Príncipios de Produção de Produtos Eletrónicos

Objetivos

Nesta unidade curricular pretende-se desenvolver a compreensão dos alunos dos princípios e das técnicas utilizadas na produção de produtos electrónicos atuais.
Esta unidade apresenta aos alunos os princípios e as práticas atuais utilizadas na produção de uma grande variedade de produtos eletrónicos.
As técnicas utilizadas na fabricação de dispositivos microeletrónicos são discutidas, assim como as técnicas utilizadas para a montagem de placas de circuito impresso (PCB), quer simples quer de dupla face, e os tipos multi-camada. Abordam-se as técnicas de fabricação convencionais através de furos e de montagem superfícial, em conjunto com o uso de robôs para a colocação de componentes, incluindo os critérios de seleção e os custos associados. O projeto e fabricação de caixas metálicas e não-metálicas para produtos eletrónicos é abordado, bem como os processos de montagem associados.

Objetivos de aprendizagem

  1. Compreender a produção e encapsulamento de dispositivos eletrónicos de estado sólido
  2. Compreender os parâmetros de desenho de componentes electrónicos
  3. Compreender os métodos utilizados para o projeto, simulação, fabricação e testes de placas de circuito impresso (PCB)
  4. Compreender os elementos-chave de um mecanismo automatizado de montagem de placas

Conteúdos Programáticos

  1. Compreender a produção e encapsulamento de dispositivos eletrónicos de estado sólido
    • Produção de dispositivos eletrónicos de estado sólido: semicondutores; silício; preparação wafer; concepção e produção de componentes, por exemplo, transistores, diodos, condensadores, resistências; circuitos integrados; técnicas de litografia; gravura; difusão; implantação de iões; metalização; ligação e encapsulamento.
    • Encapsulamento de dispositivo: comparação de dispositivos de pinos e de montagem em superfície, características físicas, necessidades de produção, aplicações, economia de produção e exigências do mercado
  2. Compreender os parâmetros de projeto de componentes electrónicos
    • Regras de projecto: menor tamanho de transistores - ganhos e perdas; corrosão húmida e seca
    • Modos de falha: relação com tamanho do chip; testes e previsão de modos de falha - Métodos estatísticos, mecanismos de falha; fabricação de wafer - efeitos das mudanças no tamanho do chip, o tamanho da wafer, e a complexidade do processo
  3. Compreender os métodos utilizados para o projeto, simulação, fabricação e testes de placas de circuito impresso (PCB)
    • Desenho e simulação de PCBs: compatibilidade electromagnética (EMC); necessidades especiais de circuitos de rádio frequência (RF); benefícios da tecnologia de montagem em superfície; layout da placa de circuito - computer-aided design eletrónico (CAD); simulação da operação do circuito; projetar para teste; perfuração e encaminhamento.
    • Fabricação PCB: impressão e corrosão; perfuração; encaminhamento; soldagem; limpeza; capacidade de soldagem de componentes tensões térmicas; considerações de segurança; métodos e equipamentos de inspeção; reformulação de PCBs.
    • Caixas eletrónicas: caixas metálicas e não-metálicas, fabricação e montagem de caixas, blindagem e compatibilidade eletromagnética (EMC)
    • Teste de PCBs e produtos acabados: 'burn-in' e testes de vida acelerados; equipamento de teste automático (ATE); boundary scanning; tempo médio de falha (MTTF)
  4. Compreender os elementos-chave de um mecanismo automatizado de montagem de placas
    • Montagem automatizada de PCBs: fornecimento de componentes, embalagens e forma de fornecimento; adequação para montagem automatizada; sensibilidade estática; colocação de componentes automatizados
    • O uso de robôs: montagem robótica; critérios de seleção para máquinas e sistemas de montagem, por exemplo, sequencial ou simultâneo; teste durante a colocação; desempenho da montagem e custo, precisão e confiabilidade; programação de máquinas.

Bibliografia e recursos didáticos recomendados

  1. Haleh Ardebili, Michael Pecht, Encapsulation Technologies for Electronic Applications (Materials and Processes for Electronic Applications), William Andrew, 2009
  2. Peter Wilson, The Circuit Designer's Companion, Newnes, 2008
  3. Thomas L. Landers, William D. Browne, Earnest W. Fant, Eric M. Malstrom and Neil Schmitt, Electronics Manufacturing Processes, Prentice Hall, 1994