Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Elektronikai rendszerek vizsgálati módszerei
A tantárgy angol neve: Investigation Methods of Electronic Systems
Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 13.
Dr. Illés Balázs, egyetemi tanár, ETT
Dr. Gordon Péter, egyetemi docens, ETT
Dr. Hurtony Tamás, egyetemi docens, ETT
A tantárgy célja, hogy megismertesse a hallgatókat azokkal a vizsgálati módszerekkel és technikákkal, amelyek az elektronikai rendszerek meghibásodása során keletkező hibák gyökérokainak feltárását segítik, valamint, hogy használható tudás adjon a hallgatóknak az elektronikai rendszerek működésének-, megfelelőségének vizsgálatára irányuló modellezési és szimulációs lehetőségeiről. Az elektronikai rendszerek rutin vizsgálati eszköztárának, mikroszkópos módszerek (optikai, röntgen, pásztázó elektronmikroszkóp, akusztikus mikroszkóp), elemi és anyagösszetétel meghatározási módszereinek bemutatása. Készülék, nyomtatott áramköri és integrált áramköri szintű vizsgálati módszerek. Gyakorlati példák bemutatása hiba gyökérok meghatározásra és folyamatvalidációs tesztekre. Az elektronikai rendszerekben leggyakrabban előforduló fizikai, kémiai, és elektrokémiai jelenségek bemutatása, modellezése. Valós folyamatok, rendszerek elemzése: több jelenség egyidejű megjelenése, a törvények „egymásba kapcsolódása”. A hallgatók modellezési készségének fejlesztése modellezési problémák bemutatása segítségével.
Előadások:
1. Bevezetés
A tárgy követelményeinek ismertetése. A vizsgálati és hibaanalitikai tevékenység motivációi, helye és szerepe az elektronikai gyártás és minőségbiztosítás területén. Alkalmazott módszerek csoportosítási lehetőségei. A modellezés alapjainak bemutatása, története: a modellezés fogalma, célja, kapcsolata a természetes emberi gondolkodással. Modellek csoportosítása több szempont szerint, a gyártási folyamatok modellezésének elhelyezése.
2. Optikai vizsgálatok.
Optikai mikroszkópia, mikroszkóp típusok, felépítésük, megvilágítási módok. Az optikai rendszerek hibái, a felbontást és mélységélességet korlátozó tényezők.
3. Röntgenes szerkezetvizsgálatok.
Röntgensugárzás keletkezése, jellemzői. Röntgenmikroszkópok megvalósítási formái, felépítésük. Detektor típusok, képalkotási, képfeldolgozási lehetőségek. előadás)
4-5. Pásztázó elektronmikroszkópia (2 előadás)
Elektronmikroszkóp felépítése, az elektronoptikai rendszer hibái. Gerjesztett térfogat, szekunder és visszaszórt elektronok, karakterisztikus röntgensugárzás keletkezése. Válaszjelek detektálása. Elektronsugaras mikroanalízis.
6-7. Anyagösszetétel meghatározási módszerek (2 előadás)
Gerjesztő és válaszjel (elektronok, ionok, röntgen fotonok) kapcsolata, módszerek csoportosítása. XRF-röntgenfluoreszcens spektroszkópia. Infravörös spektroszkópia. A módszerek összehasonlítása alkalmazási terület, detektálási határok, detektálható elemek, felbontás szempontjából.
8. Modellezési alapok az elektronikai termékek validációjához
A modellezés szerepe és helye a termékek fejlesztésében és vizsgálatában. A numerikus és analitikus deriválás kapcsolata. A numerikus deriválás hibái, a hiba közelítésnek lehetőségei és a hiba csökkentése. Numerikus deriválási formulák (előre és hátra lépő, centrális). Numerikus integrálási módszerek és közelítési hibáik. Differenciálegyenletek szerepe, fajtái, bemutatása (szemléletesen, a technológia folyamatainak gyakorlati példáin keresztül). Modellek csoportosítása a leíró differenciálegyenletek szerint.
9. Áramkörök modellezése.
Áramköri szimuláció szerepe. Szimulációs programok felépítése. Áramköri szimulációk fontosabb típusai. Alkatrész modellek. Az összekapcsolási kényszerek, hálózati egyenletek kezelése, admittancia és incidenciamátrix jelentősége. Ágegyenletek (karakterisztikák) kezelése. Lineáris és nem lineáris egyenáramú hálózatok leírása, valamint kisjelű váltakozóáramú vizsgálat.
10. Hőterjedés és diffúzió
A hőterjedés (hővezetés, konvenció és radiáció), a hőátadás és a diffúzió jelenségének a bemutatása és matematikai leírásuk tárgyalása. Termikus modellezés szerepe az elektronikai technológiában. A termikus-villamos analógia ismertetése.
11-12. Áramlástan (2 előadás)
Hűtési megoldások az elektronikus eszközökben (hűtőbordák, folyadék és fázisátalakulásos hűtés). Áramlástani esetek megközelítése és csoportosítása. Skalár és vektor mennyiségek szerepe az áramlástan matematikai leírásában. Folytonossági tétel értelmezése az áramlástanban. Lamináris áramlások leírása a Bernoulli, Euler és Navier-Stokes egyenletekkel. Turbulens áramlások értelmezése és a szerepe a mérnöki gyakorlatban. CFD (Cumputional Fluid Dynamics) módszerek bemutatása, különösen a RANS módszeré. Turbulens áramlások numerikus szimulációja a k-e módszerrel.
13. Mechanika és termomechanika
A szilárdságtan fogalma és elhelyezése a mechanikában. Mechanikai feszültség felírása általános esetben. A feszültség hatása a szilárd testekre, feszültség elméletek (Coulomb, Mohr és Mises Modell. Mechanikai feszültség kialakulása hő hatására (hőtágulás). Szakító vizsgálatok: a tartós folyás és általános kúszás ismertetése. Termomechanikai szimulációk az elektronikai technológiában.
Gyakorlatok:
1. Elektronikai termékek hibajelenségeinek összefoglalása, csoportosítási szempontok
bemutatása
2. Hibaanalitikai vizsgálatok vizsgálati tervének elkészítése.
3. Dokumentálás, szakértői jelentések készítése, értelmezése.
4. Hibaanalitikai módszerek összehasonlító elemzése esettanulmányok segítségével.
5. Modern szimulációs eszközök bemutatása (MATLAB, Comsol, Ansys)
6. Gőzfázisú forrasztó kemence modellezése MATLAB környezetben 1
7. Gőzfázisú forrasztó kemence modellezése MATLAB környezetben 2
A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására. A házifeladat ismételt beadása a pótlási héten.
Electronic Failure Analysis Handbook – Perry L. Martin, McGraw-Hill, 1999
Szabványos vizsgálati módszerek – IPC TM-650
A pásztázó elektronmikroszkópia és az elektronsugaras mikroanalízis alapjai – Pozsgai Imre, ELTE
Eötvös Kiadó, Budapest, 1995
Illés Balázs és Sinkovics Bálint: Technológiai Folyamatmodellezés, BME printer, sz.: 2014
