Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

A tárgy célkitűzése, hogy bemutassa azt a technológiai fejlődést, amely lehetővé tette integrált - mechatronikai - rendszerek és integrált mikrorendszerek létrehozását. A tárgy oktatása során a hallgatók megismerik az integrált rendszerek alapelemeit, valamint ezek mikroelektronikai megvalósítási lehetőségeit.

A tárgy egyik feladata, hogy a hallgatókkal megismertesse a monolit áramkörökben újabban megjelent elemek (mikromechanikai elemek, integrált optikai elemek, érzékelők) működését, konstrukcióját, és képet adjon az ezekkel, valamint a hagyományos mikroelektronikai elemekkel felépíthető integrált mikrorendszerek megvalósításáról, alkalmazásáról. További célkitűzés a nagybonyolultságú integrált áramkörök és mikrorendszerek tervezési módszereire vonatkozó ismeretek elmélyítése, támaszkodva a korábban elsajátított konstrukciós fogalmakra és a tervező rendszerekre vonatkozó ismeretekre.

A tárgy kitekintést nyújt az integrált makro- és mikrorendszerek alkalmazási lehetőségeire, valamint a miniatürizálás további irányára, a nanoelektronikai, nanotechnológiai irányzatokra.

• Integrált mikrorendszerek: mikroelektronikai technológiákkal létrehozott, elektronikát, mikromechanikát, integrált optikát, érzékelőket tartalmazó komplex rendszerek.
• Az optikai, mikromechanikai elemek és az érzékelők létrehozásánál alkalmazott speciális technológiák.
• Optikai egységek monolit megvalósítása: hullámvezetők, iránycsatolók, fotodetektorok, LED-ek és lézerdiódák. Mikrorendszerek energia ellátása optikai úton.
• Optikai integrált áramköri blokkok: fotodetektor integrálása az érzékelő erősítővel, lézerdióda integrálása a meghajtó erősítővel, lézerekkel integrált hullámhossz multiplexerek, detektorokkal integrált hullámhossz demultiplexerek, monolit optikai kapcsolómezők. Az optikai-elektronikus IC-k tervezési kérdései.
• Mikromechanikai elemek: rezgőnyelvek, rugók, elforduló mikro-alkatrészek létrehozása a mikroelektronika technológiai lépéseivel. Fogaskerék, integrált mikromotor működése, létrehozása. Elmozduló mikrotükrök. Szelepek, membránok, pumpák.
• Mikrorendszerek érzékelői: hőmérséklet, áramlás, nyomás, gyorsulás, sugárzás, kémiai, gáz és egyéb érzékelők mikroelektronikai megvalósítása. Intelligens érzékelők.
• Az integrált mikrorendszerek perspektivikus (pl. orvosbiológiai) felhasználási területei.
• Az integrált mikrorendszerek tervezésének módszerei. A szükséges mechanikai, rugalmasságtani alapok. Anyagtulajdonságok. Az elektrosztatikus mozgatás. Az elektromechanikai ill. elektro-termikus alrendszerek tervezése.
• Az integrált mikrorendszerek és a mechatronikai rendszerek tervezéséhez felhasználható software támogatás. A hagyományos szimulátorok alkalmazhatósága. A kereszt-effektusok modellezése. Termikus tervezés.
• 3-dimenziós szerelési eljárások. Tokozási problémák. A tesztelés kérdései.
• A mechatronika fogalma; a mechatronika, mint a villamosmérnöki, gépészeti és informatikai tudományok határterülete.
• A mechatronikai rendszerek összetevői. A mechatronikai szemlélet alkalmazása a termékek tervezése, megvalósítása során.
• Mechanikai, optikai, termikus, kémiai, biológiai, valamint elektromágneses jelek és mennyiségek detektálását lehetővé tevő, alapvetően makroszkópikus, eszközök.
• Meghajtók és beavatkozók fajtái, csoportosításuk. Lineáris, valamint forgómozgást biztosító meghajtók. Szelepek, motorok, piezolektromos, reohidrológiai mozgatók és pozícionálók.
• Integrált mikrorendszerek alkalmazása a mechatronikai rendszerekben.
• A miniatürizáció további lehetőségei: nanotechnológia és nanoelektronika.
• A nanotechnológiai rendszerek megvalósításának kétféle útja, makroszkópikus berendezések alkalmazása és/vagy molekuláris önszervezés.
• A nanoelektronikai alkatrészek megvalósítási lehetőségei; vezető molekulák, alacsonydimenziós elektronikai rendszerek.

a. A szorgalmi időszakban: A tárgyból 1 db. nagyzárthelyit íratunk. A vizsgára bocsátás feltétele a nagyzárthelyi legalább elégséges teljesítése. A félév végén egyszeri pótlási lehetőséget adunk. A megszerzett aláírás más szemeszterben is érvényes.

2. A vizsgaidőszakban: A vizsgáztatás módja: írásbeli vizsga, amelynek alapján a hallgatók elégségestől jóig megajánlott jegyet kapnak. Az elégtelen írásbeli elégtelen vizsgát jelent. A többiek javításért illetőleg jelesért szóbelizhetnek
3. c. Elővizsga: Az elővizsgára bocsájtás feltétele min. 4 zh eredmény