時間：2022-03-19 11:07:58
序論：在您撰寫電子工藝論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
工設(shè)專業(yè)學(xué)生應(yīng)注重了解整個機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)，并重點把握產(chǎn)品外形如何更好地與內(nèi)部電路、機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合。缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。電子工藝實習(xí)雖然是以技能訓(xùn)練為重點，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、解決實際問題的能力，但創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也應(yīng)是其中目標(biāo)之一。目前的固定實習(xí)內(nèi)容的模式，學(xué)生的自由度很小。而在高等工程教育中,培養(yǎng)具有工程意識和創(chuàng)新精神的人才已成共識，因此,電子工藝實習(xí)課程也應(yīng)與時俱進(jìn)。
改革與創(chuàng)新
為了使電子工藝實習(xí)滿足時展的需要，滿足培養(yǎng)學(xué)生動手能力及創(chuàng)新能力的需要，我們進(jìn)行了以下幾個方面的改革：（1）改變了以焊接等基礎(chǔ)訓(xùn)練為重點，而轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)電系統(tǒng)的整體認(rèn)識，了解系統(tǒng)設(shè)計的過程，包括資料檢索、設(shè)計、器件購買、制作、組裝和調(diào)試等。從而使學(xué)生掌握電子產(chǎn)品研發(fā)與制作中各環(huán)節(jié)中所需的工作任務(wù)及相互關(guān)系，并且在制作及調(diào)試環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的動手能力與解決實際問題的能力。（2）把實習(xí)內(nèi)容與工設(shè)專業(yè)所開的另一門電類課程———實用電工技術(shù)緊密地結(jié)合。由于實用電工技術(shù)中講授了簡單易學(xué)的PLC基礎(chǔ)及編程知識，因此在電子工藝實習(xí)中，我們提供小型PLC作為系統(tǒng)的控制器，并介紹了幾種常用傳感器、小型直流電機(jī)及LED燈的原理及控制方法。（3）強(qiáng)調(diào)結(jié)合專業(yè)特點并注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們采用了開放實習(xí)內(nèi)容的模式，學(xué)生自由選題，給他們提供足夠的發(fā)揮空間，既啟發(fā)了創(chuàng)新精神，又提高他們的參與積極性。為了確保作品的順利完成，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的能力及實驗室的條件最后把關(guān)。
成果
2010年工業(yè)設(shè)計專業(yè)電子工藝實習(xí)中，我們進(jìn)行了改革實踐，在時間與內(nèi)容的安排上，調(diào)整壓縮了基本焊接訓(xùn)練的時間，取消了原有的機(jī)器貓焊接、調(diào)試、組裝等環(huán)節(jié)，取而代之的是結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)特點的創(chuàng)意設(shè)計。要求分組設(shè)計一個小型的機(jī)電系統(tǒng)或者一款簡單的電子產(chǎn)品，并結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)特點，對產(chǎn)品進(jìn)行造型設(shè)計，使之成為一款接近實際的工業(yè)設(shè)計作品。工設(shè)2008級一個班的學(xué)生30人，分為5組，每組自由組合，進(jìn)行了方案設(shè)計、方案論證、器件購買、系統(tǒng)制作、程序編制、聯(lián)機(jī)調(diào)試等過程，最終5組都出色地完成了實習(xí)任務(wù)，制作出藝術(shù)美學(xué)與產(chǎn)品功能的結(jié)合物。他們的設(shè)計分別為：旋轉(zhuǎn)式的“世界主題公園”、能感應(yīng)錢幣投入的“”、驚險迷幻的“盜墓空間”、帶有噴泉和彩燈的“浪漫城堡”、具有娛樂功能的“海綿寶寶打地鼠游戲機(jī)”（如圖1所示）。這些作品一展出，便得到了其他老師和同學(xué)們的一致認(rèn)可。
關(guān)鍵詞：電烙鐵；引腳型元件；貼片型元件
現(xiàn)在電子元器件的封裝更新?lián)Q代越來越快，電路板上的元件越來越少，越來越密，管腳越來越細(xì)，電路板越來越小。而且電路板上大量使用表面貼裝元件，倒裝芯片等元件，這無一例外的說明了電子工業(yè)已朝向小型化、微型化方面發(fā)展，手工焊接難度也隨之增加，在焊接當(dāng)中稍有不慎就會損傷元器件，或引起焊接不良，所以工作人員必須對焊接原理，焊接過程，焊接方法，焊接質(zhì)量的評定，及電子基礎(chǔ)有一定的了解。
電烙鐵是焊接中最常用的工具，作用是把電能轉(zhuǎn)換成熱能對焊接點部位進(jìn)行加熱焊接是否成功很大一部分是看對它的操控怎么樣了。一般來說，電烙鐵的功率越大，熱量越大，烙鐵頭的溫度也越高。像我們對硬件改造選用20W的內(nèi)熱式(30-40W外熱式)電烙鐵足夠了，使用功率過大容易燒壞元件，一般二極管、三極管結(jié)點溫度超過200℃就會損壞。一般最恰當(dāng)?shù)谋仨氃?.5～4s內(nèi)完成一個元件的焊接。
現(xiàn)在常用的電烙鐵有外熱式和內(nèi)熱式兩種，外熱式電烙鐵熱效率高，加熱速度快。內(nèi)熱式電烙鐵功率較高，使用方法相同，但據(jù)筆者經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)在市場上內(nèi)熱式電烙鐵的配件較多（主要是不同種類，不同價格的內(nèi)熱式烙鐵頭在市場采購容易），所以建議使用內(nèi)熱式電烙鐵。在許多文獻(xiàn)中都有闡述，如果電烙鐵尖被氧化后，要用小刀等刮除前端氧化層。筆者認(rèn)為現(xiàn)在市場上普通價格的烙鐵尖（外層有電鍍層）都有防氧化層，在使用時不能刮，否則影響使用壽命，如果烙鐵尖上有氧化層，要用濕透的吸錫海綿擦拭干凈，后馬上鍍錫防止再次氧化。
助焊劑能使焊錫和元件更好的焊接到一起，一般采用得最多的是松香和酒精的混合物。現(xiàn)在使用的焊錫絲中，有一部分焊錫絲中心是空芯的內(nèi)有助焊劑，使用這種焊絲作業(yè)時不用再另外使用助焊劑了，但如果是要焊接或修理的電路板焊點管腳表面已經(jīng)變?yōu)跹趸?，最好使用少量的助焊劑來加?qiáng)焊接質(zhì)量。
另外還有一些必不可少輔助工具，烙鐵架，吸錫器，鑷子，偏口鉗，毛刷等，烙鐵架應(yīng)該是在其底座部分有一個或二個槽(用于放吸錫海綿)的專用架子，而并不是隨便的架子，這樣可以隨時擦拭烙鐵尖，方便使用。吸焊器可以幫你把電路板上多余的焊錫處理掉。
現(xiàn)在的電路板上主要有兩大類元器件，一類是直插式引腳式元件，另一類是貼片類元件。以下就按這兩大類，元件來具體的說一說每類元件的焊接方法。
1.直插引腳式元件焊接方法：
1.1烙鐵頭與兩個被焊件的接觸方式。
接觸位置：烙鐵頭應(yīng)同時接觸到相互連接的2個被焊接件（如焊腳與焊盤），烙鐵一般傾斜30-45度，應(yīng)避免只與其中一個被焊接件接觸。當(dāng)兩個被焊接元件受熱面積相差懸殊時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整烙鐵傾斜角度，使烙鐵與焊接面積大的被焊接元件傾斜角減小，使焊接面積較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大，熱傳導(dǎo)能力加強(qiáng)。如LCD拉焊時傾斜角在30度左右，焊麥克風(fēng)、馬達(dá)、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個被焊件能在相同的時間里達(dá)到相同的溫度，被視為加熱理想狀態(tài)。
接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時應(yīng)略施壓力，熱傳導(dǎo)強(qiáng)弱與施加壓力大小成正比，但以對被焊件表面不造成損傷為原則。
1.2焊錫絲的供給方法
焊錫絲的供給應(yīng)掌握3個要領(lǐng)，既供給時間，位置和數(shù)量。
供給時間：原則上是被焊件升溫達(dá)到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。
供給位置：應(yīng)是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。
供給數(shù)量：應(yīng)看被焊件與焊盤的大小，焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可，焊點應(yīng)呈圓錐形。
1.3焊接時間及溫度設(shè)置
1.3.1溫度由實際使用決定，以焊接一個錫點1-4秒最為合適，最大不超過8秒，平時觀察烙鐵頭，當(dāng)其發(fā)紫時候，溫度設(shè)置過高。
1.3.2一般直插電子料，將烙鐵頭的實際溫度設(shè)置為（350~370度）；表面貼裝物料（SMT），將烙鐵頭的實際溫度設(shè)置為（330~350度），一般為焊錫熔點加上100度。
1.3.3特殊物料，需要特別設(shè)置烙鐵溫度。LCD連接器等要用含銀錫線，溫度一般在290度到310度之間。
1.3.4焊接大的元件腳，溫度不要超過380度，但可以增大烙鐵功率。
1.4焊接注意事項
1.4.1焊接前應(yīng)觀察各個焊點(銅皮)是否光潔、氧化等，如果有雜物要用毛刷清理干凈在進(jìn)行焊接，如有氧化現(xiàn)象要加適量的助焊劑，以增加焊接強(qiáng)度。
1.4.2在焊接物品時,要看準(zhǔn)焊接點，以免線路焊接不良引起的短路。
1.4.3如果需要焊接的元件是塑殼等不耐熱封裝，可以在元件本體上涂無水酒精后進(jìn)行焊接，以防止熱損傷。
1.4.4在焊接后要認(rèn)真檢查元件焊接狀態(tài)，周圍焊點是否有殘錫，錫珠、錫渣。2.貼片式元件焊接方法：
2.1在焊接之前先在焊盤上涂上助焊劑，用烙鐵處理一遍，以免焊盤鍍錫不良或被氧化，造成不好焊，芯片則一般不需處理。
2.2用鑷子小心地將QFP芯片放到PCB板上，注意不要損壞引腳。使其與焊盤對齊，要保證芯片的放置方向正確。把烙鐵的溫度調(diào)到300多攝氏度，將烙鐵頭尖沾上少量的焊錫，用工具向下按住已對準(zhǔn)位置的芯片，在兩個對角位置的引腳上加少量的焊錫，仍然向下按住芯片，焊接兩個對角位置上的引腳，使芯片固定而不能移動。在焊完對角后重新檢查芯片的位置是否對準(zhǔn)。如有必要可進(jìn)行調(diào)整或拆除并重新在PCB板上對準(zhǔn)位置。
2.3開始焊接所有的引腳時，應(yīng)在烙鐵尖上加上焊錫，將所有的引腳涂上焊錫使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端，直到看見焊錫流入引腳。在焊接時要保持烙鐵尖與被焊引腳并行，防止因焊錫過量發(fā)生搭接。
2.4焊完所有的引腳后，用助焊劑浸濕所有引腳以便清洗焊錫。在需要的地方吸掉多余的焊錫，以消除任何可能的短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊，檢查完成后，從電路板上清除助焊劑，將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細(xì)擦拭，直到焊劑消失為止。
2.5貼片阻容元件則相對容易焊一些，可以先在一個焊點上點上錫，然后放上元件的一頭，用鑷子夾住元件，焊上一頭之后，再看看是否放正了;如果已放正，就再焊上另外一頭。如果管腳很細(xì)在第2步時可以先對芯片管腳加錫，然后用鑷子夾好芯，在桌邊輕磕，墩除多余焊錫，第3步電烙鐵不用上錫，用烙鐵直接焊接。當(dāng)我們完成一塊電路板的焊接工作后，就要對電路板上的焊點質(zhì)量的檢查，修理，補(bǔ)焊。符合下面標(biāo)準(zhǔn)的焊點我們認(rèn)為是合格的焊點:
（1）焊點成內(nèi)弧形(圓錐形)。
（2）焊點整體要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬。
（3）如果有引線，引腳，它們的露出引腳長度要在1-1.2MM之間。
（4）零件腳外形可見錫的流散性好。
（5）焊錫將整個上錫位置及零件腳包圍。
不符合上面標(biāo)準(zhǔn)的焊點我們認(rèn)為是不合格的焊點，需要進(jìn)行二次修理。
（1）虛焊：看似焊住其實沒有焊住，主要原因是焊盤和引腳臟，助焊劑不足或加熱時間不夠。
（2）短路：有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路，亦包括殘余錫渣使腳與腳短路。
（3）偏位：由于器件在焊前定位不準(zhǔn)，或在焊接時造成失誤導(dǎo)致引腳不在規(guī)定的焊盤區(qū)域內(nèi)。
（4）少錫：少錫是指錫點太薄，不能將零件銅皮充分覆蓋，影響連接固定作用。
（5）多錫：零件腳完全被錫覆蓋，即形成外弧形，使零件外形及焊盤位不能見到,不能確定零件及焊盤是否上錫良好.。
（6）錫球、錫渣：PCB板表面附著多余的焊錫球、錫渣，會導(dǎo)致細(xì)小管腳短路。
最后在說一下焊接操作的坐姿，由于助焊劑加熱揮發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)對人體是有一定的危害，如果操作時鼻子距離烙鐵頭太近，則很容易將有害氣體吸入體內(nèi)。一般烙鐵離開鼻子的距離應(yīng)至少不小于30cm，通常以40cm時為宜。
一、項目教學(xué)法的宗旨
項目教學(xué)法是以行為導(dǎo)向為主一種教學(xué)方法,師生不再相互獨(dú)立,而是以一個團(tuán)隊或一個整體的形式共同實施一個完整的“項目”工作。在項目教學(xué)中,教師的角色由教學(xué)活動的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的引導(dǎo)者或主持人,成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、促進(jìn)者。項目教學(xué)法不注重教法,而是注重學(xué)法,體現(xiàn)了以學(xué)為本、因?qū)W施教的教學(xué)準(zhǔn)則;它不僅讓學(xué)生學(xué)知識和技能,而且讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),學(xué)會與他人交往,學(xué)會思考,學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,進(jìn)而增強(qiáng)信心、提高學(xué)習(xí)積極性、鍛煉能力,最后進(jìn)行展示和自我評價;它采用以學(xué)生為中心的教學(xué)組織形式,讓學(xué)生邊做邊學(xué),把看到的、聽到的結(jié)合起來,讓學(xué)生以團(tuán)隊的形式進(jìn)行學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探索,強(qiáng)調(diào)在團(tuán)隊學(xué)習(xí)中發(fā)揮每個學(xué)生的主體作用,重視學(xué)習(xí)過程的體驗。
二、項目教學(xué)法的實施
1.實施環(huán)節(jié)
項目教學(xué)法實踐環(huán)節(jié)大體分為5個階段:
(1)教學(xué)分析和確定項目任務(wù)。
(2)制定計劃。
(3)實施方案。
(4)檢查評估。
(5)歸檔總結(jié)。
對教學(xué)進(jìn)行分析,確定合適的教學(xué)項目,是項目教學(xué)能正常開展的前提。在SMT小型電子產(chǎn)品的安裝實訓(xùn)項目教學(xué)中,我們根據(jù)項目教學(xué)的特點和SMT小型電子產(chǎn)品的安裝專項能力的培養(yǎng)目標(biāo),對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的情況進(jìn)行了分析,確定了一個完整的SMT小型電子產(chǎn)品的安裝項目,從而培養(yǎng)了學(xué)生各實訓(xùn)環(huán)節(jié)的專項能力。
2.教學(xué)過程
(1)向?qū)W生布置項目任務(wù)。指導(dǎo)老師把組裝SMT小型收音機(jī)的任務(wù)和要求向?qū)W生作詳細(xì)說明,使學(xué)生有明確的目標(biāo),知道實訓(xùn)項目的內(nèi)容是為了什么,實訓(xùn)項目工作的最后結(jié)果應(yīng)達(dá)到怎樣的要求,實訓(xùn)項目工作完成后必須達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)。
(2)作出項目實訓(xùn)計劃。每個學(xué)生根據(jù)實訓(xùn)項目安排具體的項目實施計劃,做出一份切實可行的實訓(xùn)項目計劃。計劃的主要內(nèi)容包含:任務(wù)、目的、終期結(jié)果、評定標(biāo)準(zhǔn)、安全注意事項等。
(3)制定項目實施計劃,教師對學(xué)生的實施計劃進(jìn)行點評,不斷調(diào)整自己的項目實施計劃。
(4)按計劃實施,指導(dǎo)老師巡回指導(dǎo)。在學(xué)生實施實訓(xùn)項目期間教師除了做好巡回檢查指導(dǎo)外,還要對整個項目實施過程進(jìn)行檢查和監(jiān)控。
(5)自我評價、回顧及總結(jié)。實訓(xùn)完成后,學(xué)生根據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)對自己的項目實施環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合評價,對照項目實訓(xùn)過程進(jìn)行回顧、總結(jié)。
(6)指導(dǎo)教師對全班的項目實訓(xùn)情況進(jìn)行全面的總結(jié)。
3.教學(xué)效果
學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力有明顯的提高,較好地掌握了電子產(chǎn)品工藝實訓(xùn)的專業(yè)技能。通過項目教學(xué)在電子工藝實訓(xùn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情大大提高,能夠積極主動地進(jìn)行學(xué)習(xí)。大部分學(xué)生掌握了SMT元器件的識別和檢測方法,較好地掌握了SMT印制板再流焊的工藝流程和手工進(jìn)行補(bǔ)焊維修技巧,并能進(jìn)行正確安裝小型SMT電子產(chǎn)品。在協(xié)作學(xué)習(xí)和項目實訓(xùn)環(huán)節(jié)中,學(xué)生的綜合能力得到了較大的提高,增強(qiáng)了統(tǒng)籌安排和協(xié)調(diào)計劃的能力;在項目實施的整個環(huán)節(jié)中,學(xué)生增強(qiáng)了與他人交往、合作的能力,團(tuán)隊協(xié)作能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。與此同時學(xué)生還增強(qiáng)了解決問題和自我總結(jié)的能力,加強(qiáng)了時間管理、過程控制、質(zhì)量檢查、安全生產(chǎn)的意識,提高了團(tuán)隊的自我管理能力。
4.教學(xué)體會
項目教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法。學(xué)生是學(xué)習(xí)主體主要體現(xiàn)在:學(xué)生根據(jù)實訓(xùn)項目內(nèi)容自行制定實訓(xùn)項目實施計劃,按實施計劃開展項目,對項目結(jié)果進(jìn)行自我評價,對過程進(jìn)行回顧、反思和總結(jié)。教師的主導(dǎo)作用體現(xiàn)在:根據(jù)教學(xué)要求設(shè)計項目和組織項目的實施、進(jìn)行項目指導(dǎo)、確定相應(yīng)的項目考核和評價標(biāo)準(zhǔn),在實訓(xùn)項目教學(xué)實施的過程中,使學(xué)生成為真正的學(xué)習(xí)主體,發(fā)揮學(xué)生的主體作用,充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。
Sn/Ag合金
Sn/Ag3.5-4.0合金在混合電路與電子組裝工業(yè)的使用時間較長。正因如此，部分業(yè)者對使用Sn/Ag作為一種無鉛替代合金感覺得心應(yīng)手。但不巧的是這種合金存在幾方面的問題。首先這種合金的熔融溫度(221度)和峰值回流溫度(2400-260度)對于許多表面安裝部件和過程來說顯得偏高。此外，這種合金還含有3.5-4%的銀，對某些應(yīng)用構(gòu)成成本制約。而最主要的問題是這種合金會產(chǎn)生銀相變問題從而造成可靠性試驗失效。
我們注意到，在進(jìn)行疲勞試驗(結(jié)果如表1)時，Sn96/Ag4在其中一種循環(huán)設(shè)置上產(chǎn)生了失效。對此問題作進(jìn)一步研究得出的結(jié)論是：失效起因于相變。相變的產(chǎn)生是因合金的不同區(qū)有著不同的冷卻速率而致。
為對此問題進(jìn)行深入研究，用一根Sn96/Ag4焊條，從底部對其進(jìn)行回流加熱及強(qiáng)制冷卻，以便對其暴露在不同冷卻速率下的合金的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。Sn96/Ag4合金按冷卻速率的不同產(chǎn)生三種不同的相。由此考慮同樣的脆性結(jié)構(gòu)會存在于焊接互連中，從而造成焊區(qū)失效。正是由于這種原因，大多數(shù)OEM及工業(yè)財團(tuán)反對把Sn/Ag作為主流無鉛合金來用。銀相變問題的存在也對高銀Sn/Ag/Cu合金提出了質(zhì)問。
Sn/Ag/Cu合金
盡管涉及專利保護(hù)方面的問題，世界大部分地區(qū)還是傾向選用Sn/Ag/Cu合金。但到底選擇什么樣的合金配方？本文將重點討論兩種Sn/Ag/Cu合金：受各種工業(yè)財團(tuán)推崇的Sn/Ag/Cu0.5合金和相應(yīng)的用作低銀含量合金的Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5。
兩種Sn/Ag/Cu合金的比較
在討論兩種合金體系的可靠性試驗結(jié)果之前，先憑經(jīng)驗對兩種合金作一比較是有益的。大體上看兩種合金很相似：兩者都具有極好的抗疲勞特性、良好的整體焊點連接強(qiáng)度以及充足的基礎(chǔ)材料供應(yīng)。但兩者之間確也存在一些細(xì)微的差異值得討論。
熔點
兩合金的熔點極為相似：Sn/Ag4/Cu0.5熔點為218度，Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5熔點為217度。業(yè)界對這種差異是否構(gòu)成對實際應(yīng)用的影響存在爭議。但如能對回流過程嚴(yán)格控制，熔點溫度變低會因減少元件耐受高溫的時間而帶來益處。
潤濕
兩種合金比較，自然地會對選擇高銀含量合金的做法抱有疑問，因為銀含量變高會增加產(chǎn)品成本。有臆測認(rèn)為高銀合金有助于改進(jìn)潤濕。但潤濕試驗結(jié)果顯示，低銀含量合金實際上比高銀合金潤濕更強(qiáng)健和更迅速。
專利態(tài)勢
工業(yè)界渴望找到一種廣泛可獲的合金。因此，專利合金是不大受歡迎的。盡管Sn/Ag4/Cu0.5合金沒有申請專利，而Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5已申請了專利，但選擇時需要全面了解兩種合金的專利約束作用和實際供應(yīng)源情況才好確定。
上面已談到，Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金已獲專利。但它已授權(quán)給焊料制造商使用，對授權(quán)使用者無數(shù)量限制和無轉(zhuǎn)讓費(fèi)用。目前，這一合金可通過北美、日本和歐洲的數(shù)家焊料廠商在全球范圍內(nèi)獲取。盡管Sn/Ag4/Cu0.5合金沒有申請專利，但用這種合金制成的焊點連接是有專利的，而在美國具有這種產(chǎn)品銷售授權(quán)的電子級焊料廠商的數(shù)量極為有限。
盡管用Sn/Ag4/Cu0.5制作的焊點有可能侵犯現(xiàn)有的專利權(quán)，但業(yè)界還是建議使用這種合金。人們曾假想地認(rèn)為，通過給這種系統(tǒng)施加預(yù)先工藝可以避開專利糾紛。但這種想法是錯誤的，因為大多數(shù)的專利說明都會涉及合金成份和應(yīng)用范圍(焊點)兩部分內(nèi)容。換句話說，如果預(yù)先工藝能夠得到證實，突破專利的合金成份限制是可能的。但如果專利說明做得很完善，那么還需向聲明了電子裝配焊接特定用法的應(yīng)用部分進(jìn)行挑戰(zhàn)?？偟膩碚f，這意味著即使制造商正在使用一種專利規(guī)定范圍(如Sn/Ag4/Cu0.5)以外的合金，但如果在制造過程中，此合金"偶獲"基礎(chǔ)金屬成分(一般為銅)并因而形成一種含有專利規(guī)定范圍內(nèi)的成份構(gòu)成的金屬間化合物的話，那么該制造商就會因侵犯了專利權(quán)而受到法律的裁決。
金屬成本
專利載明的銀含量范圍為3.5%-7.7%。如此高的銀含量使得焊料的大量使用變得成本高昂；裝填波峰焊鍋時，每1%的銀大約使成本增加0.66美元/磅(見表2)。為控制成本，有人建議在波峰焊應(yīng)用中使用不含銀的無鉛合金，在表面安裝應(yīng)用中使用含銀合金。但正如下面所要討論的，使用這種方法會因Sn/Cu和雙合金工藝存在不足而造成失效。
Sn/Cu的工藝缺陷
遏制成本的想法雖說合情合理，但引用Sn/Cu需要考慮幾方面的因素。第一，此合金的熔融溫度為227度，使其在許多溫度敏感應(yīng)用上受限。此外，它比其它無鉛焊料的濕潤性差，在許多應(yīng)用中需引入氮和強(qiáng)活性助焊劑并可造成與潤濕相關(guān)的缺陷，這點已得到廣泛證明。還有，一般來講Sn/Cu表面張力作用較低，在實施PTH技術(shù)時容易進(jìn)入套孔(barrel)中，且缺乏表面安裝裝配過程所要求的耐疲勞強(qiáng)度。最后一點，該合金的耐疲勞特性差，可導(dǎo)致焊區(qū)失效，從而抵銷了節(jié)省成本的初衷。
雙合金裝配
還應(yīng)注意的是，除Sn/Cu引起相關(guān)問題外，使用雙焊料合金(SMT過程使用Sn/Ag/Cu，波峰焊使用Sn/Cu)也存在問題。Sn/Ag/Cu、Sn/Cu混用不宜提倡，因為這會造成合金焊點連接的不均勻性。如果這一情形出現(xiàn)，那么制成的焊點會因不能消除應(yīng)力和應(yīng)變而易產(chǎn)生疲勞失效。由于存在這些潛在的混用問題，因此在進(jìn)行修復(fù)或修補(bǔ)時就需要開列兩種合金的存貨清單，并給出具體的指令進(jìn)行監(jiān)控，以使兩合金不發(fā)生混用。然而，經(jīng)驗顯示，不論對這種情形監(jiān)控得多好，操作員都會趨向使用易用性最好也即流動性最好且熔融溫度較低的焊料。因此，盡管焊點最初由Sn/Cu來裝配，但大量修補(bǔ)工作可能會用Sn/Ag/Cu合金來完成。如果兩種產(chǎn)品都在生產(chǎn)現(xiàn)場使用，那么RA會常用到，不只是好用的問題。雙合金裝配工藝的要害問題是會導(dǎo)致潛在的可靠性失效且很難對此進(jìn)行有效地監(jiān)控。
焊點連接的可靠性試驗
為分析Sn/Ag/Cu和Sn/Cu的可靠性，對它們進(jìn)行各種熱和機(jī)械疲勞試驗。試驗描述和試驗結(jié)果如下：
熱循環(huán)試驗結(jié)果
測試板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5，以及1206薄膜電阻器制作。之后在-40度到125度的溫度范圍內(nèi)，以300、400、500次的15分循環(huán)量對該板施以熱沖擊。然后將焊點分切，檢查是否存在裂痕。
試驗后檢查的結(jié)果顯示，Sn/Cu合金由于濕潤性不好導(dǎo)致某些斷裂焊點的產(chǎn)生。此外，成形很好的Sn/Cu焊點在施以第三種500次重復(fù)循環(huán)設(shè)置的試驗時，也顯示有斷裂。
有意思的是Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金在經(jīng)歷高達(dá)500次重復(fù)的試驗后沒有任何斷裂跡象。這顯示出Sn/Ag/Cu合金具有Sn/Cu無法比擬的極為優(yōu)異的耐熱疲勞性。但需要注意的是，Sn/Ag4/Cu0.5合金在經(jīng)過熱循環(huán)處理后焊點的晶粒(grain)結(jié)構(gòu)的確產(chǎn)生了一些變化。
機(jī)械強(qiáng)度-撓性測試
測試板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5，以及1206薄膜電阻器制作，對它進(jìn)行撓性測試。用Sn/Cu0.7制作的焊點在撓性測試中產(chǎn)生斷裂，這顯示焊點不能承受大范圍的機(jī)械應(yīng)力處理。相反由Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5制作的焊點卻滿足所有的撓性測試要求。
混合解決方案？
為消除電子行業(yè)存在的隱患，已開發(fā)出了一種完全無鉛裝配的混合解決方案。她用粗糙的錫鉛成品(QFP208IC)、有機(jī)表面保護(hù)劑PWB和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金焊膏構(gòu)成系統(tǒng)，以復(fù)雜性或成本都不太高的方式達(dá)到了完全無鉛裝配的目的。取得成功的關(guān)鍵是這種裝配方法能夠承受峰值溫度為234度的回流加熱。需要注意的是，這種裝配方法要經(jīng)過惰性環(huán)境的處理。當(dāng)然，限于元件的效用性問題，以及由元件熱容、夾具固定等原因引起€%=T變化而造成事實上不是所有的裝配過程都能達(dá)到234度的峰值板溫度，因此不是所有裝配都能夠進(jìn)行上述處理。但它給我們的重要提示是，在某些情形下，通過引入某些材料，實現(xiàn)無鉛焊接可以變得輕而易舉。
1微電子工藝清洗技術(shù)的理論研究
在微電子元器件的制造過程當(dāng)中，由于其體積小、制造過程復(fù)雜等眾多客觀原因存在，將會很有可能導(dǎo)致微電子元器件在其步驟繁瑣的制造過程當(dāng)中受到污染。這些污染物質(zhì)通常會物理吸附或者是化學(xué)吸附等多種方式在電子元器件生產(chǎn)過程當(dāng)中吸附在其表面。比如說，硅膠材質(zhì)的硅片在其制造過程中污染物質(zhì)通常會以離子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。這些污染物質(zhì)還有可能存在于硅片自身的氧化膜當(dāng)中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因并不奇怪，這是由于這些污染物質(zhì)破壞掉了硅片表面的化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致了在其表面形成了自然的力場，讓眾多污染物質(zhì)輕松吸附或者直接進(jìn)入到硅片的氧化膜當(dāng)中。在產(chǎn)生這種現(xiàn)象之后，要清洗硅片就非常困難了。在清洗過程中，既要保持不能去破壞硅片的結(jié)構(gòu)，又要保持能夠?qū)ξ廴疚镔|(zhì)進(jìn)行徹底的清洗，以便其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當(dāng)中的其他元器件產(chǎn)生污染，這一問題就變得非常棘手，愈發(fā)困難了。在當(dāng)前微電子行業(yè)的大多企業(yè)或是研究所講微電子的清洗技術(shù)兩類：一種叫做濕法清洗；另一種叫做干法清洗。這兩種技術(shù)都能夠保持比較高的清洗度，并且能夠在不破壞電子元器件的化學(xué)鍵的基礎(chǔ)上祛除電子元器件表面或是氧化膜內(nèi)存在的污染物和雜質(zhì)。
2微電子工藝清洗技術(shù)的現(xiàn)狀研究
由于我國行業(yè)的發(fā)展更重視對服務(wù)業(yè)的發(fā)展和我國微電子行業(yè)的起步和發(fā)展較晚，從而致使當(dāng)前我國微電子工藝的清洗技術(shù)比較落后，并且存在諸多的問題。
2.1濕法清洗技術(shù)研究
濕法清洗這一技術(shù)，是由上個世紀(jì)六十年代的一名美國科學(xué)家所研究發(fā)明出來的。這種方法主要是通過利用化學(xué)溶劑同有機(jī)溶劑和被清洗的微電子元器件之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后再利用多種技術(shù)手段，如：超聲波技術(shù)去污；采用真空去污技術(shù)等多種技術(shù)手段。最終，利用這些步驟實現(xiàn)對微電子元器件的清洗。
在以上濕法清洗電子元器件的步驟當(dāng)中還需要用到種類不一的化學(xué)試劑。這些化學(xué)試劑主要包括氫氧化銨和過氧化氫以及硫酸等物質(zhì)。氫氧化銨主要是被利用于對污染程度不是非常嚴(yán)重的電子元器件的清洗，或者是作為清洗第一部的化學(xué)試劑。其能夠在控制的溫度下、濃度下以及化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的時間下等多種條件下，利用化學(xué)反應(yīng)去腐蝕電子元器件的表面污染物質(zhì)或者是金屬的化合物。但是，由于這種腐蝕程度是需要多種條件來控制的，因此其對人員的技術(shù)和企業(yè)電子清洗設(shè)備的要求也是很高的，如果不能對整個過程實現(xiàn)嚴(yán)密的監(jiān)控，將會對電子元器件造成損害。過氧化氫在清洗過程當(dāng)中主要是被利用于對電子元器件的襯底進(jìn)行清洗，通過清洗襯底上所附著的金屬化合物質(zhì)或者是絡(luò)合物質(zhì)。最后一種化學(xué)試劑（硫酸）在清洗過程當(dāng)中扮演著非常重要的角色。在使用硫酸對被清洗電子元器件進(jìn)行清洗過程中必須采用雙氧水這一化學(xué)試劑來減少其反應(yīng)的時間，并且降低硫酸的濃度、反應(yīng)時候的溫度，從而有效的減少了被清洗電子元器件碳化或者是被腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象發(fā)生。以免讓硫酸對電子元器件造成損害。濕法清洗技術(shù)在眾多清洗技術(shù)當(dāng)中是比較有效的一種技術(shù)，但是其依靠化學(xué)反應(yīng)的客觀因素，讓其很有可能造成化學(xué)物質(zhì)殘留從而導(dǎo)致電子元器件被腐蝕的現(xiàn)象。
2.2干法清洗技術(shù)研究
干洗技術(shù)相對于濕洗技術(shù)來說其避免了使用化學(xué)試劑，從而大大減少了化學(xué)物質(zhì)殘留導(dǎo)致電子元器件腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。干洗技術(shù)主要是采用等離子、氣相等清洗技術(shù)方式對電子元器件的金屬化合物和絡(luò)合物進(jìn)行清洗。對于采用等離子技術(shù)為主的干洗技術(shù)，其具有殘留物質(zhì)少、操作難度低等技術(shù)性特點，并且在微電子元器件的清洗行業(yè)當(dāng)中其研究最早、技術(shù)較為成熟，從而在當(dāng)前我國微電子行業(yè)的應(yīng)用最為廣泛。但是，等離子技術(shù)也存在一定的弱點，就是其無法完全祛除存留于微點電子元器件表面的污染物。而氣相技術(shù)的應(yīng)用相對于等離子技術(shù)來說是非常少的，主要原因在于其花費(fèi)時間長、成本高，并且在采用氣相技術(shù)清洗過程主要是被應(yīng)用于硅片元器件的清洗，對于其他元器件的適用程度較低。
3對微電子清洗技術(shù)的展望
從上文的分析當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，就我國企業(yè)當(dāng)前的資金、人力等現(xiàn)狀來說，我國在微電子清洗工藝當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)采用干洗技術(shù)當(dāng)中的等離子技術(shù)。這種微電子工藝清洗技術(shù)不需要進(jìn)行二次清洗，就能夠達(dá)到超過其他技術(shù)操作之后的結(jié)果。而對于其單次清洗過后殘留的金屬混合物來說，可以在繼續(xù)采用其他清洗方式減少其污染物質(zhì)含量，從而在保證電子元器件質(zhì)量前提下在較短時間內(nèi)較低微電子污染物的含量。
發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)絕大多數(shù)都是采用分層分布結(jié)構(gòu),由高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)（以太網(wǎng)）、運(yùn)行人員工作站（OS）、過程控制單元（PCU）、工程師工作站（ES）等部分組成，過程控制單元（PCU）是其中最為重要的部分，可接受現(xiàn)場變送器、脈沖量、開關(guān)量、電氣量、熱電偶、熱電阻等信號,可直接應(yīng)用于生產(chǎn)過程,它是由能可冗余配置的主控模件(MCU)和智能I/O模件構(gòu)成，在運(yùn)算處理之后可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的聯(lián)鎖監(jiān)測、聯(lián)鎖控制、聯(lián)鎖保護(hù)等。運(yùn)行人員工作站（OS）和工程師工作站（ES）能夠提供了人機(jī)接口,同時為電氣設(shè)備維修工程師提供系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置等手段。數(shù)據(jù)的采集、處理、監(jiān)控都采用微型計算機(jī)來完成，機(jī)組的監(jiān)控水平得到了大幅度的提升，也提高了人機(jī)交互界面；無論是進(jìn)口的機(jī)組，還是國產(chǎn)的大型機(jī)組，基本都安裝了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；在很多電廠的自動裝置設(shè)備都是采用數(shù)字化儀表來進(jìn)行顯示控制，而不再是過去那種傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表，這些措施都將我國的電廠熱工自動化技術(shù)推向到了一個新的高度。
電網(wǎng)調(diào)度的自動化。電網(wǎng)調(diào)度的自動化一般是由電網(wǎng)調(diào)度中心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大屏幕顯示器、打印設(shè)備、工作站、服務(wù)器等組成。它由處于調(diào)度區(qū)域內(nèi)的測量控制設(shè)備等變電站終端、下級電網(wǎng)調(diào)度中心、發(fā)電廠等構(gòu)成，由電力系統(tǒng)專屬局域網(wǎng)進(jìn)行連接。電網(wǎng)調(diào)度的自動化的主要功能有：適應(yīng)電力市場的運(yùn)營需求、對電網(wǎng)運(yùn)行安全情況進(jìn)行分析、監(jiān)控、實時采集電力生產(chǎn)的過程中數(shù)據(jù)、自動發(fā)電控制、對電力系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估、自動經(jīng)濟(jì)調(diào)度、對電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測等。
配電自動化。配電自動化與調(diào)度自動化相比，規(guī)模要小的多。配電自動化目標(biāo)在于實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度、為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)、提高供電的可靠性、改進(jìn)電能質(zhì)量等，是一項綜合信息管理系統(tǒng)，集合了設(shè)備管理技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等為一體。配電自動化在美國、英國、加拿大等一些發(fā)達(dá)國家已有了多年的運(yùn)行經(jīng)驗，并且有向縱深性發(fā)展的趨勢，如人工智能、光纖通信、大規(guī)模地形顯示等。目前我國的配電自動化技術(shù)主要使用了配電管理+集中監(jiān)控模式的配電自動化、集中監(jiān)控模式的配電自動化、就地控制的饋線自動化模式，且使用了分布式總體結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)將子站和主站聯(lián)在一起，形成統(tǒng)一的配電自動化系統(tǒng)。
加強(qiáng)電氣工程自動化系統(tǒng)的人性化設(shè)計
1文化因素。我們在對電氣工程自動化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該表現(xiàn)出與技術(shù)進(jìn)步和時代精神的與日俱進(jìn)，滿足電廠的功能需求，符合電廠的企業(yè)文化特征。
2美學(xué)因素。在進(jìn)行電氣工程自動化系統(tǒng)設(shè)計的時候，應(yīng)該基于人性化設(shè)計的角度來進(jìn)行研究考慮，對人的觸覺、聽覺、視覺等審美情趣進(jìn)行充分的考慮。
3人機(jī)工程學(xué)因素。應(yīng)該采用多學(xué)科的方法，如心理學(xué)、生理學(xué)、人體力學(xué)、人體測量學(xué)等來提供人體機(jī)能特征參數(shù)，研究人體特征和結(jié)構(gòu)，為電氣工程自動化的設(shè)計提供人性化的要求。
在實際電工電子教學(xué)中大部分人一般認(rèn)為，理實一體化就是理論與實踐相結(jié)合，通過對若干個電路的理論分析再安裝和測試這幾個電路，從而既學(xué)習(xí)了理論又掌握了實踐操作。這種做法的確很好，學(xué)生提高了學(xué)習(xí)理論的目的性的認(rèn)識，同時不會覺得理論學(xué)習(xí)枯燥，提高了學(xué)習(xí)興趣，具有更高的學(xué)習(xí)積極性。但是，筆者認(rèn)為理實一體化更應(yīng)該在教學(xué)過程中對相關(guān)章節(jié)進(jìn)行刪繁就簡、資源整合，開展模塊化教學(xué)。這樣，不僅能提高學(xué)生的興趣，還讓老師的教學(xué)有新目標(biāo)，教學(xué)更貼近實際，側(cè)重于運(yùn)用。
1.要修正電工電子課程的教學(xué)計劃
這是實施一體化教學(xué)的前提。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，我們將學(xué)生所學(xué)專業(yè)的相關(guān)知識和技能分解成若干個課題，每個課題依據(jù)不同知識點又分成若干個子課題，每個課題都有具體理論和技能要求。通過實際教學(xué)的檢驗，這樣的教學(xué)過程不再是單一的學(xué)科教學(xué)，而是瞄準(zhǔn)目標(biāo)、圍繞課題的一體化教學(xué)。
2.電工電子教學(xué)場所需要一體化
這是實現(xiàn)理論與實踐一體化的基石。要實施一體化教學(xué)，就必須具有既能滿足理論教學(xué)又能滿足實訓(xùn)教學(xué)的實訓(xùn)場地，所以建好校內(nèi)實訓(xùn)基地是實施教學(xué)的保證。為了實現(xiàn)一體化教學(xué)，建議專門配備一體化教學(xué)教室，爭取做到一人或者兩人一臺實訓(xùn)裝置。需要電力拖動實訓(xùn)室、電工電子實訓(xùn)室、PLC實訓(xùn)室、常用機(jī)床故障排除實訓(xùn)室、自動化控制實訓(xùn)室等，理論和實訓(xùn)環(huán)節(jié)都在一體化教室完成。
3.電工電子專業(yè)教師的師資要一體化
這是實施一體化教學(xué)的關(guān)鍵?？梢越M織理論教師節(jié)假日到工廠參觀見習(xí)、頂崗鍛煉，讓其彌補(bǔ)操作技能的不足；組織實訓(xùn)指導(dǎo)教師參加各類培訓(xùn)考試，以提高其理論水平；組織專業(yè)教師積極參加參加本專業(yè)各類技能競賽，促其成長，通過培養(yǎng)進(jìn)一步提高專業(yè)教師的技能和理論水平。
4.使用的電工電子的教材要一體化
這是實施教學(xué)的理論精華。依據(jù)中等職業(yè)學(xué)校電工、電子類教學(xué)大綱及職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，按照科學(xué)性、針對性、實用性的原則，同時教材中要體現(xiàn)教學(xué)過程的連貫性，實訓(xùn)階段目標(biāo)的漸進(jìn)性，各實訓(xùn)階段要有明確的實訓(xùn)目的、任務(wù)、內(nèi)容、方法和考核等級等要求進(jìn)行選編。
二、理實一體化教學(xué)應(yīng)該注意的問題
理實一體化教學(xué)方式在電工電子課程教學(xué)過程中雖然提高了學(xué)生的操作能力，但是在實際理論教學(xué)中還需要注意理論和實際進(jìn)一步結(jié)合，還應(yīng)注意學(xué)生重視實踐不注重理論的情況，不僅沒有把基礎(chǔ)知識學(xué)透，還會造成所學(xué)知識遺忘。
三、采用一體化教學(xué)
