- Experiencia en el diseño e implementación de sistemas embebidos

Transcripción

1 Nombre del curso: Diseño para manufacturabilidad Profesor responsable: Ing. Juan Manuel Cruz Docentes del curso: Sergio Guberman Horario: Miércoles de 19 a 22hs Semanas de clase: 8 semanas Cantidad de horas de clase: 24 horas Requisitos mínimos: - Experiencia en el diseño e implementación de sistemas embebidos Objetivos Aprender a diseñar y desarrollar circuitos electrónicos, diseños especiales para baja y alta frecuencia, impedancia controlada. Adquirir conocimientos sobre tecnologías de los componentes, THT, SMD y BGA, nombres, clasificación, características y consideraciones para la tecnología libre de plomo. Manejar normas para el diseño y la fabricación de PCB, y normas para el armado de placas electrónicas, puesta en macha, logística de abastecimiento, control de calidad. Dominar técnicas de retrabajo del componente en todas las tecnologías, mantenimiento, inspección, y consideraciones especiales de Reballing en tecnología BGA. Familiarizarse con los conceptos de reingeniería del product Calendario tentativo de clases 1: Presentación del curso // Diseño para la Fabricación (J. Cruz S. Guberman) 2: Diseño de baja Frecuencia // Diseño de alta Frecuencia (J. Cruz) 3: Tecnología de Componentes // Soldadura (S. Guberman) 4: Normas para diseño de PCB (J. Cruz) 5: Fabricación de Impresos (Profesional invitado de Mayer S.A.) 6: Armado de placas electrónicas // Inspección (Profesional invitado de SMT) 7: Retrabajo (S. Guberman) 8: Reingeniería (J. Cruz) 1

2 Programa Analítico 1. Presentación del curso, diseño para la fabricación a. Introducción al diseño de circuitos impresos: Estado del arte del diseño de circuitos impresos, Diseño para la excelencia. Tipos de circuitos impresos.tipos de componentes según su montaje. Tipos de soldadura y de-soldadura de componentes. Proceso de diseño con herramientas de software (EDA, CAD, CAM). b. Factores que condicionan el Diseño de Circuitos Impresos: Fabricación, confiabilidad, reparación, uso, operabilidad, mecánicos, medioambientales, calidad, costo, logística, aprobación de normas, etc. Tecnología de componentes, montaje y soldadura. Diseño analógico/digital (tensiones, corrientes, potencias, frecuencias, etc.). Compatibilidad e interferencia electromagnética. c. Uso de Herramientas de Software en el Diseño de Circuitos Impresos: Dibujo del esquema eléctrico y del circuito impreso. Librerías estándar vs. librerías de usuario. Ventajas del uso de herramientas de software. Dibujo automático del circuito impreso vs. dibujo manual. 2. Diseño de baja frecuencia, diseño de alta frecuencia a. El proceso de diseño del circuito impreso. Herramientas de software (interfaces entre herramientas CAE, CAD, y CAM a otras). Entradas al proceso de diseño. b. Baja Frecuencia, parámetros eléctricos y mecánicos de diseño: Requerimientos eléctricos. Compatibilidad electromagnética. Ruido. Diseño para la integridad de señal y compatibilidad electromagnética. Requerimientos mecánicos c. Alta frecuencia, Impedancia controlada: Introducción. Efectos del desajuste. Impedancia.Líneas de transmisión y su implementación en el circuito impreso. Cálculo de la impedancia de una traza de circuito impreso. Uso de herramientas de software para el cálculo. 3. Tecnología de Montaje, de Componentes y de Soldadura: a. Tecnologías de montaje de componentes: THT & SMT (técnicas de montaje) b. Por qué SMD?, tipos de cápsulas SMD,, tipos de pasos (pitch), tipos de componentes y sus formas de suministro, consideraciones ESD y Drypack c. Soldadura, tipos, métodos y aplicaciones (nociones básicas sobre: adhesivos, serigrafías pasta de soldar/adhesivo, stencil, colocación de componentes); 2

3 estaños, temperatura, fluxes, revestimientos. Soldadura con y sin plomo (consideraciones). DIE. 4. Normas para diseño de PCB (IPC & ANSI) a. IPC 2221A Generic Standard on Printed Board Design, IPC 2222 Sectional Standard on Rigid PWB Design b. IPC 2251 Design Guide for the Packaging of High Speed Electronic Circuits c. ANSI/IPC A-610D Acceptability of Electronic Assemblies, IPC HDBK-610 Handbook and Guide to IPC-A-610 d. ANSI/IPC A-600G Acceptability of Printed Boards e. IPC 7351A Generic Requirements for Surface Mount Land Pattern and Design Standard - INCLUDES LAND PATTERN VIEWER SOFTWARE f. IPC 7525A Stencil Design Guidelines g. IPC 9592 Requirements for Power Conversion Devices for the Computer and Telecommunications Industries h. IPC C-406C Design and Application Guidelines for Surface Mount Connectors 5. Fabricación de impresos a. Tipos de circuitos impresos b. Materiales base: Introducción, grado y especificaciones (grados NEMA e IPC), Tg. Productos laminados termocoductores NEMA. Especificación de materiales base para impresos multicapa rígidos (FR-X, CEM-X), usos. Componentes del material base: Introducción, resinas Epoxy, otras resinas. Aditivos (aceleradores y agentes de curado, retardadores de flama, bloqueadores de UV/ayuda fluorescente). Refuerzos. Materiales conductivos (lámina de cobre electrodepositada. Reverse-Treated Foils RTF, otros tipos de láminas de cobre). Proceso de manufactura del material base: laminado y prepreg. c. Proceso de manufactura de PCB doble faz y multicapa (perforado, impresión de imágenes, metalización, electro metalización, metalización directa, otros tipos de metalización, terminación superficial, máscara antisoldante, revestimientos, corte de placas) d. Insumos. Inspección. Documentación 6. Armado de módulos electrónicos 3

4 a. Dispensado de adhesivos, características del adhesivo SMD y de una buena gota, sistemas de dosificación y curado. b. Serigrafía de pasta de soldar y adhesivo: pasta de soldar, stencil, espátulas, máquinas de serigrafía. Una buena impresión, detalles. Factores ambientales. Serigrafía de adhesivos c. Colocación de componentes SMD: las máquinas, feeders, nozzles, software de programación, comunicaciones y compatibilidad, el operador d. Soldadura por refusión y curado de adhesivo: soldadura por refusión o reflow, equipamiento, método de soldadura (perfil), materiales, medio ambiente, el operador. curado de adhesivo e. Medios y sistemas de transporte: máquinas sin transporte, máquinas con transporte, estaciones especiales de transporte. Linea automática vs. stand alone f. Medios de inspección: del serigrafiado, de la colocación de componentes, de soldadura. Inspección óptica automática g. Documentación 7. Reparaciones y retrabajos en módulos electrónicos a. Insumos: El flux, tipos de flux. Las aleaciones de soldadura, la aleación autéctica, los adhesivos, la pasta de soldar b. Equipos de soldadura y desoldadura, puesto de reparaciones o retrabajos, consideraciones antiestáticas, preparación de los componentes c. Nuevas tecnologías, BGA y FLIP CHIP: Chip on Board, BGA, variantes de BGA, el proceso de montaje con BGA, REBALLING (tipos y consideraciones), Flip Chip, variantes del proceso, Underfill. d. Consideraciones y estrategia en soldaduras libres de plomo e. Inspección (control de soldaura por rayos X), Documentación 8. Reingeniería a. Facilidades a la reingeniería que brinda da el uso de Herramientas de Software en el Diseño de Circuitos Impresos (dibujo del esquema eléctrico y del circuito impreso, librerías estándar, librerías de usuario, ventajas del uso de herramientas de software) b. Esquema eléctrico: Estructuras plana y jerárquica. Configuración y uso de librerías estándar. Posicionamiento y operaciones con bloques, componentes, conexiones, textos, etc. Configuración de reglas y verificación de errores. Lista de conexiones. Generación de listados y reportes. Edición de componentes, generación de librerías de usuario y su sincronización con el esquema 4

5 eléctrico. Identificación, exportación e impresión del esquema eléctrico. Metodología de trabajo. Documentación. c. Dibujo del Circuito Impreso: Circuito impreso. Contorno. Vinculación del dibujo con el esquema eléctrico y su sincronización. Estructuras plana y jerárquica. Configuración y uso de librerías estándar. Posicionamiento y operaciones con bloques, componentes, trazas, textos, etc. Configuración de reglas y verificación de errores. Generación de listados y reportes. Edición de componentes, generación de librerías y su sincronización con el dibujo del circuito impreso. Identificación, exportación e impresión de dibujos de circuito impreso. Enlace con herramientas de CAM. Metodología de trabajo. Documentación. 5

6 Bibliografía principal Coombs, C. (2007) Printed circuits handbook Mc Graw Hill Arabian, J. (1989) Computer integrated electronic manufacturing and testing Marcell Dekker Inc. Gonzalez, J Calabuig y Mª Auxiliadora Recasens Bellver (1997) Circuitos Impresos, Teoría, Diseño y Montaje Paraninfo Rowland, R y Belangia, P (1994) Tecnología de montaje superficial aplicada. Paraninfo Roberto Heyer (2009) Tecnología de armado de módulos electrónicos, Editorial Dunken Bibliografía Complementaria Altium Limited (1999) Protel 99 SE, The complete Board-level Design System Altium Limited Michel Mardiguian (1984) Interference Control in Computers and Microprocessorbased Equipments D. White Consultants Raskhodof, N (1976) Guía del dibujante proyectista en electrónica Gustavo Gili John R. Barnes (2004) Robust Electronic Design Reference Book (volume I & II) Klwer Academic Publishers Chatterton, P. and Houlder, M. (1992) EMC Electromagnetic Theory to Practical Design John Wiley & Sons Christos Christopoulos (2007) Principles and Techniques of Electromagnetic Compatibility CRC Press Inc. Compatibilidad electromagnética (2006) J. P. López Veraguas. Marcombo Ediciones Técnicas 6