SMT小型教學系統在電子工藝實習中的應用

唐如龍　張迅

摘 要 SMT表面貼裝技術是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。從實際出發，把現代SMT工藝技術與實踐教學的內涵相結合，在電子工藝實習中應用一種小型SMT教學系統，獲得良好的教學效果和實踐經驗。

關鍵詞 SMT；絲印；電子工藝實習

中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：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）的發展和應用，中國已經成為世界第一SMT產業大國[1]。對于當代大學生，掌握SMT工藝知識顯得非常必要。但是就SMT實際生產工藝流程看，僅一臺自動貼片機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實；而且這種自動化程度很高的設備也很難組織學生動手操作。筆者根據SMT工藝技術，結合實踐教學的內涵，采用一種低成本SMT教學系統，并在電子工藝實習中得到應用，既達到教學要求，又節省大量的經費投入（該SMT實習教學系統只需幾萬元），是值得大力推廣的[2]。

2 教學型SMT系統的實現

SMT教學工藝流程：錫膏印刷→絲印質量檢查→元件手工貼裝→貼裝質量檢查→回流焊→焊接質量檢查。整個系統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。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 ℃環境中，從冰箱取出后置于溫度為20～25 ℃，相對濕度為40%～60%環境中，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備。它位于SMT工藝流程的第一道工序，也是SMT質量的基礎。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。經實踐證明，焊接質量可靠，焊盤錫量飽滿且不產生橋接。

手工貼裝 元件手工貼裝是指應用真空吸筆將表面貼裝器件準確安裝到PCB印制電路板的相應位置上。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行貼裝；貼裝方向必須符合裝配圖的要求；貼裝位置準確，引腳與焊盤對齊，居中，切勿貼放不準，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的傳送帶上，進入最后一道工序——回流焊接，其中溫度控制是影響回流焊接質量的最重要因素。一般來說，回流焊接分為預熱、保溫、回流、冷卻四步。預熱是把室溫的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到穩定，以縮小溫差，使整個PCB印制板的溫度趨于平衡。在回流段，把加熱器的溫度設定最高到245 ℃，各器件的溫度快速上升達到峰值溫度。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，經冷卻后得到明亮規則的焊點。另外，環境濕度在回流焊接過程中對焊接的質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教學實踐

首先講授當代電子裝配技術的發展歷程和趨勢，拓展學生的視野，然后通過展示實驗室SMT教學設備，對照THT（Through Hole Technology，通孔插裝技術）和SMT工藝產品，讓學生進一步了解電子產品的發展趨勢及新工藝、新技術，充分調動他們的創新思維。對于SMT工藝流程的介紹，重點強調安全意識和操作規范。這三項教學內容只占總學時數的20%，將其他大部分時間留給學生自己動手操作。

SMT實習產品為貼片式收音機的制作，產品制作流程如圖3所示。制作過程中手工貼片是最大的難點。由于貼片元件的體積小，并且不同規格和型號其外觀也幾乎一樣，特別是對于貼片電容，規格參數又沒標記，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。經反復實踐證明這種組織方式進行有序、適應性強，成功率高。圖4所示為學生制作的貼片收音機的焊接效果。

4 實踐教學體會

采取的SMT小型教學系統自2012年投入教學以來，每年接納2500名學生實習，學生興趣較濃，反映良好。通過SMT實習，學生不僅真切地接觸了新工藝、新技術，而且開拓了新思路，打破了對微電子產品制作的神秘感，增強了學生的自信心，為其今后的實踐學習夯實了基礎。

通過對SMT實習的教學實踐，深深感到將新技術、新工藝引入實踐教學不一定非得使用最先進的、價格高昂的設備。只要把握新技術的精髓與實踐教學的內涵，就能設計出符合當前教育經費實情的普及型教學設備。今后將進一步把更多的新工藝、新技術引入到實踐教學環節中來。

參考文獻

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

[2]王天曦，李鴻儒，楊興華，等.SMT在電子工藝實習中的應用[J].實驗技術與管理，2001，18（4）：87-89.endprint