Detail předmětu
Plošné spoje a povrchová montáž
FEKT-BPSMAk. rok: 2016/2017
Předmět se věnuje problematice desek s plošnými spoji (DPS, PCB) a montážnímu procesu, tj. od součástek a používané "chemie" na vstupu až po opravy a požadavky na kvalitu na výstupu. Dále probírá základní materiály pro výrobu desek plošných spojů (DPS), jejich vlastnosti, aplikace, srovnání s anorganickými substráty, technologické postupy výroby jedno-, dvou- a vícevrstvých DPS, nové technologické směry výroby DPS, dále povrchovou (SMT), vývodovou (THT) a kombinovanou montáž elektronických součástek a požadavky na kvalitu osazení a zapájení.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
definuje základní pojmy z oblasti desek s plošnými spoji (DPS)
dokáže popsat a vysvětlit rozdíly v základních materiálech organických i anorganických – složení, vlastnosti, aplikace
prokáže znalost z oblasti výroby DPS struktur subtraktivní technikou. Dokáže vyjmenovat a popsat dílčí operace výroby 1V, 2V a VV DPS
je schopen na základě získaných znalostí pracovat s návrhovým systémem PADS a následně navrhnout jednoduchou DPS v programu PADS
dokáže vysvětlit technologické postupy vývodové, povrchové, i kombinované montáže součástek
dokáže vysvětlit funkci tavidla, pájecí pasty, lepidla i pájecí slitiny
ovládá problematiku pájení a čištění DPS, je schopen diskutovat otázky bezolovnatého i olovnatého pájení
aplikuje získané poznatky v technologickém rozboru reálné DPS, dokáže diskutovat dílčí kroky
prakticky ovládá měření a vyhodnocování teplotních profilů u pájení přetavením
dokáže interpretovat požadavky na kvalitu osazení a pájení dle mezinárodní normy IPC A 610 rev. D ev. i E
prakticky je schopen osadit DPS SMD součástkami, ovládá zásady a techniku oprav vývodových i SMD součástek, demontáž i montáž
prakticky ovládá základní anglickou terminologii z oblasti výroby a montáže DPS
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Zkouška je zaměřena na ověření znalostí v problematice desek s plošnými spoji a povrchové montáže součástek. Na technologickém rozboru DPS prokazuje student schopnost zvolit odpovídající technologický postup montáže součástek a popsat reálnou DPS včetně aplikovaných povrchových úprav.
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Osnovy výuky
2. Druhy organických základních materiálů, vlastnosti. Základní materiály anorganické a porovnání s organickými. Požadavky na ZM a nové směry v oblasti materiálů. MID.
3. Montážní a propojovací struktury, druhy. Subtraktivní, semiaditivní a aditivní metody výroby montážních a propojovacích struktur. Hlavní směry ve výrobě DPS. Dílčí operace výrobního procesu DPS. Technologické postupy výroby 1V, 2V a VV DPS.
4. Mikropropojovací struktury, SBU metoda. Montáž DPS vývodová, povrchová, kombinovaná. Technologické postupy. Nové směry v povrchové montáži součástek.
5. SMD součástky, vlastnosti a provedení, vývody součástek, pouzdra pro IO, pasivní součástky, elektromechanické prvky, pouzdra BGA, konstrukce.
6. "Chemie v montážním procesu" a její správná volba / pájecí pasty, pájecí slitiny, lepidla, tavidla, konformní povlaky, pouzdřící hmoty /
7. Půlsemestrální test (10 otázek/9 minut). Aplikační technologie /sítotisk a šablonový tisk, dispenze/. Výroba šablon a sít. Zásady kvalitního tisku a faktory
8. Optická kontrola po tisku. Osazování SMD, osazovací automaty, principy, metody centrování součástek.
9. Pájení, pájený spoj, požadavky na kvalitní spoj, porovnání pájený vs. svařovaný spoj vs. lepený spoj. Metody pájení. Požadavky na kvalitu osazení a pájení dle IPC A 610 rev.
10. Spolehlivost pájeného spoje. Bezolovnaté vs. olovnaté pájení. Teplotní management DPS. Měření teplotních profilů.
11. Strojní pájení vlnou, vliv dusíkové ochranné atmosféry. Ruční pájení, zásady, údržba hrotů. Pájení přetavením, metody, nucená konvekce a vliv dusíkové atmosféry.
12. Testování neosazených a osazených DPS, kontrola kvality, kontrolní metody. Statistické nástroje sledování kvality.
13. Opravy DPS, kontaktní a bezkontaktní metody demontáže a montáže součástek. Zásady a technika oprav. Požadavky na DPS dle IPC a českých norem.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Norma ANSI/IPC-A-610 rev. E, The Institute for Electronic and Packaging Electronic Circuits, USA (CS)
Starý, J., Šandera, J., Kahle, P.: Plošné spoje a povrchová montáž, PC DIR - REAL Brno, 1999 (CS)
Wassing, R.J.K.:Manufacturing Techniques for Surface Mounted Assemblies, Electrochemical Publications Ltd. GB 1995 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Základní materiály organické , vlastnosti elektrické, mechanické i tepelné. Základní materiály anorganické a porovnání s organickými
Zásady návrhu DPS, tvar a velikost pájecích plošek a vodivých cest. Zásady návrhu pro pájení vlnou a přetavením
Zásady návrhu DPS, návrh nepájivé masky, návrh pájecích plošek pro BGA a CSP, příklady "footprintů" pro SMT
Montážní a propojovací struktury, druhy. Subtraktivní, semiaditivní a aditivní metody výroby montážních a propojovacích struktur. Hlavní aplikační směry v elektrotechnice
Technologické postupy výroby 1V, 2V a VV DPS. Mikropropojovací struktury, MID. Jednotlivé operace výrobního procesu
Montáž DPS vývodová , povrchová, kombinovaná. Technologické postupy. Nové směry v povrchové montáži součástek
"Chemie v montážním procesu" a její správná volba / pájecí pasty, pájecí slitiny, lepidla, tavidla, konformní povlaky, pouzdřící hmoty /
Aplikační technologie /sítotisk a šablonový tisk, dispenze/. Proces osazování SMD, osazovací automaty, principy, metody centrování součástek
SMD součástky, vlastnosti a provedení, vývody součástek, pouzdra pro IO, pasivní součástky, elektromechanické prvky, pouzdra BGA, konstrukce.
Pájení, metody pájení, pájený spoj a spolehlivost pájeného spoje. Strojní pájení vlnou, vliv dusíkové ochranné atmosféry. Ruční pájení, zásady
Pájení přetavením, metody, nucená konvekce a vliv dusíkové atmosféry. Měření teplotních profilů. Testování neosazených a osazených DPS, kontrola kvality, kontrolní metody.
Opravy DPS, kontaktní a bezkontaktní metody demontáže a montáže součástek. Zásady a technika oprav. Požadavky na DPS dle IPC a českých norem, antistatická prevence
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Návrhový systém a technologické výstupy
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Výroba 1V a 2V DPS na lince BUNGARD/PROTOCAD
Výroba 1V a 2V DPS na lince BUNGARD/PROTOCAD
Pájecí pasty, lepidla, tavidla. Vlastnosti a dělení. Technické a bezpečnostní listy, manipulace a skladování, zásady.
Sítotisk/šablonový tisk. Síta, šablony, vlastnosti.Tisk pájecí pasty. Faktory ovlivňující kvalitu tisku, defekty a jejich příčiny.
Poloautomatické osazování SMD, zhotovení programu. Dispenze lepidla. Osazení SMD do pájecí pasty. Montážní postupy, diskuse
Pájení přetavením pájecí pasty, měření teplotních profilů a zásady. Vady pájených spojů. Test pájecí pasty na vytváření kuliček.
Opravy montážních celků kontaktní metodou/horkým vzduchem. Montáž/demontáž čipů(0805,1206), SOIC, QFP
Požadavky na osazení a pájení SMD. Kontrola kvality montážního celku dle IPC-A-610B