SMT元器件装配教案项目1元件认识汇总Word下载.docx
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操作训练
目标考核
4、教学设计
●阅读实训指导书
●教师讲解操作步骤并示范
●学生进行操作训练
●检查成果
●再训练
●直至符合操作要求
●考核记录单项成绩
一、教学引入（5分钟）
提出本课完成两个个目标
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2~3CM，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。
1SMT（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：
⑴SMT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。
⑵SMT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，SurfaceMountingComponent）、有源器件（SMD，SurfaceMountingDevice）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0~70℃。
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SMC
SMC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.1SMC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。
⑴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
⑵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。
⑶表面安装电容器
①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
COG
X7R
Z5U
0805C
120C
1812C
10~50pF
80~1500pF
1800~500pF
120pF~0.012μF
0.01~0.033μF
0.039~0.12μF
0.033~0.10μF
0.12~0.47μF
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。
②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1.27~3.81mm，长度2.54~7.239mm，高度1.27~2.794mm。
电容量范围是0.1~100μF。
直流电压范围为4~25V。
⑷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1μH以下，额定电流是10~20mA；
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
⑸SMC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.5SMC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。
⑹SMC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。
⑴SMD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。
⑵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0.5~1W。
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150mA~1A，耐压50~400V。
⑶三极管
三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，ShortOut-lineTransistor），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100~300mW，电流为10~700mA；
大功率管额定功率为300mW~2W，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SSI~ULSI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：
⑴SO（ShortOut-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（ShortOut-linePackage）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20~44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。
⑵QFP（QuadFlatPackage）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（PlasticQFP）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。
⑶LCCC（LeadlessCeramicChipCarrier）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18~15个，间距1.27mm，其外形如图.7（d）所示。
⑷PLCC（PlasticLeadedChipCarrier）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（BallGridArray）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（QuadFlatPackage）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.10QFP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：
⑴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。
⑵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235±
5℃，焊接时间2±
0.2S；
波峰焊20±
5℃，焊接时间5±
0.5S。
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
⑴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＜RH0%；
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。
⑵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。
⑶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。
⑴SMT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。
⑵SMT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。
①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.12SMT元器件的包装形式
②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。
③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。
④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。
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