Pytania z PiKU:

1. Wymienić materiały stosowane na osnowę i wypełnienie laminatów. str. 7

2. Wskazać laminaty stosowane w układach w.cz. str. 15, 20

3. Wymienić metody addytywne wytwarzania obwodów drukowanych. str. 34-37

4. Wymienić metody subtraktywne wytwarzania obwodów drukowanych. str.33-34

5. Wymienić warstwy metaliczne stosowane do pokrywania mozaiki

obwodu drukowanego i scharakteryzować ich właściwości. str. 23-28, 56

1. Do czego stosuje się organiczne powłoki obwodów drukowanych. str. 56

2. Od czego zależy szerokość ścieżki w obwodzie drukowanym? str. 49, 78

3. Od czego zależy odległość między ścieżkami w obwodzie drukowanym? str.50, 80

4. Sformułować zasady rozmieszczania elementów na powierzchni obwodu drukowanego. str. 61, 169

5. Do czego służą pułapki lutowia? str. 67

6. Wymienić etapy montażu obwodów drukowanych. str.153

7. Wymienić kolejno etapy realizacji montażu powierzchniowego dwustronnego str. 159-160

8. Wymienić kolejno etapy realizacji montażu dwustronnego mieszanego. str. 159

9. Opisać etapy zbiórki i recyklingu urządzeń elektronicznych. str. 250-252

10. Przedstawić profil temperaturowy procesu lutowia na fali. str. 109

1. Wymienić materiały stosowane na osnowę i wypełnienie laminatów.

Osnowę może stanowić:

• papier,

• tkanina lub mata szklana,

a materiał wiążący to:

• żywice fenolowe, epoksydowe, poliestrowe i poliamidowe.

Oprócz laminatów konwencjonalnych stosuje się:

• laminaty na osnowie włókna kevlarowego (aramidowego)

Zalety:

- mały współczynnik rozszerzalności wzdłużnej

- mniejsza masa w porównaniu z laminatami na osnowie włókna szklanego

- lepsza wytrzymałość na udary cieplne

- większa wytrzymałość na rozciąganie

- lepsza elastyczność

Wady:

- trudno obrabialne mechanicznie (problemy przy wierceniu otworów)

- duży współczynnik rozszerzalności cieplnej w kierunku osi Z (60 x 10-6/°C).

• laminaty na osnowie włókna kwarcowego,

- mały, zbliżony do podłoży ceramicznych, współczynnik rozszerzalności cieplnej

- duża wytrzymałość mechaniczna

- wysoka twardość włókna kwarcowego (laminaty trudnoobrabialne)

- zastosowanie: w przemyśle lotniczym i rakietowym m.in. do wytwarzania anten mikrofalowych i falowodów

• laminaty z wkładką grafitową,

- bardzo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej

- mała stała dielektryczna

- używane w formie rdzenia przy wytwarzaniu płytek wielowarstwowych

• laminaty z wkładką metalową

• podłoża ceramiczne na aluminium.

1. Wskazać laminaty stosowane w układach w.cz.

• laminaty teflonowo-szklane (GT, GX)

- najczęściej stosowane

- mają dobre własności elektryczne

- przystosowane do pracy ciągłej w wysokich temperaturach, nawet powyżej 200°C

- mają małą stałą dielektryczną

- mały kontrolowany współczynnik strat dielektrycznych

Wady:

- słaba stabilność termiczna (współczynnik rozszerzalności cieplnej w kierunku osi Z wynosi ok. 300 x 10 -6/°C),

- trudna obrabialność

- bardzo wysoka cena.

• polistyrenowo-szklane i polietylenowo-szklane.

- słabą odporność termiczną

- słabe własności mechaniczne

- stosowane są w znacznie mniejszym zakresie

Częściej używa się wzmocnionych teflonem laminatów epoksydowo-szklanych oraz laminatów teflonowo-szklanych z wypełniaczem ceramicznym, mających współczynnik rozszerzalności ceramiki.

1. Wymienić metody addytywne wytwarzania obwodów drukowanych.

Metody addytywne - używane głównie przy wytwarzaniu dwustronnych płytek drukowanych. Można je podzielić na trzy podstawowe grupy.

Są one oparte na zastosowaniu procesów selektywnej, chemicznej (metody w pełni addytywne) lub chemicznej i elektrolitycznej (metody póładdytywne), metalizacji niefoliowanego podłoża.

• Metody póładdytywne - procesy selektywnej metalizacji poprzedza miedziowanie kompleksowe (osadzanie cienkiej warstwy miedzi na całej powierzchni płytki)

Zalety:

- podobne zalety jak metody w pełni addytywne

- nie eliminują one operacji trawienia (trawieniu podlega cienka warstwa miedzi) oraz operacji nanoszenia stopu lutowniczego.

- mogą być realizowane za pomocą urządzeń technologicznych stosowanych w metodach subtraktywnych

• Addytywne z maskowaniem

Po wykonaniu otworów następuje maskowanie i miedziowanie chemiczne najczęściej do grubości 25 µm. Miedziowanie chemiczne poprzedza proces uaktywniania katalizatora, znajdującego się w laminacie. Katalizator inicjuje osadzanie się warstwy miedzi na odsłonić tych powierzchniach ścieżek i otworów.

• Addytywne bez maskowania (fotoaddytywne).

Zalety:

- możliwość uzyskania obrazu połączeń za pomocą obróbki fotochemicznej bez konieczności maskowania

• przez powierzchniowe selektywne aktywowanie podłoża

• przez wbudowanie w podłoże katalizatorów uczulanych naświetlaniem

- dają dokładne ( z dobrą rozdzielczością) odwzorowanie obrazu połączeń

- minimalna możliwa do uzyskania szerokość ścieżek zależy od grubości osadzanej warstwy miedzi (jest zawsze większa niż szerokość ścieżki na kliszy)

Zalety metod w pełni addytywnych:

- wyeliminowanie z procesu wytwarzania płytek drukowanych operacji trawienia, a tym samym rozwiązanie problemów związanych z podtrawianiem mozaiki,

- wyeliminowanie procesu pokrywania mozaiki stopem lutowniczym (osadzana chemicznie miedzi odznacza się wysoką czystością 99,95% Cu i zachowuje dobre parametry lutowności nawet po długotrwałym składowaniu),

- zmniejszenie ilości potrzebnych materiałów do produkcji płytek (miedzi, środków trawiących),

- stworzenie warunków do uzyskiwania płytek o większej niezawodności przez:

• możliwość uzyskania lepszej przyczepności miedzi do podłoża, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach,

• możliwość uzyskania takiej samej grubości warstwy w otworze i na powierzchni płytki

• większą stabilność wymiarów.

- możliwość odzyskiwania braków (płytkę z wadliwą mozaiką można wytrawić i powtórnie obrabiać),

- zmniejszenie o 10-40 % kosztów produkcji.

- mogą być stosowane praktycznie na wszystkich materiałach podłożowych, również na fenolowo-papierowych.

Mimo tych zalet metody addytywne nie znalazły szerszego zastosowania w przemyśle z następujących powodów:

1. Stałe doskonalenie w pełni opanowanych metod subtraktywnych oraz wprowadzenie laminatów z cienką folią stworzyło możliwość uzyskiwania mozaiki przewodzącej o wysokim stopniu precyzji, porównywalnym z osiąganym metodami addytywnymi,

2. Metody addytywne są technologicznie znacznie bardziej trudniejsze i istnieje wiele problemów z uzyskiwaniem dobrych i jednorodnych parametrów płytek drukowanych,

3. Wysoki koszt wyposażenia technologicznego oraz długi cykl procesu wytwarzania płytek (dotyczy metod w pełni addytywnych, w których proces miedziowania może trwać nawet kilkanaście godzin).

1. Wymienić metody subtraktywne wytwarzania obwodów drukowanych.

Metody subtraktywne:

• wytrawianie warstwy miedzi pokrywającej materiał podłożowy

- proces trawienia płytek powodujące podtrawianie mozaiki przewodzącej.

- wielkość podtrawiania zależy przede wszystkim od grubości trawionej warstwy miedzi.

• wprowadzeniem laminatów z bardzo cienką folią miedzianą

- zamiast laminatów foliowanych miedzią o grubości 35 µm stosuje się z cieńszą folią o grubościach 17.5, 9 i 5 µm.

- laminaty z folią o grubościach 5 i 9 µm są stosowane do produkcji wysokoprecyzyjnych płytek drukowanych.

- metody wytwarzania mozaiki przewodzącej przy zastosowaniu tych laminatów są nazywane niekiedy póładdytywnymi z tej racji, że mozaika w głównej mierze jest osadzona selektywnie w procesach chemicznego i elektrolitycznego miedziowania.

- laminaty z cienką folią miedzianą są pokryte warstwą zabezpieczającą przed uszkodzeniem, usuwaną po operacji wiercenia płytek.

- stosując laminaty z cienka folią oraz nowoczesne technologie i urządzenia można metodą subtraktywną uzyskiwać płytki drukowane z mozaiką o najwyższym stopniu precyzji (minimalne szerokości ścieżek i odstępy między nimi mogą być nawet mniejsze niż 50 µm).

Oprócz przedstawionej tradycyjnej metody subtraktywnej jest znanych wiele innych jej odmian, których cechą wspólną jest uzyskiwanie mozaiki przez trawienie.

1. Wymienić warstwy metaliczne stosowane do pokrywania mozaiki obwodu drukowanego i scharakteryzować ich właściwości.

Czysta miedź zapewnia powierzchnię o dobrej lutowności. Niestety ta lutowność zostanie istotnie zmniejszona przez szybkie utlenianie i powstawanie nalotów na powierzchni miedzi. Dlatego punkty lutownicze elementów na płycie drukowanej muszą być chronione lutowanym pokryciem.

• Pokrycie cynowo – ołowiane - do dziś stosowane w większości płyt drukowanych

Zalety:

- niska temperatura topnienia stopu, który łączy się z miedzią tworząc intermetaliczne wiązanie (zwiększa to mechaniczną trwałość punktów lutowniczych lecz może pogorszyć lutowność)

- utrzymanie lutowności przez praktycznie wystarczający okres czasu

- możliwość zastosowania tych pokryć stosunkowo łatwo technologicznie i niedrogo

• Pokrycie złotem na niklu

- płaskie pokrycie na całej powierzchni

- wzrost kosztów produkcji

- wartość fosforu w niklu powinna być powyżej 10% (poniżej tej wartości w pokryciu powstają naprężenia które próbują zerwać punkty lutownicze i mogą spowodować pęknięcia oraz rysy punktów o mniejszych wymiarach.

- rozpuszczanie warstewki złota w lutowiu w trakcie operacji lutowania.

• Pokrycie srebrem lub palladem

- daje płaskość powierzchni nie powodując kruchości punktów złączeń

- mogą występować w skrystalizowanych połączeniach lutowanych bez powodowania szkodliwego efektu charakterystycznego dla złota

Wady:

- wysoki koszt surowca oraz sprzętu do nanoszenia go na płytę drukowaną

1. Do czego stosuje się organiczne powłoki obwodów drukowanych.

Powłoki ( metaliczne lub organiczne) służą do:

• Zabezpieczenia płytki przed wpływem środowiskowym.

• Ułatwianiu lutowania.

• Zapewnieniu dobrego kontaktu złącza krawędziowego.

1. Od czego zależy szerokość ścieżki w obwodzie drukowanym?

Szerokość ścieżki zależy od:

• obciążalności.

• spadku napięcia na ścieżce.

• niedokładności trawienia

• wartość dopuszczalnego prądu

• grubości ścieżki (grubości folii Cu)

• odległości między ścieżkami

• rodzaj laminatu

• maksymalny przyrost temperatury

• możliwości technologiczych producenta (tolerancja wykonania)

1. Od czego zależy odległość między ścieżkami w obwodzie drukowanym?

Odstępy między ścieżkami zależą od:

• różnicy potencjałów między ścieżkami

• wartości szczytowych napięcia

• warunków środowiska (temperatura, wilgotność, zanieczyszczenie powietrza, ciśnienia – im mniejsze tym większy odstęp)

• rodzaju powłok powierzchniowych

• wzajemnych oddziaływań elektrycznych

• sposobu montażu

• możliwości wykonawczych producenta

1. Sformułować zasady rozmieszczania elementów na powierzchni obwodu drukowanego.

Podczas rozmieszczania elementów przewlekanych THMD na płytce drukowanej należy stosować następujące zalecenia: 

• otwory montażowe umieszczać w węzłach siatki podstawowej 2,5 (2,54) mm lub wtórnej 1,25 (1,27) mm, 0,625 (0,635) mm, 

• należy przewidzieć możliwość równomiernego rozłożenia mozaiki przewodzącej na całej płytce, a dla płytek dwustronnych i wielowarstwowych po obu stronach płytki, 

• przez otwór w płytce można przeprowadzać tylko jedno wyprowadzenie, 

• w przypadku konieczności zastosowania elementów dużych lub ciężkich należy przewidzieć zaciski mocujące w celu uniknięcia uszkodzenia podczas transportu i eksploatacji albo zjawiska rezonansu podczas badania na udary i wibracje, 

• podzespoły ciężkie powinno się umieszczać w pobliżu punktów podparcia płytki, 

• w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstawania mostków lutowniczych, układy scalone w obudowach DIP powinny by_ umieszczone w taki sposób, by ich osie były prostopadłe do kierunku lutowania na fali, 

• starać się rozmieszczać podzespoły równolegle do prostopadłych osi (równolegle do krawędzi płytki) 

• powinna być możliwość odczytu danych podzespołów po zamocowaniu, 

• wyprowadzenia podzespołów po zamocowaniu nie powinny być zbyt wygięte, gdyż istnieje niebezpieczeństwo pęknięć w razie wibracji. 

Rozmieszczenie podzespołów konwencjonalnych na płytce drukowanej

1. Do czego służą pułapki lutowia?

Pułapka lutowia w skuteczny sposób zapobiega powstawaniu zwarć między wyprowadzeniami SO. Jeżeli obudowa SO jest ustawiona prostopadle do kierunku lutowania na fali, niebezpieczeństwo powstawania zwarć może być zmniejszone przez zmniejszenie wymiaru pola lutowniczego (równolegle do kierunku fali). Rozwiązanie to wymaga jednak umieszczenia podzespołu z dużą dokładnością.

1. Wymienić etapy montażu obwodów drukowanych.

Etapy montażu obwodów drukowanych 
- sprawdzanie elementów i podzespołów 
- przygotowanie elementów i podzespołów 
- montaż główny 
- wykonanie połączeń lutownych, mycie 
- montaż uzupełniający 
- mycie końcowe 
- testowanie i uruchamianie

 

1. Wymienić kolejno etapy realizacji montażu powierzchniowego dwustronnego

Montaż powierzchniowy pełny jednostkowy lub dwustronny (tylko PMP) 
- naniesienie pasty lutowniczej metodą sitodruku 
- umieszczenie elementów na płytce 
- lutowanie rozpływowe 
- mycie zmontowanych płytek 
- jeżeli płytka dwustronna, to po odwróceniu płytki należy powtórzyć wszystkie czynności 

1. Wymienić kolejno etapy realizacji montażu dwustronnego mieszanego.

Etapy montażu dwustronnego mieszanego

- nanoszenie pasty lutowniczej metodą sitodruku

- umieszczenie elementów do montażu powierzchniowego i obcinanie końcówek

- lutowanie rozpływowe

- kształtowanie wyprowadzeń i mocowanie elementów konwencjonalnych

- odwrócenie płytki

- nanoszenie kleju

- umieszczenie elementów PMP na stronie lutowniczej

- utwardzanie kleju

- odwrócenie płytki

- lutowania na fali

- mycie płytki

1. Opisać etapy zbiórki i recyklingu urządzeń elektronicznych.

- segregacja i zbiórka, przez odpowiednie punkty zbiórki (punkty serwisowe, sklepy ze sprzętem elektrycznym), odpadów sprzętu elektrycznego i elektronicznego pochodzących z gospodarstw domowych, sektora małych i średnich przedsiębiorstw i infrastruktury

- stacje przeładunkowe dokonują kontroli technicznej, wstępnego sortowania i przygotowania transportu do Linii Demontażu Specjalistycznego odpadów elektronicznych pozyskanych przez punkty zbiórki

- Linie Demontażu przygotowują wstępnie wysortowane odpady do dalszych procesów przeróbki poprzez wydzielenie poszczególnych elementów do regeneracji, odzysku lub unieszkodliwienia

- następnym elementem jest regeneracja sprzętu, odzysk lub unieszkodliwienie odpadów sprzętu elektronicznego i elektrycznego

1. Przedstawić profil temperaturowy procesu lutowia na fali.

Profil temperaturowy procesu lutowania na fali:

- nałożenie topnika w temperaturze ok. 20 stopni (trwa 20-25s)

- podgrzewanie lutowia i płyty z komponentami do temp. 100-120 stopni (ok. 50s)

- pojawia się pierwsza fala intensywna do służąca do lutowania komponentów SMD

- fala laminarna (temp. ok. 240 stopni) usuwając nadmiar lutowia oraz ewentualne zwarcia