monter elektronik 725[01] z1 02 n

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Mirosław Sulejczak

Projektowanie i wykonywanie prostych obwodów
drukowanych 725[01].Z1.02

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Anna Topolska.
mgr inż. Zbigniew Miszczak

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Danuta Pawełczyk

Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 725[01].Z1.02

„Projektowanie i wykonywanie prostych obwodów drukowanych”, zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu monter elektronik.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Przykładowe scenariusze zajęć

5. Ćwiczenia

5.1. Techniki wytwarzania obwodów drukowanych

5.1.1. Ćwiczenia

5.2. Metody wykonywania obwodów drukowanych

5.2.1. Ćwiczenia

5.3. Zasady projektowania obwodów drukowanych

5.3.1. Ćwiczenia

5.4. Obsługa programu do projektowania obwodów drukowanych

5.4.1. Ćwiczenia

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

7. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Przekazuję Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie monter elektronik 725[01].

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

−

przykładowe scenariusze zajęć,

−

propozycje ćwiczeń, które mają na celu ukształtowanie u uczniów umiejętności
praktycznych,

−

ewaluację osiągnięć ucznia,

−

wykaz literatury, z jakiej można korzystać podczas zajęć.
Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze

szczególnym uwzględnieniem:

−

pokazu z objaśnieniem,

−

metody tekstu przewodniego,

−

metody projektów,

−

ćwiczeń praktycznych.
Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od

samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.

W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel

może posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych, zawierającym
różnego rodzaju zadania.

W tym rozdziale podano również:

−

plan testu w formie tabelarycznej,

−

punktacje zadań,

−

propozycje norm wymagań,

−

instrukcję dla nauczyciela,

−

instrukcję dla ucznia,

−

kartę odpowiedzi,

−

zestaw zadań testowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

725[01].Z1.01

Wykonywanie montażu elementów

i podzespołów układów elektronicznych

725[01].Z1.02

Projektowanie i wykonywanie prostych

obwodów drukowanych

725[01].Z1

Montaż układów elektronicznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

posługiwać się komputerem w zakresie podstawowym,

rozpoznawać elementy i podzespoły na podstawie wyglądu oraz symboli,

odczytywać schematy montażowe i ideowe,

oceniać jakość i estetykę wykonanej pracy,

porządkować stanowisko pracy,

wybierać elementy i podzespoły do projektu na podstawie danych katalogowych lub

innych źródeł,

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska,

przewidywać zagrożenia dla życia i zdrowia w pracy z wykorzystaniem narzędzi

i urządzeń elektrycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

rozróżnić techniki wykonywania płytek drukowanych,

obsłużyć program komputerowy do projektowania płytek drukowanych,

przygotować płytkę do druku,

wykonać obwód drukowany,

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska,

przewidzieć zagrożenia dla życia i zdrowia w czasie wykonywania płytek drukowanych,

dobrać środki ochrony osobistej podczas wykonywania obwodów drukowanych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Montaż układów elektronicznych 725[01].Z1

Jednostka modułowa:

Projektowanie

i wykonywanie prostych obwodów

drukowanych 725[01].Z1.02

Temat: Wykonanie schematu układu mikroprocesorowego w programie Protel 99SE.

Cel ogólny: Ukształtowanie umiejętności posługiwania się edytorem schematów w programie

do projektowania płytek drukowanych.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

wyszukać informacje na temat elementów elektronicznych,

−

skorzystać z biblioteki symboli elektrycznych elementów dostępnych w programie,

−

wykorzystać elementy edytora schematu w programie do projektowania płytek
drukowanych,

−

skorzystać z zaawansowanych opcji edytora schematów,

−

wykonać własne symbole elektryczne elementów we własnej bibliotece,

−

wypełnić właściwości symboli elektrycznych potrzebnych do wygenerowania listy
połączeń.

W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe:

−

organizowania i planowania pracy,

−

pracy w zespole,

−

oceny pracy zespołu.

Metody nauczania–uczenia się:

−

metoda przewodniego tekstu.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

praca w 2–3 osobowych zespołach.

Czas: 2 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

komputer PC z dostępem do Internetu,

−

katalogi elementów elektronicznych,

−

oprogramowanie do projektowania obwodów drukowanych Protel 99SE,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia:

Zrealizuj schemat układu mikroprocesorowego w programie do projektowania obwodów

drukowanych Protel 99SE. Schemat układu mikroprocesorowego ma być zrealizowany
według schematu dostarczonego przez nauczyciela. Na zakończenie należy wypełnić pola
właściwości elementów potrzebnych do wygenerowania listy połączeń, wygenerować tę listę
i załadować ją do pliku PCB.

Faza wstępna:
1. Sprawy organizacyjne.
2. Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć.
3. Zaznajomienie uczniów z pracą metodą przewodniego tekstu.
4. Podział uczniów na zespoły.
5. Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia.

Faza właściwa: praca metodą przewodniego tekstu – fazy 1–6.

Faza

Przykłady pytań prowadzących

Oczekiwane odpowiedzi

Jakie są kolejne etapy realizacji
schematu

w programie

projektowania obwodów drukowanych?

W pierwszej kolejności należy zrealizować schemat na
podstawie elementów dostępnych w bibliotece programu.
W przypadku gdy nie ma odpowiedniego elementu należy
stworzyć własną bibliotekę i dodać ją do projektu. Po
wykonaniu

połączeń

pomiędzy

wyprowadzeniami

elementów, należy wypełnić właściwości dla każdego
elementu

schematu.

Ostatnim

elementem

jest

wygenerowanie listy połączeń.

Info

W jaki sposób możemy zrealizować
połączenia pomiędzy wyprowadzeniami
elementów w programie Protel 99SE?

1. Poprzez bezpośrednie połączenie dwóch wyprowadzeń

elementów za pomocą elementu Wire

2. Za pomocą magistrali Bus – łączone są te

wyprowadzenia które dołączone są do odczepów
magistrali opatrzonych tą samą nazwą.

3. Domyślne

połączenie

wszystkich

wyprowadzeń

dołączonych do elementów PowerPort o tej samej
nazwie.

4. Domyślne

połączenie

wszystkich

połączeń

opatrzonych tą samą nazwą za pomocą NetLabel.

W jaki sposób odszukać elementy w
bibliotece

standardowej

programu

Protel 99SE?

Należy w pierwszej kolejności załadować bibliotekę
poprzez naciśnięcie klawisza Add/Remove..., będąc na
zakładce Browse Sch w oknie menadżera projektu.
Następnie

odszukujemy

interesujący

nas

projekt

zawierający bibliotekę. Po załadowaniu biblioteki pojawi
się ona w projekcie wraz z jej zawartością. Przechodząc
pomiędzy poszczególnymi pozycjami tej biblioteki mamy
jednocześnie podgląd na symbol danego elementu,
w okienku poniżej.

Co zrobić jeżeli w bibliotece programu
nie ma szukanego elementu?

W takiej sytuacji należy utworzyć własną bibliotekę
i w niej stworzyć symbol elementu według dokumentacji
dla danego elementu (katalogu lub pliku PDF).

W jaki sposób stworzyć

własną

bibliotekę i użyć ją w realizowanym
schemacie?

Najprościej jest otworzyć w aktualnym projekcie nowy
dokument Schematic Library Document i w nim
narysować symbol elementu korzystając z dostępnych
narzędzi. Aby użyć tej biblioteki należy załadować
aktualny projekt w taki sam sposób jak ładuje się każdą
inną bibliotekę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jakich

elementów

paska

narzędziowego Wiring Tools użyć do
połączenia wyprowadzeń elementów
aby schemat był czytelny?

Dla czytelności schematu należy wykorzystywać takie
elementy jak:

−

magistrala (Bus) tam gdzie mamy wiele linii
sygnałów tego samego typu (magistrala danych,
adresowa itp.),

−

elementy przypisujące nazwę sygnałom (NetLabel)
tam

gdzie

jest

duża

odległość

pomiędzy

wyprowadzeniami

duże

zagęszczenie

sieci

połączeń.

Jakie pola w oknie właściwości danego
elementu

należy

wypełnić,

dla

poprawnego

wygenerowania

listy

połączeń?

Aby lista połączeń mogła być wygenerowana w sposób
właściwy tzn. umożliwiający załadowanie elementów do
pliku PCB należy wypełnić pola: Footprint – nazwa
obudowy elementu, i Designator – unikatowa nazwa dla
danego elementu.

Dobieramy takie obudowy elementów,
które są dostępne w standardowej
bibliotece PCB programu Protel 99SE.
Skąd wziąść dokładne nazwy tych
obudów, które należy wpisać w pole
Footprint w oknie właściwości dla
danego elementu?

Najlepiej

jest

otworzyć

nowy

dokument

PCB

w aktualnym projekcie i w tym dokumencie załadować
biblioteki PCB (podobnie jak to się robi dla bibliotek
symboli). Po załadowaniu bibliotek możemy przeszukać
tą bibliotekę w celu znalezienia właściwej obudowy. Gdy
taką znajdziemy należy jej nazwę zapisać w polu footprint
dla danego elementu w edytorze schematu.

Pracy przy realizacji schematu w
programie Protel 99SE jest tak dużo, że
sprawna

realizacja

tego

zadania

wymaga podziału zadań pomiędzy
uczniami w grupie. Zaproponuj podział
zadań pomiędzy uczniów przy realizacji
schematu.

Przykładowo jeden z uczniów szuka dokumentacji na
temat elementu (jego budowy wewnętrznej, możliwych
obudowach) w katalogach lub sieci internet, inny
przeszukuje bibliotekę programu Protel 99SE w celu
odnalezienia

symbolu,

oraz

obudów,

a jeszcze inny realizuje schemat w edytorze schematów.

Uczniowie pracując w grupach dzielą się pomiędzy sobą pracą którą należy wykonać aby
zrealizować schemat. W razie potrzeby uczniowie konsultują się z nauczycielem.

Uczniowie pracując w grupach sprawdzają porównując otrzymany schemat z uzyskanym w edytorze
schematów. Dodatkowo próbują załadować listę połączeń (netlist) do pliku PCB.

ńc

Uczniowie wraz z nauczycielem wskazują, które etapy rozwiązania zadania sprawiały im trudności.
Nauczyciel powinien podsumować cele ćwiczenia, wskazując jakie ważne umiejętności zostały
ćwiczone, jakie wystąpiły nieprawidłowości i jak ich unikać w przyszłości

Sposób uzyskiwania informacji zwrotnej po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety dotyczące oceny zajęć i trudności podczas realizowania zadania.

Załącznik A – Instrukcja pracy dla uczniów metodą przewodniego tekstu

W jaki sposób będziecie pracować na zajęciach?
Otrzymałeś od nauczyciela problem do rozwiązania (załącznik B), nad którym

zastanowisz się z zespołem. Będziecie pracować metodą przewodniego tekstu składająca się
z sześciu faz. W pierwszej fazie pracy „Informacje wstępne”, a także w drugiej „Planowanie”

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pomogą Wam pytania prowadzące (załącznik C i D). Odpowiedzi na te pytania opracujcie
pisemnie, jeśli będziecie mieć wątpliwości pomoże Wam nauczyciel.

W fazie „Ustalenia” zaproponujecie podział zadań przy wykonywaniu schematu,

pomiędzy uczniami tworzącymi grupę. Skonsultujecie z nauczycielem poprawność
proponowanego podziału.

W fazie „Wykonanie” wykonacie schemat współpracując między sobą w pozyskiwaniu

informacji na temat danego elementu i wykonaniu schematu.

W fazie „Sprawdzenie” wspólnie porównujecie schemat, a następnie próbujecie

załadować listę połączeń do pliku PCB. W razie wystąpienia błędów staracie się
wyeliminować przyczyny tych błędów.

W ostatniej fazie „Analiza końcowa” zastanowicie się nad całym procesem

rozwiązywania przez Wasz zespół problemu i wskażecie, które etapy pracy nad rozwiązaniem
sprawiały Wam trudności i jakie były tego przyczyny.

Załącznik B – zadanie dla zespołów uczniowskich.

Zrealizuj schemat układu mikroprocesorowego w programie do projektowania obwodów

Jakie są kolejne etapy realizacji schematu w programie do projektowania obwodów
drukowanych?

W jaki sposób możemy zrealizować połączenia pomiędzy wyprowadzeniami
elementów w programie Protel 99SE?

Załącznik D – Pytania prowadzące do fazy 2 – Planowanie.
1.

Co zrobić jeżeli w bibliotece programu nie ma szukanego elementu?

W jaki sposób stworzyć własną bibliotekę i użyć ją w realizowanym schemacie?

Jakich elementów z paska narzędziowego Wiring Tools użyć do połączenia
wyprowadzeń elementów aby schemat był czytelny?

Dobieramy takie obudowy elementów, które są dostępne w standardowej bibliotece
PCB programu Protel 99SE. Skąd wziąć dokładne nazwy tych obudów, które należy
wpisać w pole Footprint w oknie właściwości dla danego elementu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Montaż układów elektronicznych 725[01].Z1

Jednostka modułowa:

Projektowanie

i wykonywanie prostych obwodów

drukowanych 725[01].Z1.02

Temat: Wykonanie obwodu drukowanego jednostronnego metodą termotransferu.

Cel ogólny: Ukształtowanie umiejętności wykonywania obwodu drukowanego metodą

termotransferu.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

zorganizować stanowisko do pracy,

−

zaplanować kolejne etapy prac podczas wykonywania obwodu drukowanego metodą
termotransferu,

−

przygotować kliszę do termotransferu,

−

wykonać warstwę ochronną, chroniącą folię miedzianą przed wytrawieniem w miejscach
mozaiki ścieżek (metodą termotransferu),

−

wytrawić obwód drukowany,

−

wywiercić otwory w obwodzie drukowanym,

−

zabezpieczyć miedziane elementy mozaiki obwodu drukowanego przed utlenianiem,

−

zaprezentować zrealizowany projekt,

−

sformułować wnioski.

W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe:

−

organizowania i planowania pracy,

−

pracy w zespole,

−

oceny pracy zespołu.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Czas: 2 godziny dydaktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów

−

3–4 osobowe zespoły.

Środki dydaktyczne:

−

kserokopiarka,

−

klisza obwodu drukowanego na podstawie której należy przygotować ksero do
termotransferu,

−

żelazko,

−

płytka laminatu jednostronnie pokryta folią miedzianą,

−

bieżąca woda,

−

rozpuszczalnik, papier ścierny,

−

kuweta, chlorek żelaza,

−

wiertarka stojakowa,

−

środek do bezprądowego cynowania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia

Wykonaj obwód drukowany jednostronny metodą termotransferu, na podstawie kliszy

dostarczonej przez nauczyciela.

W pierwszej kolejności należy przygotować płytkę laminatu pokrytej jednostronnie folią

miedzianą. W tym celu należy oczyścić płytkę z zanieczyszczeń i tłustych plam. Należy także
przygotować wydruk na papierze, kserując dostarczoną przez nauczyciela kliszę. Wydruk ten
powinien być wykonany na papierze pośrednim pomiędzy papierem zwykłym a kredowym,
tak aby możliwie łatwo można było przenieść wydruk z papieru na płytkę laminatu. Ponadto
wydruk powinien być o jak największym zaczernieniu. Kolejne czynności związane
z przeniesieniem wydruku na płytkę są opisane w materiale nauczania.

Kolejne czynności to: wytrawienie odsłoniętych powierzchni miedzi, oczyszczenie płytki

po wytrawieniu, pokrycie mozaiki ścieżek cyną w sposób bezprądowy. Opis w jaki sposób
należy wykonać te czynności także znajduje się w materiale nauczania, ale tym razem przy
opisie wykonywania obwodów drukowanych metodą naświetlania fotolakieru.

Należy zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo i higienę pracy, stosując

odpowiednią odzież ochronną (odzież roboczą, rękawice i okulary). Podczas przenoszenia
wydruku na płytkę za pomocą żelazka, trzeba zachować szczególną ostrożność, aby nie
doszło do poparzenia. Stanowisko pracy powinno być uporządkowane i w trakcie ćwiczenia
należy dbać o jego czystość.

Prace wykonywane są w grupach, należy więc pracować zespołowo i dokonać podziału

prac. Przykładowo gdy jedna z osób przygotowuje płytkę do naniesienia wydruku, inna może
nanosić wydruk na papier za pomocą kserokopiarki itd.

W trakcie realizacji obwodu drukowanego należy zapisywać wnioski i uwagi po każdym

etapie, tak aby można było przeanalizować ten proces i wyciągnąć wnioski.

Instrukcja do wykonania zadania:
1. Przeanalizuj dokładnie treść zadania.
2. Przygotuj płytkę do naniesienia wydruku.
3. Przygotuj wydruk na papierze.
4. Przenieś wydruk na płytkę laminatu pokrytą folią miedzianą.
5. Wytraw nieosłonięte powierzchnie miedzi za pomocą roztworu chlorku żelaza.
6. Oczyść mozaikę ścieżek z warstwy ochronnej, jakim była warstwa proszku z tonera

(wydruk).

7. Pokryj miedź tworzącą mozaikę ścieżek warstwą cyny za pomocą metody bezprądowej.
8. Przeanalizuj wyniki i zapisz wnioski z każdego etapu realizacji obwodu drukowanego.

Praca domowa:

Przygotuj sprawozdanie w formie pisemnej zawierające:

−

harmonogram prac,

−

sformułowane wnioski.

Sposób uzyskiwania informacji zwrotnej po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety dotyczące oceny zajęć i trudności podczas realizowania zadania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. ĆWICZENIA

5.1. Techniki wytwarzania obwodów drukowanych

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj na dwustronnej płytce drukowanej następujące elementy: ścieżki, pady,

przelotki, soldermaskę, warstwę górną i dolną, obudowy elementów typu SMD i THMD.

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracują w grupach maksymalnie czteroosobowych. Należy przygotować

odpowiednią ilość obwodów drukowanych. Mogą to być obwody zarówno z wlutowanymi
elementami lub bez elementów. Zapewnie aby wszystkie grupy miały takie same warunki, to
znaczy obwody z elementami lub bez. Obwody drukowane przeznaczone do ćwiczenia
powinny zawierać wszystkie elementy wymienione w ćwiczeniu, czyli: ścieżki, pady
elementów THMD, SMD (lub wlutowane elementy), soldermakę, opisy, przelotki i powinny
to być obwody dwustronne.

Czas na identyfikację tych elementów mozaiki ścieżek wyznacza nauczyciel (około

10 min.). Grupa która przed upływem czasu wykona ćwiczenie zgłasza to nauczycielowi
i nauczyciel sprawdza poprawność wykonania ćwiczenia. Po upływie wyznaczonego czasu
wszystkie próby prezentują swoje ćwiczenie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeanalizować informacje zawarte w rozdziale 4.1 poradnika dla ucznia,
2) odszukać wymienione elementy na płytce dostarczonej przez nauczyciela,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia,

−

płytka drukowana dostarczona przez nauczyciela,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Poukładaj chaotycznie zapisane zdania według kolejności wykonywania czynności

podczas produkcji płytki drukowanej w zakładach produkujących obwody drukowane.

Wywołanie chemiczne naświetlonej emulsji, w celu otrzymania trwałych zmian w miejscach
naświetlonych

Przetopienie powłoki lutowniczej – cynowo ołowiowej

Wykonanie masek pozytywowych

Pokrycie płytki drukowanej za wyjątkiem pól lutowniczych warstwą lakieru

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pokrycie ścieżek i ścian otworów stopem lutowniczym w kąpieli do metalizacji cynowo–
ołowiowej

Wywiercenie otworów w płytce

Całkowite usunięcie emulsji ochronnej z płytki

Wielostopniowy proces metalizacji otworów

Usuwanie nie naświetlonych fragmentów emulsji ochronnej (światłoczułej) w procesie
zbliżonym do fotograficznego utrwalania

Proces trawienia miedzi

Naświetlenie emulsji światłoczułej poprzez maskę pozytywową

Nałożenie na płytkę z laminatu pokrytej folią miedzianą emulsji ochronnej (światłoczułej)

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracując indywidualnie, otrzymują koperty z porozcinanymi zdaniami i ich

zadaniem jest poukładanie według odpowiedniej kolejności. Czas wykonania zadania:
15 minut. Jeżeli zgłoszą się osoby przed upływem czasu, to pierwsza z nich prezentuje
zadanie po upływie ustalonego czasu. W innym przypadku nauczyciel wybiera osobę do
prezentacji. Podczas prezentacji może trwać dyskusja na temat kolejności ułożenia tych zdań.
Na końcu nauczyciel ostatecznie wskazuje na kolejność wykonywanych działań.

W przypadku gdy nauczyciel chce ocenić większą liczbę uczniów za prawidłowe

rozwiązanie, może polecić ponumerować kartki ze zdaniami przed prezentacją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przeanalizować informacje zawarte w rozdziale 4.1 poradnika dla ucznia,
2) przeanalizować zdania i odpowiednio je poukładać według kolejności wykonywania

czynności podczas produkcji płytki drukowanej,

3) zaprezentować wykonane ćwiczenie

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

poradnik dla ucznia,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Wykonaj szkic sieci połączeń na papierze milimetrowym w skali 1:1 dla układu

przedstawionego na schemacie 1. Sieć połączeń powinna być przewidziana dla płytki
jednostronnej, ewentualnie można przewidzieć połączenia „mostki” tam gdzie jest to
niezbędne. W celu dobrania odpowiednich układów scalonych i ich obudów należy posłużyć
się katalogiem.

Schemat 1 do ćwiczenia 3

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wskazówki do realizacji

Przed rozpoczęciem zadania należy przypomnieć pojęcia na temat rodzajów obudów oraz

w jaki sposób szukamy informacji na temat elementów elektronicznych w katalogach. Celem
tego ćwiczenia jest wypracowanie w świadomości ucznia orientacji przestrzennej, jaka jest
potrzebna w trakcie realizacji obwodów drukowanych. A więc, nie jest istotna szerokość
ścieżek i poszczególnych elementów mozaiki, lecz właściwe odwzorowanie obudów
elementów, właściwe podłączenie wyprowadzeń i rozprowadzenie ścieżek. Czas wykonania
zadania 30 minut. Po upływie tego czasu nauczyciel zbiera prace uczniów i sprawdza każdą
pracę indywidualnie, notując swoje uwagi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dobrać obudowy układów scalonych na podstawie katalogów,
2) rozmieścić elementy (pady i obrys obudów) na kartce papieru milimetrowego i narysować

krawędzie płytki,

3) zrealizować sieć połączeń na papierze milimetrowym według schematu – druk

jednostronny

4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia,

−

katalog elementów,

−

papier milimetrowy, przybory do pisania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.2. Metody wytwarzania obwodów drukowanych

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj płytkę na podstawie pozytywu w skali 1:1 dostarczonego przez nauczyciela,

metodą naświetlania fotolakieru.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracując w dwuosobowych zespołach dzieląc się zadaniami, które należy

wykonać. Nauczyciel powinien sprawdzić przygotowanie ucznia przed przystąpieniem do
pracy. Stanowisko powinno być kompletnie wyposażone i spełniać warunki do wykonania
obwodu metodą naświetlania fotolakieru. Nauczyciel podczas wykonywania ćwiczenia
powinien cały czas kontrolować pracę uczniów i zwracać szczególną uwagę na
bezpieczeństwo i higienę pracy. Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie prezentują swoją pracę.
Czas wykonania 225 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z opisaną w materiale nauczania metodą wytwarzania płytki drukowanej,
2) sprawdzić, czy wszystkie niezbędne narzędzia i materiały znajdują się na stanowisku do

wykonywania płytki drukowanej,

3) przygotować płytkę z laminatu pokrytą folią miedzianą poprzez oczyszczenie,
4) nanieść fotolakier na płytkę i poddać procesowi suszenia,
5) przygotować kliszę pozytywową poprzez skserowanie pozytywu na folię,
6) przeprowadzić proces naświetlania fotolakieru poprzez kliszę,
7) wywołać naświetloną płytkę,
8) wytrawić odsłonięte powierzchnie miedzi,
9) nanieść warstwę ochronną w postaci kalafonii,
10) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

pomieszczenie umożliwiające zasłonięcie okien lub wyposażone w czerwoną świetlówkę,

–

okulary i rękawice ochronne,

–

dostęp do bieżącej wody, oraz możliwość podgrzania wody,

–

detergent do mycia płytki,

–

fotolakier w sprayu np. POSITIV 20,

–

piecyk z termostatem do wygrzewania płytki,

–

kserokopiarka z foliami,

–

lampa emitująca promienie UV,

–

kuweta fotograficzna,

–

soda kaustyczna,

–

chlorek żelaza,

–

rozpuszczalnik Nitro,

–

rozpuszczona kalafonia,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Wykonaj płytkę na podstawie pozytywu w skali 1:1 dostarczonego przez nauczyciela,

metodą termotransferu.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w 2–3 osobowych zespołach. Nauczyciel powinien sprawdzić

przygotowanie ucznia przed przystąpieniem do pracy. Stanowisko powinno być kompletnie
wyposażone i spełniać warunki do wykonania obwodu metodą termotransferu. Nauczyciel
podczas wykonywania ćwiczenia powinien cały czas kontrolować pracę uczniów i zwracać
szczególną uwagę na bezpieczeństwo i higienę pracy. Po zakończeniu ćwiczenia uczniowie
prezentują swoją pracę. Czas wykonania 180 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokładnie zapoznać się z opisaną w materiale nauczania metodą wytwarzania płytki

drukowanej,

2) sprawdzić, czy wszystkie niezbędne narzędzia i materiały znajdują się na stanowisku do

wykonywania płytki drukowanej,

3) przygotować płytkę z laminatu pokrytą folią miedzianą poprzez oczyszczenie,
4) przygotować kliszę pozytywową poprzez skserowanie pozytywu na papier,
5) rozgrzać żelazko z płytką laminatu, a następnie umieścić na nim wydruk na papierze,
6) po odczekaniu około minuty, zdjąć płytkę z żelazka i oderwać papier w taki sposób, aby

nie zdrapać wydruku z płytki,

7) wytrawić odsłonięte powierzchnie miedzi,
8) nanieść warstwę ochronną w postaci cyny,
9) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

okulary i rękawice ochronne,

–

dostęp do bieżącej wody oraz możliwość podgrzania wody,

–

detergent do mycia płytki,

–

kserokopiarka,

–

stanowisko do nagrzewania płytki (żelazko),

–

kuweta fotograficzna,

–

chlorek żelaza,

–

rozpuszczalnik Nitro,

–

preparat do bezprądowego cynowania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.3. Zasady projektowania obwodów drukowanych

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając do dyspozycji schemat układu i projekt płytki z wstępnie rozmieszczonymi

elementami, poprowadź połączenia pomiędzy wyprowadzeniami elementów. Przedstawiony
układ jest wzmacniaczem małosygnałowym o dużym wzmocnieniu.

Schemat 1. do ćwiczenia 1

Schemat 2. do ćwiczenia 1

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracując indywidualnie przeprowadzają analizę schematu i na tej podstawie

dokonują połączeń pomiędzy wyprowadzeniami elementów. Celem tego ćwiczenia jest
wskazanie na problem prowadzenia masy w układach małosygnałowych. Należy szczególną
uwagę zwrócić na sposób prowadzenia masy do wyprowadzenia zasilania układu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wzmacniacza, wyjścia układu i wejścia małosygnałowego podłączonego do masy.
Prawidłowe rozwiązanie zaprezentowane jest w materiale nauczania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania odnośnie zasad projektowania obwodów

drukowanych,

szczególnie

sposobem

prowadzenia

masy

układach

małosygnałowych,

2) przeanalizować schemat według którego należy naszkicować połączenia na papierze

z rozmieszczonymi obudowami elementów,

3) naszkicować połączenia pomiędzy wyprowadzeniami na kartce z rozmieszczonymi

elementami, (pady o kształcie kwadratu oznaczają wyprowadzenie numer 1 w elemencie),

4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

poradnik dla ucznia,

–

wydruk z rozmieszczonymi elementami, na którym należy naszkicować połączenia,

–

ołówek i linijka,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Rozmieścić elementy na płytce drukowanej w programie Protel 99SE, zwracając

szczególną uwagę na ułożenie elementów na warstwie spodniej (ang. Bottom), ponieważ
przewidziane jest lutowanie na fali. Należy także zabezpieczyć płytkę przed sklejaniem się
ostatnich pinów układów scalonych podczas lutowania na fali.

Wskazówki do realizacji

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia należy krótko wprowadzić do programu

Protel 9SE. Wprowadzenie to ma na celu pokazanie uczniom w jaki sposób rozmieszcza się
elementy w dokumencie PCB i jak się dodaje elementy mozaiki ścieżek (pady, przelotki,
ścieżki). Następnie nauczyciel każdemu uczniowi daje przygotowany dokument PCB
z załadowanymi elementami, ale nie rozmieszczonymi i wskazuje, które elementy powinny
znaleźć się na warstwie Bottom. Przekazuje także uczniom informację na temat kierunku fali
lutowniczej. Czas wykonania ćwiczenia 30 min. Po upływie tego czasu nauczyciel sprawdza
wykonanie zadania przez każdego ucznia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania zwracając szczególną uwagę na zasady

rozmieszczania elementów dla układów przewidziany do lutowania na fali,

2) wysłuchać wskazówek prowadzącego na temat podstawowych zasad edycji w programie

Protel 99SE, pozwalających na rozmieszczenie elementów i dodawania padów,

3) zapoznać się z projektowanym układem,
4) rozmieścić elementy na płytce,
5) dodać pady zabezpieczające przed zwieraniem pinów podczas lutowania na fali,
6) zaprezentować zrealizowane zadanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

Poradnik dla ucznia,

–

stanowisko komputerowe z programem Protel 99SE,

–

przygotowany plik PCB z chaotycznie rozmieszczonymi elementami na warstwie górnej
i dolnej,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5.4. Obsługa

programu

projektowania

obwodów

drukowanych

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj

schemat

edytorze

schematu

programu

Protel

99SE

systemu

mikroprocesorowego którego wydruk schematu dołączony jest do treści zadania. System ten
zawiera mikrokontroler rodziny C51, magistrale CAN, port szeregowy RS 232, czujnik
temperatury DS1820, oraz wyświetlacz LCD. Jeżeli nie będzie wszystkich elementów
w bibliotekach standardowych programu Protel, należy stworzyć własną bibliotekę.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w grupach 2–3 osobowych. Przed przystąpieniem do ćwiczenia

nauczyciel sprawdza przygotowanie uczniów do wykonywania ćwiczenia, a następnie
wprowadza do programu Protel 99SE. Dobrze jest na początek zaprezentować na prostym
przykładzie podstawowe działania w celu zrealizowania schematu i obwodu drukowanego.
Nauczyciel przypomina także, jakie mają znaczenie i jaką pełnią funkcję poszczególne
elementy w systemie mikroprocesorowym, którego schemat przekazano uczniom do
realizacji. Czas wykonania 180 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z materiałem nauczania,
2) przeanalizować schemat dołączony do treści zadania,
3) zapoznać się z programem Protel99SE,
4) narysować schemat według wydruku dołączonego do treści zadnia,
5) stworzyć własną bibliotekę, w przypadku braku elementów w bibliotece standardowej,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

komputer PC,

−

oprogramowanie Protel 99SE w wersji trial,

−

wydruk schematu z treści zadania,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 1

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Na podstawie katalogów i informacji dostępnych na stronach internetowych producentów

i innych, dobrać odpowiednie obudowy dla elementów ze schematu zrealizowanego
w ćwiczeniu pierwszym. Po wypełnieniu wszystkich niezbędnych właściwości elementów
wygenerować listę połączeń i załadować ją do pliku PCB.

Wskazówki do realizacji
Ponieważ realizacja obwodu drukowanego systemu mikroprocesorowego, jest zadaniem

czasochłonnym postanowiono podzielić to zadanie na etapy i przydzielić kolejnym
ćwiczeniom, z których każde może zakończyć się konkretnymi efektami. Przed realizacją
ćwiczenia drugiego, należy pozytywnie zakończyć ćwiczenie pierwsze. Nauczyciel powinien
przypomnieć, jakie są podstawowe rodzaje obudów układów elektronicznych, oraz w jaki
sposób można pozyskać informacje na temat elementów z sieci Internet. Czas wykonania
180 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zrealizować najpierw ćwiczenie pierwsze,
2) zapoznać się z materiałem nauczania,
3) korzystając z katalogów i Internetu znaleźć odpowiednie obudowy, a następnie

dopasować je do nazw obowiązujących w programie Protel 99SE,

4) nadać specyficzną nazwę każdemu z elementów,
5) wygenerować listę połączeń,
6) załadować listę połączeń do pliku PCB,
7) w przypadku wystąpienia błędów należy sprawdzić czy wszystkie bibliotek z nazwami są

załadowane do projektu, sprawdzić czy każdy element ma unikatową nazwę,

8) eliminować błędy aż do uzyskania bezbłędnego załadowania netlisty,
9) naciskając klawisz Execute załadować elementy do pliku PCB,
10) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

komputer PC z dostępem do Internetu i z oprogramowanie Protel 99SE,

−

katalogi,

−

literatura zaproponowana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Zaprojektuj obwód drukowany dla systemu mikroprocesorowego z ćwiczenia

pierwszego. Praca nad projektem rozpoczyna się od etapu pozytywnego zakończenia
ćwiczenie drugiego, czyli załadowanie netlisty do pliku PCB.

Wskazówki do realizacji
Ćwiczenie trzecie jest kontynuacją ćwiczenia pierwszego i drugiego, a więc musi być

poprzedzone pozytywną ich realizacją. Można także zrealizować to ćwiczenie jako odrębne,
jeżeli nauczyciel przygotuje dokument PCB z załadowanymi elementami, gotowymi do
rozmieszczenia i połączenia. Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powinien sprawdzić wiadomości, które zawarte są w materiale nauczania. Czas wykonania
180 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

zapoznać się z materiałem nauczania,

1) pozytywnie zaliczyć ćwiczenie pierwsze i drugie,
2) narysować obrys płytki,
3) rozmieścić elementy na obszarze płytki,
4) dokonać ustawienia reguł rządzących tworzeniem mozaiki ścieżek,
5) wykonanie połączeń wykorzystując lub nie narzędzia automatycznego wykonywania

połączeń,

6) nanieść

ewentualne

poprawki,

przypadku

wykorzystania

automatycznego

wykonywania połączeń,

7) wykonać kontrolę DRC,
8) wypełnić puste miejsca warstwą Polygon i podłączyć ją do masy,
9) przygotować klisze do wydruku,
10) wydrukować klisze,
11) zaprezentować wyniki.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

–

komputer z oprogramowanie Protel 99SE,

–

drukarka laserowa i folie,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test 1
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Projektowanie i wykonywanie
prostych obwodów drukowanych”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania 1–15 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 16–20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

–

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomy podstawowego,

–

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 11 zadań z poziomy podstawowego,

–

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

–

bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu
ponadpodstawowego,

Klucz odpowiedzi: 1. d, 2. a, 3. c, 4. a, 5. c, 6. c, 7. a, 8. b, 9. a, 10. c, 11. a,
12. b, 13. c, 14. a, 15. d, 16. c, 17. d, 18. a, 19. b, 20. b.

Plan testu

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

Scharakteryzować techniki wytwarzania
obwodów drukowanych

Objaśnić, do czego służą maski pozytywowe

Zastosować odpowiednie fale świetlne do
naświetlenia fotolakieru

Objaśnić, na czym polega metalizacja
otworów

Zwrócić uwagę na czynniki mające wpływ
na jakość wykonanej płytki

Zachować środki bezpieczeństwa i higieny
pracy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Określić roztwór do rozpuszczenia
naświetlonych obszarów fotolakieru

Zabezpieczyć ścieżki miedziane przed
szkodliwymi oddziaływaniami środowiska

Objaśnić sposób prowadzenia ścieżek dla
układów z wejściami małosygnałowymi

Objaśnić do czego stosuje się pętle
ekranujące w układach o bardzo dużej
rezystancji wejściowej

Scharakteryzować elementy obwodu
drukowanego, które ułatwiają montaż
układów

Objaśnić pojęcie – lista połączeń (netlista)

Objaśnić pojęcie footprint

Zastosować narzędzie do automatycznego
prowadzenia ścieżek – autorouter

Zabezpieczyć układ przed zewnętrznymi
sygnałami zakłócającymi

Rozpoznać maski używane w procesie
produkcji obwodów drukowanych

Rozpoznać algorytm wykonywania
czynności podczas wytwarzania płytki
metodą naświetlania

Posłużyć się narzędziami dostarczonymi
przez program Protel 99SE

Zlokalizować błędy podczas projektowania
płytki drukowanej

Objaśnić reguły określające sposób
prowadzenia ścieżek w programie Protel
99SE

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

2. Omów z uczniami cel stosowania pomiaru dydaktycznego.
3. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.
4. Przeprowadź z uczniami próbę udzielania odpowiedzi na typy zadań testowych, jakie

będą w teście.

5. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
6. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
7. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, określ czas przeznaczony

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
11. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
12. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskich wyników przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Technika wytwarzania obwodów drukowanych za pomocą rysowania mozaiki ścieżek

przy pomocy specjalnego pisaka polega na
a) narysowaniu na przeźroczystej folii mozaiki ścieżek za pomocą pisaka

wodoodpornego.

b) narysowaniu na przeźroczystej folii mozaiki ścieżek za pomocą pisaka

nieprzepuszczającego promienie UV.

c) narysowaniu bezpośrednio na płytce laminatu pokrytej folią miedzianą mozaiki

ścieżek za pomocą pisaka wodoodpornego.

d) narysowaniu bezpośrednio na płytce laminatu pokrytej folią miedzianą mozaiki

ścieżek za pomocą pisaka kwasoodpornego.

2. Maski pozytywowe służą w procesie wytwarzania obwodów drukowanych metodą

naświetlania fotolakieru do
a) ochrony przed naświetleniem fotolakieru w miejscach, w których mają powstać

elementy mozaiki ścieżek.

b) ochrony przed naświetleniem fotolakieru w miejscach, w których ma być

wytrawiona folia miedziana.

c) zwiększenia intensywności i trwałości obwodów drukowanych.
d) ochrony przed naświetleniem fotolakieru podczas jego suszenia.

3. Do naświetlania fotolakieru w procesie wytwarzania obwodu drukowanego stosuje się

promienie
a) podczerwone.
b) czerwone.
c) ultrafioletowe.
d) rentgenowskie.

4. Metalizacja otworów wykonywana podczas procesu produkcji obwodów drukowanych

wielowarstwowych polega na
a) pokryciu ścian otworów warstwą metalu.
b) wierceniu otworów.
c) pokryciu płytki warstwą ochronną, która zabezpieczy otwory lutownicze przed

pokryciem lakierem.

d) pokryciu ścieżek miedzianych warstwą cyny i wypełnieniu tym samym

mikrootworów w ścieżkach.

5. Na jakość wykonania płytki metodą naświetlania fotolakieru nie ma wpływu

a) równomierne nałożenie warstwy fotolakieru.
b) proces suszenia fotolakieru.
c) zastosowanie kliszy pozytywowej lub negatywowej.
d) czas wywołania naświetlonego fotolakieru w roztworze wodorotlenku potasu.

6. Środki ochronne, które nie są konieczne podczas procesu wytwarzania obwodów

drukowanych to
a) okulary ochronne.
b) rękawice ochronne.
c) opaska i mata antystatyczna.
d) odzież robocza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7. Do rozpuszczenia naświetlonego fotolakieru POSITIV20 używamy roztworu

a) wodorotlenku potasu (soda kaustyczna).
b) chlorku żelaza.
c) kwasu solnego i nadtlenku wodoru (perhydrolu).
d) rozpuszczalnika NITRO.

8. Pokrywając ścieżki obwodu drukowanego cyną lub kalafonia chronimy je przed

a) przed podtrawieniem miedzi.
b) przed utlenianiem się miedzi.
c) przed powstawaniem mikropęknięć.
d) nadmiernym stwardnieniem elementów obwodu.

9. Na co powinien zwracać uwagę projektant jeżeli projektuje obwód drukowany dla układu

zawierającego wejścia małosygnałowe i duże wzmocnienie
a) na sposób prowadzenia ścieżek z masą układu.
b) na grubość ścieżek sygnałowych.
c) na długość ścieżek.
d) na kąt załamania ścieżek.

10. Pętla ekranująca pokazana na rysunku poniżej, chroni wejścia układu o dużej impedancji

wejściowej przed
a) zakłóceniami elektromagnetycznymi.
b) przegrzaniem, odprowadza ciepło.
c) przenikaniem prądów pasożytniczych do wejść układu.
d) zwarciem wejść.

11. Tak zwane Pady kradnące przedstawione na rysunku poniżej, stosuje się dla układów na

warstwie spodniej w celu
a) przeciwdziałania zwarciom pinów po lutowaniu na fali.
b) łatwiejszego pozycjonowania układu.
c) wskazania pierwszego pinu układu, ponieważ na warstwie dolnej zazwyczaj nie robi

się opisów.

d) zabezpieczenia przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12. Przedstawiony poniżej fragment pliku wygenerowanego przez program Protel 99SE

przedstawia

a) plik wierceń dla wiertarki cyfrowej.
b) listę połączeń – netlistę.
c) listę materiałową.
d) plik wsadowy dla fotoplotera.

[
T1
TO–52
BC107
]
(
GND
Ce–1
J1–2
J2–2
J3–2
R2–1
RE–1
)

13. Słowo „footprint” w terminologii anglojęzycznej w programach do projektowania

obwodów drukowanych oznacza
a) dowolny element mozaiki ścieżek.
b) symbol danego elementu, czyli jego wygląd na schemacie.
c) obudowę elementu tzn. rozkład wyprowadzeń i obrys.
d) warstwę na której prowadzone są ścieżki.

14. Narzędzie zwane „Autorouter” w programie Protel 99SE służy do automatycznego

a) prowadzenia ścieżek.
b) rozmieszczenia elementów.
c) uaktualnienia schematu po zmianie w pliku PCB.
d) generowania list połączeń.

15. Aby zabezpieczyć układ przed zakłóceniami pochodzącymi z zewnątrz, projektant

obwodu drukowanego powinien wykorzystać następujący element mozaiki ścieżek
a) String.
b) Pad.
c) Via.
d) Polygon.

16. Rysunek poniżej przedstawia kliszę

a) pozytywową warstwy górnej.
b) negatywową warstwy górnej.
c) pozytywową warstwy dolnej w zwierciadlanym odbiciu.
d) negatywową warstwy dolnej w zwierciadlanym odbiciu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Wykaz czynności, który podczas wykonywania obwodu drukowanego metodą

naświetlania fotolakieru, jest ułożony według kolejności ich wykonywania to

1) Oczyszczenie

płytki,

2) Nałożenie

fotolakieru,

3) Suszenie

fotolakieru,

4) Wywołanie,
5) Naświetlenie,
6) Wytrawienie.

1) Oczyszczenie

płytki,

2) Nałożenie

fotolakieru,

3) Naświetlenie,
4) Suszenie

fotolakieru,

5) Wywołanie,
6) Wytrawienie.

1) Oczyszczenie

płytki,

2) Wytrawienie,
3) Nałożenie

fotolakieru,

4) Suszenie

fotolakieru,

5) Naświetlenie,
6) Wywołanie.

1) Oczyszczenie

płytki,

2) Nałożenie

fotolakieru,

3) Suszenie

fotolakieru,

4) Naświetlenie,
5) Wywołanie,
6) Wytrawienie.

18. Pasek narzędziowych przedstawiony na rysunku, który służy do realizacji połączeń na

schemacie w programie Protel 99SE to

19.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20. Podczas próby załadowania listy połączeń do pliku PCB wystąpił błąd (co przedstawia

rysunek poniżej), który oznacza
a) na schemacie nie ma elementu o nazwie T1.
b) nie można znaleźć obudowy dla elementu T1.
c) element T1 nie jest połączony.
d) elementowi T1 nie jest przydzielona wartość.

21. Rysunek poniżej przedstawia okno do ustalania reguł prowadzenia połączeń w projekcie

płytki w pliku PCB. Ustawiana na rysunku wartość dotyczy:
a) minimalnej odległości pomiędzy Padem a krawędzią płytki.
b) minimalnej odległości pomiędzy elementami mozaiki ścieżek.
c) minimalnej odległości pomiędzy Padem elementu, a warstwą polygon.
d) maksymalnej odległości pomiędzy Padem a ścieżką.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Projektowanie i wykonywanie prostych obwodów drukowanych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Test 2
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Projektowanie i wykonywanie
prostych obwodów drukowanych”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania 1–15 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 16–20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomy podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 11 zadań z poziomy podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu
ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. d, 3. b, 4. d, 5. a, 6. c, 7. b, 8. a, 9. c, 10. d, 11. a,
12. c, 13. d, 14. b, 15. c, 16. a, 17. a, 18. d, 19. b, 20. b.

Plan testu

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

Określić techniki tworzenia kliszy
pozytywowych za pomocą wyklejania przy
użyciu taśmy i odpowiednich kształtek

Objaśnić proces produkcji obwodów
drukowanych w zakładach produkcyjnych

Oszacować grubość zastosowanej folii
miedzianej na płytce laminatu stosowanej do
obwodów drukowanych

Objaśnić, w jakim celu stosuje się
metalizację otworów

Określić konieczne warunki podczas
wykonywania obwodu drukowanego metodą
naświetlania fotolakieru

Zachować środki bezpieczeństwa i higieny
pracy

Nazwać roztwór do trawienia powierzchni
folii miedzianej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Objaśnić sposób wytwarzania obwodów
drukowanych za pomocą metody
termotransferu

Objaśnić sposób prowadzenia ścieżek dla
układów z sygnałami o dużej częstotliwości

Zidentyfikować problem prowadzenia masy
w układach małosygnałowych

Rozpoznać elementy mozaiki ścieżek
obwodu drukowanego

Scharakteryzować narzędzia do
projektowania obwodów drukowanych

Rozróżnić warstwy wykorzystywane
w projektowaniu obwodów drukowanych
w programie Protel 99SE

Zastosować narzędzie do automatycznego
rozmieszczenia ścieżek – AutoPlacement

Posłużyć się narzędziem do projektowania
obwodów drukowanych

Rozpoznać maski używane w procesie
produkcji obwodów drukowanych

Rozpoznać algorytm wykonywania
czynności podczas wytwarzania płytki
w zakładach zajmujących się produkcją
obwodów drukowanych

Posłużyć się edytorem schematów,
wykorzystując wszystkie sposoby połączeń
na schemacie.

Zlokalizować błędy podczas projektowanie
płytki drukowanej

Objaśnić reguły określające sposób
prowadzenia ścieżek w programie
Protel 99SE

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

jakie będą w teście.

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
11. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
12. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 17–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. W celu zwiększenia dokładności wykonanych połączeń, oraz zapobieganiu zmęczenia

wzroku szkice oraz model sieci połączeń w technice wyklejania przy użyciu taśm
i kształtek, zwykle sporządza się w skali
a) 1:1.
b) 2:1.
c) 1:2.
d) 4:1.

2. W procesie wytwarzania obwodów drukowanych w zakładach produkcyjnych warstwą

chroniącą przed wytrawieniem powierzchni miedzi tworzących mozaikę ścieżek
w procesie trawienia jest
a) warstwa fotolakieru.
b) warstwa naniesiona za pomocą pisaka kwasoodpornego.
c) taśma i kształtki do wyklejania.
d) stop lutowniczy.

3. Standardowa grubość folii miedzianej którą pokryta jest płytka laminatu stosowana do

produkcji obwodów drukowanych wynosi
a) 7 µm.
b) 70 µm.
c) 700 µm.
d) 7 mm.

4. Metalizacja otworów wykonywana podczas procesu produkcji obwodów drukowany

wielowarstwowych wykonywana jest w celu
a) przeciwdziałania utlenianiu się miedzi.
b) łatwiejszego lutowania.
c) powiększenia pól lutowniczych.
d) zrealizowania połączenia pomiędzy poszczególnymi warstwami.

5. Proces wytwarzania obwodu drukowanego metodą naświetlania fotolakieru powinien być

wykonywany w zaciemnionym pomieszczeniu lub przy świetle czerwonym od momentu
a) nanoszenia fotolakieru.
b) wysuszenia fotolakieru.
c) naświetlenia fotolakieru.
d) namoczenia fotolakieru.

6. Środek ochronny, który nie jest konieczny podczas procesu wytwarzania obwodów

drukowanych
a) okulary ochronne.
b) rękawice ochronne.
c) opaska i mata antystatyczna.
d) odzież robocza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7. Do trawienia powierzchni folii miedzianej w procesie wytwarzania obwodu drukowanego

używamy roztworu
a) wodorotlenku potasu (soda kaustyczna).
b) chlorku żelaza.
c) kwasu siarkowego.
d) rozpuszczalnika NITRO.

8. Warstwą ochronną odzwierciedlającą mozaikę ścieżek w metodzie termotransferu

i zabezpieczającą przed wytrawieniem jest
a) proszek tonera z drukarki laserowej lub kserokopiarki.
b) fotolakier po wysuszeniu w odpowiednim piecyku.
c) lakier pisaka kwasoodpornego.
d) taśma i odpowiednie kształtki do wyklejania.

9. Podczas projektowania obwodu drukowanego dla układu zawierającego sygnały o dużej

częstotliwości projektant powinien zwracać szczególną uwagę na
a) sposób prowadzenia ścieżek z masą układu.
b) grubość ścieżek sygnałowych.
c) długość ścieżek.
d) kąt załamania ścieżek.

10. Na rysunku przedstawiono schemat połączeń układu wzmacniacza z wejściami mało–

sygnałowymi, który obrazuje problem

a) tak zwanej fali długiej.
b) fali krótkiej.
c) prądów pasożytniczych.
d) złego prowadzenia masy w układzie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11. Na rysunku poniżej przedstawiono fragment obwodu drukowanego, na którym

zaznaczono elementy i opisano trzema znakami „???”. Elementy te to

a) tak zwane pady kradnące.
b) pady układów scalonych o numerze 1.
c) fragmenty ścieżek.
d) przelotki Via.

12. Dzisiejsze programy do projektowania obwodów drukowanych wyposażone są w wiele

narzędzi które pomagają w projektowaniu układów elektronicznych, ale nie są niezbędne
do zaprojektowania obwodu drukowanego. Do takich narzędzi, które nie są bezpośrednio
związane z projektowaniem obwodu drukowanego, zaliczmy
a) edytor schematu.
b) edytor graficzny do tworzenia płytki drukowanej.
c) narzędzie do programowania układów programowalnych.
d) narzędzie do tworzenia własnych bibliotek symboli i obudów elementów.

13. Warstwa służąca do obrysu obwodu drukowanego w programie Protel 99SE to

a) TopLayer.
b) BottomLayer.
c) TopOverlay.
d) KeepOutLayer.

14. Narzędzie zwane „Auto Placement” w programie Protel 99SE służy do automatycznego

a) prowadzenia ścieżek.
b) rozmieszczenia elementów.
c) uaktualnienia schematu po zmianie w pliku PCB.
d) generowania list połączeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15. Na rysunku poniżej znajduje się okno programu Protel 99SE które przedstawia

a) edytor schematu – Schematic.
b) edytor graficzny do projektowania obwodów drukowanych – PCB.
c) edytor do tworzenia biblioteki symboli – Schematic Library.
d) edytor do tworzenia obudów elementów PCB Library.

16. Rysunek poniżej przedstawia kliszę

a) pozytywową warstwy dolnej.
b) negatywową warstwy górnej.
c) pozytywową warstwy dolnej w zwierciadlanym odbiciu.
d) negatywową warstwy górnej w zwierciadlanym odbiciu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Poniżej przedstawiono kilka czynności wykonywanych podczas wykonywania obwodu

drukowanego wielowarstwowego w zakładach produkujących obwody drukowane.
Prawidłowy wykaz czynności według kolejności wykonywania to

1) Wiercenie otworów
2) Metalizacja otw.
3) Nałożenie

emulsji

światłoczułej

4) Naświetlenie emulsji

poprzez klisze

5) Fotograficzne

utrwalanie

6) Pokrycie

stopem

lutowniczym

7) Trawienie miedzi
8) Nałożenie

soldermaski

1) Nałożenie

emulsji

światłoczułej

2) Naświetlenie emulsji

poprzez klisze

3) Fotograficzne

utrwalanie

4) Pokrycie

stopem

lutowniczym

5) Trawienie miedzi
6) Wiercenie otworów
7) Metalizacja otw.
8) Nałożenie

soldermaski

1) Wiercenie otworów
2) Metalizacja otw.
3) Nałożenie

emulsji

światłoczułej

4) Naświetlenie

emulsji

poprzez

klisze

5) Fotograficzne

utrwalanie

6) Trawienie miedzi
7) Pokrycie

stopem

lutowniczym

8) Nałożenie

soldermaski

1) Nałożenie

emulsji

światłoczułej

2) Naświetlenie emulsji

poprzez klisze

3) Fotograficzne

utrwalanie

4) Trawienie miedzi
5) Pokrycie

stopem

lutowniczym

6) Nałożenie

soldermaski

7) Wiercenie otworów
8) Metalizacja otw.

18. Na rysunku poniżej przedstawiono fragment schematu, na którym widoczny jest

wyświetlacz LCD. Jaki sposób połączeń spośród możliwych w programie Protel 99SE,
który wykorzystano do połączenia największej ilości wyprowadzeń wyświetlacza LCD to

a) połączenia bezpośrednie pomiędzy dwoma wyprowadzeniami różnych elementów.
b) połączenia przy pomocy elementów Power Port.
c) połączenia poprzez nazwę sygnałów z wykorzystaniem NetLabel.
d) połączenia za pomocą magistrali Bus.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19. Pasek narzędziowy przedstawiony na rysunku, który służy do realizacji połączeń na

schemacie w programie Protel 99SE to

20. Rysunek poniżej przedstawia okno do ustalania reguł prowadzenia połączeń w projekcie

płytki w pliku PCB. Ustawiana na rysunku wartość dotyczy

a) ilości wykorzystanych przelotek.
b) topologii połączeń na płytce.
c) długości ścieżek.
d) grubości ścieżek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Projektowanie i wykonywanie prostych obwodów drukowanych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7. LITERATURA

1. Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. Wydawnictwo btc, Warszawa

2004

2. Hill W. i Horowitz P.: Sztuka elektroniki. WKŁ, Warszawa 1997
3. Rymarski Z.: Materiałoznawstwo i konstrukcja urządzeń elektronicznych. Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000

4. Smyczek M.: Protel99SE pierwsze kroki. Wydawnictwo btc, Warszawa 2003
5. http://elektronikjk.republika.pl
6. http://serwtech.laizsme.edu.pl
7. http://www.dzikie.net
8. http://www.meeck.pl/info/fotolakiery.html
9. http://www.seg.one.pl/pcb/pcb.html

Literatura metodyczna
1. Krogulec– Sobowiec M., Rudziński M.: Poradnik dla autorów pakietów edukacyjnych.

KOWEZiU, Warszawa 2003

2. Niemierko B.: Pomiar wyników kształcenia zawodowego. Biuro Koordynacji Kształcenia

Kadr, Fundusz Współpracy, Warszawa 1997.

3. Szlosek F.: Wstęp do dydaktyki przedmiotów zawodowych. Instytut Technologii

Eksploatacji, Radom 1998.