Nagyintegráltságú moduláramkörök

A tantárgy angol neve: Highly Integrated Module Circuits

Adatlap utolsó módosítása: 2012. szeptember 6.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

 

 

Villamosmérnöki szak, MSc képzés
Elektronikai technológia és minőségbiztosítás szakirány

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIETM240 2 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Berényi Richárd,
4. A tantárgy előadója
Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
Dr. Harsányi Gábor egyetemi tanár ETT
Dr. Berényi Richárd egyetemi docens ETT
Dr. Krammer Olivér adjunktus ETT
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronikai technológia; Elektronika; Anyagtudomány
6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
Nem különbözik az MSc képzésbe kerülés feltételeitől
7. A tantárgy célkitűzése
  • a nagy alkatrész sűrűségű moduláramkörök alapvető típusainak bemutatása,
  • a szerelőlemezek technológiai és konstrukciós elveinek ismertetése,
  • a kettő és háromdimenziós összekötési rendszerek összehasonlítása,
  • a nagy integráltság szerelés-technológiai, tokozási és minőségbiztosítási elveinek elsajátíttatása.
Megszerezhető készségek/képességek:

A tárgy követelményeit teljesítő hallgatók képesek lesznek:

a nagy integráltságú moduláramkörök technologizálására és ezeknek a  technológiai folyamatoknak a tervezésére,

javaslat tételre a fejlesztők felé a konstrukciós megoldások zsűrizésében,

folyamatmérnöki feladatok ellátására és kapcsolattartásra a minőségbiztosítási és gyártásszervezési menedzsmenttel.

 

8. A tantárgy részletes tematikája

A nagy integráltságú, nagy alkatrész sűrűségű moduláramkörök típusai, szerelőlemezek fajtái: laminált hordozók (laminált PWB hordozón megvalósított multichip modulok, MCM-L), a vékonyréteg és polimer technológia kombinálásával kialakított (leválasztott rétegekből felépített MCM-D) típusok, a többrétegű kerámia technológiák és a vastagréteg technikák kombinációját alkalmazó változatok (MCM-C): magas hőmérsékletű (HTCC) ill. alacsony hőmérsékletű (LTCC) eljárással készülő együttégetett kerámiák. Alkatrészek eltemetése a hordozókban. Moduláramkörök két- és háromdimenziós kialakítása, flexibilis hordozók alkalmazása. Szerelési és kötési technológiák és ezek eszközei: a chipek kezelése, védelme és bumpolása, direkt chip beültetési és bekötési módszerek, a közvetlen mikrohuzalkötési technikák, „chip-on-board”, „chip-in-board”, „flip-chip”, TAB (Tape Automated Bonding), BGA (Ball Grid Array) kiszerelésű alkatrészek szerelése nagy alkatrész-sűrűségű hordozókon. Tokozási eljárások, a kivezetők anyagai, méretezése és kötési technikái, lezárási módszerek, hőtechnikai méretezés, hőelvezetési megoldások. Parazita hatások figyelembe vétele a tervezésben.

 

 

1. Bevezetés; nagy integráltságú moduláramkörök típusai.
2. Szerelőlemezek fajtái. Alkatrészek eltemetése a hordozókban.
3. Az MCM-L moduláramkörök konstrukciói, parazita hatások figyelembevétele.
4. Az MCM-C moduláramkörök konstrukciói.
5. Az LTCC és a  HTCC többrétegű kerámiahordozók.
6. A MCM-D moduláramkörök konstrukciói.
7. Mikrohuzalkötések. Chipek beültetése: chip-and-wire, flip chip és TAB.
8.  A BGA kiszerelésű alkatrészek változatai, azok szerelése nagysűrűségű hordozókon, javítás-újraforrasztási megoldások (BGA rework).
9. Moduláramkörök két és háromdimenziós kialakítása: SiP, WLP, PoP és SoC.
10.  Flexibilis hordozók anyagai; a mintázatkialakítás tervezési irányelvei flexibilis hordozókon.
11. Moduláramkörök vizsgálati módszerei: AOI, AXI, RXI és SAM.
12. Lézertechnológiák nagy integráltságú moduláramkörök kialakításához. Mikro- via kialakítási technológiák.
13. Nagy integráltságú moduláramkörök tokozása és hőtechnikája.
14. Nagy integráltságú moduláramkörök fejlesztési irányzatai.

Az előadásokon a gyakorlati vonatkozások elméleti hátterének mesterdiploma szinthez elvárható elmélyítése kapja a fő hangsúlyt. A gyakorlatokon megismerik a hallgatók az egyes technológiai eljárások kombinációjával megvalósítható moduláramköri struktúrákat, azok működési elveit, konstrukciós problémáit. A gyakorlatok a következő főbb témák köré összpontosulnak:

  • Nagy integráltságú elektromos összeköttetések (HDI) kialakításának lehetősége flexibilis, laminált, vékonyréteg és kerámia alapú hordozókon.
  • Flexibilis alapanyagú hordozók alapanyag választéka, felhasználási területei.
  • Nagy integráltságú moduláramkörök mechanikus és termikus FEM szimulációja.
  • Chip méretű alkatrészek (R, C, BGA, µBGA, QFP, QFN) mechanikus és elektromos áramköri szimulációja.
  • Hőtechikai megoldások moduláramkörök hűtésére.
  • Lézerek gyakorlati alkalmazásai, esettanulmányok feldolgozása.
  • Alkatrészek tokozásának gyakorlati megközelítése, tokozások anyagának kiválasztása, tervezése.
  • IC chip-ek BUMP technológia változatai. Chip és Wafer bump kialakítás.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

A tantárgy elméleti anyaga a 2 óra/hét kiméretű, 2 óra/hét formában szervezett előadásokon kerül ismertetésre. Az 1 óra/hét kiméretű,  óra/hét formában, vagy kötetlenebbül szervezett gyakorlatokon a hallgatók a fenti problémakörökben kapnak részletesebb alkalmazástechnikai ismereteket, ipari konstrukciókat értékelnek, laborlátogatásokon vesznek részt.

10. Követelmények

a)   A szorgalmi időszakban:
Egy sikeres nagyzárthelyi megírása.

b)   A vizsgaidőszakban:
Írásbeli vizsga előre kiadott tételsor alapján,

11. Pótlási lehetőségek

Sikertelen zárthelyi pótlása az utolsó tanulmányi héten órarenden kívüli időpontban. Pót-pót ZH a pótlási héten.

12. Konzultációs lehetőségek A vizsgaidőszakban a vizsganapokat megelőző napon tartunk konzultációt a Tanszéken, az előadáson kihirdetett időpontban és teremben
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Harsányi Gábor - Illyefalvi-Vitéz Zsolt - Ripka Gábor: Multichip Modulok. Műegyetemi Kiadó. 2000. A jegyzet száma: 55052

 

Rao R. Tummala: Fundamentals of Microsystems Packaging, McGraw-Hill, 2001
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra 
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
Vizsgafelkészülés48
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
Dr. Harsányi Gábor Egyetemi tanár ETT
dr. Ripka Gábor c. docens ETT
Berényi Richárd Adjunktus ETT