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摘要职业学校的电子实习课程如何适应时代的发展,如何改变传统的电烙铁加THT的电子实习旧面貌?本文主要是设想在职业学校电子专业教学的实践中引入目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺――表面贴装技术(SMT)的实训,再加上企业化运行的模式教学实践的构思,使得我们的实训更加符合企业的要求、符合社会生产的要求。
关键词电子实训 企业化模式管理 教学实践
中图分类号:G420文献标识码:A
0引言
随着信息技术的飞速发展,电子制造工业的第三代组装技术――表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)的也迅猛发展。采用SMT之后,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,使得电子组装的密度更高、电子产品体积更小(缩小40%-60%)、重量更轻(减轻60%-80%)。从元器件的装接方式、PCB设计以及连接方法都以全新的面貌出现,从而推动了信息产业迅速发展。
然而我们的学生对当前的科技前沿、对企业的运行管理方式知之甚少,难以面对企业需求、社会生产需求,跟不上新时代的发展。从行业发展的需要和实际来看,电子组装的高级专业人才缺口很大,而且不是短时间可以解决的。与高速发展的产业相比,我国电子组装业高技能人才的教育培训明显滞后。例如,由于人才匮乏,从业人员的知识结构和综合能力不适应产业发展要求;有的企业陷入压价竞争的恶性循环;有的企业花大笔资金购买的SMT 设备一直用不好甚至长期闲置……这些足以表明由于教育培训滞后,技术人才跟不上,严重制约SMT产业的发展。所以将先进的SMT技术引入职业学校的教学实践中,再以企业化的模式运作,既可以解决企业对SMT人才的需求,又能缓解教学与社会生产脱节的问题。
学校引入一套的适用于教学与生产的SMT实习设备(最基本的生产线包括焊膏丝网印刷机,贴片机,再流焊设备等),其初期投入将是巨大的。除设备外需专门配置SMT实习场所,配备有熟知企业生产管理的专门的SMT实训指导教师,还需要专门SMT的实训产品。所以只能是有条件的学校才能在教学中引入SMT。
1 SMT技术简介
SMT就是表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本, 以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMY器件(或称SMC、片式器件)。将元件装配到印刷 (或其它基板)上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。
片状元器件只有电极而无引线,具有体积小、耗电省、频率特性好、可靠性高以及规格齐全、便于设计、生产和安装等优点,实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本,以及生产的自动化。目前SMT已成为现代电子信息产品制造业的核心技术,广泛应用于电子产品中,在发达国家电子产品组装生产中SMT已占80%以上,并大有取代传统的通孔式安装元器件之势。(表1为THT与SMT的区别)
表1THT 与 SMT 的区别
目前,先进的电子产品,特别是在计算机及通讯类电子产品,已普遍采用SMT技术。国际上SMD器件产量逐年上升,而传统器件产量逐年下降,因此随着进间的推移,SMT技术将越来越普及。SMT在我国也正迅速发展为主流安装技术。
2 引入SMT的实训产品――FM收音机制作过程
市场上有许多适合SMT的实训产品,贴片式微型FM收音机就是其中之一。此产品外型小巧,大多数的元件采用SMT贴装方式,芯片为电调谐SC1088单片FM集成块,具有较高的接收灵敏度。内设静噪电路,抑制调谐过程中的噪声,耗电省,有电源指示功能,带耳插输出座。
图1FM自动调谐收音机制作工艺流程
由于此产品有贴片元器件又有THT组件,将其引入SMT的实训中,可以让学生了解SMT的特点,熟悉它的基本工艺过程,掌握最基本的操作技艺。图1是整个制作工艺流程。
实训时,首先用SMT设备完成FM自动调谐收音机贴片元器件贴装和焊接,再利用手工焊接技术完成传统通孔安装元器件的安装焊接,然后对装配好的收音机进行调试、检测,记录测试数据,完成收音机制作。指导老师根据学生所装收音机外观、接收电台数、测试数据等方面给学生进行评分。下面主要介绍SMT实习教学的实现。
2.1SMT实习教学流程
图2是设计的SMT实习教学流程,首先由老师介绍SMT及电子产品制造技术的发展过程及发展趋向,然后让学生观看用SMT制造的电子产品实物,如电脑主板和显卡、手机等,让学生真正感悟到电子产品先进制造技术SMT带来的好处:电子产品组装的高密度、高可靠、小型化等,然后给学生简单介绍SMT工艺流程, 最后让学生根据SMT工艺流程以及IPC的质量要求进行FM收音机装配及焊接,完成FM收音机SMT部分制作。
图2SMT实习教学流程
2.2SMT工艺流程
(1)焊膏印刷――指将粘膏状的焊锡材料按产品上电子零件的分布,印刷于电路板上。在手动或者半自动印刷机中,是通过手工用刮刀把焊锡膏放到模板/丝网的一端。自动印刷机会自动地涂布焊锡膏。
实训中让学生用手动丝网印刷机把焊锡膏漏印在印刷线路板焊盘上,检验焊盘上的焊锡膏印刷是否均匀,是否有刮削、过量或不足、拖曳、连锡等。
(2)组件贴装――指将电子元器件贴装于已印有焊锡膏的电路板上。组件贴装分为手动贴装、半自动贴装和全自动贴装。手动贴装非常适合返修时使用,但是它的精确度差,速度也不快,不适合目前的组件技术和生产线的要求。半自动贴装是用真空的办法把组件吸起来,然后放到电路板上。这个方法比手动贴装快得多,但是,由于它需要人的干预,还是会有出错的可能。全自动贴装使用精度较高的全自动贴片机,在大批量组装中的应用,贴片速度从每小时几千到十几万个组件不等。
实训中FM收音机组装生产线主要采用手动贴装,教师用贴片机进行全自动贴装的演示,再加上一些贴片机自动贴装的影像资料,以使学生对组件贴装有深刻印象。
由于片状元器件体积小,而且不同的元器件、或者不同型号不同的规格元器件可以是几乎一样外型,例如贴片电容,不仅外观相同,而且无标记,十分容易错装和掉件,并且难以检查,实训和生产中都要尽量避免产生质量问题。为避免元器件贴装时有漏件、侧件、翻件、偏位和损坏等问题的产生,我们在实训中应尽量减少印制电路板的有大的磕碰以及方向的变化。手工贴装完成之后, 要对完成贴片的电路板进行检验,是否满足工艺要求。教学模式可能会和生产相差较大,还有待于进一步探讨。
(3)回流焊――指根据焊膏材料的典型融熔温度曲线,设定焊接温度与速度等参数,使经过焊膏印刷与零件贴装的印刷电路板上的电子零件与焊盘进行金属化而成为一体。
焊接后的电路板检查, 如有断路、短路现象及时修补,以保证实习产品制作的顺利进行。SMT完成后学生回到电子实习场所,按图1工艺流程完成产品的全部安装、调试等工作。
3 SMT实习的企业化运行
我们在实训过程中模拟企业生产,以真实的产品为载体,建立各个生产岗位(岗位设置参照附表1 SMT生产技术岗位职业描述),实施基于生产的“理论实践教学一体化、岗位认知、生产性实训”三者循环式教学,再顶岗实训的行为引导型教学模式。使学生经历电子产品实际生产的全过程,感受工艺质量的重要性,保证了学习内容、学习形式和学习情境与工作实际内容、形式和情境的一致性,教学资料与技术文件的一体化。
4 SMT教学计划
SMT的实训大体上可以这样规划,电类学生实习时间为3-4周,非电类学生实习时间2周左右。SMT的实训生产线每次接纳1个班学生的电子实习。在实习指导教师的配备上选用既有扎实的电子技术理论知识、具备丰富的实践经验,又具有电子产品研发能力的来自企业的工程师,同时可以让他们在课余时间参与科研项目开发工作,以及到企业进行生产管理的研修。这种双师型教师队伍可以保证电子实训的“工程”和“实践”两个基本特色。
通过SMT实训,学生可以真切地接触新技术、新工艺,开拓新思路,动手能力、创新能力、理论知识水平得到提高,熟知电子组装工艺技术的基本知识,会典型的工艺操作及各流程环节的工艺规范及管理,并能够站在生产工艺制定、管理的角度认识生产的全过程,熟知企业生产环境、生产设备、职场环境和工作氛围,培养学生树立质量第一的观点和分工协作的团队意识及严谨细致的工作作风,为将来能胜任企业岗位的基本工作要求打下坚实的基础。
5 结束语
鉴于如今市场上许多消费类的电子产品都是采用SMT技术,同时也是为了增加电子实训产品的设计性、趣味性,我们可以增加如MP3、遥控玩具汽车等采用SMT技术的产品的加工制作。
在电子专业的教学中引入电子产品先进制造技术――SMT,可以让学生了解SMT及其先进性,并掌握SMT的基本工作程序及制作过程,让每个同学亲手实践电子产品先进制造工艺完成电子产品的制作,从而达到工程训练的目的。
实训中再引入企业的管理模式,将企业文化引进到了教学工厂中,在较深层面上实现了校企之间的文化融合,使学生在教学工厂中时刻感受到企业文化的熏陶。教师也可以在SMT企业的管理模式实训的基础上改进实践教学方法,进一步探索新的实习教学模式,培养学生的创新思维的能力,为国家和社会培养出具有创新意识、创新能力和工程能力的高素质人才。
参考文献
[1]李义府,吕向阳.加强工程训练,培养创新能力,改革电工电子实践体系[J].南京:电气电子教学学报,2000.22(4).
[2]潘岚,朱朝霞.电子实习教学改革的实践[J].上海:实验室研究与探索,2001(1).
[3]王天曦,李鸿儒等.坚持改革创新,开创电子实习新局面[J].北京:实验技术与管理,2003(4):90-94.
关键词电子实训 企业化模式管理 教学实践
中图分类号:G420文献标识码:A
0引言
随着信息技术的飞速发展,电子制造工业的第三代组装技术――表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)的也迅猛发展。采用SMT之后,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,使得电子组装的密度更高、电子产品体积更小(缩小40%-60%)、重量更轻(减轻60%-80%)。从元器件的装接方式、PCB设计以及连接方法都以全新的面貌出现,从而推动了信息产业迅速发展。
然而我们的学生对当前的科技前沿、对企业的运行管理方式知之甚少,难以面对企业需求、社会生产需求,跟不上新时代的发展。从行业发展的需要和实际来看,电子组装的高级专业人才缺口很大,而且不是短时间可以解决的。与高速发展的产业相比,我国电子组装业高技能人才的教育培训明显滞后。例如,由于人才匮乏,从业人员的知识结构和综合能力不适应产业发展要求;有的企业陷入压价竞争的恶性循环;有的企业花大笔资金购买的SMT 设备一直用不好甚至长期闲置……这些足以表明由于教育培训滞后,技术人才跟不上,严重制约SMT产业的发展。所以将先进的SMT技术引入职业学校的教学实践中,再以企业化的模式运作,既可以解决企业对SMT人才的需求,又能缓解教学与社会生产脱节的问题。
学校引入一套的适用于教学与生产的SMT实习设备(最基本的生产线包括焊膏丝网印刷机,贴片机,再流焊设备等),其初期投入将是巨大的。除设备外需专门配置SMT实习场所,配备有熟知企业生产管理的专门的SMT实训指导教师,还需要专门SMT的实训产品。所以只能是有条件的学校才能在教学中引入SMT。
1 SMT技术简介
SMT就是表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本, 以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMY器件(或称SMC、片式器件)。将元件装配到印刷 (或其它基板)上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。
片状元器件只有电极而无引线,具有体积小、耗电省、频率特性好、可靠性高以及规格齐全、便于设计、生产和安装等优点,实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本,以及生产的自动化。目前SMT已成为现代电子信息产品制造业的核心技术,广泛应用于电子产品中,在发达国家电子产品组装生产中SMT已占80%以上,并大有取代传统的通孔式安装元器件之势。(表1为THT与SMT的区别)
表1THT 与 SMT 的区别
目前,先进的电子产品,特别是在计算机及通讯类电子产品,已普遍采用SMT技术。国际上SMD器件产量逐年上升,而传统器件产量逐年下降,因此随着进间的推移,SMT技术将越来越普及。SMT在我国也正迅速发展为主流安装技术。
2 引入SMT的实训产品――FM收音机制作过程
市场上有许多适合SMT的实训产品,贴片式微型FM收音机就是其中之一。此产品外型小巧,大多数的元件采用SMT贴装方式,芯片为电调谐SC1088单片FM集成块,具有较高的接收灵敏度。内设静噪电路,抑制调谐过程中的噪声,耗电省,有电源指示功能,带耳插输出座。
图1FM自动调谐收音机制作工艺流程
由于此产品有贴片元器件又有THT组件,将其引入SMT的实训中,可以让学生了解SMT的特点,熟悉它的基本工艺过程,掌握最基本的操作技艺。图1是整个制作工艺流程。
实训时,首先用SMT设备完成FM自动调谐收音机贴片元器件贴装和焊接,再利用手工焊接技术完成传统通孔安装元器件的安装焊接,然后对装配好的收音机进行调试、检测,记录测试数据,完成收音机制作。指导老师根据学生所装收音机外观、接收电台数、测试数据等方面给学生进行评分。下面主要介绍SMT实习教学的实现。
2.1SMT实习教学流程
图2是设计的SMT实习教学流程,首先由老师介绍SMT及电子产品制造技术的发展过程及发展趋向,然后让学生观看用SMT制造的电子产品实物,如电脑主板和显卡、手机等,让学生真正感悟到电子产品先进制造技术SMT带来的好处:电子产品组装的高密度、高可靠、小型化等,然后给学生简单介绍SMT工艺流程, 最后让学生根据SMT工艺流程以及IPC的质量要求进行FM收音机装配及焊接,完成FM收音机SMT部分制作。
图2SMT实习教学流程
2.2SMT工艺流程
(1)焊膏印刷――指将粘膏状的焊锡材料按产品上电子零件的分布,印刷于电路板上。在手动或者半自动印刷机中,是通过手工用刮刀把焊锡膏放到模板/丝网的一端。自动印刷机会自动地涂布焊锡膏。
实训中让学生用手动丝网印刷机把焊锡膏漏印在印刷线路板焊盘上,检验焊盘上的焊锡膏印刷是否均匀,是否有刮削、过量或不足、拖曳、连锡等。
(2)组件贴装――指将电子元器件贴装于已印有焊锡膏的电路板上。组件贴装分为手动贴装、半自动贴装和全自动贴装。手动贴装非常适合返修时使用,但是它的精确度差,速度也不快,不适合目前的组件技术和生产线的要求。半自动贴装是用真空的办法把组件吸起来,然后放到电路板上。这个方法比手动贴装快得多,但是,由于它需要人的干预,还是会有出错的可能。全自动贴装使用精度较高的全自动贴片机,在大批量组装中的应用,贴片速度从每小时几千到十几万个组件不等。
实训中FM收音机组装生产线主要采用手动贴装,教师用贴片机进行全自动贴装的演示,再加上一些贴片机自动贴装的影像资料,以使学生对组件贴装有深刻印象。
由于片状元器件体积小,而且不同的元器件、或者不同型号不同的规格元器件可以是几乎一样外型,例如贴片电容,不仅外观相同,而且无标记,十分容易错装和掉件,并且难以检查,实训和生产中都要尽量避免产生质量问题。为避免元器件贴装时有漏件、侧件、翻件、偏位和损坏等问题的产生,我们在实训中应尽量减少印制电路板的有大的磕碰以及方向的变化。手工贴装完成之后, 要对完成贴片的电路板进行检验,是否满足工艺要求。教学模式可能会和生产相差较大,还有待于进一步探讨。
(3)回流焊――指根据焊膏材料的典型融熔温度曲线,设定焊接温度与速度等参数,使经过焊膏印刷与零件贴装的印刷电路板上的电子零件与焊盘进行金属化而成为一体。
焊接后的电路板检查, 如有断路、短路现象及时修补,以保证实习产品制作的顺利进行。SMT完成后学生回到电子实习场所,按图1工艺流程完成产品的全部安装、调试等工作。
3 SMT实习的企业化运行
我们在实训过程中模拟企业生产,以真实的产品为载体,建立各个生产岗位(岗位设置参照附表1 SMT生产技术岗位职业描述),实施基于生产的“理论实践教学一体化、岗位认知、生产性实训”三者循环式教学,再顶岗实训的行为引导型教学模式。使学生经历电子产品实际生产的全过程,感受工艺质量的重要性,保证了学习内容、学习形式和学习情境与工作实际内容、形式和情境的一致性,教学资料与技术文件的一体化。
4 SMT教学计划
SMT的实训大体上可以这样规划,电类学生实习时间为3-4周,非电类学生实习时间2周左右。SMT的实训生产线每次接纳1个班学生的电子实习。在实习指导教师的配备上选用既有扎实的电子技术理论知识、具备丰富的实践经验,又具有电子产品研发能力的来自企业的工程师,同时可以让他们在课余时间参与科研项目开发工作,以及到企业进行生产管理的研修。这种双师型教师队伍可以保证电子实训的“工程”和“实践”两个基本特色。
通过SMT实训,学生可以真切地接触新技术、新工艺,开拓新思路,动手能力、创新能力、理论知识水平得到提高,熟知电子组装工艺技术的基本知识,会典型的工艺操作及各流程环节的工艺规范及管理,并能够站在生产工艺制定、管理的角度认识生产的全过程,熟知企业生产环境、生产设备、职场环境和工作氛围,培养学生树立质量第一的观点和分工协作的团队意识及严谨细致的工作作风,为将来能胜任企业岗位的基本工作要求打下坚实的基础。
5 结束语
鉴于如今市场上许多消费类的电子产品都是采用SMT技术,同时也是为了增加电子实训产品的设计性、趣味性,我们可以增加如MP3、遥控玩具汽车等采用SMT技术的产品的加工制作。
在电子专业的教学中引入电子产品先进制造技术――SMT,可以让学生了解SMT及其先进性,并掌握SMT的基本工作程序及制作过程,让每个同学亲手实践电子产品先进制造工艺完成电子产品的制作,从而达到工程训练的目的。
实训中再引入企业的管理模式,将企业文化引进到了教学工厂中,在较深层面上实现了校企之间的文化融合,使学生在教学工厂中时刻感受到企业文化的熏陶。教师也可以在SMT企业的管理模式实训的基础上改进实践教学方法,进一步探索新的实习教学模式,培养学生的创新思维的能力,为国家和社会培养出具有创新意识、创新能力和工程能力的高素质人才。
参考文献
[1]李义府,吕向阳.加强工程训练,培养创新能力,改革电工电子实践体系[J].南京:电气电子教学学报,2000.22(4).
[2]潘岚,朱朝霞.电子实习教学改革的实践[J].上海:实验室研究与探索,2001(1).
[3]王天曦,李鸿儒等.坚持改革创新,开创电子实习新局面[J].北京:实验技术与管理,2003(4):90-94.