Laboratoře pro vývoj a realizaci na ČVUT FEL Základní informace
Proč s námi spolupracovat? Laboratoře pro vývoj a realizaci na ČVUT v Praze jsou budovány jako špičkové pracoviště, které je schopno zajistit komplexní rozsah činnosti v oblasti elektroniky, a to od vývoje přes výrobu až po funkční testování. Laboratořím je k dispozici unikátní přístrojové vybavení, znalosti a zkušenosti z akademické oblasti a praxe. LVR může svým zákazníkům nabídnout především: unikátní technologie v oblasti vývoje, výroby 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.) vědecké zázemí univerzity LVR INFORMACE O LVR 3/21
Unikátní technologie laboratoří Laboratoře pro vývoj a realizaci 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. Vývoj Výroba Testování MentorGraphics OrCAD CAM350 AutoCAD Vývojové prostředky pro MCU Vývojové prostředky pro FPGA Diagnostický systém JTAG ProVision Poloatomatický sítotisk s automatickou kontrolou Automatické osazování Pájení v parách Opravárenské pracoviště (REWORK) Sušící skříň na součástky Myčka Rentgenová kontrola (3D- XRay) Optická kontrola Automatická optická inspekce JTAG Technologie Elektrická měření a funkční testování Zaručená čistota výrobních prostor Prostory vyhrazené pro realizační část Laboratoří zaručují pro výrobu, diagnostiku a skladování prostředí s čistotou odpovídající čistotě operačního sálu. Vytvoření požadované čistoty v příslušných prostorech je zajištěno jednak vícestupňovou filtrací vzduchu za použití HEPA filtrů a ESD prostředků, jednak udržováním stálého přetlaku. Vstup do čistých prostor výroby je zabezpečený přes přestupovou místnost s elektronickou kontrolou režimu provozu. Čisté prostory jsou navrženy tak, aby splňovaly požadavky třídy D dle normy EN ISO 14644. INFORMACE O LVR 4/21
Vývoj LVR disponuje škálou komerčních licencí k vývojovým prostředkům, které umožňují komplexní návrh a testování desek plošných spojů (DPS). Konkrétně étně se jedná o tyto návrhové prostředky: vývojové prostředky pro komplexní návrh desek plošných spojů o Mentor Graphics, OrCAD, OrCAD CAM350 vývojový prostředek pro návrh mechanických sestav a podsestav o AutoCAD vývojová ývojová 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 INFORMACE O LVR Mentor Graphics, OrCAD AutoCAD FW JTAG ProVision 5/21
Mentor Graphics Celosvětově rozšířený modulárně řešený návrhový systém Mentor Graphics představuje komplexní vývojové prostředí pro návrh DPS, včetně možnosti různých úrovní simulace (např. obvodové, teplotní atd.). Tento návrhový systém tvroří vzájemně spolupracující moduly, které umnožňují vlastní tvrobu schématu, simulaci a tvorbu motivu plošného spoje včetně výrobních podkladů provázaných s informačním systémem LVR. Konkrétní sestava SW modulů, které jsou zkušeným návrhářům v LVR 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 vlnových 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 INFORMACE O LVR 6/21
OrCAD Kromě systému MentorGraphics disponuje LVR také návrhovým systémem OrCAD (OrCAD PCB Designer, OrCAD EE Designer), který slouží ke kompletnímu návrhu DPS včetně simulace obvodového zapojení. 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 (DPS) a generování výrobních dat bude LVR využívat samostatný vývojový prostředek CAM 350. INFORMACE O LVR 7/21
AutoCAD Laboratoře jsou vybaveny dále SW prostředky pro konstrukční a projekční práce ve 2D a 3D (AutoCAD LT a AutoCAD Inventor). Tyto prostředky umožňují navrhovat mechanické sestavy a podsestavy, kreslení a editaci mechanických dílu s možností spolupráce s návrhovýni srostředky pro návrh DPS. 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 INFORMACE O LVR 8/21
Vývojová prostředí pro tvorbu Firmware Laboratoře por vývoj a realizaci rovněž disponují 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 aplikace 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 sofistikovaké testování knihovna modelů součástek boundary-scan skriptovací knihovny JFT (JTAG FunctionalTest) INFORMACE O LVR 9/21
Výroba Řešení Laboratoří aboratoří formou čtyř vzájemně propojených místností určených pro výrobu, diagnostiku a skladování umožňuje, aby byl na jednom místě realizován celý výrobní proces. proces Prostory jsou vybaveny ESD prostředky pro antistatickou ochranu, dále splňují přísné požadavky na čistotu prostor pro výrobu elektroniky. K realizaci výrobního procesu počínajícím nanesením pasty, následným osazením, pájením a čištěním a končícím končící finálními úpravami, případně padně opravami DPS osazených os a zapájených je pracovníkům k dispozici následující přístrojové ové vybavení: vybavení Poloautomatické sítotiskové zařízení s automatickou kontrolou procesu A23 Automatické osazovací osazovac zařízení FLX 2011 V Zařízení pro pájení v parách SLC 509 Automatické čistící zařízení Super SWASCH II Sušící skříň s automatikou X-TREME X Opravárenská (REWORK) RK) stanice IRPL650A sítotisk INFORMACE O LVR sušení osazování pájení čištění opravy 10/21
Poloautomatické sítotiskové zařízení s automatickou kontrolou procesu 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 čistící jednotkou pro šablony Parametry DPS: maximální rozměr DPS 400 x 395 mm maximální rozsah tiskového motivu 390 x 360 mm tloušťka DPS < 4cm Automatické osazovací zařízení FLX 2011 V FLX 2011 V je jedním z představitelů švýcarské školy přesné techniky sloužících k automatickému osazování v rozsahu malosériové výroby vzorků/prototypů. Obecná charakteristika: bezkontaktní laserový středicí systém pro středění součástek do roztečí 0,5 mm rychlý vizualizační středící 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 INFORMACE O LVR 11/21
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 SLC 509 Dvoukomorový, velmi těsný systém s minimalizací úniku pájecího média umožňuje zařízení pro pájení v parách SLC 509, taktéž k dispozici v LVR. Obecná charakteristika: použité médium Galden HS 240 s teplotou varu 240 C podpora olovnaté a 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 INFORMACE O LVR 12/21
Automatické čistící zařízení Super SWASCH II LVR disponuje také vlastním automatickým jednokomorovým vícestupňovým zařízením, které umožňuje čištění DPS po pájení, vadných tisků a sítotiskových šablon. 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 Sušící skříň a automatikou X-TREME Pro sušení, vysoušení a skladování elektronických součástek citlivých na vlhkost je v Laboratoři k dispozici sušící 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 m 2 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 INFORMACE O LVR 13/21
Opravárenská (REWORK) stanice IRPL650A LVR má k dispozici také nejnovější model opravárenského systému umožňující pájení i odpájení součástek z DPS. Pro zapájení či odpájení je možno zvolit příslušný profil, tj. pájecí či odpájecí. Stanice byla speciálně vyvinuta pro mimořádně velké a hmotné DPS, přičemž technologie dynamického ohřevu je založena na 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 horních 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 INFORMACE O LVR 14/21
Testování Laboratoře pro vývoj a realizaci mají také samostatnou část zabývající se testováním a diagnostikou vzorků. K tomu mají pracovníci laboratoří k dispozici především dvě moderní zařízení, dále poté vybavení, které slouží k elektrickému funkčnímu měření a testování. Automatická optická inspekce Marantz ispector HDL 650 Rentgenové kontrolní zařízení GE Phoenix x-ray Nanomex 180T s CT Elektrická měření a funkční testování Ruční optická inspekce Automatické 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 INFORMACE O LVR 15/21
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. 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: INFORMACE O LVR 16/21
Elektrická měření a funkční testování V LVR jsou pracoviště vývoje, výroby a diagnostiky vybavena taktéž měřicí technikou pro elektrická měření a funkční testování. Veškerá zařízení využívají pracovníci k dosažení co nejvyšší kvality a spolehlivosti. Osciloskop DPO 4034B + TCP0030 Generátor signálu AFG 02 Laboratorní zdroje (ruční, výkonový DC, programovatelný) Logický analyzátor MSO 3014 LCR metr HM 8118 Univerzální programátor Galep 5 Čítač FCA 3000 Elektronická zátěž Chroma 6334A + 63303A + A6003 Multimetr (ruční, stolní) INFORMACE O LVR 17/21
Ruční optická inspekce K ruční optické inspekci slouží pracovníkům Laboratoří moderní mikroskop s přídavnou digitální 1,3 Mpix barevnou kamerou s vysokým rozlišením a C-Mount závitem. Kamera komunikuje přes USB se samostatným PC, na kterém je nainstalován speciální SW pixel-fox umožňující zobrazení, měření a archivaci. INFORMACE O LVR 18/21
Co nabízíme Vývojové práce v oblasti elektronických zařízení a podsestav systémové řešení a technickou specifikaci vyvíjeného zařízení vývoj zapojení elektronických desek, optimalizaci jejich návrhů návrh i vícevrstvých DPS konstrukci mechanických dílů a sestav, začlenění nakupovaných materiálů a modulů vývoj FW a SW pro vyvinutý HW Výrobní, opravárenské a diagnostické práce v oblasti zajištění 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 vlastní výrobou (sušení) zajištění dokumentace, materiálu Kontrolu, testování, měření a diagnostiku elektrickou funkční kontrolu osazených desek, zařízení a sestav optická kontrolu (klasickou, automatickou) rentgenovou kontrolu kvality pájení (3D zobrazení, vysoká citlivost) Čistotu operačního sálu prostory LVR Prostory Laboratoří na FEL ČVUT v Praze jsou tvořeny celkem pěti místnostmi (viz následující stranu). Jak již bylo zmíněno, jedná se o samostatnou část pro vývoj a informační systém a čisté prostory pro výrobu, testování a sklad. Tyto prostory splňují náročné požadavky pro čisté výrobní prostory. Jedná se především o požadavky na čisté a bezprašné prostředí. Zkušenosti z odborné spolupráce s výrobními a obchodními firmami Přednáškovou a poradenskou činnost v oblasti vývojových, výrobních a diagnostických technologií INFORMACE O LVR 19/21
25 30 30 25, 30 30 30 30 B 29 22a 29 22a 29 22a 29 29 29 26 1 23 24 16 7 7 8 23 3 A 5 2,2 m 9 D C 21 2 4 a 11 16 6 30 30 30 30 12 26 12a 22 30 10 26 9a 13 13 13 21 27 28 15 15 26a 28 E 28 28 F 14 14 26b 25 28 14 14 14 Označují jednotlivé místnosti A vstupní prostor oddělující chodbu od čistých a antistatických výrobních a skladových prostor B sklad součástek, zásobování C pracoviště SMD montáže a oprav D pracoviště optické, rentgenové a elektrické inspekce a kontroly E + F pracoviště vývoje, konstrukce a informačního systému (příčka mezi E a F bude zrušena) Označují umístění nejdůležitějších zařízení: 1 skladovací sušicí skříň s automatikou (X-TREME) 2 poloautomatické sítotiskové zařízení s automatickou kontrolou procesu (A23) 3 automatické osazovací zařízení (FLX 2011 V) 4 zařízení pro pájení v parách (SLC 509) 5 automatické čisticí zařízení myčka (Super SWASH II) 6 opravárenská stanice pro DPS (IRPL650A), stůl 110 x 80 cm 9, 9a rentgen 3D CT (GE Phoenix X-ray Nanomex 180T), vč. SW pracoviště 10 rezerva (pro elektrický flying probes tester plánovaný ve 2. etapě) 11 automatická optická inspekce (Marantz ispector HDL 650) a PC
Kontakty Adresa: ČVUT v Praze Fakulta elektrotechnická Laboratoře pro vývoj a realizaci Technická 2 166 27 Praha 6 Vedoucí LVR: Ing. Antonín Havlík E-mail: havliant@fel.cvut.cz Asistentka: Bc. Alina Kravchuk E-mail: kravcali@fel.cvut.cz Projektový manažer: Ing. Jiří Hájek, Ph.D E-mail: hajek@inovacentrum.cvut.cz Veškeré další informace lze získat: http://lvr.fel.cvut.cz/ lvr@fel.cvut.cz INFORMACE O LVR 21/21