畢業(yè)設計論文-在高職類電子實習中引入SMT實踐教學

圖2片狀電容片狀電容主要是陶瓷疊片獨石結構，其外形代碼與片狀電阻含義相同，主要有：1005／*0402，1608／*0603，2012／*0805，3216／*1206，3225／*1210，4532／*1812，5664／*2225。表面貼裝器件表面貼裝器件包括表面貼裝分立器件（二極管、三極管、FET/晶閘管等）和和集成電路兩大類。①表面貼裝分立器件除了部分二極管采用無引線圓柱外形，主要外形封裝為小外形封裝SOP型和TO型。以下是幾種常見的外形圖，見圖3、圖4、圖5：圖3SOT-23圖4SOT-89圖5SOT-252②表面貼裝集成電路常用SOP和四列扁平封裝QFP封裝。見圖6和圖7。這種封裝屬于有引線封裝。圖6SOP圖7QFPSMD集成電路一種成為BGA封裝應用日益廣泛，主要用于引線多、要求微型化的電路，下圖為BGA的封裝圖，見圖8。圖8BGA2.3SMT工藝流程及工藝中常見的缺陷分析SMT工藝有兩類最基本的工藝流程，一類是焊錫膏—再流焊工藝，另一類是貼片膠—波峰工藝，見圖9、10。在各個工藝流程中都會出現(xiàn)一些常見地缺陷，例如，在印刷中會有焊錫膏圖形錯位偏移、焊錫膏圖形沾污、塌陷、粘連等；在貼片時會有元器件偏移、元器件貼錯、漏貼、極性貼反等。而在波峰焊、回流焊時都會有焊接缺陷如橋連、冷焊、多錫、少錫、焊點有氣泡、元器件偏移等。圖9焊錫膏—再流焊工藝流程圖圖10貼片膠—波峰焊工藝流程圖2.3.1焊膏印刷及其缺陷分析焊膏印刷就是用印刷機把糊狀焊膏漏印在需要貼裝片狀元器件的印制電路板的焊盤上。優(yōu)良的印刷圖形應該是縱橫方向均勻挺括、飽滿、四周清潔，焊錫膏占滿焊盤，但在印刷過程中常常會出現(xiàn)一些問題，產(chǎn)生不良的印刷效果。常見的印刷缺陷及產(chǎn)生的原因和解決對策：（1）焊錫膏圖形錯位原因：鋼板對位不當與焊盤偏移；印刷機印刷精度不夠。對策：調(diào)整鋼板位置；調(diào)整印刷機。（2）焊錫膏圖形拉尖，有凹陷原因：刮刀壓力過大；橡皮刮刀印度不夠；窗口特大。對策：調(diào)整印刷壓力；換金屬刮刀；改進模板窗口設計。（3）錫膏量太多原因：模板窗口尺寸過大；鋼板與PCB之間的間隙太大。對策：檢測模板窗口尺寸；調(diào)節(jié)印刷參數(shù)，特別是PCB模板的間隙。（4）圖形沾污原因：模板印刷次數(shù)多，未能及時擦干凈；錫膏質(zhì)量差；鋼板離動時抖動。對策：擦洗鋼板；換錫膏；調(diào)整機器。2.3.2貼片及其缺陷分析貼片就是指用一定的方法將片式元器件準確地放到PCB指定的位置上，它包含吸取\拾取和放置兩個動作。常見的貼片缺陷及產(chǎn)生的原因和解決對策：（1）元件漏貼原因：元件吸取太偏、不穩(wěn)定；飛達故障；真空過濾器太臟；真空不夠等。對策：更換飛達；更換或清洗真空過濾器；查看元件吸取狀況。（2）元件移位原因：影像處理中心補償出錯；PCB拼板中小板間距不一致；元件坐標不準。對策：查看設定的影像處理中心；修正元件坐標；查看PCB拼板大小。（3）元件翻面原因:元件在料內(nèi)較松，進料過程中被震翻；來料已翻。對策：檢查來料。（4）元件側立原因：元件數(shù)據(jù)中本體的尺寸公差給的過大；飛達故障；元件厚度設定不對；吸嘴彈性不良；來料已有破損。對策：檢查修改元件尺寸公差；更換飛達；更換吸嘴；檢查來料等。2.3.3波峰焊及其缺陷分析波峰焊就是利用熔融焊料循環(huán)流動的波峰面與裝有元器件的PCB焊接面相接觸，使熔融焊料不斷共給PCB和SMD的焊盤焊接面而進行的一種成組焊接工藝。常見的波峰焊缺陷及解決對策：一、焊點缺陷（1）橋連：兩焊點連接原因：過板速度過快；PCB上焊盤設計近；預熱溫度低；助焊劑失效或不足。對策：調(diào)整過板速度、預熱溫度；更改PCB上焊盤的設計；換助焊劑。（2）沾錫不良原因：元器件引腳和焊盤被氧化、有污染，可焊性差；預熱溫度低；助焊劑活性低；板速過快；錫鍋溫度低等。對策：調(diào)整預熱溫度、過板速度、錫鍋溫度；清潔焊盤和元器件引腳等。（3）錫尖原因：錫鍋溫度低；過板速度快，吃錫時間短；PCB板上有散熱塊結構。對策：調(diào)整錫鍋溫度、板速，更改PCB設計等。（4）焊點有氣孔原因：PCB內(nèi)有不易揮發(fā)物質(zhì)；預熱溫度低 ；過板速度快。對策：調(diào)整預熱溫度、過板速度；預先烘干PCB。二、PCB缺陷（1）PCB板變形，彎曲原因：預熱溫度高；過錫時間長；錫鍋溫度高；PCB有質(zhì)量問題（耐溫性差）；波峰焊后不冷卻或采用聚冷的方式。對策：調(diào)整預熱溫度、錫鍋溫度、板速等；檢查PCB質(zhì)量和改變設計；改變冷卻方式。（2）銅箔翹起，脫落原因：PCB表面加工不良，質(zhì)量不好；焊接溫度過高，時間太長。（3）PCB上有白色殘留物原因：錫鍋溫度偏低；板速過快；預熱溫度低；助焊劑量大；基板制作過程中有殘留物。三、元件安裝缺陷（1）元件抬高（立碑）原因：熱風刀壓力太強；PCB浸錫太深。（2）元器件燙傷原因：預熱溫度偏高；浸錫太深；錫鍋溫度太高；元器件本身耐熱性差。2.3.4再流焊及其缺陷分析再流焊就是預先在PCB焊接部位施放適量和適當形式的焊料，然后貼放表面組裝元器件，再利用外部熱源使焊料再次流動到焊接目的的一種成組或逐點焊接的工藝。常見的再流焊缺陷及解決對策：（1）橋連原因：焊膏塌落；焊膏太多；貼片時壓力太大；回流時升溫速度過快，焊膏中溶劑來不及完全揮發(fā)。對策：控制焊膏量；調(diào)整貼片壓力、升溫速度等。（2）虛焊原因：引腳共面性差；引腳和焊盤可焊性差；焊接時預熱溫度過高，加熱速度過快。對策：檢查和清潔元器件引腳；調(diào)整預熱溫度和加熱速度。（3）立碑原因：焊盤設計與布局不合理；焊盤兩端焊膏印刷量不均勻；貼片時受力不均勻；焊接時加熱速度過快。對策：調(diào)整貼片壓力和加熱速度；更改焊盤設計；控制焊膏印刷量。（4）錫珠原因：助焊劑過多，溶劑揮發(fā)不完全；模板厚度與開口尺寸過大；印刷時模板與焊盤對中偏移過大；貼片時Z軸壓力過大；回流時預熱時間短和升溫速度快。對策：調(diào)整模板與開口尺寸設計；調(diào)整貼片壓力大小和預熱實踐、升溫速度?；亓骱赋艘陨线@些常見的缺陷外還有冷焊、芯吸、氣孔、氣泡、焊錫過多或不足、PCB扭曲等。3SMT設備SMT生產(chǎn)設備主要有以下這些，有印刷設備、點膠設備、貼片設備、焊接設備、檢測設備等。在下面主要介紹印刷機、貼片機、回流焊爐這三種機器。3.1印刷機及其操作方法步驟3.1.1印刷機的結構印刷機主要由印刷工作臺、工作臺上的基板夾緊裝置、傳送導軌、刮刀頭、基板止檔器、攝像頭等裝置組成。3.1.2印刷機的技術參數(shù)印刷機的技術參數(shù)有刮刀壓力、刮刀硬度、刮刀速度、刮刀長度、刮刀夾角與傾斜角度、印刷行程、印刷間隙、分離速度等。這些參數(shù)都影響著焊膏的印刷效果。3.1.3印刷機操作方法步驟（以學校的機器為例，同下）EKRA印刷機的操作流程（1）檢查機器并開機（2）打開印刷機機頂部蓋（3）PCB板的定位（4）粗裝前后刮刀和模板（5）調(diào)節(jié)各項參數(shù)（6）細調(diào)刮刀和模板（7）上錫膏（8）收件印刷并檢驗（9）合格則連續(xù)印刷，不合格則重新調(diào)節(jié)參數(shù)（10）清潔、整理并關機3.2貼片機及其操作方法步驟3.2.1貼片機的結構貼片機的結構主要分為：機架、PCB傳送機構及支撐臺、X，Y/θ伺服、定位系統(tǒng)、光學識別系統(tǒng)、貼片頭、供料器、傳感器和計算機操作系統(tǒng)。3.2.2貼片機的技術參數(shù)（1）貼片精度（2）定位精度：①重復精度②分辨率（3）貼片速度3.2.3貼片機操作方法步驟貼片機（SUZUKI-SMT-2500R）操作一、貼片機操作前的安全性檢查（1）貼片機的操作平臺上不應該有其他物品堆放。（2）貼片機非操作人員嚴格禁止將手伸入機器平臺內(nèi)觸摸機器的相關部件，尤其是吸嘴。貼片啟動前檢查吸嘴是否在站位上，是否有錯位現(xiàn)象，有應及時糾正。（3）貼片機前后的玻璃擋板必須關閉，且擋板卡銷需和機器上的槽口吻合好。（4）貼片機前后緊急制動按鈕是否彈出，應使其彈出。（5）貼片機器平臺上所有的喂料器是否安裝正確，喂料器的定位針是否卡到位。否則，要及時糾正。二、貼片機的操作流程（1）貼片機的啟動，打開主電源開關、空氣壓力機開關、系統(tǒng)復位和自動檢查等。（2）貼片機的編程：①確定PCB尺寸和進板方向②確定PCB坐標原點③確定MARK點坐標④編輯元器件中心坐標⑤選擇貼裝頭⑥選擇吸嘴⑦確定喂料器⑧編輯貼裝元件影像和建立貼裝元件庫⑨優(yōu)化（3）貼片程序的調(diào)用和生產(chǎn)3.3回流焊爐及其操作方法步驟3.3.1回流焊爐的結構回流焊爐的結構主要有：加熱系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、焊膏回收處理系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。3.3.2回流焊爐一、操作前的準備工作及注意事項：（1）根據(jù)PCB板的寬度調(diào)整導軌寬度。（2）調(diào)整導軌時應把調(diào)整把手開關拉垂直，調(diào)整寬度時應輕微的旋轉把手，同時PCB板試測導軌的寬度，使其達到設定的寬度。（3）檢查緊急制動開關是否被按下。（4）檢查回流焊爐蓋板是否蓋嚴實，同時檢查兩側的鎖扣是否扣牢。（5）回流焊路上禁止擺放茶杯衣物等雜物。二、回流焊路的運行步驟（1）打開電源。（2）在主菜單中進入【文件管理】菜單界面。（3）界面進入上次PCB板焊接的溫度。（4）PCB板進入焊接之前應設置理想焊接溫度曲線，一般情況下H1、H2溫度分別為300度，H3、H4溫度分別為220度，H5溫度設定為240度，H6、H7設定為280度，H8、H9設定為300度。（5）速度一般設定為0.6m/min，同時把所有加熱區(qū)打開，然后裝載數(shù)據(jù)，裝載后開始監(jiān)控。（6）打開監(jiān)控，機器開始加熱，當實際溫度達到設定溫度后，等待10分鐘，使腔體內(nèi)的溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)。（7）把回流焊爐兩端的蓋板移開，這時方可從導軌入口處擺放PCB，進行焊接。（8）在導軌出口處，等待PCB板傳出，并及時移走PCB。4SMT產(chǎn)品生產(chǎn)實習在本次實習中，將通過一個貼片收音機全過程的生產(chǎn)，讓我們進一步了解SMT的基礎理論并嘗試SMT實踐操作。同時，通過實習，是我們了解收音機的基本工作原理；熟悉電子產(chǎn)品的整機裝配過程、訓練裝配機能；能檢驗收音機的裝配質(zhì)量、并排除一些常見故障。4.1HX203AM\FM收音機電路介紹4.1.1概述HX203調(diào)頻收音機，是一塊日本索尼公司生產(chǎn)的CXA1691M單片集成電路為主體，加上少量外圍元件的微型低壓收音機。工作電源電壓范圍為2-7.5V，Vcc=6V是RL=8Ω的音頻輸出功率=500mv。電路內(nèi)處設有調(diào)諧指示LED驅動器，電子音量控制器外，還設有FM靜噪功能。4.1.2收音機原理分析下圖為HX203FM/AM集成電路原理圖，見圖11。圖11HX203FM/AM集成電路原理圖（1）調(diào)幅（AM）部分中波調(diào)幅廣播信號由磁棒線圈T1和可變電容C0組成的諧調(diào)回路選擇，送入IC的10腳。本振信號與振蕩線圈T2和可變電容C0、C4、C04、微調(diào)電容及與IC內(nèi)部電路組成的本機振蕩產(chǎn)生，并與由IC第10腳送入的中波調(diào)幅廣播信號在IC內(nèi)部進行混頻，混頻后產(chǎn)生的多種頻率信號，經(jīng)過中頻變壓器T3（包含內(nèi)部的諧振電容）組成的中頻選頻網(wǎng)絡及465KHz陶瓷濾波器CF2、CF3雙重選頻，得到的465KHz中頻調(diào)幅信號耦合到IC第16腳進行中頻放大，放大后的中頻信號在IC內(nèi)部的檢波器中進行檢波，檢出的音頻信號由IC的第23腳輸出，進入第24腳進行功率放大，放大后的音頻由IC的第17腳輸出，推動揚聲器發(fā)聲。（2）調(diào)頻（FM）部分由拉桿天線收到的調(diào)頻廣播信號，經(jīng)C1耦合，到IC第12腳高頻放大，之后高頻信號被送到IC第9腳，接IC第9腳的L1和可變電容C0、微調(diào)電容C03組成調(diào)諧回路，對高頻信號選擇，在IC內(nèi)部進行混頻。本振信號由振蕩線圈L2和可變電容C0與IC第7腳相連的內(nèi)部電路組成的本機振蕩器產(chǎn)生，在IC內(nèi)部與高頻信號混頻后得到多種頻率的合成信號由IC第14腳輸出，經(jīng)R6耦合至10.7MHz的陶瓷濾波器CF4得到10.7MHz中頻調(diào)諧信號進入IC第17腳FM中頻放大，鑒頻后得到的音頻信號由IC的第23腳輸出，進行IC第24腳進行放大，放大后的音頻信號由IC第27腳輸出，推動揚聲器發(fā)聲。（3）音量控制電路由電位器Rp50K調(diào)節(jié)IC教的直流電位高低來控制收音機的音量大小。（4）AM/FM波段轉換電路由電路圖可以看出當IC第15腳接地時，IC處于AM工作狀態(tài)；當IC的15腳與地之間串接C7時，IC處于FM工作狀態(tài)。波段開關控制電路非常簡單，只需用一只單刀雙擲（1X2）開關，便可方便地進行波段轉換控制。（5）增益調(diào)正電路IC第1腳接可調(diào)電阻，可根據(jù)需要調(diào)整電路的增益，控制靈敏度的高低。4.2實習產(chǎn)品安裝工藝4.2.1安裝流程與裝配圖（見圖12、13圖12HX203AM\FM收音機裝配圖圖13SMT實習產(chǎn)品裝配工藝流程4.2.2安裝具體（1）元器件初步檢測檢測內(nèi)容有四聯(lián)、振蕩線線圈（紅）、陶瓷濾波器、可調(diào)電阻、電阻、電容、撥動開關、發(fā)光二極管。（2）元器件的準備①將所有元器件引腳上的漆膜、氧化膜清除干凈，并將電阻發(fā)光二極管引腳擇彎。②組合件準備：將電位器撥盤裝在電位器上，并用螺釘固定；并將磁棒套入天線線圈及磁棒支架。（3）貼片焊接①貼片機焊接采用大型設備全自動貼片機進行全自動貼片操作。②人工貼片焊接選用長壽命尖嘴30W外熱式電烙鐵焊接。焊錫絲用0.8-1mm，不能太粗，按要求將貼片元器件焊上印制板相應位置上。（4）檢驗檢驗貼片焊接質(zhì)量，有無虛焊、搭焊等現(xiàn)象。（5）插裝元件插裝正面直插式元件，如電阻、電容、中周、四聯(lián)、電位器中波磁性天線線卷、電池夾、插孔連接線等。（6）部件裝配①將四聯(lián)安裝在印制電路板正面，將天線組合件上的支架放在印制電路板反面四聯(lián)上，然后用螺釘固定，并將彎腳焊牢，安裝時注意AM、FM聯(lián)方向。②中波天線線圈的焊接。③將加工好的發(fā)光二極管，從電路板正面插入孔內(nèi)，待發(fā)光管的紅色部分完全露出線路板時焊接。（7）前框準備①將喇叭安裝于前框。②將耳機插孔用螺母固定在機殼相應位置。③插上正極片與負極彈簧，并在指定處焊牢。④焊上相應的導線，并接入印刷版相應位置。⑤按正確方向將調(diào)諧盤安裝在四聯(lián)軸上，用螺釘固定。⑥將拎帶套在前框內(nèi)。⑦將周率板反面雙面膠保護紙去掉，然后要貼裝到位，再撕去正面保護膜。（8）后蓋準備①將拉桿天線用螺釘固定于后蓋上。②試聽：將電路板與前框相上應連接接好，同上3V電源，正常情況下應能收到本地AM/FM電臺。（9）進殼①將組裝完畢的機芯裝入前框，一定要到位。②用自攻螺釘將電路板固定于機殼。4.3測量與調(diào)試4.3.1（1）穩(wěn)壓電源3V（300mA）（2）AM調(diào)幅高頻信號發(fā)生器1臺（3）FM高頻信號發(fā)生器1臺（4）示波器1臺（5）毫伏表1臺（6）環(huán)形天線1只（7）無感螺絲批1只（8）萬用表1只4.3.2在收音機裝配和焊接完成之后，需要用萬用表對整機工作電壓（主要是CXA1691M各管腳電壓）進行測量，CXA1691M管腳直流工作電壓參考所示數(shù)值大致相符，測量都滿足要求后，可進行下一步的安裝與調(diào)試。如果所測電壓于上表所列數(shù)據(jù)相距太大，則要檢查有問題引腳周圍的元器件和印刷電路板是否有短接或斷開的地方，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，直致所有管腳電壓正常。4.3.3（1）中頻調(diào)試接通3V電源，在AM/FM兩個波段均能聽到廣播電臺的聲音后，即可進行調(diào)試工作。①AM頻率覆蓋調(diào)整將波段開關位置于AM，四聯(lián)電容旋到低端，高頻信號發(fā)生器的調(diào)制方式置于AM，載頻調(diào)到465KHz,輸出調(diào)到10mv/M，調(diào)制頻率到1000Hz，調(diào)制度為30%，收到信號示波器上顯示1000Hz的波形，用無感螺絲批調(diào)節(jié)T3（黃）中周使輸出最大，465KHz中頻即調(diào)好。②FM中頻率為10.7MHz，因本機使用了10.7MHz陶瓷濾波器和鑒頻器使FM中頻無需調(diào)試。（2）覆蓋及統(tǒng)調(diào)調(diào)試①調(diào)幅接收調(diào)試將波段開關置于AM，高頻信號發(fā)生器調(diào)制方式置于AM載頻調(diào)到520KHz輸出場強5mv/M，調(diào)制頻率1000Hz，調(diào)制度30%，四聯(lián)調(diào)制低端，用無感螺絲批調(diào)節(jié)T2（紅）振蕩線圈，收到信號后，再將四聯(lián)旋至最高端，高頻信號發(fā)生器的載頻調(diào)到1620KHz，調(diào)AM振蕩微調(diào)電容C04，使聲音輸出至最大。將信號發(fā)生器載頻調(diào)至600KHz，輸出場強5mn/M，收到600KHz信號后，調(diào)至中波磁棒線圈位置，使輸出最大為止，然后將載頻調(diào)至1400KHz，之后，調(diào)節(jié)四聯(lián)微調(diào)C01，使輸出為最大，反復調(diào)節(jié)600KHz和1400KHz直至二點輸出均為最大為止，用蠟將線圈封固。②調(diào)頻接收調(diào)試波段開關置于FM，高頻信號發(fā)生器調(diào)制方式置于FM，調(diào)制度頻偏75KHz，載頻調(diào)為108MHz，輸出幅度40μV左右，四聯(lián)置高端，調(diào)節(jié)四聯(lián)微調(diào)電容C02，收到信號后再調(diào)C03使輸出最大，然后將四聯(lián)電容旋至低端，載頻調(diào)為64MHz，輸出幅度40μV左右，調(diào)節(jié)L2磁芯電感，收到信號后調(diào)L2磁芯電感使輸出為最大，高端108KHz和低端64MHz，重復以上步驟，直至使輸出最大為止。頻率調(diào)至80Mhz，調(diào)L1電感磁芯，使聲音最大，此為統(tǒng)調(diào)點。③將拉桿天線引線接上，蓋上后蓋。④裝上兩節(jié)5號電池，即可正常收聽。4.4常見故障及排除方法（1）無聲：首件檢查IC有無焊好，有無漏焊、搭焊、IC的方向有無焊錯，IC引腳電容有無接好，電解電容正負極性有無焊反。IC從1—28腳的引出腳所接元件是否正確，按原理圖檢查一遍，插孔是否接對。（2）自激嘯叫聲：檢查電容是否接牢。（3）發(fā)光管不亮：發(fā)光二極管焊反或者損壞。（4）機振：音量開大時，喇叭中發(fā)出“嗚嗚”聲，用耳機試聽則沒有，原因為L1，L2磁芯松動，隨著喇叭音量開大時而產(chǎn)生共振，解決方法：用蠟封固磁芯，即可排除。（5）AM無聲：檢查無線線圈三根引出線是否有斷線，與電路相關焊點連接是否正確。檢查振蕩線圈T2（紅）是否存在開路。用數(shù)字萬用表測量其正常值1-3腳為2.8Ω左右，4-6腳各為0.4Ω左右。如偏差太大，則必須更換。也可用示波器（20M）測振蕩波形以檢查AM是否振蕩。也可用檢測好的180P電容換下機器上的電容180P電容，看是否起振。（6）FM無聲：線圈L1,L2是否焊接可靠；二端鑒頻器（CF1）是否焊接不良；電阻是否焊接正確；三端濾波器（C