Mikrosysteemitekniikka (E0136), 6 op

Perustiedot

Esitietovaatimukset

MATL0111, MATL0112, E0125, E0126, E0128, E0130, E0132

Sisältö (ydinaines ja -osaaminen)

0. Sovellukset, markkinat
1. Mikromekaniikka, materiaalit, mikroanturit, anturi-ilmiöt
2. Mikro-optiikka, mikrokoneet, mikrorobotit
3. Mikrofluidistiikka
4. Mikroanturisovellukset
5. Mikroaktuaattorit
6. Adaptiiviset materiaalit
7. Mikrosysteemiteknologian valmistustekniikat

Sisältö (täydentävä ja erityisosaaminen)

- Mikroanturisovelluksien kuten kiihtyvyysanturi ja paineanturi toiminnalliset piirteet
- Mikromekaniikan mallinnus ja simulointi APLAC- työkalulla sekä MatLab Simulink sovelluksella
- Mikromekaniikassa eniten käytetyn materiaalin piin erityisominaisuudet
- Mikrofluidistiikan ja mikroaktuaattorien laskennallinen parametrisointi
- Valmistustekniikat 3D, pintamekaniikka, ohutkalvot, litografiat, plasma- ja märkäetsaus
- Hermeettinen mikrosysteemitekniikan sovellusten paketointi

Tiedolliset oppimistulokset (ydinaines ja -osaaminen)

Mikrosysteemit ovat piitekniikan toinen vallankumous, jonka vaikutukset tulevat näkymään kaikilla elämän aloilla ja joka vielä jatkuu tiiviinä. Pii on ainutlaatuinen materiaali sähköisesti, mekaanisesti, optisesti ja termisesti. Mikrosysteemitekniikoilla piipalaan voidaan integroida mikropiirin lisäksi erilaisia fysikaalisia ja kemiallisia toimintoja. Yleisimpiä toimintoja ovat sähkömekaaniset ja -optiset toiminnot. Mikrosysteemitekniikan osa-alueita ovat mikropiiritekniikat, mikromekaniikka, mikro-optiikka ja mikrofluidistiikka. Sovellusesimerkkejä ovat miniatyrisoidut optiset kaasuanalysaattorit, mikropumput, integroidut anturit ja suurtaajuiset mekaaniset resonaattorit ja suotimet.

Opintojakson tavoitteena on perehtyminen mikrosysteemitekniikoihin siinä laajuudessa, että pystyy soveltamaan mikrosysteemeitä erilaisiin tehtäviin ja etsimään niille sopivia sovelluksia.

Taidolliset oppimistulokset (ydinaines ja -osaaminen)

Mikrosysteemitekniikan sovellusten toiminnallinen hallinta ja ymmärtäminen.
Mekaanis-sähköisen vuorovaikutuksen syntymekanismit.
Mikrotekniikan sovellusten mallinnuksen ja simuloinnin perustoiminnot esimerkkitapauksissa
APLAC- ja Simulink työkaluilla.
Mikrotekniikan materiaalien erityisominaisuudet.
Valmistustekniikoiden erityisominaisuudet ja tulevaisuuden suuntaviivat.

Kirjallisuus ja muu materiaali

Maluf Nadim, 2000. An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering, Artech House
Hsu Tai-Ran, 2002, MEMS and Microsystems Design and Manufacture, McGrawHill
Quirk Michael, Serda Julian, 2003, Semiconductor Manufacturing Tehnology, Prentice-Hall

Opetusmenetelmät

uokkaopetus 49 h
laboraatiot 28 h
harjoitustyöt 20 h
projektit
tentit 6 h
itseopiskelu 57 h
YHTEENSÄ 160h

Opiskelijan kuormittavuus

Arvioinnin perusteet

Tenttien suorittaminen hyväksytysti, kotitehtävien laskeminen, APLAC- ja Simulink- tehtävien
suoritus pakollinen työryhmissä.

Koulutusohjelmakohtaiset kompetenssit

Elektroninen mittaustekniikka
Tuotantotekniikoiden hallitseminen
Puolijohde- ja anturitekniikka
Elektroniikan valmistustekniikka