LED灯自动贴片技术在SMT课程中的实践

谌建军

摘要 LED燈由于其节能、环保、长寿、安全等优点，现已得到广泛应用。在SMT课程的教学中，笔者以5730LED灯珠组成的LED圆形筒灯为项目，进行SMT课程教学实践，达到运用全自动贴片教学设备，进行LED灯工业化生产的良好教学效果。

【关键词】LED灯 自动贴片技术 SMT项目教学 在线编程

表面组装技术SMT（ Surface MountTechnology）是新一代电子组装技术，它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。将这些元器件装配到电路上的工艺称为SMT工艺。在SMT课程教学中，LED灯珠的贴装工艺是具有代表性的一个项目，该项目实践过程如下：

1 自动上板

由于圆形筒灯的LED贴片最具有代表性，筒灯的每个LED位置不一样，而且每个贴片有不同的角度，所以以它为项目来教学。在自动上板机的位置，把铝基板对准放有四个定位点的位置，这样吸嘴下去的时候刚好可以吸住铝基板，把它送与自动导轨，第一块板上板过程结束。

2 刮焊锡膏

打开软件，点击系统配置、模拟出板，模拟出板之后，电路板会移到轨道的最左边，再点击自动进板。自动进板，工作台上升到钢网位置。调节钢网的位置，使钢网的小孔与电路板的小孔充分对齐。注意，如果没对齐就能够看到钢网与电路板中间有白色的部分，看不到全部焊盘。如果完全对齐，看到的钢网小孔位置全部是焊盘的位置，那么它的颜色就会统一为焊盘颜色。完全对准以后就才可以刮焊膏。刮完焊锡膏以后，就可以点击到处板位置的按钮，刮完焊锡膏的板就顺着轨道到了出板的位置，等待进入下一个流程。

3 SMT在线编程

对于首件，在刮焊膏前，要进行LED灯的在线编程工作。因为焊锡膏在拿出冰箱，充分搅拌好后，要及时进行刮焊膏工序。为了保证刮焊膏质量，要第一时间进行贴片工作，所以要提前进行首件编程。编程是本项目的重点内容。对于一般的条形LED灯，由于所有元件是同一个方向，所以在编程的时候就很简单，只要对一个LED灯或者一小单元LED灯做贴片信息就行了，在此不做讲解。而对于圆形筒灯，由于每个元件的位置和方向都不一样，所以难度变大，但也是最具代表性的。接下来以4乘以5总共20个筒灯的这个铝基板做项目。这个板上面每个筒灯有十个5730的灯珠，每一个灯珠的位置角度不一样，那么总共就有200个LED贴片参数要做。编程过程如下：

3.1 制作Mark点

首先量取这块铝基板的长和宽，长是240mm宽是200mm，厚度为2mm。选取左下角的cQ字母和右上角的cQ字母为Mark点来进行采集。量取铝基板的长宽厚，将铝基板放置于进板位置。加电、送气、打开软件界面。第一次开机的时候需要点击打开电源按钮，将机器初始化，所有机构复位。点击新建文件按钮，将铝基板的参数长240mm、宽200mm、厚Imm输入编程软件，并选择拼板、两个Mark点。加载铝基板，移动教学相机方向，使教学相机中心点对准铝基板左下角的CQ字母，调节教学相机焦距，使CQ字母边缘最清晰为止。点击获取并保存头像按钮，得到Markl点的图像。同样的方法，可以获取右上角Mark2点的清晰图像。注意，最好不要以焊盘作为Mark点，因为焊盘上了焊锡膏以后，这个头像就不准确了，定位也就失去了意义。之后选取Markl，点击到Mark2中心，再选取Mark2，点击到Markl中心，反复3次，就可以得到一个准确的Mark点之间的角度，为接下来的各元件生成XY坐标做参照。

3.2 制作库信息

库信息就是说这电路板是贴什么元件，圆形筒灯其实就是贴一种5730灯珠。选取库信息，再点击元件封装，如果没有5730，就要新建元件。输入封装名称5730，再点增加，在备注栏输入l，顺便选取2mm的吸嘴。输入元件长度5.7mm、宽度3.Omm、高度l.Omm、阀值90%，极性选择是，类型为LED。点击保存库数据。再点击插入到材料清单，库信息完成。

3.3 采集贴装信息

贴装信息就是元件的位置和角度。以焊盘缺口方向，即LED灯的负方向为角度参考。十个LED灯珠的方向各不相同，外圈7个平分360度，内圈3个平分360度。在编程时不能出错，角度错则会贴偏，角度反则LED灯极性反，造成不亮灯的结果。先把教学相机移到右下角的圆形灯那里。以第一个灯为基准，因为对于这套SMT设备来说，右下角为坐标原点。如果做完了第一个筒灯的所有元件参数，其他筒灯采用拼板复制就行了。选取贴装信息，移动教学相机，对准第一个圆形筒灯的最下面那个元件中心点，点击获取中心点按钮。如果元件太大，可以选择三点获取中心点，再点击增加。点击编辑按钮，输入角度，由于缺口朝上，所以输入90°，再点击保存，这时可以观察贴装元件的角度线是否与元件方向一致，否则重新改变角度。

由于没有显示封装信息，所以再点击编辑、库信息，在材料清单下面点击下拉菜单，双击5730-1，第一个元件的贴上信息就做完了。移动教学相机到第二个元件的中心点，点击获取中心点、点击增加，第二个元件会默认为5730。点击编辑按钮，输入角度，由于缺口朝左上，并且相差约52度，所以输入142°，再点击保存，观察贴装元件的角度线是否与元件方向一致，否则重新改变角度。同样的方法，可以把第3到第10个元件的贴装信息做完。为了验证每个元件的位置与角度，在编辑状态下，可以选取任意一个元件参数、双击，教学相机应该快速移动到该元件中心点，并且观察贴装元件的角度线。如果没有问题了，点击保存，进入下一步的拼板过程。

3.4 拼板设置

点击PCB按钮，这时候就回到了拼板状态。选取PCB/拼板，移动教学相机到右下角第一个元件的右上角位置，点击设置原点。移动教学相机到右上角第一个元件的右上角位置，点击Y方向，并输入Y方向元件的数量4。移动教学相机到左下角相同组、相同位置元件的右上角位置，点击X方向，并输入X方向元件（组）的数量5。选择所有元件，软件右上角输入框中同样输入XY方向元件数量5和4，计算出筒灯总数20组后，点击获取阵列，点击完成。这时候应当能看到200个灯珠的贴片信息。为了验证每个元件的位置与角度，在编辑状态下，可以选取任意一个元件参数、双击，教学相机应该快速移动到该元件中心点。双击下一个元件验证前，如果是保存状态，则要按一下ESC键，进入到编辑状态方可，否则会更改参数，造成两路参数代表一个贴片信息。如果没有问题了，点击保存，进入下一步的带式送料器编程过程。

3.5 送料器設置

点击带式送料器按钮，这边就出现了1到26的站位，由于筒灯的元件都是5730。在送料器位置，先要确定5730元件在什么站位，经查分别为16和18站位。双击16站位，移动教学相机到16站位。选择封装5730的LED，宽度12mm的送料器，元件数量给多点，以免不够用。移动教学相机到16位的元件位置，注意元件在送料动作时才露出来的。打开送料器开关，让元件露出来，点击图像区，调节相机对准元件中心位置，点击新获取XY数据后确定，16站位的元件封装信息就出来了。还要添加吸嘴信息，双击吸嘴信息处，选择2mm吸嘴，同样的方法，把18站位的数据做好，点击完成。让Y轴回到安全位置，点击软件右下角关闭按扭，注意保存，要不所有信息得重做。

4 模拟贴片

先点击设置，选取送料器测试，修改1到6号吸嘴，将4和6号定为2mm吸嘴，其它不用2mm就行了。因为只有16和18两个站位的元件要2mm吸嘴来工作，其它吸嘴是停止的。设置完点保存。接下来载入数据，选择刚做好的skm数据，点击运行，检查一下所有数据信息，为防止错误，选取模拟贴片。点击检测数据和最初位置开始贴，设置并调整好PCB板，盖好上盖板，就可以观察模拟贴片了。在正式贴片前，也可以在PCB板的部分位置用双面胶来检测贴少量元件，若贴装合格，再刮焊膏，进行实际贴片工作。

5 实际贴片

模拟贴片合格后，进行首件贴片工作，将铝基板刮好焊膏，送入全自动贴片机进行贴片。若中间出现元件吸取问题，可以暂停检查，再继续贴片工作。贴好检查无误后送入回流焊机进行加热焊接工作。

6 回流焊操作

打开三相电、开排气系统和计算机，点击回流焊图标，打开软件界面。起动相关风机、传送带、冷缺风机，再点击加热，由于加热功率很大，一定要先开风机和冷缺系统。等到升温达标后，指示灯会变绿，开始进行回流焊。注意中间不要点击相关按扭，以免通讯不良而损坏设备。回流焊结束后，采取延时关机，约过10分钟会自动关停设备。图1为编程数据，图2为贴片过程，图3为贴片回流焊后长条灯和圆形筒灯效果。

7 结束语

课堂中通过分组观看贴片在线或离线编程，明确贴片艺要求及安全操作规范。实操中小组长负责本组成员辅导工作，教师针对生产线设备操作情况作指导。要求学生对印刷和焊接工艺不达标处进行改进，对不合格编程数据进行修改。通过该项目的学习实践活动，学生对于各类型LED灯的贴片编程有所掌握，也为学习其它电路SMT技术打基础，总之，采用这种项目教学实践，将SMT技术在“做中学”，对于提高学生的学习兴趣有显著作用。

参考文献

[1]王林发，郭雪莹，项目教学的方案与实施[M].福建教育出版社，2016 （09）.

[2]尤风翔，张猛.LED照明设计与封装技术应用[M]，世界图书出版公司，2 015 （10）.

[3]何丽海.SMT基础与工艺[M].机械工业出版社，2011（09）.

[4]夏玉果.SMT生产工艺项目化教程[M]，电子工业出版社，2016 （08）.

[5]顾霭云，表面组装技术（ SMT）基础与通用工艺[M].电子工业出版社，2014 （01）.