Организация лабораторного практикума по выполнению монтажа электронных компонентов в BGA корпусах Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 378.162.33

ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ВЫПОЛНЕНИЮ МОНТАЖА ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ В BGA КОРПУСАХ

С. С. Зотина, К. Р. Калинина Научный руководитель - А. В. Лукишин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Рассмотрены требования образовательных стандартов к подготовке студентов к предстоящей конструкторско-технологической профессиональной деятельности. Приведены краткие теоретические сведения о конструкции микросхем с корпусами типа BGA, а также технологии изготовления и ремонта устройств с их применением. Предложено организовать лабораторный практикум по изучению технологии выполнения монтажа BGA микросхем.

Ключевые слова: BGA микросхема, термопрофиль, паяльно-ремонтный комплекс, лабораторный практикум.

LABORATORY WORKSHOP ON PERFORMING ASSEMBLIES OF ELECTRONIC COMPONENTS IN BGA PACKAGE

S. S. Zotina, K. R. Kalinina Scientific supervisor - A. V. Lukishin

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]

The presented work reviewed the requirements of educational standards to prepare students for upcoming design and technological professional activity. The brief theoretical information about the design of the chip with the housing type BGA-chips is given, as well as the technology of manufacture and repair of devices with their application. We suggest organising a laboratory for the study of installation performance of microchips in BGA.

Keywords: BGA chip, thermal profile, solder and repair complex, laboratory workshop.

Для микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции в последние годы начали широко использовать корпуса BGA (Ball Grid Array) с большим количеством шариковых выводов под корпусом. Это позволяет сделать сам корпус микросхемы меньше, соответственно печатная плата устройства также становится меньше. Благодаря этому появляется возможность создать более сложное устройство в меньшем корпусе.

Монтаж с использованием электронный компонентов в BGA корпусах обладают целым рядом преимуществ, среди которых можно выделить следующие:

- высокая плотность монтажа;

- использование компонентов в BGA корпусах позволяет избежать недостатков монтажа компонентов со штырьковыми выводами. Упрощается позиционирование микросхемы и отсутствует проблема спайки соседних выводов припоем;

- малые наводки. Незначительная длина проводников у компонентов BGA позволяет расширить диапазон рабочих частот и увеличить скорость передачи данных;

- повышенная теплопроводность. У компонентов BGA обеспечивается лучший тепловой контакт между печатной платой и компонентом, чем в случае использования компонентов со штырьковыми выводами.

В то же время электронный монтаж с использованием компонентов в BGA корпусах обладает и недостатками. Основным недостатком является сложность монтажа и демонтажа компонентов BGA.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 2

Технологический процесс выполнения названных операций требует применения сложного технологического оборудования, специального инструмента, приспособлений и материалов. Работники, выполняющие операции монтажа и демонтажа компонентов BGA, должны иметь соответствующую квалификацию.

Кафедра систем автоматического управления (САУ) осуществляет подготовку студентов-бакалавров по направлению подготовки 24.03.02 (старый код 161100) Системы управления движением и навигация, студентов-специалистов по направлению подготовки 24.05.06 (старый код 161101) Системы управления летательными аппаратами и студентов-магистрантов по направлению подготовки 24.04.02 (старый код 161100) Системы управления движением и навигация. Для студентов на кафедре САУ преподается ряд дисциплин, в которых рассматривается технология выполнения монтажа электронных устройств. Для бакалавров и специалистов это «Технология приборостроения», для магистрантов это «Технология изготовления элементов систем управления ракетно-космической техники» или «Технология изготовления приборов и систем летательных аппаратов» (в зависимости от магистерской программы).

Необходимость обучения студентов выполнению монтажа электронных компонентов в BGA корпусах вытекает из требований Федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования (ФГОС ВО) по названным выше направлениям подготовки выпускников [1-3]. Согласно требованиям ФГОС ВО выпускники в области предстоящей производственно-технологической профессиональной деятельности должны быть подготовлены (иметь навыки) к решению следующих профессиональных задач:

- выполнение на основе системного подхода производственно-технологических работ в своей профессиональной области;

- разработка на основе системного подхода технологических процессов изготовления деталей и узлов, сборки приборов и агрегатов систем управления, навигационных комплексов подвижных объектов, также их ремонт.

На развитие у студентов навыков по выполнению каких-либо работ в рамках изучаемых дисциплин направлены лабораторные и практические занятия. Целью нашей статьи является разработка структуры лабораторного практикума по выполнению монтажа электронных компонентов в BGA корпусах.

Лабораторные работы согласно требованиям к их организации должны быть укомплектованы необходимым методическим обеспечением, оборудованием, инструментом, материалами и оснасткой.

Для обеспечения выполнения перечисленных требований в части оборудования нами предлагается использовать имеющийся в университете антистатический паяльно-ремонтный центр ERSA IR 550A [4], используемый в настоящее время для выполнения научных работ.

Необходимое методическое обеспечение находится в данный момент в стадии разработки. В окончательном виде методическое обеспечение будет состоять из:

- методических указаний по выполнению лабораторной работы;

- классификационного перечня возможных дефектов, возникающих в процессе выполнения монтажа, а также в процессе эксплуатации устройств, имеющих в своем составе компоненты BGA. Перечень снабжен необходимыми пояснениями и иллюстрациями. Для большей наглядности изготавливаются печатные платы с заложенными в них дефектами и снимаются видеофрагменты;

- набора печатных плат, подготовленных для выполнения демонтажа с них компонентов BGA. Большему пониманию технологии демонтажа будут способствовать подготавливаемые видеоматериалы по выполнению операций демонтажа.

Библиографические ссылки

1. Федеральный государственный стандарт высшего образования по направлению подготовки 161100 Системы управления движением и навигация (квалификация (степень) «бакалавр»). Утв. приказом М-ва образования и науки РФ от 29 марта 2010 г. № 229 [Электронный ресурс]. URL: http://www.edu.ru/db/cgi-bin/portal/spe/spe_new_list.plx?substr=161100&st=all&qual=0 (Дата обращения 16.04.2015 г.).

2. Федеральный государственный стандарт высшего образования по направлению подготовки (специальности) 161101 Системы управления летательными аппаратами (квалификация (степень) «специалист»). Утв. приказом М-ва образования и науки РФ от 17 января 2011 г. № 70 [Электронный

ресурс]. URL: http://www.edu.ru/db/cgi-bin/portal/spe/spe_new_list.plx?substr=161101&st=all&qual=0 (дата обращения: 16.04.2015).

3. Федеральный государственный стандарт высшего образования по направлению подготовки 24.04.02 Системы управления летательными аппаратами (уровень магистратуры). Утв. приказом М-ва образования и науки РФ от 6 марта 2015 г. № 166 [Электронный ресурс]. URL: http://base. consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?base=LAW;frame=1;n=177319;req=doc (дата обращения 25.10.2015).

4. Паяльно-ремонтный центр IR500A (550A) [Электронный ресурс]. URL: http://www.viatoris. ru/index.php?id=ersa&type=4 (дата обращения: 18.10.2015).

© Зотина С. С., Калинина К. Р., 2015