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CAD in der Mikroelektronik

Modulbezeichnung: CAD in der Mikroelektronik
Modulbezeichnung (engl.): CAD in Microelectronics
Studiengang: Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018
Code: E2408
SWS/Lehrform: 3V+1U+1PA (5 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 6
Studiensemester: 4
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Ausarbeitung (50%), Seminarvortrag (50%)
Zuordnung zum Curriculum:
E2408 Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018, 4. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 75 Veranstaltungsstunden (= 56.25 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 6 Creditpoints 180 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 123.75 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
E2302 Messtechnik 2
E2303 Elektronik 1


[letzte Änderung 18.07.2019]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
E2610 Integrationsgerechte Schaltungstechnik


[letzte Änderung 18.07.2019]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Albrecht Kunz
Dozent: Prof. Dr. Albrecht Kunz

[letzte Änderung 10.09.2018]
Lernziele:
Unter Verwendung einer integrierten Entwurfsumgebung für Schaltungsanalyse und
-entwurf nutzen die Studierenden die vielfältigen Möglichkeiten der Simulation von Schaltungen auf Bauelementebene. Sie machen darüber hinaus Gebrauch von den Eingriffsmöglichkeiten, die das verwendete Simulationswerkzeug bietet, um es an eigene spezielle Erfordernisse anzupassen.
 
Die Studierenden sind in der Lage, eigenständig elektronische Schaltungen im niedrigen Frequenzbereich zu entwerfen und sie simulatorisch zu testen.
  
Im Rahmen der Übung und des Projekts planen die Studierenden in kleinen Gruppen die Realisierung verschiedener elektronischer Schaltungen auf einer Leiterplatte. Sie erstellen anschließend mittels einer EDA-Software das hierfür notwendige Layout. Dabei müssen sie ihre Kenntnisse über Gehäuse- und Aufbautechnik, Verbindungstechnik sowie Layoutregeln anwenden, um einen fertigungsgerechten und funktionierenden Entwurf zu erhalten.
 
Während des Seminarvortrags können die Studierenden ihre Ergebnisse aus der Gruppenarbeit gut strukturiert, verständlich und ansprechend präsentieren.
 
Die Studierenden erstellen eine Ausarbeitung im Stil eines technischen Berichts, in der eine elektronische Schaltung vom Entwurf über den simulatorischen Test bis hin zur fertigen Leiterplatte klar und prägnant formuliert dargestellt wird.


[letzte Änderung 18.02.2019]
Inhalt:
- Allgemeines zum System- und Schaltungsentwurf, Pflichtenheft, Spezifikation, Entwurfsebenen und
  Darstellungsarten, Bottom-Up Methode, Top-Down Methode,
Entwurf mikroelektronischer Systeme
- Einführung in die integrierte Entwurfsumgebung des verwendeten Simulationswerkzeugs,
  Schaltplaneditor, grafische Ergebnisdarstellung, Stimuluseditor, Parameterextraktor, Dateitypen,
  Netzliste, Analysearten, Simulatoranweisungen, Simulatoreinstellungen,
- analoge und digitale Netzwerkelemente, Modelle, Unterschaltkreise, analoge und digitale
  Verhaltensbeschreibung, Makromodellierung,
- Simulation gemischt digital analoger Schaltungen, Schnittstellen zwischen analogen und digitalen
  Schaltungsteilen
- ßbungen zum Umgang mit dem verwendeten Simulationswerkzeug
Aufbau mikroelektronischer Systeme
- Verbindungstechnik, Gehäuse- und Aufbautechnik, Hybridschaltungen, Leiterplatten in SMT
- Bauteil- und Gehäuseformen der SMT,Verpackungs- und Lieferformen, Lötbarkeit und Lagerung,
- Leiterplattenherstellung, Laminate, Prepreg, Presse
- Chip on Board (COB), Chipmontage, Diebonden, eutektisches Legieren, Kleben, Tape automated
  bonding (TAB), Drahtbonden, Bondfehler, Feinstdrähte, Spaltschweißen,
- Schaltplanerstellung, Symbolik der verwendeten EDA Software, Eigenschaften von Bauelementen und
   Verbindungen im Schaltplan, wichtige Kenngrößen elektronischer Standardkomponenten,
   Schaltungsfunktion und Testbarkeit, Prüfpunkte,
- Layouterstellung, Anlegen einer Leiterplatte (einseitig, doppelseitig, Multilayer), Positionierung der
  Bauelemente, Entflechten der Schaltung, Abstände und Mindestmaße, EMV-Aspekte,
- Erstellen von Schalplansymbolen und Leiterplattenkomponenten, Datenblattrecherche, Toleranzen,
  Mindestmaße
- Fertigungsaspekte, Postprocessing, Reflow- und Wellenlöten, Lotpasten, Eigenschaften, Flussmittel,
  Aktivator, Lötqualität, Lagerung, Lötverfahren, Klebeverbindung, Nutzengröße und Nutzentrennung,
  Bestückungsmethoden, Prüfen und Testen
- Umsetzen eines kleinen Projektes

[letzte Änderung 18.02.2019]
Lehrmethoden/Medien:
Vorlagen und Aufgabenblätter in elektronischer Form, PC, Präsentation mit Tafel und Beamer, Nutzung des auf Spice basierenden Simulationswerkzeugs LTSpice und des Layoutwerkzeugs Eagle

[letzte Änderung 18.02.2019]
Literatur:
Leibner, P.: Rechnergestützter Schaltungsentwurf, Krehl, Münster, 1996
Manuals zu Simulations- und Layoutwerkzeugen
Walsin Technology Corporation; SMT Notes for Chip-R and MLCC 2002a
Beuth Klaus; Elektronik, 2. Bauelemente; 19te überarb. Aufl., Vogel 2010 431 Beu
Tietze, Schenk; Halbleiter-Schaltungstechnik, 13te neu bearb. Aufl.; Springer 432.2 Tie
Heinemann, R.: PSPICE, Hanser, 2007, ISBN 3-446-21656-1
Huschka, M.: Einführung in die Multilayer-Presstechnik, Leuze, 1988
Krups, R.: SMT-Handbuch, Vogel Business Media, 1991
Nolde: SMD-Technik, Franzis, 1994
Paul, Reinhold: Einführung in die Mikroelektronik, Hüthig, 1985
Reichl, H.: Hybridintegration, Hüthig, 1995
Strauss, R.: SMD Oberflächenmontierte Bauteile, VTT-Verlag für technische Texte, 1989


[letzte Änderung 18.02.2019]
[Mon May 25 23:44:04 CEST 2020, CKEY=e3E2408, BKEY=ei, CID=E2408, LANGUAGE=de, DATE=25.05.2020]