SMT小型教學(xué)系統(tǒng)在電子工藝實(shí)習(xí)中的應(yīng)用

唐如龍　張迅

摘 要 SMT表面貼裝技術(shù)是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。從實(shí)際出發(fā)，把現(xiàn)代SMT工藝技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵相結(jié)合，在電子工藝實(shí)習(xí)中應(yīng)用一種小型SMT教學(xué)系統(tǒng)，獲得良好的教學(xué)效果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 SMT；絲??；電子工藝實(shí)習(xí)

中圖分類號：G642.44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）08-0141-02

Abstract SMT（Surface Mount Technology） is currently the most popular form of technology and processes in electronic assembly industry. This paper sets out from reality and propose the SMT small-scale teaching systems that is based on modern SMT technology and the connotation of practical teaching. The system has been applied in electronic Process Practice and achieved good teaching results.

Key words SMT； silk-screen； electronic process practice

1 引言

隨著SMT（Surface Mount Technology，表面貼裝技術(shù)）的發(fā)展和應(yīng)用，中國已經(jīng)成為世界第一SMT產(chǎn)業(yè)大國[1]。對于當(dāng)代大學(xué)生，掌握SMT工藝知識顯得非常必要。但是就SMT實(shí)際生產(chǎn)工藝流程看，僅一臺自動貼片機(jī)價格就要百萬元人民幣以上，這對于目前我國國情而言顯然不現(xiàn)實(shí)；而且這種自動化程度很高的設(shè)備也很難組織學(xué)生動手操作。筆者根據(jù)SMT工藝技術(shù)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵，采用一種低成本SMT教學(xué)系統(tǒng)，并在電子工藝實(shí)習(xí)中得到應(yīng)用，既達(dá)到教學(xué)要求，又節(jié)省大量的經(jīng)費(fèi)投入（該SMT實(shí)習(xí)教學(xué)系統(tǒng)只需幾萬元），是值得大力推廣的[2]。

2 教學(xué)型SMT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

SMT教學(xué)工藝流程：錫膏印刷→絲印質(zhì)量檢查→元件手工貼裝→貼裝質(zhì)量檢查→回流焊→焊接質(zhì)量檢查。整個系統(tǒng)只需要焊膏專用冰箱、手動錫膏印刷臺、激光鋼模板、手動貼片臺、真空吸筆及回流焊機(jī)。下面就錫膏印刷、元件手動貼裝及回流焊這三個重要的工藝過程進(jìn)行探討分析。

手動錫膏印刷 采用手動錫膏印刷臺，用刮刀將錫膏通過激光鋼模板漏印到PCB焊盤上。整個絲印過程可分為以下幾步。

1）攪拌錫膏。攪拌有兩個作用：一是使錫膏攪拌均勻，二是調(diào)整錫膏的粘度。錫膏的粘度直接影響印刷性能的好壞。如果粘度太大，則錫膏較難穿過模板的開孔，導(dǎo)致印出的線條殘缺不全；如果粘度太小，則容易塌邊和流淌，線條的平整性和印刷的分辨率將受到影響。將錫膏保存在0～5 ℃環(huán)境中，從冰箱取出后置于溫度為20～25 ℃，相對濕度為40%～60%環(huán)境中，讓其自然升溫20分鐘左右，然后用玻璃棒攪拌。

2）絲印焊錫膏。采用厚度為0.16 mm的激光鋼模板，應(yīng)用手動錫膏印刷臺將錫膏漏印到PCB焊盤上，為元器件的焊接做準(zhǔn)備。它位于SMT工藝流程的第一道工序，也是SMT質(zhì)量的基礎(chǔ)。焊錫膏的涂覆采用刮刀漏印模版印刷的方法。在印刷時，將刮刀以一定的壓力和一定的速度推動焊錫膏，使之通過激光鋼模板上的焊盤漏孔分配到PCB焊盤上，如圖1所示。經(jīng)實(shí)踐證明，焊接質(zhì)量可靠，焊盤錫量飽滿且不產(chǎn)生橋接。

手工貼裝 元件手工貼裝是指應(yīng)用真空吸筆將表面貼裝器件準(zhǔn)確安裝到PCB印制電路板的相應(yīng)位置上。貼裝靜電敏感器件必須戴良好的防靜電腕帶，并在接地良好的防靜電工作臺上進(jìn)行貼裝；貼裝方向必須符合裝配圖的要求；貼裝位置準(zhǔn)確，引腳與焊盤對齊，居中，切勿貼放不準(zhǔn)，在焊膏上拖動找正；元器件貼放后要用鑷子輕輕锨壓元器件體頂面，使貼裝元器件焊端或引腳不小于1/2厚度要浸入焊膏。手工貼裝示意圖如圖2所示。

回流焊 貼好元器件后，經(jīng)檢查無誤貼、反向、錯位等問題后，將PCB印制電路板放入回流焊機(jī)的傳送帶上，進(jìn)入最后一道工序——回流焊接，其中溫度控制是影響回流焊接質(zhì)量的最重要因素。一般來說，回流焊接分為預(yù)熱、保溫、回流、冷卻四步。預(yù)熱是把室溫的PCB印制板加熱到150～170 ℃，以便盡快步入保溫段，保溫段溫度180 ℃。其主要目的是讓各元件溫度達(dá)到穩(wěn)定，以縮小溫差，使整個PCB印制板的溫度趨于平衡。在回流段，把加熱器的溫度設(shè)定最高到245 ℃，各器件的溫度快速上升達(dá)到峰值溫度。在傳送帶從爐膛中送出PCB印制板后，焊膏中的錫鉛粉末已被融化并充分潤濕焊盤，經(jīng)冷卻后得到明亮規(guī)則的焊點(diǎn)。另外，環(huán)境濕度在回流焊接過程中對焊接的質(zhì)量也起著很大的影響，如果相對濕度大于75%以上，器件金屬表面及引腳易產(chǎn)生白色腐蝕物，因此，工藝流程中要求相對濕度保持在40%～60%。

3 SMT教學(xué)實(shí)踐

首先講授當(dāng)代電子裝配技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢，拓展學(xué)生的視野，然后通過展示實(shí)驗(yàn)室SMT教學(xué)設(shè)備，對照THT（Through Hole Technology，通孔插裝技術(shù)）和SMT工藝產(chǎn)品，讓學(xué)生進(jìn)一步了解電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢及新工藝、新技術(shù)，充分調(diào)動他們的創(chuàng)新思維。對于SMT工藝流程的介紹，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)安全意識和操作規(guī)范。這三項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容只占總學(xué)時數(shù)的20%，將其他大部分時間留給學(xué)生自己動手操作。

SMT實(shí)習(xí)產(chǎn)品為貼片式收音機(jī)的制作，產(chǎn)品制作流程如圖3所示。制作過程中手工貼片是最大的難點(diǎn)。由于貼片元件的體積小，并且不同規(guī)格和型號其外觀也幾乎一樣，特別是對于貼片電容，規(guī)格參數(shù)又沒標(biāo)記，因此很容易裝錯而且很難檢查出來。為此采取流水線貼片法來解決這一難題。學(xué)生從工位1在印好焊膏的印制板上，用真空吸筆貼裝元件1，然后傳到工位2貼裝元件2，依次傳到工位n，完成全部貼片元件的貼裝。經(jīng)反復(fù)實(shí)踐證明這種組織方式進(jìn)行有序、適應(yīng)性強(qiáng)，成功率高。圖4所示為學(xué)生制作的貼片收音機(jī)的焊接效果。

4 實(shí)踐教學(xué)體會

采取的SMT小型教學(xué)系統(tǒng)自2012年投入教學(xué)以來，每年接納2500名學(xué)生實(shí)習(xí)，學(xué)生興趣較濃，反映良好。通過SMT實(shí)習(xí)，學(xué)生不僅真切地接觸了新工藝、新技術(shù)，而且開拓了新思路，打破了對微電子產(chǎn)品制作的神秘感，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，為其今后的實(shí)踐學(xué)習(xí)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

通過對SMT實(shí)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐，深深感到將新技術(shù)、新工藝引入實(shí)踐教學(xué)不一定非得使用最先進(jìn)的、價格高昂的設(shè)備。只要把握新技術(shù)的精髓與實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵，就能設(shè)計出符合當(dāng)前教育經(jīng)費(fèi)實(shí)情的普及型教學(xué)設(shè)備。今后將進(jìn)一步把更多的新工藝、新技術(shù)引入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中來。

參考文獻(xiàn)

[1]謝青松，趙立博.SMT表面貼裝技術(shù)工藝應(yīng)用與探討[J].船電技術(shù)，2009，29（10）：36-38.

[2]王天曦，李鴻儒，楊興華，等.SMT在電子工藝實(shí)習(xí)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2001，18（4）：87-89.endprint