Modulbeschreibung
Mikrotechnik I
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Studierenden
- können Beispiele für Mikrosysteme in diversen Anwendungsfeldern und Märkten erläutern.
- können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen und physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
- können die Grenzen klassischer (subtraktiver und additiver) Bearbeitungsverfahren für mikrosystemtechnische Anwendungen ziehen.
- kennen ausgewählte Verfahren zur taktilen Vermessung kleinster Strukturen.
- können Statik und Elastostatik auf grundlegende mechanische und mikromechanische Problemstellungen anwenden.
- können mikromechanische Grundelemente für einfache Anwendungen auslegen.
- kennen die grundlegenden Elemente und Funktionen eines parametrischen 3D CAD-Systems und können dieses für die Konstruktion einfacher dreidimensionaler Bauelemente einsetzen.
- können aus dem 3D Modell zweidimensionale technische Zeichnungen erstellen.
- können zu einer gegebenen Fragestellung selbstständig photonische und mikrotechnische Baugruppen im CAD modellieren.
- kennen die wichtigsten Werkstoffe der Mikrotechnik und der Photonik (Gläser, Kristalle, Metalle, Keramiken, Polymere) und deren mechanische, chemische und optische Eigenschaften.
- können Werkstoffe anwendungsbezogen auswählen.
- kennen ausgewählte Messtechniken zur Charakterisierung von Werkstoffen und zur Bestimmung von Werkstoffeigenschaften.
- kennen einige grundlegende Prozesse (Legieren, Diffundieren, Rekristallisieren, Löten, Sintern) zum Modifizieren und Verbinden von metallischen und keramischen Werkstoffen.
- kennen relevante Fertigungsverfahren und Einsatzgebiete für Polymere in der Mikrotechnik.
- kennen unterschiedliche formgebende Bearbeitungsverfahren (Drehen, Fräsen, Bohren von Gläsern; Abformen von Gläsern – z.B. Blankpressen- und Kunststoffen) sowie die unterschiedlichen Schleif- und Polierverfahren für optische Oberflächen.
- können die physikalischen Prinzipien von Halbleiterbauteilen erklären.
- können den Aufbau und die Funktionsweise der wichtigsten analogen Bauelemente skizzieren und erklären.
- können die wichtigsten analogen Schaltungstopologien erkennen und beschreiben.
- können Verstärkertypen anwendungsspezifisch auswählen und können Verstärkerschaltungen auslegen.
- können elektronische Schaltungen mit den analogen Standardbauteilen mittels strukturierter Vorgehensweise entwerfen.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Ebenfalls vorausgesetzt sind die vier Module Mechanik & Materials Engineering I, Mechanik & Materials Engineering II, Elektrotechnik & Lineare Algebra I sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra II.
Modultyp:
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Miniaturisierte technische Systeme, Werkstoffe und Fertigungsverfahren und Elektronik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Miniaturisierte technische Systeme eine Prüfung geschrieben. Im Kurs CAD wird eine Projektarbeit bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Miniaturisierte technische Systeme eine Prüfung (Gewicht 15%) geschrieben. Im Kurs CAD wird eine Projektarbeit (Gewicht 17%) bewertet..
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Miniaturisierte technische Systeme (Gewicht 18%), Werkstoffe und Fertigungsverfahren (Gewicht 33%) und Elektronik (Gewicht 17%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- können Beispiele für Mikrosysteme in diversen Anwendungsfeldern und Märkten erläutern.
- können die Brücke zwischen Makro- und Mikrowelt schlagen und physikalische Gesetzmässigkeiten in der Mikrowelt interpretieren.
- können die Grenzen klassischer (subtraktiver und additiver) Bearbeitungsverfahren für mikrosystemtechnische Anwendungen ziehen.
- kennen ausgewählte Verfahren zur taktilen Vermessung kleinster Strukturen.
- können Statik und Elastostatik auf grundlegende mechanische und mikromechanische Problemstellungen anwenden.
- können mikromechanische Grundelemente für einfache Anwendungen auslegen.
Modul- und Lerninhalt:
- Einführung in die Mikrotechnik
- Anwendungsgebiete / Märkte
- Begriffsdefinitionen / Begriffshierarchie
- Skalierung "Von Makro zu Mikro" und der Übergang von der Makrowelt in die Mikrowelt
- Skalieren von Länge, Oberfläche und Volumen
- Skalierungseffekte in der Fluidik und der Elektrostatik
- Kraftskalierung / Kräfte in der Mikrowelt
- Erweiterung klassischer (additiver und subtraktiver) Fertigungsverfahren für mikrotechnische Applikationen
- Mechanische Taster und Atom-Kraft-Mikroskop (AFM)
- Belastungsarten und Belastungszustand von Bauteilen
- Verzerrungszustand und Elastizitätsgesetz
- Flächenträgheitsmomente
- Biegung und Torsion von Stäben
- Auslegung von Membranen und Festkörpergelenken
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Selbststudium, Labordemonstrationen
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch.