного элемента интегрального полупроводникового датчика давления.
2. Определение градуировочной характеристики интегрального полупроводникового датчика давления.
3. Исследование температурной зависимости характеристик чувствительного элемента интегрального полупроводникового датчика давления 4. Определение погрешности интегрального полупроводникового датчика Темы практических занятий 1. Расчет характеристик чувствительного элемента интегрального полупроводникового датчика давления.
2. Разработка типового технологического процесса изготовления чувствительного элемента интегрального полупроводникового датчика давления
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
а) основная литература:1. Гридчин В.А., Драгунов В.П. Физика микросистем: Учеб. пособие.
В 2 ч. Ч. 1. -Новосибирск: Изд-во ПГТУ, 2004. - 416 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).
2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1980. - 420 с.
Энергоатомиздат, 1983.
4. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. - М.: Мир, 1989.
5. Чернышев Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем - М.: «Радио и связь», 1988.
б) дополнительная литература:
1. Дж. Най Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц - М.: Мир, 1987.
2. J.C. Greenwood, "Silicon in Mechanical Sensors," J. Phys. E, Sci.
Instrum., vol. 21, pp.1114-28, 1988.
3. Fundamentals of microfabrication: the science of miniaturization / Mark J. Madou. -2nd ed.- CRC Press, 2002.
4. ОСТ 107.460084.200-88. Микросборки. Общие требования и нормы конструирования.
5. The MEMS handbook / Mohamed Gad-el-Hak. - CRC Press, 2002.
6. M. Elwenspoek, H. Jansen. Silicon Micromachining. p.cm. - (Cambridge studies in semiconductor physics and microelectronic engineering; 7). - Cambridge University Press. - 1998 (ISBN 0 521 59054 X).
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы www.bsac.eecs.berkeley.edu.
www.mems.sandia.gov
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Занятия по дисциплине «Технология изготовления микромеханических устройств» проводятся в лекционных аудиториях, оборудованных специализированной учебной мебелью и средствами мультимедиа (ноутбук, проектор, проекционный экран) Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории электронных приборов. Для выполнения работ оборудованы четыре рабочих места. В состав каждого рабочего места входят:Микроскоп…………………………………………………………………………1 шт.
Устройство для исследования характеристик полупроводниковых кристаллов (зондовое устройство МКНИ. 757644.050) 1 шт.
Универсальный лабораторный стенд с набором сменных макетных плат 1 шт.
Образцы полупроводниковых чувствительных элементов 5 шт.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки «Приборостроение»_.
Автор(ы) к.т.н, доцент Волков В.С. _ Рецензент(ы) Программа одобрена на заседании (Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет) от _ года, протокол №
«