Detail předmětu

Plošné spoje a povrchová montáž

FEKT-BKC-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.: 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.
Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně.

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 BKC-MET bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na počítači

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ostatní aktivity

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning