ZDE - Laboratoře pro vývoj a realizaci

Laboratoře pro vývoj a realizaci
Fakulta elektrotechnická
České vysoké učení technické
v Praze
informace o laboratoři
Proč s námi spolupracovat?
Laboratoře pro vývoj a realizaci na ČVUT FEL v Praze jsou vybudovány jako špičkové
pracoviště, které je schopno zajistit komplexní rozsah činnosti v oblasti elektroniky, a to od
vývoje přes realizaci až po funkční testování. Laboratoř má k dispozici unikátní přístrojové
vybavení, znalosti a zkušenosti z akademické oblasti a praxe. LVR může svým zákazníkům
nabídnout především:






unikátní technologie v oblasti vývoje, realizace a testování
řešení na „klíč“
využití nejnovějších akademických znalostí v praxi
komplexní řešení od vývoje po realizaci a testování
využití některé dílčí činnosti nabízené LVR
procesní řízení informačním systémem (zakázky, projekty, testování, sklad atd.)
Unikátní technologie laboratoří
Laboratoře se skládají ze samostatného vývoje a čistých prostor s ESD vybavením pro
antistatickou ochranu vyhrazených pro realizaci, testování a sklad. Veškeré procesy jsou
řízeny pomocí informačního systému. Laboratořím je taktéž k dispozici samostatný server
pro plné zajištění jejich činnosti.
Zaručená čistota výrobních prostor
Prostory vyhrazené pro realizační část laboratoří zahrnující také diagnostiku, měření a
sklad mohou potenciálně nabídnout kvalitu prostor odpovídající čistotě operačního sálu.
Vytvoření požadované čistoty v příslušných prostorech je zajištěno jednak vícestupňovou
filtrací vzduchu za použití HEPA filtrů a ESD prostředků, a také udržováním stálého přetlaku.
Vstup do čistých prostor je přes přestupovou místnost s elektronickou kontrolou režimu
provozu. Čisté prostory jsou navrženy tak, aby splňovaly požadavky třídy D dle normy
EN ISO 14644.
Vývoj
LVR disponuje škálou komerčních licencí k vývojovým prostředkům, které umožňují
komplexní návrh a testování desek plošných spojů (DPS). Konkrétně se jedná o tyto návrhové
prostředky:




vývojové prostředky pro komplexní návrh desek plošných spojů
o Mentor Graphics, OrCAD, CAM350
vývojový prostředek pro návrh mechanických sestav
o AutoCAD
vývojová prostředí pro návrh firmwaru desek elektronických zařízení
o prostředí pro návrh FW včetně HW prostředků
prostředky pro efektivní podporu testování
o JTAG ProVision - včetně HW prostředků
Mentor Graphics
Celosvětově rozšířený modulárně řešený návrhový systém
Mentor Graphics představuje komplexní vývojové prostředí pro návrh desek plošných spojů,
včetně možnosti různých úrovní simulace (např. obvodové, teplotní, signálová integrita,
atd.). Tento návrhový systém tvroří vzájemně spolupracující moduly, které umnožňují vlastní
tvrobu schématu, simulaci a efektivní návrh motivu plošného spoje. Včetně odpovídajících
podkladů provázaných s informačním systémem laboratoře LVR. Konkrétní
sestava SW modulů, které jsou v laboratoři k dispozici, je následující:

















SW modul pro tvorbu NF schémat
SW modul pro návrh NF motivu plošného spoje
SW modul pro správu a editaci knihoven
SW moduly pro simulaci návrhu plošného spoje
SW modul pro analogovou simulaci obvodového zapojení
SW modul pro analýzu průběhů
SW modul rozšiřující simulační jádro
SW modul pro teplotní analýzu desek plošných spojů
SW modul 3D vizualizace osazené desky plošného spoje
SW modul návrhu ohebných plošných spojů
SW modul umisťování vnořených pasivních součástek
SW modul pro tvorbu VF schémat
SW modul pro návrh VF motivu plošného spoje
SW modul pro optimalizaci návrhu desky
plošného spoje s obvody FPGA
SW modul pro pokročilejší práci s daty pro
výrobu
SW modul pro import dat z OrCADu
SW modul pro číslicovou simulaci a verifikaci
OrCAD
Kromě systému MentorGraphics je taktéž k dispozici návrhový
systém OrCAD (OrCAD PCB Designer, OrCAD EE Designer), který doplňuje
„hlavní “ návrhový systém MentorGraphics a taktéž slouží ke kompletnímu návrhu desek
plošných spojů včetně simulace obvodového zapojení. OrCAD poskytuje pracovníkům vývoje
plnou podporu především díky následujícím funkcionalitám:






editor schémat – pro vlastní tvorbu schémat
editor motivu plošného spoje včetně generování výrobních podkladů (ve formátu
Gerber 274D a 274X, NC Drill/Mill)
editory pro podporu tvorby knihovních prvků
současná simulace analogových a digitálních obvodů
možnost tvorby hierarchických sestav
simulace podporující typy analýz (např. stejnosměrnou analýzu, střídavou analýzu
v časové i frekvenční oblasti atd.)
CAM 350
Pro práci s výrobními daty systémů pro návrh plošných
spojů a generování výrobních dat je využíván samostatný vývojový prostředek CAM 350.
AutoCAD
Pro konstrukční a projekční práce ve 2D a 3D je používána
dvojice SW AutoCAD LT a AutoCAD Inventor). Tyto CAD prostředky umožňují navrhovat
mechanické sestavy, kreslení a editaci mechanických dílů s možností spolupráce s návrhovýni
prostředky pro desky plošných spojů. Dále poskytují:







parametrické modelování součástí
tvorbu sestav a podsestav
možnost generování výkresové dokumentace pro 3D model
knihovny mechanických prvků a součástí včetně strojních výpočtů
tvorbu katalogových rozpadů
tvorbu plechových ohýbaných součástí
renderovací a animační modul
Vývojové prostředky pro tvorbu firmware
Disponujeme taktéž vlastními vývojovými prostředky pro návrh FW desek
elektronických zařízení (MCU a FPGA). K dispozici je pět typů vývojového prostředí pro různé
typy mikroprocesorů a programovatelných obvodů FPGA:





PK51 – KEIL vývojové prostředí pro mikroprocesory
rodiny x51
MDK – ARM – KEIL vývojové prostředí pro
mikroprocesory rodiny ARM
EW430 vývojové prostředí pro mikroprocesory Texas
Instrument řady MSP 430
CWP – Basic – FL vývojové prostředí Code Warrior pro
mikroprocesory Freescale (HC8, HC12, ColdFire)
EF – ISE – EMBD – FL XILINX ISE Design Suite Embedded
Edition vývojové prostředí pro programovatelné obvody
XILINX (FPGA, CPLD)
ProVision Designer Station – vývojové prostředí pro JTAG aplikce
V neposlední
řadě
laboratoře
disponují
vysoce
automatizovaným testovacím systémem ProVision JTAG. Mezi jeho
hlavní přednosti patří:



automatické generování testů boundary-scan
využití open-source skriptovacího jazyka Python pro sofistikované testování
knihovna modelů součástek boundary-scan a skriptovací knihovny JFT
Realizační část – podpora výzkumu a vývoje,
akademických pracovišť
Laboratoře jsou řešeny formou čtyř vzájemně propojených místností určených pro
realizaci, diagnostiku / měření a skladování. Toto řešení umožňuje realizovat celý produkční
proces na jednom místě. Prostory jsou vybaveny ESD prostředky pro antistatickou ochranu a
splňují přísné požadavky na čistotu pro výrobu elektroniky. K realizaci uceleného
produkčního procesu je k dispozici následující přístrojové vybavení:






Poloautomatické sítotiskové zařízení PBT A23
Sušicí / skladovací zařízení s automatikou X-TREME
Automatické osazovací zařízení Essemtec FLX 2011 V
Zařízení pro pájení v parách IBL SLC 509
Automatické mycí zařízení PBT Super SWASH II
Opravárenská stanice ERSA IRPL650A
Ploautomatické sítotiskové zařízení PBT A23
A23 nabízí tiskové parametry a jejich ovládání porovnatelné s velkými tiskovými stroji.
Obecná charakteristika:



kamerový systém k nastavení a kontrole soukrytu
kontrolní SW k správnému provedení tisku
výsuvný stůl s čisticí jednotkou pro šablony
Parametry DPS:



maximální rozměr DPS 400 x 395 mm
maximální rozsah tiskového motivu 390 x 360 mm
tloušťka DPS < 4cm
Sušící / skladovací zařízení s automatikou X-TREME
Pro sušení, vysoušení a skladování elektronických součástek citlivých na vlhkost je
v Laboratoři k dispozici sušicí skříň X-TREME s jedinečným ultra rychlým odvlhčovacím
procesem.
Obecná charakteristika:







nastavitelný rozsah vlhkosti: 1 - 50 %
nastavitelný rozsah teploty: +20 až +40 °C
objem uskladnění: 1250 l na 0,9 m2 ložné ploše
s nosností polic 50 kg
dvojitá tepelně izolovaná stěna
tepelná izolace dveří zajištěna čryřdveřovým
provedením a magnetickým těsněním dveří
vše řízeno a kontrolováno přes grafický dotykový LCD
display
možnost dálkového dohledu
Automatické osazovací zařízení Essemtec FLX 2011 V
FLX 2011 V je jedním z představitelů švýcarské školy přesné techniky sloužících
k automatickému osazování desek plošných spojů v rozsahu malosériové výroby vzorků a
prototypů.
Obecná charakteristika:






bezkontaktní laserový středicí systém pro středění
součástek do roztečí 0,5 mm
rychlý vizualizační středicí systém Cognex SMD4
pro součástky s roztečí od 0,3 do 0,5 mm a pro
součástky s extrémně velkými pouzdry
moderní prvky konstrukce – inteligentní podavače
a vysoce výkonný SW pro přenos dat
CAD post procesor schopný zpracovat údaje ve
všech obvyklých formátech návrhových systémů
objemový šroubový dispenser schopný dávkovat
pastu pro minimální rozměr součástky 0402
osazení SMD součástek již od velikosti 0201 a
01005
Parametry DPS:




osazovací rychlost 6000 souč./h, programovatelná
změna rychlosti
maximální použitelný rozměr DPS 450 x 350 mm
tloušťka DPS 0,6 - 3,5 mm
reprodukovatelnost osazení > 20 um
Zařízení pro pájení v parách IBL SLC 509
Pro pájení je k dispozici technologie pájení v parách IBL SLC 509 dvoukomorový, velmi
těsný systém minimalizující úniku pájecího média.
Obecná charakteristika:






použité médium – Galden HS 240 s teplotou
varu 240 °C
podpora olovnaté i bezolovnaté technologie
možnost vytvrzování lepidla díky možnosti
infrapředehřívání
bezvibrační transport součástek do pájecího
prostoru pomocí pantografického ramene
pro velmi jemné součástky
SVTC technologie pro přesné nastavení
teplotního profilu, umožňující pájení i velmi
malých součástek 0201 a 01005
termočlánky pro analýzu a ladění teplotního profilu
Parametry DPS:

maximální rozměr DPS 540 x 350 mm, rozsah výšky pájecí sestavy 0 - 80 mm
Automatické mycí zařízení PBT Super SWASH II
K mytí desek plošných spojů a sítotiskových šablon disponuje LVR také vlastním
automatickým jednokomorovým vícestupňovým mycím zařízením s uzavřeným okruhem.
Obecná charakteristika:






čištění i špatně přístupných oblastí DPS,
včetně míst pod součástkami
zcela uzavřené procesy čištění a oplachu
využívání mikroemulzních čisticích prostředků
na vodní bázi
plně programovatelný proces s možností
následného plného sledování jeho průběhu
čistící médium VIGON A201
oplach DI (deionizovanou) vodou
Opravárenská stanice ERSA IRPL650A
Pro opravy a přesné osazování disponujeme nejnovějším modelem opravárenského
systému umožňující pájení i odpájení součástek z desek plošných spojů. Pro proces zapájení
či odpájení je možno zvolit příslušný teplotní profil - pájecí či odpájecí. Tato stanice byla
speciálně vyvinuta pro mimořádně velké a hmotné desky, přičemž technologie dynamického
ohřevu je založena na infra červené technologii ERSA IR.
Obecná charakteristika:








příkon 3600 W
9 programovatelných topných zón
automatická manipulace se součástkami během osazování i
zapájení
systém pro široké spektrum SMD součástek včetně BGA a fine
pitch pouzder
spodní i horní ohřev
automatické chlazení DPS
speciální optický hranol pro pohled na pájecí plošky a spodní
stranu osazované součástky najednou
možnost přivazbit k libovolnému pájecímu/odpájecímu
programu dokumentaci
Parametry DPS:


maximální rozměr DPS pro upnutí do rámu 560 x 460 mm
možnost nastavení 9 topných zón podle velikosti DPS
Testování
Pracoviště na diagnostiku a testování je řešeno jako samostatná část laboratoří LVR. Za
tímto účelem pracoviště disponuje přístrojovým vybavením k elektrickému měření a
funkčnímu testování. Za zvláštní zmíňku stojí především dvě moderní zařízení na
rentgenovou kontrolu včetně CT a automatickou optickou inspekci.




Automatická optická inspekce Marantz iSpector HDL 650
Rentgenové kontrolní zařízení GE Phoenix x-ray Nanomex 180T s CT
Elektrická měření a funkční testování
Stereo mikroskop
Automatická optická inspekce Marantz iSpector HDL 650
Marantz iSpector HDL 650 umožňuje detekovat vady na DPS pomocí analýzy obrazu
(24 bitů).
Obecná charakteristika:






2Mpix CCD kamera
3 úhly osvětlení
3 LED světelné zdroje: 45° RED,
60° WHITE, DOAL 90°
výška kamery nad/pod DPS +50/-70 mm
boční kamery pro inspekci zapájení
(8 kamer, rozlišení 10 um/pixel, 45°)
3 různé algoritmy zpracování obrazu
Parametry DPS:





maximální velikost 650 x 550 mm
detekce chybějící komponenty od velikosti čipu 01005
díky barevné kameře možná detekce součástek o stejné barvě jako barva DPS
s čtením hodnot komponent
schopnost rozpoznání polarit podle textu, klíčů na IO, zkosených hran na IO,
polaritních proužků
detekce textu a čárových kódů
Rentgenové kontrolní zařízení GE Phoenix X-ray Nanomex 180T
GE Phoenix x-ray Nanomex 180T představuje kombinaci nanofocus RTG technologie
s automatickou inspekcí. Umožňuje také zpracování rentgenových snímků pro prostorové 3D
zobrazení pomocí CT technologie.
Obecná charakteristika:







maximální zvětšení 23 320x
inspekce při bočním pohledu pod úhlem
70°
180 kV/15 W nanofocus trubice
2Mpix digitální obrazové zpracování
rozlišení snímku 2 um
za speciálních podmínek možno dosáhnout
rozlišení snímku až 0,2 um
2 detektory
o standardní s CCD kamerou
(velké zvětšení)
o unikátní GE plochý panel
(extrémní dynamický rozsah, rychlé snímkování)
Parametry DPS:

maximální rozměr DPS 610 x 510mm (inspekční prostor)
Ukázka výstupů z RTG:
Moucha 3D, voidy v kuličkách BGA pouzdra
Elektrická měření a funkční testování
Laboratoř je v neposlední řadě vybavena také běžnou měřicí technikou pro elektrická
měření a funkční testování. Veškerá zařízení přispívají k dosažení co nejvyšší kvality a
spolehlivosti.
Stereo mikroskop
Na manuální optickou inspekci je na pracovišti diagnostiky a měření k dispozici
moderní mikroskop LYNX s přídavnou digitální 1,3 Mpix barevnou kamerou s vysokým
rozlišením a C-Mount závitem pro snadnou a rychlou výměnu použité kamery. Kamera
komunikuje přes USB se samostatným PC, na kterém je nainstalován speciální SW pixel-fox
umožňující zobrazení, měření a archivaci snímků.
Dalšími přístroji sloužícími k manuální optické kontrole je širokosvazková stereolupa
MANTIS ELITE a bezokulárový stereomikroskop LYNX.
3D tiskárna ProJetTM HD3000
Univerzální pracovište pro rychlé vytváření prototypů, tzv. Rapid Prototyping, je
umístěno v prostorách laboratoří LVR. Základem pracoviště je 3D tiskárna HD3000 řady
ProJet firmy 3D Systems. Tento 3D systém umožňuje vytváření přesných mechanických částí
technologií MJM (Multi Jet Modeling).
Obecná charakteristika:


HD Mode: 298 x 185 x 203 mm s rozlišením 328 x 328 x 606 DPI (xyz)
UHD Mode: 127 x 178 x 152 mm s rozlišením 656 x 656 x 800 DPI (xyz)
Co nabízíme
Vývojové práce v oblasti elektronických zařízení





systémové řešení a technickou specifikaci vyvíjeného zařízení
vývoj zapojení elektronických desek, optimalizaci jejich návrhů
návrh i vícevrstvých DPS
konstrukci mechanických dílů, začlenění vlastního nakupovaného materiálu a modulů
vývoj FW a SW pro vyvinutý HW
Realizační, opravárenské a diagnostické práce







realizaci a diagnostiku vzorků, prototypů a malých serií elektronických zařízení
převážně SMT technologie (nanášení pájecí pasty a lepidla, osazování SMD součástek,
pájení a mytí desek)
provádění oprav, výměnu vadných součástek
technologickou přípravu před vlastním procesem realizace např. sušení
zajištění dokumentace, případně materiálu
3D tisk tzv. metoda Rapid Prototyping
drobné mechanické konstrukce
Kontrolu, testování, měření a diagnostiku



elektrickou funkční kontrolu desek, zařízení a sestav
optickou kontrolu (manuální, automatickou)
rentgenovou kontrolu kvality pájení (3D zobrazení pomocí CT technologie, vysoká
citlivost)
Čistotu operačního sálu – možnost využití prostor LVR
Prostory laboratoří na FEL ČVUT v Praze jsou tvořeny celkem čtyřmi místnostmi.
Jedná se o samostatnou část pro vývoj a informační systém a čisté prostory pro realizaci,
měření / testování, RTG nedestruktivní diagnostiku a sklad. Tyto prostory splňují náročné
požadavky pro čisté realizační prostory. Jedná se především o požadavky na čisté a
bezprašné prostředí.
Kontakty
Address:
ČVUT v Praze
Fakulta elektrotechnická
Laboratoře pro vývoj a realizaci
Technická 2
166 27 Praha 6
Pracoviště je organizačně začleněno pod katedru Telekomunikační techniky FEL ČVUT
v Praze.
Osobní kontakt na LVR (viz přiložená vizitka):
Veškeré aktuální kontakty a informace lze získat na následujících webových adresách:
http://www.lvr.fel.cvut.cz/
http://www.comtel.cz/
PRAHA & EU – INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI
EVROPSKÝ FOND PRO REGIONÁLNÍ ROZVOJ