Crèdit 4: desenvolupament i construcció de prototipus electrònics.

a) Durada: 200 hores.

b) Objectius terminals.

Configurar el programari per a l'edició d'esquemes electrònics, a partir de les especificacions i croquis del circuit.

Seleccionar els components del circuit i els seus atributs en les llibreries del programa d'edició d'esquemes electrònics, creant-los si s'escau, a partir de les especificacions i croquis del circuit.

Elaborar esquemes d'aplicacions electròniques amb el programa informàtic, a partir de les especificacions de circuit i segons normes de dibuix d'esquemes electrònics.

Generar els fitxers informàtics amb la documentació que defineix l'esquema realitzat: gràfics, llistats de connexions i llistats de components, a partir de l'execució de les operacions adequades amb el programa informàtic.

Especificar les característiques funcionals de circuit imprès per a cada aplicació electrònica: longitud màxima de connexions, capes, gruix, dielèctric, amplada de pistes i característiquesä de trepants, a partir de l'esquema i de la funcionalitat elèctrica.

Configurar el programari per al disseny del circuit imprès corresponent a un esquema electrònic, a partir de les especificacions del circuit imprès.

Determinar la forma geomètrica i dimensions de la placa de circuit imprès, a partir de l'esquema electrònic i de les condicions de muntatge de la placa en el sistema o suport físic.

Seleccionar els components del circuit i els seus atributs de les llibreries del programa de disseny de circuits impressos, creant-los si s'escau, a partir de l'esquema i de la funcionalitat electrònica.

Situar els components en la placa amb els criteris d'optimacióä de l'espai, seguretat tèrmica, elèctrica i electromagnètica, a partir de l'esquema elèctric del circuit.

Elaborar amb el programa de disseny de circuits impressos el traçat òptim de les pistes del circuit imprès en una o dues cares entre els diferents components, a partir de la llista de connexions i condicionaments tecnològics del circuit.

Generar els fitxers informàtics amb la documentació que defineix la placa dissenyada: mapes de pistes, mapes de components, serigrafia, llistes de components, llistes de connexions, màscares per a soldadura automàtica, plànols de trepants, apartir del procés de disseny de la placa de circuit imprès.

Elaborar la documentació del projecte, a partir dels fitxers generats pels programes d'edició d'esquemes elèctrics i de disseny de circuit imprès.

Seleccionar els agents químics del procés de construcció del circuit imprès, a partir de les especificacions de l'aplicació.

Executar els processos de trepanat manual o automatitzat, metalitzat dels trepants, fotosensibilitzat, revelat, gravat, decapat i serigrafiat de la placa de circuit imprès, a partir de l'aplicació de mètodes normalitzats i sota normes de seguretat personal.

Relacionar els processos de muntatge manual i automàtic de components d'inserció, components superficials i tècniques de soldadura manual i automàtica, amb les màquines, eines i seqüències d'operacions aplicables a cada situació.

Muntar manualment plaques de circuit imprès, amb precisió i pulcritud, a partir de l'esquema electrònic i sota normes de seguretat establertes.

Programar màquines de muntatge automàtic de components en plaques de circuit imprès, a partir de la documentació de la màquina i del circuit que s'ha de muntar.

Executar el procés de muntatge automàtic de plaques de circuit imprès, a partir del programa de muntatge.

Determinar els processos de soldadura automàtica adequats a cada placa, en funció dels components utilitzats i tipus de placa.

Comprovar les soldadures dels components a la placa de circuit imprès, muntades manualment o automàticament, visualment o amb ajut d'aparells òptics d'augment si s'escau.

Comprovar funcionalment i ajustar prototipus de circuits electrònics a partir dels procediments establerts a la documentació tècnica i de la utilització de la instrumentació que correspongui.

Determinar els procediments de control de qualitat en prototipus electrònics, a partir d'inspeccions de components i materials, de processos de muntatge i de producte final.

Determinar procediments d'avaluació de la fiabilitat en prototipus electrònics, a partir d'assajos de xoc tèrmic, de xoc elèctric, mecànics i d'humitat.

Aplicar els procediments de control de qualitat i fiabilitat a prototipus de productes electrònics a partir de la documentació del producte.

c) Continguts de fets, conceptes i sistemes conceptuals.

1. Circuits impressos:

Circuits d'una, dues o més capes.

Tipus i característiques dels dielèctrics.

Característiques de les connexions: gruix, amplada, longitud.

Limitacions de disseny de les connexions segons les diferents aplicacions.

Limitacions en la situació dels components en la placa, segons criteris d'optimació de l'espai i seguretat elèctrica, tèrmica i d'interferències electromagnètiques.

2. Eines informàtiques per a l'edició d'esquemes elèctrics i per al disseny de circuits impressos:

Característiques i prestacions dels programes CAD-CAE per a aplicacions electròniques.

Edició i captura d'esquemes.

Tècniques de disseny de circuits impressos.

Fitxers de dades relatius a esquemes o circuits impressos.

Documentació necessària per a la construcció de prototipus electrònics.

3. Tècniques de construcció de circuits impressos:

Fases de la construcció de circuits impressos: trepanat, metalitzat dels trepants, revelat, gravat, decapat i serigrafiat de les plaques.

Màquines de trepanat amb control numèric (CNC).

Màquines i sistemes per a la construcció de plaques de prototipus.

4. Tècniques de muntatge de components en plaques de circuit imprès:

Fases del muntatge manual de prototipus: preformat, inserció i soldadura manual dels components.

Criteris per a la inspecció visual de les soldadures manuals.

Muntatge automàtic de plaques de circuit imprès: màquines d'inserció automàtica i màquines per a muntatge superficial.

5. Tècniques de soldadura automàtica:

Tipus de màquines de soldar automàtiques.

Estacions de soldadura automàtica en línies de muntatge de plaques de circuits impressos.

Fases i components del procés de soldadura automàtica.

Variables que afecten a la qualitat de les soldadures: temperatura, velocitat de pas de les plaques, dimensions i característiques dels circuits impressos, preformat i inserció dels components.

Criteris per a la inspecció de plaques de circuit imprès muntades i soldades automàticament.

Problemes industrials més freqüents en els processos de soldadura automàtica.

6. La qualitat dels prototipus electrònics:

Plans de control de qualitat.

Normes de qualitat vigents.

Tècniques d'anàlisi de qualitat mecàniques: tracció, flexió, torsió i vibracions.

Tècniques d'anàlisi de qualitat elèctriques: dielèctrics, inflamabilitat, sobretensions, sorolls i interferències electromagnètiques.

7. La fiabilitat dels prototipus electrònics:

El MTTF ("Mean Time To Failure").

Cicle de vida d'un component o d'un producte electrònic: període infantil, vida útil i senectut.

Mètodes per al càlcul i avaluació aproximada del MTTF d'un prototipus electrònic a partir dels components muntats i punts de soldadura.

Assajos de llarga durada.

Efectes de la temperatura en l'envelliment dels productes electrònics. Tècniques d'assajos de curta durada.

Tècniques de fatiga prèvia de components.

Mètodes i mitjans necessaris per a la realització d'assajos tèrmics, elèctrics, mecànics i d'humitat.

d) Continguts de procediments.

1. Realització d'esquemes electrònics amb suport CAD-CAE:

Configuració de paràmetres del programa informàtic utilitzat.

Captura de components en les llibreries del programa.

Creació i incorporació de nous components a les llibreries.

Edició d'atributs dels components de l'esquema que cal realitzar.

Interconnexió de components.

Obtenció del llistat de connexions.

Creació dels fitxers de llistes de components i de connexions.

Obtenció de còpies impreses de l'esquema amb impressora o plotter.

2. Disseny de circuits impressos amb suport CAD-CAE:

Determinació de la forma geomètrica i dimensions de la placa de circuit imprès que s'ha de dissenyar.

Determinació de les característiques tècniques i funcionals deä la placa de circuit imprès que s'ha de dissenyar: nombre de capes, longitud màxima i gruix de les pistes, gruix i tipus de dielèctric i tipus de trepanats.

Configuració dels paràmetres del programari utilitzat, segons les especificacions fetes.

Captura de components a les llibreries del programa.

Creació i incorporació de nous components a les llibreries.

Edició d'atributs dels components de l'esquema que s'ha de realitzar.

Determinació d'estratègies per al traçat automàtic de les pistes.

Execució del traçat segons el fitxer de les llistes de connexions.

Situació dels components en la placa, segons criteris delimitadors.

Verificació del connexionat del circuit imprès.

Creació dels fitxers de la placa: components, pistes, serigrafia, llistes de components, llistes de connexions, màscares de soldadura i plànol de trepants.

Obtenció de còpies impreses de cada plànol amb impressora o plotter.

3. Construcció de circuits impressos:

Trepanat de la placa, manual o automàtic amb trepants CNC.

Metalitzat dels trepanats.

Determinació dels agents de revelat, gravat i decapat.

Fotosensibilització i revelat de les plaques.

Gravat de les plaques.

Decapat de les plaques.

Serigrafiat i protecció de les plaques.

4. Muntatge de prototipus:

Muntatge manual de components: preformat, inserció i soldadura/dessoldadura manual dels components.

Inspecció visual de les soldadures manuals.

Ordenació dels components que cal muntar automàticament en la placa de circuit imprès.

Programació de les màquines d'inserció i/o muntatge automàtic de components superficials en plaques de circuit imprès.

Preparació dels paràmetres de la màquina d'inserir o muntar.

Preparació de la carga de les màquines d'inserir o muntar.

Execució de la inserció o muntatge automàtic de components.

Inspecció de la placa muntada automàticament.

5. Soldadura automàtica dels components:

Determinació de paràmetres de soldadura segons les característiques de la placa.

Inspecció visual de plaques de circuit imprès muntades i soldades automàticament.

6. Verificació funcional de prototipus:

Selecció d'instruments per a la verificació dels circuits, segons la documentació tècnica de projecte.

Realització de les proves i mesures especificades en la documentació tècnica.

Ajust i posada a punt del prototipus.

7. Anàlisi de la qualitat de prototipus electrònics:

Determinació de procediments de control de qualitat de materials i components.

Determinació de procediments de control de qualitat de processos de fabricació i muntatge.

Determinació de procediments de control de qualitat de producte acabat per a circuits electrònics muntats en plaques de circuit imprès.

8. Anàlisi de la fiabilitat de prototipus electrònics:

Interpretació dels criteris de fiabilitat.

Avaluació aproximada de l'MTTF d'un prototipus electrònic a partir dels components muntats i punts de soldadura.

Determinació de procediments d'anàlisi de fiabilitat per a circuits electrònics muntats en plaques de circuit imprès.

Realització d'assajos de fiabilitat de curta durada.

Avaluació dels resultats dels assajos.

e) Continguts d'actituds.

1. Ordre i mètode de treball al realitzar treballs de disseny de circuit imprès, muntatge i verificació de prototipus electrònics:

Ordenació racional de les operacions que cal realitzar dins de cada tasca.

Avaluació dels mètodes de treball emprats en operacions de muntatge de plaques, ajust i verificació del circuit, buscant millorar els factors qualitat del producte i temps emprat.

Ordenació del taller, disposant les eines, útils i instruments sempre en el millor lloc per a ser emprats.

Acabat pulcre dels treballs, fent una verificació visual sistemàtica del producte final.

2. Compromís amb les obligacions associades al treball:

Conservació d'eines, útils i instruments, fent personalment o delegant el seu manteniment més usual, neteja i ús adequat en les operacions.

Gestió racional del temps disponible per a fer les tasques, ordenant les operacions que cal fer i assignant un temps estimat segons la dificultat esperada.

Realització de les operacions sempre segons les normatives i recomanacions de seguretat personal, i normes internes del propi centre educatiu.

3. Execució independent dels treballs de disseny de circuits impressos, muntatge i verificació de prototipus:

Execució de les tasques que cal realitzar individualment amb autosuficiència.

4. Confiança en si mateix:

Execució de les tasques que cal realitzar individualment amb seguretat.

Autoavaluació sistemàtica de les tasques realitzades individualment, en els aspectes de qualitat del producte final, temps necessari, procés de treball seguit, adequació d'eines, útils i instruments a la tasca que cal fer.

5. Obertura a l'àmbit professional i la seva evolució:

Interès envers l'aplicació de les noves tecnologies en el disseny i construcció de circuits impressos, inserció i muntatgeautomàtic de components, soldadura automàtica i nous materials utilitzats en productes electrònics.

6. Respecte per la salut, el medi ambient i la seguretat laboral:

Realització de les tasques sempre sota normatives de seguretat i normes internes del propi centre educatiu.

Recollida de les deixalles en el contenidor adequat per a rebre el tractament que correspongui.

7. Valoració de resultats:

Autoavaluació sistemàtica de les tasques realitzades en els aspectes de qualitat del producte final, temps necessari, procés de treball seguit, adequació d'eines, útils i instruments a la tasca que cal fer.

Utilització de l'autoavaluació com a eina per a la millora de les seves execucions personals.

8. Operacions manuals:

Realització de les operacions manuals de construcció de circuits impressos i muntatge de plaques amb ordre, pulcritud, precisió i rapidesa.