Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201900 «Микросистемная техника» направления подготовки диплом

Вид материала

Диплом

Содержание 1. Системный подход к проектированию микросистем. 2. Формализация объектов микросистемной техники 3. Проектирование компонентов микроэлектромеханики. 4. Проектирование компонентов микрооптики. 5. Проектирование радиоэлектронных компонентов. 6. САПР компонентов микросистемной техники.

Подобный материал:

• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201900 «микросистемная техника», 176.3kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201900 «микросистемная техника», 211.1kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201900 «Микросистемная техника», 159.57kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201 900 "Микросистемная техника", 144.39kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 072300 "Лазерная техника и лазерные, 145.85kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 072300 "Лазерная техника и лазерные, 275.77kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 072300 "Лазерная техника и лазерные, 454.88kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 190700 Оптико-электронные приборы, 106.31kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 190700 Оптико-электронные приборы, 177.3kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для специальности 190700 Оптико-электронные приборы, 235.87kb.

Министерство образования Российской Федерации

УТВЕРЖДАЮ

Начальник Управления образовательных

программ и стандартов высшего и среднего

профессионального образования

___________________ Г.К. Шестаков


«____» _____________ 2000 г.


Примерная программа дисциплины

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОСИСТЕМ»


Рекомендуется Минобразованием России для специальности

201900 – «МикроСИСТЕМНАЯ ТЕХНИКА»


направления подготовки дипломированного специалиста

654100 ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА


1. Цели задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины является формирование знаний в области разработки изделий микросистемной техники, включая системный, функциональный, конструкторский и технологический этапы проектирования.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

2.1. Знать:

• методы формального описания компонентов микросистемной техники;
  
• методы расчета и моделирования базовых компонентов микросистемной техники;
  
• методы расчета и моделирования базовых процессов при изготовлении компонентов микросистемной техники.
  

2.2. Уметь:

• формализовать разрабатываемые материал, процесс, изделие, как объекты проектирования;
  
• использовать современные аппаратно-программные средства для решения задач проектирования изделий микросистемной техники.
  

2.3. Иметь навыки:

• организации процесса проектирования изделий микросистемной техники;
  
• решения задач проектирования изделий микросистемной техники с использованием стандартных пакетов прикладных программ.
  

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоемкость дисциплины	150	8
Аудиторные занятия	85	8
Лекции	51	8
Практические занятия (ПЗ)	17	8
Лабораторные работы (ЛР)	17	8
Самостоятельная работа	65	8
Курсовой проект (работа)	25	8
Другие виды самостоятельной работы	40	8
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		Зачет, экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п.п.	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР
	Введение	*	—	—
1.	Системный подход к проектированию микросистем	*	*	*
2.	Формализация объектов микросистемной техники	*	*	—
3.	Проектирование компонентов микроэлектромеханики	*	*	*
4.	Проектирование компонентов микрооптики	*	*	*
5.	Проектирование радиоэлектронных компонентов	*	*	*
6.	САПР компонентов микросистемной техники	*	—	*
	Заключение	*	—	—

4.2. Содержание разделов дисциплины

• Введение
  

Моделирование объектов и процессов как средство уменьшения сроков разработки и сокращения финансовых затрат. Международная унификация процессов проектирования и создания изделий микросистемной техники.

• 1. Системный подход к проектированию микросистем.
  

Уровни описания проектируемых объектов: системный, функциональный, конструкторский, технологический. Функциональные, структурно-морфологические математические, информационные, теоретические, эмпирические, аналитические модели. Операции, процедуры и этапы проектирования. Классификация параметров проектируемых объектов: фазовые переменные; внутренние, внешние и выходные параметры. Системные константы и размерности величин. Классификация проектных процедур: анализ и синтез (параметрический, структурный). Системы автоматизированного проектирования (САПР). База знаний и банки данных.

• 2. Формализация объектов микросистемной техники
  

Понятие «структура» и способы его представления: симметрийные, термодинамические, вероятностные, информационные. Основные методы описания объектов и процессов: термодинамический, статистический, кинетический Теория подобия. Обобщенное описание объектов микросистемной техники: интенсивные и экстенсивные параметры, степени свободы, функции распределения; обобщенные силы и потоки; уравнения переноса, баланса сил, непрерывности; законы сохранения. Соотношение Онзагера для открытых систем. Вариационные принципы.

• 3. Проектирование компонентов микроэлектромеханики.
  

Механические модели в электромеханике: механическое равновесие, уравнение баланса динамических величин, уравнение движения. Физико-математические и морфолого-топологические модели базовых элементов «объемной» и «поверхностной» микромеханики: статические и динамические модели мембран, балок, струн, маятников; размерные эффекты, масштабирование. Моделирование микросистем с электрическими и магнитными полями: полевые уравнения, краевые задачи; проектирование электростатических и электромагнитных приводов движения; расчет конструкции пьезоэлектрического и магнитострикционного микроактюатора. Моделирование процессов поглощения и диссипации энергии в микроэлектромеханических системах, термический анализ. Моделирование микропотоков жидкости и газа в капиллярах и микроклапанах.

• 4. Проектирование компонентов микрооптики.
  

Физико-математические модели базовых компонентов оптических систем: спектральные фильтры, интерференционные покрытия, зеркала, линзы, дифракционные решетки. Моделирование распространения света в объемном и планарном волноводах; рассеяние света на микронеоднородностях. Проектирование базовых элементов управления оптическим излучением: электро-, акусто-, магнитооптическая ячейки. Методика расчета оптического тракта устройства интегральной оптики: физико-топологическая модель, эффекты масштабирования, размерный фактор.

• 5. Проектирование радиоэлектронных компонентов.
  

Физико-математические модели радиоэлектронных компонентов: резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, транзисторы, трансформаторы, коммутационные линии. Физико-технологические и топологическая модели элементной базы интегральных микросхем: моделирование базовых технологических операций, аналитическое описание фрагментов базовых биполярных и униполярных структур, эффекты масштабирования. Моделирование элементов интегральных микросхем в процессе функционирования: диффузионно-дрейфовая физико-топологическая модель, методы численного решения уравнения в частных производных.

• 6. САПР компонентов микросистемной техники.
  

Структура систем автоматизированного проектирования. Виды обеспечения САПР: методическое, математическое, лингвистическое, информационное, программное, аппаратное. Аппаратные средства обеспечения САПР объектов микросистемной техники. Базовые пакеты прикладных программ MEMCAD: моделирование механических и термомеханических процессов, моделирование термических процессов, моделирование конформных преобразований твердых тел, моделирование микропотоков жидкостей и газа, моделирование электростатических процессов, моделирование пьезорезистивных элементов, частотный анализ. Международная стандартизация в области автоматизации проектирования микросистем.

• Заключение
  

Интеграция элементной базы микроэлектромеханики, микрооптики и микроэлектроники при проектировании микросистем..


5. Лабораторные и практические занятия

5.1. Лабораторный практикум

№	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	1	Изучение аппаратно-программного базиса приборостроительных, машиностроительных и микроэлектронных САПР. Изучение структуры и организации баз данных и знаний в информационно-поисковых системах и САПР.
2	2	—
3	3	Статическое и динамическое моделирование мембран. Статическое и динамическое моделирование маятников. Моделирование электростатических приводов движения. Моделирование термомеханических процессов в компонентах «объемной» и «поверхностной» микромеханики. Моделирование конформной конструкции на основе композиционного материала с пьезокерамикой. Моделирование конформной конструкции на основе композиционного материала с «памятью формы».
4	4	Моделирование многослойного интерференционного фильтра. Моделирование распространения света в планарном волноводе. Моделирование акустооптической ячейки.
5	5	Моделирование частотных свойств RLC-цепи. Топологическая оптимизация транзисторной структуры. Моделирование диффузионных процессов в гетерогенных структурах.
6	6	Изучение пакетов прикладных программ MEMCAD: моделирование механических и термомеханических процессов; моделирование термических процессов; моделирование конформных преобразований; моделирование микропотоков жидкостей и газа; моделирование электростатических процессов;

5.2. Рекомендуемый перечень практических занятий

№	№ раздела дисциплины	Темы практических занятий
1	1	Операции, процедуры и этапы проектирования. Системные константы и размерности величин.
2	2	Симметрийное, термодинамическое, вероятностное и информационное описание структур. Символические и конструкторско-технологические образы компонентов микросистемной техники.
3	3	Размерный фактор и эффекты масштабирования при проектировании микроэлектромеханических компонентов. Конструкторско-технологическая документация при проектировании микроэлектромеханических компонентов.
4	4	Размерный фактор и эффекты масштабирования при проектировании компонентов микрооптики. Конструкторско-технологическая документация при проектировании компонентов микрооптики.
5	5	Размерный фактор и эффекты масштабирования при проектировании элементной базы интегральных схем. Конструкторско-технологическая документация при проектировании элементной базы интегральных схем.
6	6	—

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

1. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1986.
   
2. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике. Под ред. И.П. Норенкова. М.: Радио и связь, 1986.
   
3. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985.
   
4. Казенков Г.Г, Соколов А.Г. Принципы и методология построения САПР БИС. -М.: Высшая школа, 1990 .
   
5. Кремлев В.Я. Физико-топологическое моделирование структур элементов БИС. -М.: Высшая школа, 1990.
   
6. Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем. М.: Высшая школа, 1989.
   
7. Фути К., Судзуки Н. Язык программирования и схемотехника СБИС. -М.: Мир, 1988.
   

б) дополнительная литература

1. Базаров И.П. Термодинамика. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1991.
   
2. Джамп Д. AutoCAD. Программирование. Пер. с англ. Под ред. Богданова А.С. М.: Радио и связь, 1992.
   
3. Проектирование СБИС. М. Ватанабэ и др. М.: Мир, 1988.
   
4. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических прпоцессов. Под ред. Миллера Д. Пер. с англ. Под ред. Гадияка Г.В. М.: Радио и связь, 1989.
   
5. Ганенков Н.А., Закржевский В.И., Пчелко Н.С. Теория и расчет электромеханических преобразователей на активных диэлектриках. С-Пб: РИО ЭТУ, 1995.
   
6. Лукьянов Д.П., Скворцов В.Ю. Микроэлектронные акселерометры инерциальных систем навигации. СПбГЭТУ, 1999.
   
7. Кальнин А.А., Лучинин В.В. Структурное программирование в микроэлектронике. Л.: РИО ЛЭТИ, 1980.
   
8. Петренко А.И. Основы автоматизации и проектирования. Киев: Техника, 1982.
   

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.

• Компьютерная база данных микросенсоров.
  
• Компьютерная база данных микроактюаторов.
  
• Компьютерная программа моделирования микромеханических систем.
  
• Компьютерная программа моделирования термомеханических и термических систем.
  
• Компьютерная программа моделирования конформных преобразований твердых тел.
  
• Компьютерная программа моделирования пьезорезистивных элементов.
  
• Компьютерная программа моделирования магнитострикционных элементов.
  
• Компьютерная программа моделирования электростатических приводов.
  
• Компьютерная программа моделирования микропотоков жидкостей и газов.
  

7. Материально-техническое обеспечения дисциплины.
   

• Персональные ЭВМ
  
• Графопостроитель-плоттер.
  
• Комплекс программных средств САПР MEMCAD.
  

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Для реализации целей и задач курса предлагается предусмотреть в программе дисциплины курсовые работы. Требования к содержанию курсовой работы определяются характером задачи по проектированию конкретных механизмов, устройств, приборов. В курсовой работе должны быть отражены следующие вопросы:

• анализ основных характеристик и параметров объекта разработки и моделирования;
  
• выбор и обоснование методов моделирования и используемой САПР;
  
• моделирование конструкции и расчет параметров объекта разработки;
  
• графическое представление результатов расчета, моделирования;
  
• анализ полученных результатов и их обобщение.
  

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 654.100 - "Электроника и микроэлектроника", специальность 201900 "Микросистемная техника".

Программу составили:

Лучинин В. В.	-профессор С.-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ"
Коловский Ю.В.	- профессор Красноярского государственного технического университета
Корляков А.В.	-доцент С.-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ"

Программа одобрена на заседании Учебно-методического Совета по направлению подготовки дипломированных специалистов 654.100 – «Электроника и микроэлектроника»,

__15 ноября 2000 г.__ протокол №__4___________


Председатель Совета УМО по образованию в области автоматики, электроники, микроэлектроники и радиотехники, профессор

_______________________ Пузанков Д.В.