Detail předmětu

Plošné spoje a povrchová montáž

FEKT-BPC-PSMAk. rok: 2024/2025

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

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení z laboratorních úloh - max 25 bodů, test1. - max 10 bodů, test 2. - max 15 bodů, závěrečná zkouška písemná - max 40 bodů, závěrečná ústní zkouška - max 10 bodů. Písemná a ústní část zkoušky je povinná. Pro postup do ústní části je nutné získat v písemné části alespoň 15 bodů. Pro úspěšné absolvování ústní části je nutné dosáhnout minimálně 4 bodů.
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.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Seznámit studenty s problematikou výroby desek plošných spojů (DPS). Zasvětit je do materiálových i technologických otázek montáže součástek, jež jsou v současné době k dispozici. Důraz je kladen na povrchovou montáž součástek (SMT).
Student se bude orientovat v oblasti výroby i montáže desek s plošnými spoji
 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

Základní literatura

Khandpur, R., S.: Printed Circuit Boards - Design, Fabrication and Assembly (EN)
Lin, K.: Solder Materials (EN)
Norma IPC-A-600 rev.K July 2020 (CS)
Starý, J. : BPSM - Plošné spoje a povrchová montáž (CS)
Starý, J., Šandera, J., Kahle, P.: Plošné spoje a povrchová montáž, PC DIR - REAL Brno, 1999 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-MET bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Osnova

Základní materiály organické, druhy výztuže pojiva, plátované základní materiály. Organické základní materiály tuhé a ohebné.
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

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Starý, Ph.D.
Ing. Robert Bayer

Osnova

Zásady práce s návrhovým systémem
Návrhový systém a technologické výstupy

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Starý, Ph.D.
Ing. Robert Bayer

Osnova

Organické základní materiály, vlastnosti. Zásady pro volbu materiálů
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

Exkurze

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Osnova

Exkurze montáže DPS
Exkurze výroba DPS