Примерная программа дисциплины материаловедение и материалы электронных средств рекомендуется Минобразованием России для направлений подготовки дипломированных специалистов icon

Примерная программа дисциплины материаловедение и материалы электронных средств рекомендуется Минобразованием России для направлений подготовки дипломированных специалистов


Смотрите также:
Примерная программа дисциплины схемотехника электронных средств рекомендуется Минобразованием...
Примерная программа дисциплины физические основы микроэлектроники рекомендуется Минобразованием...
Примерная программа дисциплины материаловедение рекомендуется Минобразованием России для...
Примерная программа дисциплины метрология...
Примерная программа дисциплины технология электронно вычислительных средств рекомендуется...
Примерная программа дисциплины материаловедение и технология конструкционных материалов...
Примерная программа дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов»...
Примерная программа дисциплины основы теплопередачи при сварке и пайке Рекомендовано...
Примерная программа дисциплины проектирование и производство сварных и паяных конструкций...
Примерная программа дисциплины контроль качества сварных и паяных соединений Рекомендовано...
Примерная программа дисциплины теория сварочных процессов Рекомендовано Минобразованием России...
Примерная программа дисциплины технологические основы способов сварки и пайки...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

_______________ Л.С.Гребнев

«____»______________ 2001 г.


ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ


Рекомендуется Минобразованием России


для направлений подготовки дипломированных специалистов

654300 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

и бакалавров и магистров

^ 551100 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ



  1. Цели и задачи дисциплины


Цель дисциплины – формирование у студентов достаточно глубоких знаний о природе и свойствах материалов электронной аппаратуры, зависимостях их свойств от состава и строения, закономерностях изменения этих свойств под воздействием на материалы внешних полей различной природы.

Эти знания являются научной основой выбора материалов для их оптимального использования в электронной аппаратуре, прогресс которой обусловлен разработкой и применением новых видов материалов.


Основными задачами изучения дисциплины являются следующие:

  • формирование у студентов теоретических основ структурообразования различных типов материалов;

  • проведение технически и экономически обоснованного выбора материалов, исходя из назначения и условий эксплуатации аппаратуры;

  • оценка поведения материалов при изменении условий эксплуатации и вызываемых этим отклонениях в работе электронной аппаратуры;

  • освоение методики пользования справочной литературой, включающей свойства, марки различных видов материалов, технические требования к ним;

  • формирование баз данных по свойствам различных типов материалов.


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:


ЗНАТЬ:


  • физическую сущность явлений, происходящих в материалах при формировании структуры материалов и в процессе эксплуатации;

  • взаимосвязь этих явлений с электрофизическими и механическими свойствами;

  • основные параметры, используемые для оценки конструкционных и технологических свойств и возможности применения современных материалов в создании современной электронной аппаратуры;

  • перспективы разработки и использования новых материалов в соответствии с основными направлениями развития микроэлектроники и вычислительной техники.

УМЕТЬ:

  • проводить оптимальный выбор материала в зависимости от назначения и условий эксплуатации аппаратуры:

  • рассчитывать допустимые пределы отклонения характеристик материалов при изменении условий эксплуатации;

  • пользоваться справочной литературой, создавать базы данных по электрофизическим и технологическим свойствам.


3.Объем дисциплины и виды учебной работы


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

Общая трудоемкость дисциплины

130

3

4

Аудиторные занятия

85







Лекции

51

+

+

Практические занятия (ПЗ)










Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)

34

+

+

И (или) другие виды аудиторных занятий










Самостоятельная работа

45

+

+

Курсовой проект (работа)










Расчетно-графические работы










Реферат

17




+

И (или) другие виды самостоятельной работы

28




+

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен




+


4. Содержание дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


NN п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ(или С)

ЛР

1

2

3

4

5

1

Введение

*

-

-

2

Атомно-кристаллическое строение материалов

*

-

-

1

2

3

4

5

3

Формирование структуры материалов

*

-

-

4

Структура и фазовое равновесие в сплавах

*

-

*

5

Пластическая деформация и физико-механические свойства материалов

*

-

*

6

Конструкционные металлы и сплавы

*

-

*

7

Конструкционные неметаллические материалы

*

-

*

8

Проводниковые материалы

*

-

*

9

Сверхпроводниковые и прочностные материалы

*

-

-

10

Полупроводниковые материалы

*

-

*

11

Диэлектрические материалы

*

-

*

12

Магнитные материалы

*

-

*




    1. Содержание разделов дисциплины




      1. Введение


Роль материалов в обеспечении технических параметров электронной аппаратуры, ее надежности при эксплуатации в широком диапазоне внешних воздействий. Тенденции создания новых высокочастотных и изоляционных материалов, перспективы их использования в радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуре. Классификация материалов по типу химической связи, структуре, области применения.


4.2.2. Основы материаловедения


4.2.2.1. Атомно-кристаллическое строение материалов


Типы химических связей в материалах и влияние их на элктро-физические свойства. Пространственные решетки. Дефекты кристаллического строения: точечные дефекты, дислокации, поверхностные и объемные несовершенства структуры. Структура жидких кристаллов, полимеров, стекол и керамик.


4.2.2.2. Формирование структуры материалов.


Три состояния вещества в зависимости от температуры и давлении. Электрофизические условия кристаллизации, уравнение Гиббса. Гомогенная и гетерогенная кристаллизации. Полиморфные превращения. Механизм образования аморфного состояния металлических сплавов. Условия выращивания монокристаллов из расплавов и методы выращивания; распределение примесей между расплавом и растущим монокристаллом.


        1. Структура и фазовые равновесия в сплавах.


Механические смеси, твердые растворы и химические соединения; физико-механические свойства сплавов. Термодинамика фазовых равновесий, правило фаз и принципы построения диаграмм фазового равновесия сплавов. Диаграммы фазовых равновесий систем с различной растворимостью компонентов; анализ диаграмм с полной нерастворимостью и полной растворимостью в твердом состоянии; переход от неограниченной растворимости к ограниченной; диаграммы фазовых превращений с эвтектическими, перетектическими и химическими соединениями. Правило отрезков (правило расчета) для определения фазового состава и количество фаз. Общие сведения о построении фазовых равновесий в тройных соединениях. Общая связь между диаграммами состояния сплавов и их физико-механическими свойствами.


4.2.2.4. Пластическая деформация и физико-механические свойства материалов


Виды напряжений в материалах, упругая, пластическая деформация и разрушение. Механизмы пластической деформации вÿмонокристаллах и поликристаллах. Структурные превращения и изменение физико-механических свойств при пластической деформации, явление наклепа и упрочнения сплавов. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированных сплавов, возврат и рекристаллизация. Механические свойства материалов при статических и динамических нагрузках, диаграмма напряжение-деформация для пластических и хрупких материалов. Пластическая деформация в полимерных материалах; релаксация напряжения и релаксация деформации. Физико-механические свойства полимеров, принципы получения ударопрочных полимеров, старение и радиационная стойкость полимеров.

4.2.3. Конструкционные материалы


4.2.3.1. Конструкционные металлы и сплавы


Основные конструкционные, технологические и эксплуатационные требования к конструкционным материалам. Конструкционные металлические сплавы на основе железа, алюминия, меди, титана и магния. Связь между диаграммами фазового равновесия сплавов и их конструкционными и технологическими свойствами. Термическая и химико-термическая обработка для улучшения конструкционных и технологических свойств сплавов, отжиг I и II рода, закалка и отпуск, естественное и искусственное старение сплавов. Деформируемые и литейные сплавы. Структура, состав, маркировка и применение сплавов. Сплавы для изготовления несущих конструкций, механизмов, пружин контактов, режущих и измерительных инструментов, станков, корпусов гибридных микросхем (ГИС); припои. Особенности выбора конструкционных сплавов для носимой, возимой, бортовой и морской аппаратуры.


4.2.3.2. Конструкционные неметаллические материалы


Пластмассы. Классификация пластмасс и их общие свойства. Пластмассы ненаполненные термостойкие и ударопрочные. Композиционные пластмассы с порошковыми и волокнистыми наполнителями: фенопласты, аминопласты, кремнепласты, пресс-материалы эпоксидные, пресс-материалы полиимидные. Композиционные материалы с листовыми наполнителями. Базисные материалы для производства однослойных, многослойных и гибких печатных плат по субтрактивной, аддитивной и полуаддитивной технологии для ВЧ- и СВЧ-диапазона. Материалы для подложек микросхем: ситаллы, корундовая керамика, поликор, брокерит, лейкосапфир. Материалы корпусов БИС.

Конструкционные, технологические и эксплуатационные свойства материалов, влияние внешних воздействий на эксплуататционныек параметры неметаллических материалов. Интегральные критерии выбора материалов с учетом свойств (функциональных, технологических, стабильности и стоимости).


4.2.4.Радиотехнические материалы


        1. Проводниковые материалы


Основные свойства и параметры проводниковых материалов. Функции проводников в устройствах РЭС и ЭВС. Влияние на удельное электрическое сопротивление проводников примесей, температуры, деформации, частоты электромагнитного поля.

Металлы высокой проводимости (медь, алюминий, серебро, золото, платина и металлы платиновой группы). Экономические факторы применения драгметаллов.

Проводниковые материалы высокого сопротивления. Сплавы для прецизионных резисторов. Сплавы для термопар и специального назначения.

Проводниковые и резистивные материалы тонкопленочных микросхем. Особенности свойств тонкопленочных проводниковых металлов. Проводящие, резистивные и диэлектрические пасты толстопленочных микросхем.



        1. Сверхпроводниковые и криогенные материалы


Сверхпроводимость. Природа сверхпроводимости. Сверхпроводники I и II рода.

Элементарные сверхпроводники и сверхпроводниковые соединения. Проблемы получения высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Сверхпроводящие материалы на основе керамик сложного химического состава.

Применение сверхпроводников для устройств криоэлектроники.


        1. Полупроводниковые материалы


Определение и классификация полупроводниковых материалов (неорганических, органических; кристаллических, аморфных). Элементарные химические соединения, многофазные). Функции полупроводников РЭС и ЭВС.

Принципы технологии производства полупроводников различного вида. Зависимость совершенства структуры и физических свойств от технологии производства материала. Особенности структуры монокристаллов и эпитаксиальных слоев.

Собственные и примесные полупроводники на основе кремния и германия, их основные параметры. Особенности характера фазовых равновесий в системах полупроводник-примесь.

Способы получения полупроводниковых материалов высокой чистоты и монокристаллической структуры (метод зонной перекристаллизации, метод Чохральского, метод бестигельной зонной плавки).

Полупроводниковые соединения А111ВV, А11ВV1, А1VВV1.

Неорганические полупроводники аморфной структуры.

Органические полупроводники.


        1. Диэлектрические материалы


Определение диэлектриков. Функции диэлектрических материалов в устройствах РЭС и ЭВС. Классификация диэлектриков (пассивные и активные, органические и неорганические). Требования, предъявляемые к диэлектрическим материалам.

Явление поляризации в диэлектриках, мгновенные и замедленные виды поляризации.

Основные свойства и параметры диэлектриков: объемная и поверхностная электропроводность, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери и электрическая прочность диэлектриков. Влияние структуры, температуры и частоты внешнего поля на основные параметры диэлектрика.

Керамические диэлектрики. Установочная керамика (радиофарфор, ультрафарфор, цельзиановая керамика, алюминооксид, поликор, стеатитовая керамика, бериллиевая керамика). Состав, свойства, применение. Конденсаторная высокочастотная и низкочастотная керамика. Материалы для СВЧ диэлектрических резонаторов.

Стеклообразные и стеклокристаллические диэлектрики. Структура, свойства, классификация. Стекловолокна, световоды. Материалы для подложек гибридных микросхем и фотошаблонов. Электровакуумные и конденсаторные стекла, стекла для оптических систем и фильтров.

Аморфные пленочные диэлектрики на основе моноокиси кремния, силикатных стекол и др., их свойства и назначение в микроэлектронике.

Органические твердые диэлектрики. Неполярные и полярные материалы (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полифениленоксид, поликарбонат, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, полиамиды, полиимиды, фторопласты). Термореактивные смолы. Композиционные пластмассы с порошковыми, волокнистыми и листовыми наполнителями.

Газообразные и жидкие диэлектрики. Состав, свойства, использование в РЭС и ЭВС.

Активные диэлектрики. Сегнетоэлектрики: монокристаллические, поликристаллические и пленочные. Основные электрофизические параметры, температурные и частотные зависимости. Использование сегнетоэлектриков в СВЧ-диапазоне.

Пьезоэлектрики. Монокристаллические (кварц, ниобат лития, танталат лития и др.) и поликристаллические (пьезокерамики). Структура, основные параметры и области применения. Пьезоэлектрические материалы для звукопроводов функциональных устройств на поверхностных акустических волнах. Основные требования к параметрам этих материалов.

Пироэлектрики и электреты. Структура, основные свойства и применение.


4.2.4.5. Магнитные материалы


Природа ферромагнетизма: магнитный момент атома, энергия взаимодействия между магнитными моментами атома, образование доменов. Процессы намагничивания в постоянном магнитном поле и перемагничивания в переменных полях. Кривые намагничивания. Петли гистерезиса и их параметры (магнитная проницаемость, коэрцитивная сила), остаточная индукция, коэффициент прямоугольности, мощность потерь и др. Магнитострикционный эффект. Природа антиферромагнетиков и ферримагнетиков. Эффекты Фарадея и ферромагнитного резонанса.

Магнитомягкие низкочастотные материалы (технически чистое железо, карбонильное железо), сплавы металлов (электротехническая сталь, пермаллои, пермендюры). Магнитомягкие высокочастотные материалы (магнитодиэлектрики, ферриты). Получение, состав, структура, свойства и области применения. Ферромагнитные аморфные пленки. Характеристики и параметры магнитотвердых материалов (литых высококоэрцетивных сплавов, металлов, мартенситных сталей, порошковых сплавов, ферритов), их свойства и области применения.

Магнитные материалы специального назначения: с прямоугольной петлей гистерезиса и большой скоростью перемагничивания, полупроводниковые материалы с особыми параметрами в области сверхвысокочастотного перемагничивания, с большой плотностью записи информации при перемещении намагничивающего поля с цилиндрическими доменами.



  1. Лабораторный практикум




NN п/п

N разделов дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

2

3

1

4.2.2.3

Определение фазовой структуры металлов и сплавов

2

4.2.2.4, 4.2.3.1, 4.2.3.2

Определение физико-механических свойств конструкционных материалов

3

4.2.4.1, 4.2.4.3

Определение закономерности изменения электропроводности в зависимости от состава и температуры

4

4.2.4.4

Определение основных параметров сегнето- и пьезоэлектриков и установление закономерности изменения их от частоты и температуры

5

4.2.4.4

Определение основных диэлектрических параметров пассивных диэлектриков и установление закономерности их изменения от температуры и частоты

6

4.2.2.5

Определение основных параметров ферро- и ферримагнитных материалов и установление закономерностей применения их в переменных магнитных полях и от температуры




  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Демаков Ю.П. Радиотехнические материалы. Ижевск. Издательство ИЖГТУ, 1997. 318 с.

  2. Чернышов А.В. Конструкционные материалы РЭС. Учебное пособие. Воронеж: ВГТУ, 1998. 96 с.

  3. Чернышов А.В. Материаловедение в РЭС. Учебное пособие. Воронеж: ВГТУ. 2000. 110 с.

  4. Чернышов А.В. Конструкционные неметаллические материалы. Учебное пособие. Воронеж: ВГТУ. 2000. 115 с.

  5. Комплект методических указаний по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение и материалы РЭС» на магнитных носителях; автор Чернышов А.В. Воронеж: ВГТУ. 2000 г.

б) дополнительная литература

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. 526 с.

2. Богородицкий В.В., Пасынков В.В., Тареев Б.П. Электротехнические материалы. М.: Энергоиздат, 1985.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. М.: Высшая школа, 1986. 368 с., ил.

4. Материалы электронной техники. Под ред. В.М.Андреева. М.: Радио и связь, 1989.


    1. Средства обеспечения освоения дисциплины


Обучающие, контролирующие и расчетные компьютерные программы, диаграммы, кино- и телефильмы создаются кафедрами различных вузов России, утверждаются УМО и распространяются по родственным кафедрам.


  1. Материально-техническое обеспечение


Стенды для определения механических, диэлектрических, магнитных и пьезоэлектрических характеристик материалов фазовой структуры сплавов.

Электронная аппаратура:

Электронные измерители добротности, тераомметры, генераторы, цифровые измерители напряжения, счетчики, оптический микроскоп

Персональные ЭВМ типа IBM (Pentium).


8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.


В целях улучшения качества подготовки специалистов по направлению подготовки 654300 /Проектирование и технология электронных средств/ рекомендуется изучение студентами в лабораторном курсе основ пользования мощными современными пакетами схемотехнического проектирования (подобных НР Momentum, НР Ееsof, Mentor Graphics Integration) под руководством специалистов базовых промышленных предприятий радиотехнического профиля.


Программа составлена в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению 551100 /Проектирование и технология электронных средств/ и направления подготовки дипломированных специалистов 654300 /Проектирование и технология электронных средств/


Программу составили:


Балашов Юрий Степанович – д. ф.-м. н., профессор, Воронежский государственный технический университет.

Чернышов Александр Васильевич – к.ф.-м. н., доцент, Воронежский государственный технический университет.


Программа одобрена 8 июня 2000 г. на заседании учебно-методического совета по направлению 551100 и учебно-методической комиссии по специальностям 200800 и 220500 .


Председатель Совета УМО по образованию Пузанков Д.В.

в области автоматики, электроники, микро-

электроники и радиотехники






Скачать 169,82 Kb.
оставить комментарий
Дата04.03.2012
Размер169,82 Kb.
ТипПримерная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх