Detail předmětu

Plošné spoje a povrchová montáž

FEKT-BPC-PSMAk. rok: 2019/2020

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.

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

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

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Starý, J., Šandera, J., Kahle, P.: Plošné spoje a povrchová montáž, PC DIR - REAL Brno, 1999 (CS)
Starý, j., Zatloukal, M., Stejskal, P.: MMOT - Montážní a propojovací technologie (CS)
Starý, J.., Zatloukal, M.: Montážní a propojovací technologie (CS)
Starý, J. : BPSM - Plošné spoje a povrchová montáž (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači, praktické laboratoře a exkurze. Přednášky jsou založeny na Power Pointových prezentacích doplněných videi. Výuka je doplněna prakticky cílenými otázkami, zejména v laboratorní výuce, která je orientována na témata pro praktické aplikace. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

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.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Definice základních pojmů. Materiály pro výrobu desek s plošnými spoji (DPS), organické a anorganické, druhy výztuže a pojiva, mědí plátované základní materiály. Vlastnosti elektrické, mechanické, tepelné i chemické. Metody kontroly vlastností základních materiálů dle IEC ČSN EN.
2. Tuhé a ohebné organické základní materiály (ZM), vlastnosti, aplikace v elektronice. Normy ČSN EN 61249 – xx – xx. Anorganické substráty na bázi keramiky a izolovaných kovových jader (IMS). Porovnání základních materiálů organických s anorganickými . Požadavky na ZM a nové směry v oblasti materiálů.
3. Výroba neosazených DPS (montážních a propojovacích struktur). Subtraktivní, semiaditivní a aditivní metody výroby. Hlavní směry ve výrobě DPS. Dílčí operace výrobního procesu DPS. Technologické postupy výroby 1V, 2V a VV DPS, MID struktury.
4. DPS s vysokou hustotou propojení (HDI), požadavky na základní materiál. Technologie výroby HDI, SBU metoda. Osazené DPS (montážní a propojovací sestavy), 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. Manipulace se součástkami ESD a MSD, kategorizace.
6. "Chemie v montážním procesu" a její správná volba (pájecí slitina, tavidlo, pájecí pasta, lepidlo, konformní povlak, pouzdřící hmota).
7. Půl semestrální test (10 otázek/9 minut). Aplikační technologie (sítotisk, šablonový tisk, dispenze, jet printing). Výroba šablon a sít. Zásady kvalitního tisku a faktory. Optická kontrola po tisku pájecí pasty (SPI).
8. Osazování SMD, osazovací automaty, principy, metody centrování součástek. Automatická optická kontrola (AOI) po osazení a pájení součástek. Principy 2D a 3D AOI. Požadavky na kvalitu osazení dle IPC A 610.
9. Pájení, pájený spoj, požadavky na kvalitní spoj, porovnání pájený vs. svařovaný spoj vs. lepený spoj. Metody pájení. Požadavky na kvalitu pájení THT i SMT dle IPC A 610. Bezolovnaté vs. olovnaté pájení. Faktory ovlivňující spolehlivost pájeného spoje.
10. Strojní pájení vlnou, princip jednoduché a dvojité pájecí vlny, vliv a přínos dusíkové ochranné atmosféry. Ruční pájení, zásady, údržba hrotů. Teplotní management DPS. Měření teplotních profilů.
11. Pájení přetavením pájecí pasty/pájky, principy nucené konvekce a IR pájení, kondenzační pájení, laserové pájení, porovnání metod. Teplotní profily RTS (lineární) a RSS (sedlovitý), vliv dusíkové ochranné atmosféry.
12. Metody kontroly kvality. Testování neosazených a osazených DPS. Statistické nástroje sledování kvality, úvod do DOE (Design of Experiments). Vady pájených spojů a příčiny.
13. Opravy DPS, kontaktní a bezkontaktní metody demontáže a montáže součástek. Zásady a technika oprav. Požadavky na DPS dle IPC a evropských/českých norem.

Cíl

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).

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-MET bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ostatní aktivity

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor