电子SMT虚拟制造培训实习报告.docx

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电子SMT虚拟制造培训实习报告

电子工艺实习报告

题目：

电子SMT虚拟制造培训

院系：

电气工程学院

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

日期：

第一章AltiumDesigner项目实习

第一节原理图的设计···········································2

第二节原理图元件库元件设计···································3

第三节PCB设计················································3

第四节PCB元件库元件设计······································4

第五节上机过程遇到的问题及解决方法····························5

第二章SMT电子虚拟制造部分······························5

第一节EDA设计文档导入········································5

第二节SMT生产线工艺仿真······································7

第三节设备编程···············································8

第三章实习体会、不足及感谢·····························10

第四章附录············································13

附录一：

AltiumDesigner原理图·································13

附录二：

AltiumDesignerPCB图·································15

附录三：

AltiumDesigner器件图·································16

附录四：

AltiumDesigner封装图·································16

第一章AltiumDesigner项目实习

第一节原理图设计

一、新建原理图

具体步骤如下：

第一步：

创建工程文件：

File→New→Project→PCBProject（所创建的文件保存在一个新建文件夹中）；

第二步：

添加项目文件：

右击PCBProject→AddNewtoProject→Schematic（新建完成后和工程文件保存在同一个文件夹里）

二、绘制原理图

此部分主要学习如何让在原理图中放置器件及连线。

常用基本元器件可在MiscellaneousDevices库和MiscellaneousConnectors库两个基本库中找到，双击后拖到原理图中使用。

一些常用的集成芯片也可以在librariessearch中输入芯片名字、型号查找得到。

在原理图中放置芯片放定前可通过空格键来调整元件摆放方向。

放置元器件后，右击元器件选择Properties可改动元件属性以及元件的镜像对称与反转。

放置好器件后可通过Placewire按键来放置导线，放置时当有红色叉号出现时为已连接上。

原理图的绘制要勤加练习，只有多练习才能熟悉操作步骤，准确找到相应元件，并做出更美观的布线。

以下是我实习中所做的原理图：

工程四：

第二节原理图元件库的元件设计

一、创建自定义元件库

右击PCBProject→AddNewtoProject→SchematicLibraries（新建完成后和工程文件保存在同一个文件夹中）

二、自定义元器件的绘制

这部分主要学习滑动变阻器、运算放大器及一些简单集成芯片的绘制

在新建好的原理图库中单击右键Place可选择要放置的图形，集成芯片一般为矩形，运算放大器一般为三角形。

放置好图形后按同样的步骤放置引脚。

引脚放置后双击引脚可更改引脚名称、外观、属性等。

选中元件图形，拉动可更改其大小宽度。

画好后右击元件通Tool中的期间属性可更改器件名称及属性。

绘制自定义元件要求美观，比例协调，因此在绘制过程中要不断的与原理图中其它器件进行对比，使元件的大小适宜、美观。

以下是我实习中所做的器件图：

工程四：

第三节PCB图的设计

一、新建PCB

右击PCBProject→AddNewtoProject→PCB（新建完成后和工程文件保存在同一个文件夹中）

二、PCB图绘制流程

第一步：

画好原理图添加完各器件封装图并编译成功。

第二步：

在Design工具栏里选择UpdatePCB然后选择执行更改，更改成功后在PCB图中就会出现各元件的封装图。

第三步：

按原理图模块顺序排列各器件，使PCB图尽量美观且交叉线最少。

第四步：

画布线外围即自动布线范围。

第五步：

调节线宽，应对VCC、GND等电源线加宽以便与其他线对比。

第六步：

选择AutoRoute→All进行自动布线。

第七步：

进行滴泪操作。

第八步：

给布完线的PCB图覆铜。

Place→PolygonPour菜单下将铜改成网格状、去除死铜、接地并在顶层和底层分别覆铜。

第九步：

topoverlay层写上自己的信息如：

学号、日期等。

以下是我实习过程中所做的PCB图：

工程四：

第四节：

PCB元件库的元件设计

一、创建PCB元件库

右击PCBProject→AddNewtoProject→PCBLibraries（新建完成后和工程文件保存在同一个文件夹中）。

二、利用向导自定义封装

本次实习过程中主要学习了电解电容封装自定义，如何添加贴片，画外包装，修改孔间距以及线宽是主要学到的内容。

建立自定义封装的另一个主要应用是利用向导创建自定义封装。

基本的步骤是选择Tools→ComponentWizard在向导中选择所需的封装类型，一般常用的有：

对于长方形两排的芯片一般选择SOP和DIP封装，对于正方形大规模芯片一般采用QUAD类型的封装。

在向导的最后一步中可以更改管脚的数目，以实现任意管脚的封装。

封装定义好后可以导入到原理图中的元件上。

下面是我在实习工程中所做的封装图：

工程四：

第五节学习过程中遇到的一些问题及解决办法

在上机的过程中，不可避免的会遇到一些问题，下面是我总结的一些在编译过程中常见的问题:

1.offsheet警告：

这个警告的意思是原理图中有些引线或引脚超出了图纸的大小范围。

更改办法是把超出部件向空白部分移动，实在不行就更改图纸大小。

更改方法是在图纸中点击右键选择option选项更改图纸大小。

2.元器件警告：

元器件命名重复、或未命名都活在编译时出现错误。

尤其是元件未命名而且隐藏显示名字时，这种错误比较难找，这就要求我们在放置元件时就按顺序更改好名字，以防出现错误。

3.管脚警告：

在画自定义元件时没有更改其引脚属性时就会在编译时出现这种错误，更改办法就是重新更改引脚属性。

4.转化成PCB时的警告：

转换成PCB图时常见的警告有，某些器件未添加封装图，添加封装图但未添加对应封装库等。

第二章SMT电子虚拟制造部分

第一节EDA设计文档导入

EDA设计文档导入即要求PCB原理图的设计需要规范，主要有PCB布局设计和PCB布线设计。

一、PCB布局设计：

先确定PCB尺寸，再确定特殊元件的位置。

根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。

PCB的外形一般为矩形，长宽比为3：

2或4：

3，厚度一般在0.5-2mm。

基准标志为整版、子板、大器件定位，成对使用，在周围1.5mm内无无阻焊区。

定位孔大小为4±0.1mm，为了定位迅速，其中一个孔可以设计成椭圆形状。

夹持边范围应为4mm，在此范围内不容许有元器件和连接盘。

拼版推荐采用2*2、3*3拼版。

印刷电路板的整体布局设计的一般布局要求有：

①均匀分布：

PCB元器件分布尽可能的均匀，大质量元件必须分散；②平行排列：

一般电路尽可能使元器件平行排列，距离边缘一定要有3-5cm的距离；③同类元器件：

尽可能按相同的方向排列，特征方向一致；④对称性：

对于同一元件，凡对称使用的焊盘设计时应严格保持其全面的对称性；⑤监测点：

凡用于焊接元器件的焊盘，绝不允许兼作检测点用；⑥多引脚：

元器件引脚焊盘之间的短接处不允许直通，应由焊盘加引出互连线之后再短接；⑦基准标志：

印制板上应设计有基准标志，基准标志位于其对角处。

⑧图形标记：

焊盘内不允许印有字符和图形标记，标志符号离焊盘边缘距离应大于0.5mm；⑨元件布局：

要满足再流焊、波峰焊的工艺要求以及间距要求；⑩功能单元：

确定功能单元电路的位置，数字、模拟器件分开，尽量远离。

元器件的间距设计

项目

一级

二级

三级

四级

五级

焊盘最小间距

0.254

0.2

SMD焊盘与过孔最小间距

0.254

0.2

焊盘与通孔最小间距

2.54

通孔最小间距

2.54

二、PCB的布线设计：

①最短走线原则：

线越短电阻越小，干扰越小，元件之间的走线必须最短；②导线的最小宽度：

主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定；③走线方式：

同一层上的信号线改变方向时，应走斜线，拐角处尽量避免锐角，一般取圆弧形，尽量避免使用大面积铜箔，必须用大面积铜箔时，最好用栅格状；④多层板：

每个层的信号线走线方向与相邻板层的走线方向要不同；⑤输入输出端用的导线：

应尽量避免相邻平行，避免在窄间距元件焊盘之间穿越导线，确实需要的应采用阻焊膜对其加以覆盖；⑥差分信号线：

应该成堆的走线，尽力使它们平行、靠近一些，并且长短相差不大；⑦高频信号：

高频要注意屏蔽，在布线结构设计上进行变化；⑧地线宽度>电源线宽度>信号线宽度：

通常电源线宽度为1.2-1.5mm，公共地线大于2-3mm的线宽。

不同步线密度的布线规则

一级

二级

三级

四级

五级

通孔间距

2.54

钻孔孔径

1.17

0.99

金属化后孔径

0.89

焊盘直径

1.65

1.52

1.4

最小布线宽度

0.25

0.2

0.127

0.1

最小线距

0.25

0.2

0.127

0.1

插装通孔间通过的导线数

表贴焊盘1.27间距通过的导线数

2.54网格上放置测试通孔/过孔

有/有

有/无

1/2间距

通孔孔径/焊盘尺寸

0.45/0.89

过孔孔径/焊盘尺寸

0.356/0.635

0.254/0.51

第二节SMT生产线工艺仿真

一、SMT组装类型：

不同的组装方式有不同的工艺流程，同一组装方式也可以有不同的工艺流程。

第三节设备编程

一、机器原理与功能详述

①丝印机：

丝网印刷将焊膏印在PCB焊盘上,主要有非接触式的丝网印刷和接触式的模板漏印,SMT一般采用模板漏印。

印刷机分为全自动,半自动和手动三种。

②点胶机：

点胶工艺流程

③贴片机：

按贴片机结构分类：

动臂式，转塔式，复合式。

④回流焊：

回流焊机即各温区均采用强制独立循环，独立控制，上下加热方式，使炉腔温度准确，均匀，且热容量大，升温迅速，从室温到工作温度不大于20min。

各温区均匀补给鲜风，保持风压稳定，热容量大，补偿效率高。

传动系统分为网带式、链条式、链条网带双传送机构。

⑤波峰焊：

波峰焊是将熔融的液态焊料，借助与泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置与传送链上﹐经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。

装板--涂布焊剂--预热--焊接--热风刀--冷却--卸板

二、设备编程及关键参数说明

①印刷机：

a.刮刀压力：

在每50mm的长度上施加1kg的压力；减少压力直到锡膏开始留在范本上刮不乾净；有1-2kg的可接受范围，即可达到好的印制效果。

b.印刷厚度：

c.印刷速度：

刮刀的速度越慢，锡膏的黏度越大;刮刀的速度越快，锡膏的黏度就越小。

一般选择在30—65mm/S。

d.分离速度：

引脚间距

小于0.3mm

0.4-0.5mm

0.5-0.65mm

超过0.65mm

推荐速度

0.1-0.5mm/sec

0.3-1.0mm/sec

0.5-1.0mm/sec

0.8-2.0mm/sec

e.刮刀的宽度：

一般刮刀的宽度为PCB长度（印刷方向）加上50mm左右为最佳。

f.印刷间隙印刷间隙：

是模板装夹后与PCB之间的距离，一般控制在0-0.07mm。

②点胶机：

a.印刷间隙：

通常与网板尺寸相关。

一般采用较小的分离速度（0.1—0.5mm／s）。

b.刮刀：

建议用硬度较高的刮刀，低硬度刮刀刀刃会“挖空”网板漏孔内的胶印。

c.印刷方向：

建议采用单方向印刷，以消除来回往复印刷可能引起的错位。

d.印刷速度：

胶水的流变性较锡膏更好。

一般来讲，胶印压力为0.1—1.0Kg／cm。

e.印刷压力：

胶印压力增至恰好刮净拂网板表面的胶水。

f.胶印厚度：

胶印厚度在很大程度上取决于印胶的固有特性。

③贴片机：

a.贴装精度：

是元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。

一般来讲，Chip±0.1mm，SMD±0.06mm。

b.分辨率：

是贴装机运行时最小增量，一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。

c.重复精度：

重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。

d.贴片速度：

高速机贴片速度为0.2S／Chip以内。

高精度、多功能机一般是中速机，贴片速度约为0.3-0.6S／Chip。

实际贴片速度通常为理论速度的65%~70%。

④回流焊：

温度曲线分为预热区、保温区、回流区、冷却区。

回流温度曲线设定：

带速、每个区的温度设定。

⑤再流焊：

焊剂涂覆量要求在印制板底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。

采用涂刷与发泡方式时，焊剂的比重一般控制在0.82-0.84之间。

采用定量喷射方式时，焊剂是密闭在容器内的，焊剂成分能保持不变。

关键要求喷头能够控制喷雾量。

波峰焊工艺参数调节：

a.波峰高度：

是指波峰焊接中的PCB吃锡高度，通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3，b.传送倾角：

输送组装板的传动面须呈现4°~12°的仰角。

c.输送速度：

焊接时间的长短，取决于输送速度及波形与浸深组成的“接触长度”；

d.预热温度：

一般预热温度控制在180～210℃，预热时间1～3min。

e.锡温管理：

温度控制以260±5℃为宜。

针对输送速度加以变换，对锡温不变。

三、设备3D运动仿真，分析其运动过程

①丝印机：

PCB板被固定在工作支架上，模版与PCB板表面紧密接触，镂空模版网孔与PCB板上的金属焊盘对准，把焊锡膏刮到漏印模版上，刮刀从模板的一端走向另一端移动，同时压刮焊膏通过模板上的镂空图形网孔印制在PCB的焊盘上。

使用的是双向刮刀刮锡，锡膏图形比较饱满。

两个A、B刮刀，当刮刀向前移动时，刮刀B下降，刮刀A上升，B压刮焊锡；当刮刀向后移动时，刮刀A下降，刮刀B上升，A压刮焊锡。

刮锡膏后PCB与模板脱离，完成锡膏印刷过程。

②点胶机：

编程完成运行点胶机，点胶头会根据已经确定的待点胶点的坐标位置移动到该点，然后点胶头下降，在PCB板上点出小球状胶体，即一个胶点完成，然后点胶头上升，再移动到下一个待点胶位置进行点胶，如此往复直到胶点完成PCB板移出点胶机。

③贴片机：

贴片机分为动臂式、转塔式、复合式、模块式。

④回流焊：

将PCB板放入规定轨道，开始运行，PCB板以设定速度经历四个阶段：

预热阶段，温度并不高。

保温阶段，助焊剂活跃。

焊接阶段，单个焊锡颗粒全部融化，结合一起形成液态锡。

冷却阶段，锡点冷却。

⑤波峰焊：

随着传送带运行，印刷版进入预热区，焊剂中的溶剂被挥发掉。

随后印刷版经过两个波峰：

第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰，流速快，对组件有较高的垂直压力；第二个波峰是一个“平滑”的波峰，流动速度慢，有利于形成充实的焊缝。

同时也可有效的去除焊端上过量的焊料。

过了两个波峰后经过一个窄长的“腔体”，即经过热风刀的高温高压气流吹过。

再被运出。

第三章实习体会、不足及感谢

为期二十天多的实习很快结束了，在这次实习中，我感觉收获良多，不仅学到了学到了许多课本上没有的知识，更磨练了意志，锻炼了动手能力。

这次实习分为两部分，前九天是学习altiumdesigner软件的使用，先是原理图绘制、自定义原理图库设计然后是PCB图及PCB图库的绘制。

按照老师的安排一步一步跟着走下来，我感到很轻松就学懂了所有知识，这是我第一次发现学一个软件其实也没有那么难，只要肯学，每个人都能轻松学懂。

在实习过程中，有是会遇到一些问题，每次通过自己的努力解决掉问题，我都会感到很愉快，那是一种解决问题后的成就感。

有时候问题很棘手怎么都搞不明白的时候就去询问大三的学长，经过他们的悉心指导自己也终于搞清了一些问题。

同时自己做完后再帮助同学修改错误，看到同学的笑脸我也感到很高兴，这是一种帮助别人后的发自内心的快乐。

接完两天学习了焊接，只是简单的学习了焊孔技术，掌握的不够好，但是终于还是知道了这些是怎么一回事，虽然成绩不够理想，但是收获还是很大的。

后十天是先进电子SMT制造技术与技能的实习。

实习前两天是听龙教授“先进电子制造技术SMT”的讲座，龙教授给我们大致的讲解了一下SMT制造技术的流程，虽然我们大家听的都比较认真，但是从来没有接触过这些新的知识，也没有实际操作过SMT的仿真软件，所以我处于懵懂的状态。

龙教授给我们讲解完SMT的基础内容，后几天由黄老师和李老师带领我们更深入的学习SMT制造技术，我们开始上机，每天上课开始由两位老师给我们讲解然后剩下的时间靠我们自己学习，编程，运行，检查。

上课时感觉很简单，一动手操作就是另一回事了，这更让我认识到当代大学生动手能力的严重不足。

通过这次实习我初步明白了电子工艺产品的制作过程，锻炼了动手能力，更让我对电子设计充满了兴趣，我想以后我会做的越来越好。

第四章附录

附录一：

AltiumDesigner原理图

工程一：

工程二：

工程三：

工程五：

附录二：

AltiumDesignerPCB图：

工程三：

工程五：

附录三：

AltiumDesigner元器件图：

工程二：

工程三：

工程五：

附录四：

AltiumDesigner封装图：

工程五：

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