Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Wstęp do mikrosystemów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-ELEIF-ISP-WMS
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Wstęp do mikrosystemów
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty obieralne )-Elektronika i fotonika-inż.-EITI
( Przedmioty obieralne )-Elektronika i inżynieria komputerowa-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

WMS

Numer wersji:

2

Skrócony opis:

Dziedzina mikrosystemy jest wysoce interdyscyplinarna, obejmująca wszystkie główne dziedziny techniki, włączając fizykę, chemię, biologię, oraz materiałoznawstwo. Żaden pojedynczy kurs nie jest w stanie objąć w szczegółach wszystkich tych dziedzin. W ramach przedmiotu dyskutowana będzie natura inżynierii w mikroskali, techniki wytwarzania, zastosowania mikroprzyrządów, zagadnienia dotyczące komercjalizacji M(O)EMS oraz trendy przyszłościowe. Zagadnienia te będą analizowane na przykładzie produktów komercyjnych oraz przyrządów prezentowanych w literaturze naukowej.

Pełny opis:

Informacje ogólne: Zajęcia prowadzone są w blokach 3-godzinnych. Przez pierwsze dziewięć tygodni semestru prowadzony jest wykład. Zagadnienia prezentowane na wykładzie podzielone są na trzy bloki tematyczne, po każdym studenci piszą kolokwium. W kolejnych pięciu tygodniach odbywają się 3-godzinne ćwiczenia laboratoryjne. Na ostatnich zajęciach (15-ty tydzień semestru) zespoły laboratoryjne przedstawiają w formie publicznej prezentacji wyniki ćwiczenia laboratoryjnego prowadzonego metodą Design Thinking oraz prezentowany jest wykład podsumowujący.

Opis wykładu:

  1. Przegląd mikrosystemów.

    Rozwój technologii półprzewodnikowej. Planarna technologia półprzewodnikowych układów scalonych (skalowanie przyrządów; “prawo” Moora; koncepcje: More Moore, More Than Moore, Beyond Moore; fundamentalne ograniczenia skalowania). Standardowy zestaw procesów technologicznych i materiałów klasycznej technologii półprzewodnikowych układów scalonych. Co to jest MEMS, MOEMS, BioMEMS, mikroobróbka i mikrowytwarzanie? Historyczny rozwój technologii mikrosystemów.
  2. Materiały i techniki wytwarzania stosowane w technologii mikrosystemów.
    Materiały (typy warstw we współczesnej technologii, klasyfikacje, standardowo wykorzystywane materiały: podstawowe właściwości, zastosowania). Klasyfikacja procesów technologicznych. Wytwarzanie warstw (utlenianie, metody chemicznego osadzania z fazy lotnej, fizyczne osadzanie z fazy gazowej, epitaksja). Metody mikrowytwarzania: techniki mikroobróbki powierzchniowej, litografia i mikroobróbka objętościowa, trawienie (izotropowe, anizotropowe; mokre, suche), techniki nietradycyjne (LIGA, EFAB, mikro-i nanodrukowanie, łączenie anodowe). Błędy odwzorowania (osadzanie warstw, fotolitografia, trawienie). Przykładowe przewodniki technologiczne (schematy procesu technologicznego). Pomieszczenia technologiczne (opis, wymagania).
  3. Podstawowe definicje i klasyfikacje:
przetwornik, czujnik, aktuator, czujniki inteligentne, zintegrowane (definicja, przykłady realizowanych funkcji).

  • Zjawiska fizyczne i techniki wykorzystywane w technologii mikrosystemów: efekt piezorezystywny, efekt piezoelektryczny, magnetostrykcja; techniki pojemnościowe, optyczne , rezonansowe; pobudzenie elektrostatyczne, piezoelektryczne, elektromagnetyczne, termiczne.

  • Obudowy przyrządów M(O)EMS. Problemy miniaturyzacji i inżynierii w mikroskali.

  • Przegląd czujników i aktuatorów M(O)EMS (budowa, zasada działania, w intersujących przypadkach również technologia wytwarzania).

    • Czujniki ciśnienia (piezorezystancyjne, z odczytem pojemnościowym, rezonansowe), mikrofony, głośniki.
    • Czujniki siły i momentu obrotowego (przyrządy krzemowe, rezonansowe, z akustyczną falą powierzchniową; mikroskopia sił atomowych; czujniki dotyku).
    • Czujniki przepływu (termiczne: anemometr, kalorymetr, mierzące czas propagacji; spiętrzające: konwersja na różnicę ciśnień, siłę; wykorzystujące siłę Coriolisa; elektrohydrodynamiczne).
    • Czujniki inercyjne (akcelerometry, żyroskopy, magnetometry, inklinometry).
    • Mikroprzyrządy optyczne (DMD, przełączniki optyczne, tłumiki, siatki dyfrakcyjne).
    • Przyrządy w.cz. MEMS: elementy bierne (strojone pojemności, indukcyjności, filtry rezonansowe, sprzęgacze), elementy aktywne (przełączniki).
    • Struktury mikrocieczowe (microfluidic chips, pompy, zawory, głowica drukarki atramentowej). Zastosowania w biologii.
    • Monitorowanie środowiska i konstrukcji inżynieryjnych.
    • Przegląd mikroprzyrządów biomedycznych (in Vivo, in Vitro).

  • Co dalej: MEMS, NEMS, mikroprodukcja i nanotechnologia?

    Potencjalne rynki i zastosowania mikrosystemów: Trillion Sensor Vision, elektronika noszona (Wearable Electronics), Internet Rzeczy (IoT), Internet Wszystkiego (Internet of Everything- IoE), inteligentny dom (Smart home), Connected Cars, Connected Transportation, inteligentne miasto (Smart City), Smart Society, Information and Communication Technologies (ICT), Czwarta rewolucja przemysłowa (Industry 4.0), Big Data, sztuczna inteligencja, paradygmaty nauki.


  • Laboratorium:

    1. Symulacja procesu technologicznego i przyrządu.
    2. Realizacja procesu technologicznego w laboratorium wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych.
    3. Analiza strukturalna wytworzonych przyrządów.
    4. Konfiguracja i obsługa mikroprocesorowych systemów wykorzystujących czujniki zrealizowane w technologii mikrosystemów oraz analiza uzyskanych danych pomiarowych.
    5. Nowatorski przyrząd M(O)EMS lub innowacyjne wykorzystanie czujnika bądź aktuatora wykonanego w technologii M(O)EMS- zajęcia przeprowadzone z wykorzystanie metody Design Thinking.
    Literatura:

    1. “Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization” by Marc J. Madou, CRC Press, 2002.
    2. “An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering” by Nadim Maluf and Kirt Williams, Artech House, Inc., 2004
    3. “MEMS Mechanical Sensors” by Stephen Beeby et al., Williams, Artech House, Inc., 2004.


    Oprogramowanie:

    • Oprogramowanie symulujące procesy technologiczne.

    • Oprogramowanie symulujące działanie przyrządów wykonanych w technologii mikrosystemów.
    • Środowisko uruchomieniowe systemów mikroprocesorowych.

    Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2022/2023 - sem. letni" (zakończony)

    Okres: 2023-02-20 - 2023-09-30
    Wybrany podział planu:
    Przejdź do planu
    Typ zajęć:
    Laboratorium, 15 godzin, 24 miejsc więcej informacji
    Wykład, 30 godzin, 24 miejsc więcej informacji
    Koordynatorzy: Andrzej Mazurak
    Prowadzący grup: Andrzej Mazurak
    Lista studentów: (nie masz dostępu)
    Zaliczenie: Ocena łączna
    Jednostka realizująca:

    103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

    Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
    Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.
    pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-2 (2024-03-29)