SMT元器件装配教案项目1元件认识汇总.doc

宜宾职业技术学院教师工作页 Yibin Vocational & Technical College项目一SMT元器件认识教学班集：电子11级 学习时间：8H 子项目SMT元器件手工焊接训练学习目标1、会使用热风枪拆卸SMT元件 2、会认识SMT元器件工作对象：SMT元器件和电路板学习要求：1、通过拆卸废旧电脑板上的元件，学会使用热风枪；2、利用废旧电脑板元件认识SMT元器件；教 学 实 施 教学设计、教学方法描述：1、 教学环境：SMT实验室2、工具和仪器：废旧电脑板热风枪镊子,电烙铁尖嘴钳、锡膏3、教学方法：实物展示目标教学示范操作操作训练目标考核4、教学设计l 阅读实训指导书l 教师讲解操作步骤并示范l 学生进行操作训练l 检查成果l 再训练l 直至符合操作要求l 考核记录单项成绩2、教师操作示范、3、学生操作4、教师检查学生操作情况5、重新操作1、教学组织直至符合要求一、教学引入(5分钟)提出本课完成两个个目标1、会使用热风枪拆卸SMT元件2、会认识SMT元器件二、组织教学(20分钟)学生三人一小组，设一小组长，三小组为一大组，设一大组长。小组长和大组长均为技术骨干，有一定管理能力，能起示范带头作用，大组长要负责考核和辅导组员。另外设课代表一名，负责管理知道、考核统计、分发器材等。三、教学实施过程（一）认识使用热风枪1、认识SUNK0850热风枪名牌：认识品牌名称，额定电压和额定功率，生产厂家，联系电话等。面板：二合一功能电烙铁部分：认识携带的电烙铁、面板上的输出插孔，控制开关，温度调节。热风枪部分：认识携带的热风枪、面板上的输出插孔，控制开关，温度调节，风量风速调节等。2、热风枪使用方法正确使用热风枪可提高维修效率，如果使用不当，会将手机主板损坏。如有的维修人员在取下功放或CPU时，发现手机电路板掉焊点，塑料排线座及键盘座被损坏，甚至出现短路现象。这实际是维修人员不了解热风枪的特性造成的。因此，如何正确使用热风枪是维修手机的关键。1.吹焊小贴片元件的方法手机中的小贴片元件主要包括片状电阻，片状电容，片状电感及片状晶体管等。对于这些小型元件，一般使用热风枪进行吹焊。吹焊时一定要掌握好风量，风速和气流的方向。如果操作不当，不但会将小元件吹跑，而且还会损坏大的元器件。吹焊小贴片元件一般采用小嘴喷头，热风枪的温度调至2-3挡，风速调至1-2挡。待温度和气流稳定后，便可用手指钳夹住小贴片元件，使热风枪的喷头离欲拆卸的元件23CM，并保持垂直，在元件的上方向均匀加热，待元件周围的焊锡熔化后，用手指钳将其取下。如果焊接小元件，要将元件放正，若焊点上的锡不足，可用烙铁在焊点上加注适量的焊锡，焊接方法与拆卸方法一样，只要注意温度与气流方向即可。2.吹焊贴片集成电路的方法用热风枪吹焊贴片集成电路时，首先应在芯片的表面涂放适量的助焊剂，这样既可防止干吹，又能帮助芯片底部的焊点均匀熔化。由于贴片集成电路的体积相对较大，在吹焊时可采用大嘴喷头，热风枪的温度可调至3-4挡，风量可调至2-3挡，风枪的喷头离芯片2.5CM左右为宜。吹焊时应在芯片上方均匀加热，直到芯片底部的锡珠完全熔解，此时应用手指钳将整个芯片取下。需要说明的是，在吹焊此类芯片时，一定要注意是否影响周边元件。另外芯片取下后，手机电路板会残留余锡，可用烙铁将余锡清除。若焊接芯片，应将芯片与电路板相应位置对齐，焊接方法与拆卸方法相同。3、用热风枪练习拆卸SMT元器件每个学生发放一块废旧电脑主板，这种电脑主板可以在实训中心的机房维修部能找到很多，废物利用，有利于教学。用热风枪拆卸电脑板上的SMT元件：教师示范，用热风枪拆卸SMT元器件，然后让学生练习操作。因为是废旧电脑板来练习，不怕损坏电路板和元件一组一组的进行练习，组长首先学会操作，然后知道组员操作，给组员打单项成绩，全组组员的成绩会影响组长的成绩。教师巡回知道、示范、纠正错误操作。4、热风枪使用注意事项1）.热风枪的喷头要垂直焊接面，距离要适中。2）.热风枪的温度和气流要适当。3）.吹焊手机电路板时，应将备用取下，以免电池受热而爆炸。4）.吹焊结束时，应及时关闭热风枪电源，以免手柄长期处于高温状态，缩短使用寿命。5）.热风枪使用时或刚使用过后，不要去碰触喷嘴；热风枪的把手必需保持干燥、干净且远离油品或瓦斯。6）.热风枪要完全冷却后才能存放。7).不可将热风枪与化学类（塑料类）的刮刀一起使用。8).使用后应将喷嘴或刮刀的干油漆清除掉以免着火。9).须在通风良好的地方使用，因为从铅制品的油漆去除的残渣是有毒的。10).不能将热风枪当作吹风机使用。11).不可直接将热风对着人或动物。（二）、认识SMT元器件指导学生认识电脑主板上的各种SMT元器件：电阻、电容、电感、集成电路芯片等等。1 SMT（贴片）元器件 1）、SMT元器件的特点表面安装元器件也称作贴片式元器件或片状元器件，它有两个显著的特点：SMT元器件的体积比传统的元器件小很多；或者说，与同样体积的传统电路芯片比较，SMT元器件的集成度提高了很多倍。 SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。这样，印制板上的通孔只起到电路连通导线的作用，孔的直径仅由制作印制电路板时金属化孔的工艺水平决定，通孔的周围没有焊盘，使印制电路板的布线密度大大提高。2、SMT元器件的种类和规格表面安装元器件基本上都是片状结构。这里所说的片状是个广义的概念，从结构形状说，包括薄片矩形、圆柱形、扁平异形等；表面安装元器件同传统元器件一样，也可以从功能上分类为无源元件（SMC，Surface Mounting Component）、有源器件（SMD，Surface Mounting Device）和机电元件三大类。表面安装元器件按照使用环境分类，可分为非气密性封装器件和气密性封装器件。非气密性封装器件对工作温度的要求一般为070。气密性封装器件的工作温度范围可达到-55+125。气密性器件价格昂贵，一般使用在高可靠性产品中。片状元器件最重要的特点是小型化和标准化。已经制定了统一标准，对片状元器件的外型尺寸、结构与电极形状等都做出了规定，这对于表面安装技术的发展无疑具有重要的意义。 1）、无源元件SMCSMC包括片状电阻器、电容器、电感器、滤波器和陶瓷振荡器等。应该说，随着SMT技术的发展，几乎全部传统电子元件的每个品种都已经被“SMT化”了。如图 .1所示，SMC的典型形状是一个矩形六面体（长方体），也有一部分SMC采用圆柱体的形状，这对于利用传统元件的制造设备、减少固定资产投入很有利。还有一些元件由于矩形化比较困难，是异形SMC。图 .1 SMC的基本外形 片状元器件可以用三种包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。SMC的阻容元件一般用盘状纸编带包装，便于采用自动化装配设备。 表面安装电阻器表面安装电阻器按封装外型，可分为片状和圆柱状两种。在图 .2中，(a)图是片状表面安装电阻器的外形尺寸示意图，(b)图是圆柱形表面安装电阻器的结构示意图。表面安装电阻器按制造工艺可分为厚膜型和薄膜型两大类。片状表面安装电阻器一般是用厚膜工艺制作的：在一个高纯度氧化铝（Al2O3，9 %）基底平面上网印RuO2电阻浆来制作电阻膜；改变电阻浆料成分或配比，就能得到不同的电阻值，也可以用激光在电阻膜上刻槽微调电阻值；然后再印刷玻璃浆覆盖电阻膜并烧结成釉保护层，最后把基片两端做成焊端。圆柱形表面安装电阻器可以用薄膜工艺来制作：在高铝陶瓷基柱表面溅射镍铬合金膜或碳膜，在膜上刻槽调整电阻值，两端压上金属焊端，再涂覆耐热漆形成保护层并印上色环标志。图 .2 表面安装电阻器的尺寸与结构示意图 表面安装电阻网络表面安装电阻网络是电阻网络的表面安装形式。目前，最常用的表面安装电阻网络的外形标准有：0.150英寸宽外壳形式（称为SOP封装）有8、14和1 根引脚；0.220英寸宽外壳形式（称为SOMC封装）有14和1 根引脚；0.295英寸宽外壳形式（称为SOL封装件）有1 和20根引脚。 表面安装电容器 表面安装多层陶瓷电容器表面安装陶瓷电容器以陶瓷材料为电容介质，多层陶瓷电容器是在单层盘状电容器的基础上构成的，电极深入电容器内部，并与陶瓷介质相互交错。电极的两端露在外面，并与两端的焊端相连。多层陶瓷电容器的结构如图 .3所示。图 .3 多层陶瓷电容器的结构示意图表面安装多层陶瓷电容器所用介质有三种；COG、X7R和Z5U。其电容量与尺寸、介质的关系见表 .4。表 .4 不同介质材料的电容量范围型号COGX7RZ5U0805C120 C1812C105 0pF 801500pF18005 00pF120pF0.012F0.01 0.033F0.0390.12F0.0330.10F0.120.47F表面安装多层陶瓷电容器的可靠性很高，已经大量用于汽车工业、军事和航天产品。 表面安装钽电容器表面安装钽电容器以金属钽作为电容器介质。除具有可靠性很高的特点外，与陶瓷电容器相比，其体积效率高。表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分为非模压式和塑模式两种，目前尚无统一的标注标准。以非模压式钽电容器为例，其尺寸范围为：宽度1.273.81mm，长度2.547.239mm，高度1.272.794mm。电容量范围是0.1100F。直流电压范围为425V。 表面安装电感器表面安装电感器，矩形片状形式的电感量较小，其尺寸一般是4532或321 （公制），电感量在1H以下，额定电流是1020mA；其他封装形式的可以达到较大的电感量或更大的额定电流，图 .4是一种方形扁平封装的互感元件。图 .4 一种表面安装电感器 SMC的焊端结构无引线片状元件SMC的电极焊端一般由三层金属构成，如图 .5所示。图 .5 SMC的焊端构成焊端的内部电极通常是采用厚膜技术制作的钯银（Pd-Ag）合金电极，中间电极是镀在内部电极上的镍（Ni）阻挡层，外部电极是铅锡（Sn-Pb）合金。中间电极的作用是，避免在高温焊接时焊料中的铅和银发生置换反应而导致厚膜电极“脱帽”，造成虚焊或脱焊。镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；但镍的可焊接性较差，镀铅锡合金的外部电极可以提高可焊接性。 SMC元件的规格型号表示方法目前，我国尚未对SMT元件的规格型号表示方法制定标准，因生产厂商而不同。市场上销售的SMT元件，部分是国外进口，其余是用从国外厂商引进的生产线生产的，其规格型号的命名难免带有原厂商的烙印。下面各用一种贴片电阻和贴片电容举例说明。电子整机产品制造企业在编制设计文件和生产工艺文件、指导采购订货及元器件进厂检验、通过权威部门对产品的安全性认证时，都需要用到元器件的这些规格型号。 2）、SMD分立器件SMD分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、三极管、场效应管，也有由两、三只三极管、二极管组成的简单复合电路。 SMD分立器件的外形尺寸典型SMD分立器件的外形尺寸如图 . 所示，电极引脚数为2 个。图 . 典型SMD分立器件的外形尺寸二极管类器件一般采用二端或三端SMD封装，小功率三极管类器件一般采用三端或四端SMD封装，四端六端SMD器件内大多封装了两只三极管或场效应管。 二极管无引线柱形玻璃封装二极管无引线柱形玻璃封装二极管是将管芯封装在细玻璃管内，两端以金属帽为电极。通常用于稳压、开关和通用二极管，功耗一般为0.51W。塑封二极管塑封二极管用塑料封装管芯，有两根翼形短引线，一般做成矩形片状，额定电流150mA1A，耐压50400V。 三极管三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，Short Out-line Transistor），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。产品有小功率管、大功率管、场效应管和高频管几个系列。小功率管额定功率为100300mW，电流为10700mA；大功率管额定功率为300mW2W，两条连在一起的引脚是集电极。各厂商产品的电极引出方式不同，在选用时必须查阅手册资料。SMD分立器件的包装方式要便于自动化安装设备拾取，电极引脚数目较少的SMD分立器件一般采用盘状纸编带包装。 3）、SMD集成电路SMD集成电路包括各种数字电路和模拟电路的SSIULSI集成器件。由于工艺技术的进步，SMD集成电路的电气性能指标比THT集成电路更好一些。常见SMD集成电路封装的外形如图2.7所示。与传统的双列直插（DIP）、单列直插（SIP）式集成电路不同，商品SMD集成电路按照它们的封装方式，可以分成下列几类： SO（Short Out-line）封装引线比较少的小规模集成电路大多采用这种小型封装。SO封装又分为几种，芯片宽度小于0.15in、电极引脚数目少于18脚的，叫做SOP（Short Out-line Package）封装，见图 .7(a)；其中薄形封装的叫作TSOP封装；0.25in宽的、电极引脚数目在2044以上的，叫做SOL封装，如图 .7(b)所示。SO封装的引脚采用翼形电极，引脚间距有1.27mm、1.0mm、0.8mm、0. 5mm和0.5mm。 QFP（Quad Flat Package）封装矩形四边都有电极引脚的SMD集成电路叫做QFP封装，其中PQFP（Plastic QFP）封装的芯片四角有突出（角耳），薄形TQFP封装的厚度已经降到1.0mm或0.5mm。QFP封装也采用翼形的电极引脚形状，见图 .7(c)。QFP封装的芯片一般都是大规模集成电路，在商品化的QFP芯片中，电极引脚数目最少的有20脚，最多可能达到300脚以上，引脚间距最小的是0.4mm（最小极限是0.3mm），最大的是1.27mm。 LCCC（Leadless Ceramic Chip Carrier）封装这是SMD集成电路中没有引脚的一种封装，芯片被封装在陶瓷载体上，无引线的电极焊端排列在封装底面上的四边，电极数目为1815 个，间距1.27mm，其外形如图 .7(d)所示。 PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封装这也是一种集成电路的矩形封装，它的引脚向内钩回，叫做钩形（J形）电极，电极引脚数目为1 84个，间距为1.27mm，其外形如图所示。PLCC封装的集成电路大多是可编程的存储器，芯片可以安装在专用的插座上，容易取下来对它改写其中的数据；为了减少插座的成本，PLCC芯片也可以直接焊接在电路板上，但用手工焊接比较困难。常见SMD集成电路封装的外形4）、大规模集成电路的BGA封装BGA（Ball Grid Array）是大规模集成电路的一种极富生命力的封装方法。对于大规模集成电路的封装来说，20世纪90年代前期主要采用QFP（Quad Flat Package）方式，而90年代后期，BGA方式已经大量应用。应该说，导致这种封装方式改变的根本原因是，集成电路的集成度迅速提高，芯片的封装尺寸必须缩小。图 .10 QFP和BGA封装的集成电路比较图 .11 大规模集成电路的几种BGA封装结构3、表面安装元器件的基本要求及使用注意事项 1）、SMT元器件的基本要求表面安装元器件应该满足以下基本要求： 装配适应性要适应各种装配设备操作和工艺流程。SMT元器件在焊接前要用贴装机贴放到电路板上，所以，元器件的上表面应该适用于真空吸嘴的拾取。表面组装元器件的下表面（不包括焊端）应保留使用胶粘剂的能力。尺寸、形状应该标准化，并具有良好的尺寸精度和互换性。包装形式适应贴装机的自动贴装。具有一定的机械强度，能承受贴装应力和电路基板的弯曲应力。 焊接适应性要适应各种焊接设备及相关工艺流程。元器件的焊端或引脚的共面性好，适应焊接条件。再流焊 2355，焊接时间 20.2S； 波峰焊 2 05，焊接时间 50.5S。可以承受焊接后采用有机溶剂进行清洗，封装材料及表面标识不得被溶解。 2）、使用SMT元器件的注意事项 表面组装元器件存放的环境条件：环境温度 库存温度40；生产现场温度30；环境湿度 RH 0%；环境气氛 库存及使用环境中不得有影响焊接性能的硫、氯、酸等有毒气体；防静电措施 要满足SMT元器件对防静电的要求；元器件的存放周期 从元器件厂家的生产日期算起，库存时间不超过两年；整机厂用户购买后的库存时间一般不超过一年；假如是自然环境比较潮湿的整机厂，购入SMT元器件以后应在三个月内使用。 对有防潮要求的SMD器件，开封后72小时内必须使用完毕，最长也不要超过一周。如果不能用完，应存放在RH20%的干燥箱内，已受潮的SMD器件要按规定进行去潮烘干处理。在运输、分料、检验或手工贴装时，假如工作人员需要拿取SMD器件，应该佩带防静电腕带，尽量使用吸笔操作，并特别注意避免碰伤SOP、QFP等器件的引脚，预防引脚翘曲变形。3）、SMT元器件的选择选择表面安装元器件，应该根据系统和电路的要求，综合考虑市场供应商所能提供的规格、性能和价格等因素。主要从以下两方面选择。 SMT元器件类型选择选择元器件时要注意贴片机的精度。钽和铝电容器主要用于电容量大的场合。PLCC芯片的面积小，引脚不易变形，但维修不够方便。LCCC的可靠性高但价格高，主要用于军用产品中，并且必须考虑器件与电路板之间的热膨胀系数是否一致的问题。机电元件最好选用有引脚的元件。 SMT元器件的包装选择SMC/SMD元器件厂商向用户提供的包装形式有散装、盘状编带、管装和托盘，后三种包装的形式如图 .12所示。 散装。无引线且无极性的SMC元件可以散装，例如一般矩形、圆柱形电容器和电阻器。散装的元件成本低，但不利于自动化设备拾取和贴装。图 .12 SMT元器件的包装形式 盘状编带包装。编带包装适用于除大尺寸QFP、PLCC、LCCC芯片以外的其他元器件，如图 .12(a)所示。SMT元器件的包装编带有纸带和塑料带两种。纸编带主要用于包装片状电阻、片状电容、圆柱状二极管、SOT晶体管。纸带一般宽8mm，包装元器件以后盘绕在塑料架上。塑料编带包装的元器件种类很多，各种无引线元件、复合元件、异形元件、SOT晶体管、引线少的SOP/QFP集成电路等。纸编带和塑料编带的一边有一排定位孔，用于贴片机在拾取元器件时引导纸带前进并定位。定位孔的孔距为4mm（元件小于0402系列的编带孔距为2mm）。在编带上的元件间距依元器件的长度而定，取4mm的倍数。 管式包装。管式包装主要用于SOP、SOJ、PLCC集成电路、PLCC插座和异形元件等，从整机产品的生产类型看，管式包装适合于品种多、批量小的产品。 托盘包装。四、项目考核考核内容：1、考核学生掌握热风枪使用的情况 2、考核学生认识SMT元器件的情况考核方法： 教师考核各组组长技能掌握情况，打处单项成绩各组组长考核组员操作过程中技能掌握的情况，打出单项成绩 教师抽查少数同学技能掌握情况，验证组长所打出的单项成绩是否属实。 课代表记录全部本次单项成绩。实习报告：按要求撰写课 后 小 结任务设计可行性评价：教学不足与改进措施：任务布置课后任务：完成实习报告，预习实习指导书后续内容。11