Zpráva o realizaci pěti studentských pracovišť na FEKT zařízeními vhodnými pro distanční výuku v oblasti měření součástek na UMEL

doc. Ing. Radovan Novotný, Ph.D. doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D. - 3 - CÍLE REALIZACE PRACOVIŠŤ Podpora přímé online výuky proběhla vybavením a instalací pěti celků studentských pracovišť, která jsou zařízena tak, aby byla použitelná pro distanční výuku v oblasti měření součástek na UMEL. Pracoviště byla instalována v učebně 5.25, kde budou sloužit pro výuku v předmětech Návrh elektronických přístrojů MPC-NEN, Digitální integrované obvody MPC-DIS, Mikroelektronické prvky a struktury MPC-MPR a Návrh a realizace elektronických přístrojů BPC-NRP. Pracoviště jsou vybavena následujícím vybavením: Digitální mikroskop s držákem vzorků 5 ks Slouží ve výuce pro názorné zobrazení polovodičových čipů ve vysokým rozlišením. NTB s USB HUB 5 ks Zajišťuje zpracování signálu z jednotlivých zařízení Generátor 5 ks Základní typ signálového generátoru, který umožňuje vytvářet požadované signály Monitor 27" 5 ks Zobrazuje výstup z digitálního mikroskopu Pájecí stanice BGA 2 ks Slouží pro práci s polovodičovými čipy RLC Meter 10 Hz - 1 MHz 1 ks Rychlý, přesný a všestranný LCR metr Cílem bylo vybavit laboratoř moderní technikou vhodnou pro práci s polovodičový čipy, které umožní jak jejich zobrazení, tak také základní reworking pouzder čipů BGA. Vzniklo pět pracovišť, která umožňují takovouto činnost, z toho dvě pracoviště byly vybavena pokročilou pájecí stanicí BGA s infračerveným ohřevem. Cílem inovace bylo navrhnout studentská pracoviště tak, aby technické prostředky ve zvýšené míře podporovaly dálkový přístup, virtualizaci a simulace polovodičových prvků. V rámci aktivity došlo k vybavení laboratoří tak, aby byly naplněny priority stanovené garanty předmětů v daných učebnách. POPIS REALIZACE • Realizovaná pracoviště Všechna nová pracoviště jsou vybavena základním počítačovým vybavením, které tvoří výkonný NTB a externí monitor. Dále je součástí digitální mikroskop s rozlišením 5 megapixelů, který nabízí výkonné, přenosné a na funkce bohaté řešení pro mikroskopickou kontrolu polovodičových prvků. Pracoviště jsou doplněna profesionálním softwarovým vybavením a vysoce kvalitní optikou. Jedná se o moderní a pokročilou řadu digitálních mikroskopů. Součástí pracoviště je také držák vzorků a mikroskopu. • V rámci nákupů byly vybrány na základě technických požadavků nejvýhodnější nabídky, které splňovaly stanovená kritéria. - 4 - Díky využití nejmodernější optiky, značkového 5 megapixelového senzoru a různých speciálních funkcí, např. Flexible LED Control (FLC), Automatic Magnification Reading (AMR) nabízí vynikající kvalitu obrazu a reprodukci barev v rámci standardní pracovní vzdálenosti a širokému rozsahu zvětšení 20x – 220x. Vzhledem k zabudovanému polarizačnímu filtru pro snížení odlesků je ideální pro práci s lesklými nebo reflexními předměty. Dále jsou vybaveny polarizátorem, který polarizuje světlo jím procházející, který se používá ke snížení odrazů na lesklých předmětech a ke zlepšení kontrastu. Polarizátor Dino-Lite lze zapnout a vypnout nebo ho lze nastavit na plnou nebo poloviční polarizaci. Pracoviště jsou také vybavena arbitrárním generátorem funkcí s maximálním kmitočtem 10 MHz. Umožňují generovat funkce sinus, obdélník, trojúhelník, impulzy, šum, dual tone, harmonické zkreslení a 160 integrovaných arbitrárních funkcí (např. ECG, Gaussova křivka, Lorentzova křivka). Implementace těchto funkcí do generátoru zjednodušuje jeho nastavení, a to včetně vzdáleného nastavení. Studenti se tedy mohou více zaměřit na plnění cílů výuky. Doplňkovým vybavením dvou pracovišť je pájecí stanice BGA. Jedná se o digitální pájecí stanice S-LS-15 Basic od Stamos Soldering. S páječkou, horkovzdušnou pájkou, předehřívací deskou a infračerveným topným systémem, které se hodí pro demonstraci montáže, oprav a kontrol polovodičových elementů ve výuce. monitor generátor Digitální mikroskop NTB s USB HUB - 5 - Jedno pracoviště bylo vybaveno měřičem LCR, který umožňuje provádět univerzální i extrémně přesné měření základních parametrů jako je impedance, rezistivita, kapacita nebo indukčnost polovodičů. ZÁVĚREČNÉ SHRNUTÍ Realizovaná pracoviště na našem ústavu mikroelektroniky jsou doplněna o moderní zařízení, které efektivně vylepšily výuku v rámci programů naší instituce. Tato zařízení jsou navržena tak, aby podporovala všechny formy výuky, a to jak ve formě prezenční, tak i hybridní či distanční. Studenti na těchto pracovištích mají možnost prakticky pracovat s polovodičovými strukturami, provádět analýzu polovodičových součástek a budit aktivní prvky signály z generátoru, přičemž mohou pozorovat reakce a změny signálu. Generátor signálů je využíván ke generování pulzů a dalších signálů, které studenti mohou následně analyzovat pomocí osciloskopu. To jim umožňuje měřit časové odezvy různých částí obvodu a zkoumat doby náběhu a doby setrvání hladin signálů v digitálních obvodech. Dalším užitečným přístrojem je LCR metr, který umožňuje studentům analyzovat vliv impedance na výkon a stabilitu obvodů. Tímto způsobem mohou lépe porozumět chování obvodů při různých podmínkách a optimalizovat jejich parametry. Mikroskop, dostupný na pracovišti, slouží k důkladnému zkoumání povrchu integrovaných obvodů a prvků na deskách plošných spojů (PCB). Tato možnost poskytuje studentům příležitost k detailnímu studiu struktury a propojení elektronických komponent na mikroskopické úrovni. Celkově lze konstatovat, že tato pracoviště poskytují komplexní prostředí pro výuku digitálních obvodů a mikroelektroniky, kde studenti mohou získávat praktické dovednosti a aplikovat teoretické znalosti ve skutečném laboratorním prostředí.