Vypracovani otazek 2012

uď laserem ( 90% ), fotocestou ( 5% ), vrtáním ( 3% ) nebo leptáním plazmou ( 2% )
laserové vrtání ( laser via ) – dva typy laserů – UV YAG a CO2 laser
UV YAG laser pracuje s vlnovými délkami v UV spektru
CO2 laser používá velkou vlnovou délku, která je odrážena měděným povrchem a interaguje s dielektrikem
postup výroby HDI struktury :
používají se dielektrické materiály tuhé i flexibilní, často jako nosná vrstva je FR-4 tloušťky 1 mm s otvory vrtanými mechanicky
po fotolitografickém zhotovení vodivého motivu včetně pokovení otvorů ( postup stejný jako u výroby 2V DPS technologií panel plating ) se lamelují prepegy a měděné fólie, vrtá se mechanicky i laserem, pokovuje se a leptá
postup se dle potřeby opakuje
17. Přednosti aditivní technologie výroby DPS (min.5) a nedostatky (min.3)
Výhody:
nižší výrobní náklady, menší počet výrobních operací (redukce z 28 na 19), 50 % ceny základního materiálu, 25% úspora nákladu
ekologický přínos - úspory oplachových vod,
rozpouštědel, úspory z recyklace základních materiálu
nedochází k podleptání spojů, což umožňuje výrobu náročnějších motivů, šířka spoje popř. mezery 25 - 100 µm při použití fotorezistu a 150 - 250 µm u sítotiskových technik
zvýšení spolehlivosti snížením pnutí v pokovených otvorech
Nevýhody:
nedořešení materiálové otázky
nedořešení technologické otázky
proces dosud málo rozšířen (zejména v Evropě)
Chemie
18. Funkce tavidla (min.4) a hlavní složky tavidla. Vysvětlete zkratku ROL1 a ORL1 a rozdíly v aktivitě tavidel během pájení a po pájení.

urychluje smáčecí proces a napomáhá tím k vytvoření spolehlivého pájeného spoje
odstraňuje nečistoty a reakční produkty ze spojovaných produktů a umožní tak pájce, aby se dobře roztekla
zlepšuje přenos tepla
odstraňuje oxidy ze spojovaných povrchů a brání jejich reoxidaci
ROL1 – tavidlo na bázi přírodní pryskyřice, s nízkou aktivací halogenidů do 0,5% a malé množství tavidlových zbytků
ORL1 – tavidlo na bázi organické kyseliny s nízkou aktivací halogenidů
19. VOC free tavidla a trendy v oblasti tavidel. Uveďte min. 5 rozdílů mezi tavidlem pro strojní pájení vlnou na vodní bázi – VOC free a tavidlem na bázi izopropylalkoholu)
VOC free tavidla – hlavní složkou tavidel jsou rozpouštědla na organické bázi neobsahující organické těkavé látky ( VOC )
tyto tavidla produkují nezanedbatelné emise a škodí ekologii
proto je trendem používání tavidel s omezeným nebo žádným obsahem VOC
jako rozpouštědlo používají deionizovanou vodu
trendy v oblasti tavidel – růst používání tavidel s nízkým nebo vůbec žádným obsahem VOC, v současnosti se preferují bezoplachá tavidla na bázi přírodní i syntetické pryskyřice s malým obsahem sušiny, která nevyžadují čištění
20. Dělení vodivých a nevodivých lepidel pro povrchovou montáž. Způsoby nanášení (min.3) metody vytvrzování (min. 2)
lepidla elektroizolační
lepidla elektroizolační tepelně nevodivá – aplikace v kombinované montáži při lepení SMD součástek, po vytvrzení se pájí vlnou
lepidla elektroizolační tepelně vodivá – aplikace v čisté i kombinované montáži k přilepení SMD součástek, po vytvrzení je možné pájení vlnou. Používají se omezeně, zejména v případě, kdy je nutné odvádět ze součástky ztrátové teplo
lepidla elektricky vodivá – aplikace v čisté povrchové montáži. Lepidlo musí zajistit nejen spolehlivé elektrické propojení mezi pájecími ploškami DPS a terminály součástky, ale i mechanickou fixaci součástky k DPS. Používá se ve speciálních aplikacích, kde nelze použít technologii pájení
lepidla anizotropní – vodivost v ose Z
lepidla izotropní – vodivost ve všech osách
nanášení lepidel:
sítotiskem
šablonovým tiskem
dispenzorem
kapkovou metodou
vytvrzování lepidel:
teplem : 1 – 5 minut při 120 – 150 ˚C
UV zářením + teplem
UV zářením : intenzita záření cca 100mWcm-2 po dobu 10 – 45 s
21. Bezolovnaté pájky SAC (přednosti a nevýhody) – uveďte min. 5 rozdílů ve srovnání s olovnatou pájkou Sn63Pb37. Uveďte kromě SAC pájky ještě min. 2 druhy LF pájek a jejich teploty tavení)
přednosti bezolovnatého pájení :
odstranění toxicity
větší pevnost pájeného spoje
nevýhody bezolovnatého pájení :
potřeba vyšších teplot během pájecího procesu
spoje mají více bublin a prasklin
horší smáčení bezolovnatých pájek
menší lesklost spojů
ostré hranice mezi vývodem a pájkou
nesmáčená měď u páskových vývodů
teploty tavení LF pájek :
rozdíly:
vyšší bod tavení pájky
horší smáčení
22. Fázový diagram pájky SnPb – závislost teploty na čase s uvedením jednotlivých fází -nakreslete, uveďte eutektické složení a eutektickou teplotu. Nakreslete proces chladnutí eutektické taveniny,
slitina v kapalném stavu neomezeně mísitelná, v tuhém stavu nemísitelná a neschopná spolu vytvořit chemickou sloučeninu.. Během chladnutí krystalizuje z taveniny bohaté cínem nejprve cín a z taveniny bohaté na olovo, krystalizuje nejprve olovo.. Tím se tavenina obohacuje o druhou složku a současné klesá teplota tuhnutí. Teplota tání/tuhnutí cínu (232 °C) se snižuje olovem rozpuštěným v tavenině a naopak to platí i pro Pb(327 °C), obecně i pro jiné roztoky.
Obě křivky tuhnutí se protínají v jednom bodě (63 hm.% Sn a 37 hm.% Pb) –tj. eutektické složení s teplotou tání/tuhnutí183 °C –tj. eutektická teplota = nejnižší možná teplota ze slitin těchto kovů. Eutektická slitina dále tuhne jako celek, aniž mění své složení na směs krystalitů obou složek, zpravidla jemnozrnnou. Neeutektické složení tedy obsahuje krystality jedné složky vytvořené na počátku tuhnutí(zpravidla jsou větší), které jsou uloženy lístkovitém/jemnozrnném eutektiku.
23. Pájecí pasta, složky, dělení a požadavky na pájecí pastu během tisku a po natisknutí
hlavní předností pájecích past je definované nanesení množství pájky a tavidla na pájený spoj a reprodukovatelnější kvalita pájeného spoje
složení pájecí pasty :
pájecí pasta je homogenní směs pastovité konzistence, která se skládá z :
prášková pájka ( 65 – 96 % hmotnostních )
gelová tavidla ( tavidlový nosič, aktivátor, rozpouštědlo )
reologické modifikátory
dělení pájecích past :
nejdůležitější parametry:
teploty liquidu a solidu
elektrická a tepelná vodivost
mechanická pevnost
teplotní koeficient délkové roztažnosti ( TCE )
povrchové napětí slitiny
kompatibilita s povrchovými úpravami
požadavky na pájecí pastu během tisku a po natisknutí :
dobré tiskové vlastnosti pasty, zejména tixotropnost, stabilita pasty na šabloně, minimální zasychání na šabloně, ostrý obrazec natisknuté pasty, rozměrová stabilita pasty po tisku, minimální vliv zvýšené teploty i vlhkosti na viskozitu pasty
Aplikační technologie a osazování SMD
24. Definujte montážní a propojovací sestavu. Hlavní výhody technologie povrchové montáže – uveďte min. 5 výhod ve srovnání se zástrčnou montáží. Kde vidíte nevýhody povrchové montáže?
propojovací struktura – tvořena vodivým motivem na nosném substrátu. Zahrnuje vodiče, plošky, signálové a součástkové otvory, chladiče i pasivní prvky. Liší se počty vrstev ( jednovrstvá, dvou a vícevrstvá ), hustotou propojení, způsoby propojení, druhy dielektrika, typy vymezujících jader, ohebností / neohebností aj.
druhy propojovacích struktur:
jednovrstvá propojovací struktura
dvouvrstvá montážní a propojovací struktura
vícevrstvá montážní a propojovací struktura
Výhody povrchové montáže:
obvod je menší a kompaktnější
jednodušší a levnější výroba v průmyslu, méně vrtání
součástky lze umístit po obou stranách obvodu
Nevýhody:
obtížnější ruční pájení jemných kontaktů
nižší mechanická odolnost
nevhodné pro výkonové součástky
25. Popište metodu šablonového tisku a hlavní faktory ovlivňující kvalitu tisku (Ishikawa diagram)
metoda šablonového tisku:
používají se stejná technologická zařízení jako pro sítotisk
v rámu je upnuta kovová fólie s motivem pro požadovaný tisk materiálu
tloušťka natisknuté pasty ( lepidla aj. ) je stejná jako tloušťka šablony
těrka s nastaveným úhlem sklonu je definovanou silou přitlačena k šabloně a pohybuje se po ní konstantní rychlostí, přičemž se před těrkou odrolovává pájecí pasta
hlavní faktory ovlivňující kvalitu tisku:
26. Kterými faktory během výroby šablony je určen objem pájecí pasty. Uveďte zásady pro velikost apertury vzhledem k pájecí pastě i vzhledem k tloušťce materiálu šablony. Uveďte nejpoužívanější technologické postupy výroby šablony ( 4 )
rozměr apertury minimálně 1,5 násobek tloušťky materiálu.
Poměr plochy apertury ku ploše stěn větší jako 0.66
fólie a plechy v tloušťkách 0,075 - 0,5 mm
nerez oceli, bronzi, niklové mosazi
plast (nejčastěji PI)
galvanický nikl
Výroba šablony:
leptané šablony do tloušťky do 0,5mm
zhotovování laserem
aditivní zhotovování šablon
balvaní plastické zhotovování šablon
vrtáním
27. Kterými faktory během výroby síta je určen objem pájecí pasty. Typické počty ok/cm pro sítotisk snímatelné nepájivé masky, pro sítotisk pájecí pasty i pro sítotisk servisního potisku.
28. Aplikační rozdíly mezi sítotiskem a šablonovým tiskem (min..6),
Výhody tisku přes síto
Menší cena síta oproti šabloně
Možnost větší rychlosti tisku
Síto lépe kompenzuje nerovnosti povrchu
Síto umožňuje tisk větších ploch
Nevýhody tisku přes síto
Horší soutisk
Horší obrysová ostrost natisknuté vrstvy
Větší opotřebení i možnost poškození síta a tím menší životnost síta
Nemožnost tisku finepitch motivů
Problematický tisk past s vyšší viskozitou
Přednosti šablon
Vyšší životnost
Lepší soutisk
Tisk jemnějších motivů
29. Aplikační rozdíly mezi šablonovým tiskem a dispenzí lepidla (min.6)
Výhody:
Vyšší průchodnost
Není třeba instalovat dispenze do linky
Kratší výrobní linky
Menší investiční náklady
Lze použít větší balení lepidel/pájecích past
Menší cena
Tisk různých tvarů lišících se od kruhových
Nevyžaduje delší čas
Proces je vhodný i pro UFP při nanášení pájecí pasty
Nevýhody:
Tiskové techniky jsou méně flexibilní něž dávkovače
Komplikovanější modifikace výroby
Skladovací prostory pro šablony/síta
Delší nastavení parametrů tisku
Šablony/síta se obtížněji čistí
Nelze tisknout lepidlo/pájecí pastu na osazenou DPS
30. Hlavní části osazovacího automatu pro SMD, metody centrování SMD
SW vybavení,
Subsystémy: 1. transportní část, 2.podavače součástek, 3.část osazovací včetně vision systému
1) Transportní část zabezpečuje plynulý přísun DPS, jejich bezpečné uchycení v pracovním prostoru a odsun již osazených DPS.
2) Přísun součástek zabezpečují zásobníky se součástkami, tzv podavače (feeders), které jsou zpravidla uchyceny v přední, popř. zadní části osazovacího automatu (u systému in-line) nebo i po bocích (stand alone). Používají se jak mechanické tak elektrické podavače.
3) V části osazovací musí být zabezpečeny následující funkce – vyzdvihnutí požadované součástky ze zásobníku, srovnání osazované součástky do odpovídající polohy, osazení na určené místo na substrátu. Aby mohla osazovací hlava podat a umístit součástku, musí mít vůči DPS přesnou polohu.
1)MECHANICKÉ CENTROVÁNÍ, tj. KONTAKTNÍ
• pomocí centrovacích kleštin• pomocí přesných plošek (Precisor Pad) (nebo také lineární)
2)OPTICKÉ VYSTŘEDOVACÍ SYSTÉMY
• princip sledování stínu
3)POUŽTÍ CCD KAMERY
31. Typy pouzder PLCC, QFP, TSOP, BGA povrchově montovaných součástek – nakreslete

TSOP
BGA
32. Typy vývodů povrchově montovaných součástek -nakreslete
a) Gull wing b) J Lead
Pájení a opravy, čištění
32. Požadavky na pájený spoj (min. 6)
mechanicky pevný pájený spoj
dlouhodobě spolehlivý pájený spoj
dobrá pájitelnost spojovacích materiálů
dobrá smáčitelnost
povrch pájeného spoje musí být hladký, nepřerušovaný a pravidelný
lesklost spojů
pájený spoj musí mít meniskus

34. Pájený spoj a jednotlivé etapy jeho formování. Nakreslete schematicky „L“ vývod (Cu) – SnPb pájka – Cu pájecí plocha DPS včetně intermetalických oblastí.
Metalurgické spojování kovových částí roztavenou pájkou
Měkké pájení s pracovními teplotami do 450°C
Pájení je fyzikálněchemický proces:
Smáčení
Difůze a rozpouštění některých prvků pájky i spojovaných materiálů
Chladnutí a krystalizace
Atomy spojovaných kovů a roztavené pájky v kontaktu
Teplota
Působení adhezních (přilnavých) a kohezních (soudružných) sil
Významný faktor během pájení je povrchové napětí
35. Rovnováha smáčení povrchu roztavenou pájkou, napište Youngovu rovnici. Platí v praxi?
smáčecí charakteristiky jsou výslednicí jednotlivých působících vektorových sil mezifázového povrchového napětí v systému. tavidlo / základní materiál / pájka / teplota.
smáčivost je definována pomocí faktoru roztékavosti -tzv. smáčecím úhlem Θ
Youngova rovnice - Podmínka rovnováhy na rozhraní tří fází - vztah mezi úhlem smáčení, který se ustavuje na rozhraní tří fází:
γSF= γLS+ γLFcosΘ

36. Napište vzorec pro výpočet tloušťky intermetalické oblasti a popište jednotlivé faktory. Intermetalické sloučeniny CuxSny mají rozdílné vlastnosti oproti pájce i mědi. Napište alespoň 4 rozdíly
krehkost, pevnost, vzhled, elektricke vlastnosti
37. Strojní pájení vlnou, hlavní části procesu. Vliv špatně nastavených parametrů na defekty páj. spoje (min. 5)
Použití pro pájení klasických součástek s vývody zasunutými do otvorů DPS nebo při kombinované montáži (tzn. že se pájí SMD součástky které jsou na spodní straně DPS a musí být přilepeny k desce).
HLAVNÍ ČÁSTI PROCESU:
Upevnění osazených DPS na dopravník => Načtení čárových kódu => Zvolení receptury procesu (rychlost posunu dopravníku, parametry fluxeru, teploty v sekcích předehřevu, parametry pájecí vlny(výška, teplota pájky)) => aplikace tavidla (pěnou, nástřikem nebo pěnovým nanášením, vlnovým nanášením, rotujícím kartáčkem) => odstranění přebytků tavidla (děje se vzduchovou stírací tryskou nebo odsávací štěrbinou) => předehřev => pájení (jednoduchá vlna ve vývodové montáži; dvojitá vlna = čip vlna (turbulentní) + klidová vlna)
38. Popište metodu strojního pájení vlnou a uveďte hlavní faktory ovlivňující kvalitu procesu
Velkosériová produkce,napáskované součástky jsou vystřiženy,(naneseni lepidla), osazeni součástek automatem,(vytvrzení lepidla, otočení desky, osazení součástek),nanesení tavidla,(odstranění přebytků