SMT表面组装技术电子大专SMT技术教案.docx
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SMT表面组装技术电子大专SMT技术教案
SMT表面组装技术电子大专SMT技术教案
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
8.5几种常见的再流焊技术
使用教具
传统教具
教学目的
了解几种常见的再流焊技术；
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第六节几种常见的再流焊技术
一.热板传导再流焊
利用热板传导来加热的焊接方法称为热板再流焊。
二．气相再流焊
1、气相再流焊的定义
2、气相再流焊的原理
3、气相再流焊的特点
4、气相再流焊系统设备
三．激光再流焊
1．激光再流焊的原理
2．激光再流焊的特点
3．激光再流焊的工艺流程
四．再流焊接方法的性能比较
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第六节几种常见的再流焊技术
一.热板传导再流焊
利用热板传导来加热的焊接方法称为热板再流焊。
二．气相再流焊
1、气相再流焊的定义
•气相再流焊又称气相焊（VaporPhaseSoldering,VPS）、凝聚焊或冷聚焊，主要用于厚摸集成电路，是组装片式元件和PLCC器件时最理想的焊接工艺。
2、气相再流焊的原理
气相再流焊是利用氟惰性液体由气态相变为液态时放出的气化潜热来进行加热的一种焊接方法，其焊接原理如图8-23所示。
气相再流焊接使用氟惰性液体作热转换介质，加热这种介质，利用它沸腾后产生的饱和蒸气的气化潜热进行加热。
液体变为气体时，液体分子要转变成能自由运动的气体分子，必须吸收热量，这种沸腾的液体转变成同温度的蒸气所需要的热量气化热，又叫蒸发热。
反之，气体相变成为同温度的液体所放出的热量叫凝聚热，在数值上与气化热相等。
由于这种热量不具有提高气体温度的效果，因而被称为气化潜热，氟惰性液体由气态变为液态时就放出气化潜热
3、气相再流焊的特点
4、气相再流焊系统设备
（l）批量式VPS系统
l）普通批量式VPS系统
2）thermalmass批量式VPS系统
（2）连续式VPS系统
三．激光再流焊
激光再流焊是一种局部焊接技术，主要适用于军事和航空航天电子设备中的电路组件的焊接。
1．激光再流焊的原理
激光焊接是利用激光束直接照射焊接部位，焊接部位（器件引脚和焊料）吸收激光能并转成变热能，温度急剧上升到焊接温度，导致焊料熔化，激光照射停止后，焊接部位迅速空冷，焊料凝固，形成牢固可靠的连接，其原理如下图所示。
影响焊接质量的主要因素是：
激光器输出功率、光斑形状和大小、激光照射时间、器件引脚共面性、引脚与焊盘接触程度、电路基板质量、焊料涂敷方式和均匀程度、器件贴装精度、焊料种类等。
2．激光再流焊的特点
加热高度集中，减少了热敏器件损伤的可能性；焊点形成非常迅速，降低金属间化合物形成的机会；与整体再流法相比，减少了焊点的应力；局部加热，对PCB、元器件本身及周边的元器件影响小；焊点形成速度快，能减少金属间化合物，有利于形成高韧性、低脆性的焊点；在多点同时焊接时，可使PCB固定而激光束移动进行焊接，易于实现自动化。
激光再流焊的缺点是初始投资大，维护成本高，而且生成速度较低。
这是一种新发展的再流焊技术，它可以作为其他方法的补充，但不可能取代其他焊接方法。
3．激光再流焊的工艺流程
四．再流焊接方法的性能比较
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
8.7再流焊技术的新发展
使用教具
传统教具
教学目的
再流焊技术的新发展
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第七节再流焊技术的新发展
一．无铅再流焊
二．氮气惰性保护
三．双面加工
四.垂直烘炉
五.免洗焊接技术
六、通孔再流焊技术
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
磁场和磁路的有关概念
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第七节再流焊技术的新发展
一．无铅再流焊
1．无铅工艺与有铅工艺比较
2．无铅再流焊接的特点
（1）无铅工艺温度高，熔点比传统有铅共晶焊料高34℃左右。
（2）表面张力大、润湿性差。
（3）工艺窗口小，质量控制难度大。
（4）无铅焊点浸润性差，扩展性差。
（5）无铅焊点外观粗糙，因此传统的检脸标准与AOI需要升级。
（6）无铅焊点中孔洞（气孔）较多，尤其是有铅焊端与无铅焊料混用时，焊端上的有铅焊料先熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出去，造成孔洞。
一般情况下，BGA内部的孔洞不影响机械强度，但是大孔洞及焊接界面的孔洞，特别是当孔洞连成一片时会影响可靠性。
（7）缺陷多。
主要由于浸润性差，使自定位效应减弱造成的。
3．正确设置无铅再流焊温度曲线
4.几种典型的温度曲线
（1）三角形回流焊温度曲线
（2）升温一保温一峰值温度曲线
（3）低峰值温度曲线
二．氮气惰性保护
使用惰性气体，一般采用氮气
因为惰性气体可以减少焊接过程中的氧化，因此，这种工艺可以使用活性较低的焊膏材料。
这一点对于低残留物焊膏和免清洗尤为重要。
另外，对于多次焊接工艺也相当关键。
三．双面加工
双面板工艺已经相当普及，并且变得更加复杂。
这是因为它能给设计者提供更大、更灵活的设计空间。
双面板大大加强了PCB的实际利用率，因此降低了制造成本。
双面板采用的工艺目前的趋势逐渐倾向于双面再流焊，但工艺上仍有一些问题。
四.垂直烘炉
在温度曲线比普通再流焊机更为简单时，垂直烘炉可以成功地进行固化。
垂直烘炉使用一个垂直升降的PCB传输系统作为缓冲/堆积区，每一块PCB都必须通过这一道工序循环，这样就延长了PCB板在一个小占地面积的驻留的时间，得到足够长的固化时间，而同时减少了占地面积。
五.免洗焊接技术
传统的清洗工艺对环境有破坏作用，免洗焊接技术就成为解决这一问题的最好方法。
免洗焊接包括两种技术。
一种是采用低固体含量的免洗助焊剂；另一种是在惰性保护气体中进行焊接。
六、通孔再流焊技术
通孔再流焊接技术（THR，Through-HoleReflow），又称为穿孔再流焊PIHR（Pin-In-HoleReflow）。
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
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授课形式
新授
授课章节
名称
第八章小结
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
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08电子大专
授课课时
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新授
授课章节
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第9章测试技术
9.1SMT检测技术概述
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第一节SMT检测技术概述
一、SMT检测技术目的
二、SMT检测技术的基本内容
三、SMT检测技术的方法
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第一节SMT检测技术概述
一、SMT检测技术目的
PCB组件是现代电子产品中相当重要的一个组成部分，PCB的布线和设计追寻着电子产品向快速、小型化、轻量化方向迈进的步伐。
随着SMT的发展和SMA组装密度的提高，以及电路图形的细线化，SMD的细间距化，器件引脚的不可视化等特征的增强，PCB组件的可靠性和高质量将直接关系到该电子产品是否具有高可靠性和高质量，为此，采用先进的SMT检测技术对PCB组件进行检测，可以将有关的问题消除在萌芽状态。
二、SMT检测技术的基本内容
SMT检测技术的内容很丰富，基本内容包含：
可测试性设计；原材料来料检测；工艺过程检测和组装后的组件检测等。
1可测试性设计主要为在线路设计阶段进行的PCB电路可测试性设计，它包含光板测试的可测试性设计、可测试的焊盘、测试点的分布、测试仪器的可测试性设计等内容。
可测试性设计内容如图所示：
2原材料来料检测包含PCB和元器件的检测，以及焊膏、焊剂等所有SMT组装工艺材料的检测。
3工艺过程检测包含印刷、贴片、焊接、清洗等各工序的工艺质量检测。
组件检测含组件外观检测、焊点检测、组件性能测试和功能测试等。
三、SMT检测技术的方法
目前应用在电子组装工业中常使用视觉检查（visualinspection）和电气测试（electricaltest）。
SMT检测技术的方法分类如图所示。
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
第二节来料检测
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第二节来料检测
一、元器件来料检测
二、PCB的检测
三、组装工艺材料来料检测
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第二节来料检测
来料检测的主要内容和基本检测方法如表所示：
一、元器件来料检测
1元器件性能和外观质量检测
元器件性能和外观质量对表面组装组件SMA（SurfaceMountAssemblys）可靠性有直接影响，对元器件来料首先要根据有关标准和规范对其进行检查。
2元器件可焊性检测
元器件引脚（电极端子）的可焊性是影响SMA焊接可靠性的主要因素，导致可焊性发生问题的主要原因是元器件引脚表面氧化。
3元器件引脚共面性检测
表面组装技术是在PCB表面贴装元器件，为此，对元器件引脚共面性有比较严格的要求，一般规定必须在0.1mm的公差区内。
二、PCB的检测
PCB板组装者一直都在组装的生产过程中保有某些程度的检验方式。
其目的主要是想要除去一些外观上的缺陷及在电性测试前就先找出制程上的缺失并收集资料供制程上统计分析用，而且在元件引脚上由于表面组装技术比插孔（throughhole）技术要承受更大的应力，所以相较之下检验PCB板就显得更为重要。
1PCB尺寸与外观检测
2PCB的可焊性测试
3PCB阻焊膜完整性测试
4PCB内部缺陷检测
三、组装工艺材料来料检测
1焊膏检测
2焊料合金检测
3焊剂检测
4其它来料检测
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
9.2来料检测
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第二节来料检测
一、元器件来料检测
二、PCB的检测
三、组装工艺材料来料检测
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第二节来料检测
来料检测的主要内容和基本检测方法如表所示：
一、元器件来料检测
1元器件性能和外观质量检测
元器件性能和外观质量对表面组装组件SMA（SurfaceMountAssemblys）可靠性有直接影响，对元器件来料首先要根据有关标准和规范对其进行检查。
2元器件可焊性检测
元器件引脚（电极端子）的可焊性是影响SMA焊接可靠性的主要因素，导致可焊性发生问题的主要原因是元器件引脚表面氧化。
3元器件引脚共面性检测
表面组装技术是在PCB表面贴装元器件，为此，对元器件引脚共面性有比较严格的要求，一般规定必须在0.1mm的公差区内。
二、PCB的检测
PCB板组装者一直都在组装的生产过程中保有某些程度的检验方式。
其目的主要是想要除去一些外观上的缺陷及在电性测试前就先找出制程上的缺失并收集资料供制程上统计分析用，而且在元件引脚上由于表面组装技术比插孔（throughhole）技术要承受更大的应力，所以相较之下检验PCB板就显得更为重要。
1PCB尺寸与外观检测
2PCB的可焊性测试
3PCB阻焊膜完整性测试
4PCB内部缺陷检测
三、组装工艺材料来料检测
1焊膏检测
2焊料合金检测
3焊剂检测
4其它来料检测
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
9.3在线测试技术
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第三节在线测试技术
一、在线测试技术
在线测试（ICT，In-CircuitTest），是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。
它主要检查在线的单个元器件以及各电路网络的开、短路情况，具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。
二、针床式在线测试技术
在线测试根据PCB检测内容分为焊接工艺后检查焊锡桥接挂连、布线断线的短路／开路测试和检查各元器件是否正确装配的元器件测试两种。
三、飞针式在线测试技术
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第三节在线测试技术
一、在线测试技术
在线测试（ICT，In-CircuitTest），是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。
它主要检查在线的单个元器件以及各电路网络的开、短路情况，具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。
二、针床式在线测试技术
在线测试根据PCB检测内容分为焊接工艺后检查焊锡桥接挂连、布线断线的短路／开路测试和检查各元器件是否正确装配的元器件测试两种。
三、飞针式在线测试技术
1针床式在线测试仪的基本构成
下图所示为一种用于双面测试的针床式在线测试仪，它由系统控制、测量电路、测量驱动及上、下测试针床（夹具）等部分构成。
2针床的制作
针床在线测试仪必须用测试针床对PCB上的导电体进行接触性测试检查，从而采集电气信号。
因此在线测试仪的测定可靠性，取决于测试针的接触状态。
表面贴装电路板中，不能从单面测试所有布线结点的情况很多，因此需要采用从电路板两面测试的两面针床。
由于涉及PCB位置高精度吻合性、元器件对测试针位避让、PCB变形矫正等问题，两面针床的结构要求较复杂，对其制作要严格把关。
3测试设计
4自动在线测试机
在线测试机有如下一些特点：
（1）即刻判断和确定缺陷；
（2）能检测出绝大多数生产问题；
（3）可在线测试生成元器件库；
（4）提供系统软件，支持写测试和评估测试；
（5）对不同的元器件能进行模型测试。
三、飞针式在线测试技术
对于不能使用针床测试的印电路板，可以使用飞针方式的线测试仪。
典型的飞针方式在线测试仪，在X-Y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针，最小测试间隙可达0.2mm。
图所示为飞针式在线测试仪及其飞针在测状态示意图。
测试作业时，根据预先编排的坐标位置程序，移动测试探针到测试点处与之接触，各测试探针根据测试程序对装配的元器件进行开路/短路或元件测试。
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
08电子大专
授课课时
2
授课形式
新授
授课章节
名称
9.3在线测试技术
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第四节自动光学检测与自动X射线检测
一、人工目检
二、自动光学检测
1AOI工作原理
2AOI特点
3AOI在SMT生产上的应用策略
三、自动X射线检测
1X射线检测技术原理
2AXI检测的特点
3常见的X射线检测到的不良现象
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第四节自动光学检测与自动X射线检测
一、人工目检
人工目检（MVI，ManualVisualInspection）就是利用人的眼睛或借助简单的光学放大系统对组装电路板进行人工目视检测。
在当前高技术检测仪器还处不断完善的时期，目视检测仍然是一种投资少的行之有效的方法。
虽然它只能检测可视焊点外观缺陷情况，且检测速度慢，检测精度有限，但由于其检测方便、成本低，在SMA组件的常规检测中被广泛应用。
二、自动光学检测
1AOI工作原理
其工作原理如图所示。
当检测时AOI设备通过摄像头自动扫描PCB，将PCB上的元器件或者特征（包括印刷的焊膏、贴片元器件的状态、焊点形态以及缺陷等）捕捉成像，通过软件处理与数据库中合格的参数进行综合比较，判断元器件及其特征是否合格，然后得出检测结论，诸如元器件缺失、桥接或者焊点质量等问题。
2AOI特点
（1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关；
（2）快速便捷的编程系统：
（3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测；
（4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测；
（5）通过用墨水直接标记于PCB板上或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测电的核对。
3AOI在SMT生产上的应用策略
AOI可放置在印刷后、焊前、焊后不同位置。
（1）AOI放置在印刷后：
可对焊膏的印刷质量作工序检测。
可检测焊膏量过多、过少，焊膏图形的位置有无偏移、焊膏图形之间有无粘连。
（2）AOI放置在贴装机后、焊接前：
可对贴片质量作工序检测。
可检测元件贴错、元件移位、元件贴反（如电阻翻面）、元件侧立、元件丢失、极性错误、以及贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。
（3）AOI放置在再流焊炉后：
可作焊接质量检测。
可检测元件贴错、元件移位、元件贴反（如电阻翻面）、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球（引脚之间的焊球）、元件翘起（竖碑）等焊接缺陷。
三、自动X射线检测
1X射线检测技术原理
自动X射线检测（AXI，AutomaticX-rayInspection）其原理图如图所示。
当组装好的线路板（PCB）沿导轨进入机器内部后，位于线路板上方有一X射线发射管，其发射的X射线穿过线路板后，被置于下方的探测器（一般为摄像机）接受，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，如图所示，使得对焊点的分析变得相当直观，故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。
2AXI检测的特点
（1）对工艺缺陷的覆盖率高达97％。
可检查的缺陷包括：
虚焊、桥连、立碑、焊料不足、气孔、器件漏装等等。
尤其是X-ray对BGA、CSP等焊点隐藏器件也可检查。
（2）较高的测试覆盖度。
可以对肉眼和在线测试检查不到的地方进行检查。
比如PCBA被判断故障，怀疑是PCB内层走线断裂，X-ray可以很快地进行检查。
（3）测试的准备时间大大缩短。
（4）能观察到其他测试手段无法可靠探测到的缺陷，比如：
虚焊、空气孔和成型不良等。
（5）对双面板和多层板只需一次检查（带分层功能）。
（6）提供相关测量信息，用来对生产工艺过程进行评估。
如焊膏厚度、焊点下的焊锡量等。
3常见的X射线检测到的不良现象
（1）桥联不良，
（2）漏焊不良
（3）焊点不充分饱满
作业：
泰州机电高等职业技术学校教案
课题序号
1
授课班级
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授课课时
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授课形式
新授
授课章节
名称
第四节自动光学检测与自动X射线检测
使用教具
传统教具
教学目的
教学重点
教学难点
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
通过实习演示，教学效果良好
授课主要内容或板书设计
第四节自动光学检测与自动X射线检测
一、人工目检
二、自动光学检测
1AOI工作原理
2AOI特点
3AOI在SMT生产上的应用策略
三、自动X射线检测
1X射线检测技术原理
2AXI检测的特点
3常见的X射线检测到的不良现象
课堂教学安排
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
课前复习（20分钟）
新课导入（10分钟）
新课讲授（40分钟）
布置作业（20分钟）
教师提问：
教师提问：
教师布置作业并讲解；
学生完成作业
第四节自动光学检测与自动X射线检测
一、人工目检
人工目检（MVI，ManualVisualInspection）就是利用人的眼睛或借助简单的光学放大系统对组装电路板进行人工目视检测。
在当前高技术检测仪器还处不断完善的时期，目视检测仍然是一种投资少的行之有效的方法。
虽然它只能检测可视焊点外观缺陷情况，且检测速度慢，检测精度有限，但由于其检测方便、成本低，在SMA组件的常规检测中被广泛应用。
二、自动光学检测
1AOI工作原理
其工作原理如图所示。
当检测时AOI设备通过摄像头自动扫描PCB，将PCB上的元器件或者特征（包括印刷的焊膏、贴片元器件的状态、焊点形态以及缺陷等）捕捉成像，通过软件处理与数据库中合格的参数进行综合比较，判断元器件及其特征是否合格，然后得出检测结论，诸如元器件缺失、桥接或者焊点质量等问题。
2AOI特点
（1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关；
（2）快速便捷的编程系统：
（3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测；
（4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行
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