SMT小型教学系统在电子工艺实习中的应用

文章编号：1671-489X（2015）08-0141-02

1 引言

随着SMT（Surface Mount Technoogy，表面贴装技术）的发展和应用，中国已经成为世界第一SMT产业大国。对于当代大学生，掌握SMT工艺知识显得非常必要。但是就SMT实际生产工艺流程看，仅一台自动贴片机价格就要百万元人民币以上，这对于目前我国国情而言显然不现实；而且这种自动化程度很高的设备也很难组织学生动手操作。笔者根据SMT工艺技术，结合实践教学的内涵，采用一种低成本SMT教学系统，并在电子工艺实习中得到应用，既达到教学要求，又节省大量的经费投入（该SMT实习教学系统只需几万元），是值得大力推广的。

2 教学型SMT系统的实现

SMT教学工艺流程：锡膏印刷→丝印质量检查→元件手工贴装→贴装质量检查→回流焊→焊接质量检查。整个系统只需要焊膏专用冰箱、手动锡膏印刷台、激光钢模板、手动贴片台、真空吸笔及回流焊机。下面就锡膏印刷、元件手动贴装及回流焊这三个重要的工艺过程进行探讨分析。

手动锡膏印刷 采用手动锡膏印刷台，用刮刀将锡膏通过激光钢模板漏印到PCB焊盘上。整个丝印过程可分为以下几步。

1）搅拌锡膏。搅拌有两个作用：一是使锡膏搅拌均匀，二是调整锡膏的粘度。锡膏的粘度直接影响印刷性能的好坏。如果粘度太大，则锡膏较难穿过模板的开孔，导致印出的线条残缺不全；如果粘度太小，则容易塌边和流淌，线条的平整性和印刷的分辨率将受到影响。将锡膏保存在0～5 ℃环境中，从冰箱取出后置于温度为20～25 ℃，相对湿度为40%～60%环境中，让其自然升温20分钟左右，然后用玻璃棒搅拌。

2）丝印焊锡膏。采用厚度为0.16 mm的激光钢模板，应用手动锡膏印刷台将锡膏漏印到PCB焊盘上，为元器件的焊接做准备。它位于SMT工艺流程的第一道工序，也是SMT质量的基础。焊锡膏的涂覆采用刮刀漏印模版印刷的方法。在印刷时，将刮刀以一定的压力和一定的速度推动焊锡膏，使之通过激光钢模板上的焊盘漏孔分配到PCB焊盘上，如图1所示。经实践证明，焊接质量可靠，焊盘锡量饱满且不产生桥接。

手工贴装 元件手工贴装是指应用真空吸笔将表面贴装器件准确安装到PCB印制电路板的相应位置上。贴装静电敏感器件必须戴良好的防静电腕带，并在接地良好的防静电工作台上进行贴装；贴装方向必须符合装配图的要求；贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正；元器件贴放后要用镊子轻轻锨压元器件体顶面，使贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。手工贴装示意图如图2所示。

回流焊 贴好元器件后，经检查无误贴、反向、错位等问题后，将PCB印制电路板放入回流焊机的传送带上，进入最后一道工序――回流焊接，其中温度控制是影响回流焊接质量的最重要因素。一般来说，回流焊接分为预热、保温、回流、冷却四步。预热是把室温的PCB印制板加热到150～170 ℃，以便尽快步入保温段，保温段温度180 ℃。其主要目的是让各元件温度达到稳定，以缩小温差，使整个PCB印制板的温度趋于平衡。在回流段，把加热器的温度设定最高到245 ℃，各器件的温度快速上升达到峰值温度。在传送带从炉膛中送出PCB印制板后，焊膏中的锡铅粉末已被融化并充分润湿焊盘，经冷却后得到明亮规则的焊点。另外，环境湿度在回流焊接过程中对焊接的质量也起着很大的影响，如果相对湿度大于75%以上，器件金属表面及引脚易产生白色腐蚀物，因此，工艺流程中要求相对湿度保持在40%～60%。

3 SMT教学实践

首先讲授当代电子装配技术的发展历程和趋势，拓展学生的视野，然后通过展示实验室SMT教学设备，对照THT（Through Hoe Technoogy，通孔插装技术）和SMT工艺产品，让学生进一步了解电子产品的发展趋势及新工艺、新技术，充分调动他们的创新思维。对于SMT工艺流程的介绍，重点强调安全意识和操作规范。这三项教学内容只占总学时数的20%，将其他大部分时间留给学生自己动手操作。

SMT实习产品为贴片式收音机的制作，产品制作流程如图3所示。制作过程中手工贴片是最大的难点。由于贴片元件的体积小，并且不同规格和型号其外观也几乎一样，特别是对于贴片电容，规格参数又没标记，因此很容易装错而且很难检查出来。为此采取流水线贴片法来解决这一难题。学生从工位1在印好焊膏的印制板上，用真空吸笔贴装元件1，然后传到工位2贴装元件2，依次传到工位n，完成全部贴片元件的贴装。经反复实践证明这种组织方式进行有序、适应性强，成功率高。图4所示为学生制作的贴片收音机的焊接效果。

4 实践教学体会

采取的SMT小型教学系统自2012年投入教学以来，每年接纳2500名学生实习，学生兴趣较浓，反映良好。通过SMT实习，学生不仅真切地接触了新工艺、新技术，而且开拓了新思路，打破了对微电子产品制作的神秘感，增强了学生的自信心，为其今后的实践学习夯实了基础。

通过对SMT实习的教学实践，深深感到将新技术、新工艺引入实践教学不一定非得使用最先进的、价格高昂的设备。只要把握新技术的精髓与实践教学的内涵，就能设计出符合当前教育经费实情的普及型教学设备。今后将进一步把更多的新工艺、新技术引入到实践教学环节中来。

[1]王天嘻.李鸿震.杨兴华.等. SIT在电子工艺实习中的应用[J]. 实验技术与管理.