高职《表面贴装技术工艺及设备》课程的建设实践

吴　永　涂用军

综观经济发达的国家及地区,在其电子制造产业腾飞的过程中,相关技术与人才培养总是能得到协调与配合,以适应产业发展的需求。如美国马里兰大学设有电子产品与系统研究中心(CALCE Center),专门研究电子产品的失效问题,其中在“电子产品可靠性”方面的研究成效显著;香港城市大学也建立了“电子封装及组装暨失效分析及可靠性工程(EPA)中心”,开展电子封装、组装及产品可靠性的研究。同时,在这些发达国家和地区,还有一大批职业院校进行SMT设备与工艺方面的高级应用型人才培养。

电子制造技术方兴未艾,我国已经成为世界工厂、电子制造大国,但还远不是电子制造强国。我国的电子制造业面临困境:技术落后,专业技术人员匮乏,教育滞后。目前,表面贴装技术(SMT)方面的技术研究在我国高校很少有人涉足,SMT方面的高级应用型技能人才培养在我国各职业院校中也刚刚起步,其培养模式、教学方法有待进一步探索与实践。

就“珠三角”地区而言,电子制造企业众多,SMT工艺与设备的使用非常普遍,为担负起培养高技能职业人才、服务于区域经济与社会发展的重任,我院几年前就已尝试在电子通信类专业中开设SMT的相关课程,并积极与周边的大型电子制造企业(如珠海伟创力科技有限公司)展开校企合作,进行“订单式”SMT技术人才培养的探索。通过几年来的实践,初步形成了以《表面贴装技术(SMT)工艺及设备》为代表的一系列SMT特色课程。《表面贴装技术(SMT)工艺及设备》这门课程主要以提高学生的职业能力为目标,教学过程强调实践特色,推进技能综合训练,教学内容与模式不断创新,得到了学生的认可与欢迎。

课程介绍

《表面贴装技术(SMT)工艺及设备》课程共68学时,其中理论课34学时,实操课34学时。在整个课程设置中,实践课与理论课各占50%,力求将理论知识的传授与实践动手能力的培养两者有机结合起来。课程安排如表1所示。

师资

在教学师资的配置上,我院采取了“专兼结合”的方式。要求专任教师必须具有3年以上电子制造企业工作经验,同时在教学过程中还要经常到附近的电子制造企业调研(每学期不少于5次),并利用寒暑假参加电子制造企业的员工新技术培训,以了解跟踪SMT领域的新技术、新趋势。

同时,我院先后聘请了珠海伟创力(美资)电子公司、珠海市石头电子有限公司的多名SMT技术人才作为兼职教师,对学生进行实践教学指导,或定期为学生举办SMT方面的专题技术讲座。

教材

三四年前,国内SMT方面的教材非常少,适合高职高专学生使用的教材更是没有。刚开设这门课程时,只好使用有关SMT的专业论著作为教材,但发现其中的内容面面俱到,且理论讲述过多、深奥难懂,职业训练特色无从谈起。

基于此,我院根据教学内容自己编写讲义,通过与工作在电子制造企业第一线的工程技术人员合作,经过广泛讨论、反复修改,最终编写出了体现职业特色的SMT理论教材与实训指导书。这些教材经过两届教学班的使用,教师、学生的反映良好。

实践训练

在安排教学时,既要给学生提供在电子制造企业现场参观学习的机会,同时又要尽量多地让学生在学校SMT实验室的SMT生产线上动手实践,并加强手工焊接训练,为制作FM收音机打下基础。在教学过程中,许多学生觉得课程内容生动、形式多样,学有所获。

在学习SMT工艺时,可组织学生到大规模生产电子产品的SMT工厂参观学习,以看、听、感受的方式获得对SMT工艺及设备方面的感性认识,为后续的理论学习打下基础,同时以相当多的课时组织学生在学校SMT实验室的加工生产流水线现场学习印刷、编程、焊接及返修操作等工艺。每3个学生安排一个实践辅导教师、一台机器,使学生深切体会SMT工艺的内涵,从而在今后的工作中不出或少出问题。另外,我院还实行了学校SMT实验室的部分设备全天候对学生开放,进一步满足了部分学生深入学习SMT工艺与设备方面知识的需求,学生学习的主动性与积极性很高。

在学习SMT电路板设计时,每个学生人手一台计算机,教师带着学生学习SMT元件建库、SMT电路板的布局及布线等。最后成功制作出的FM收音机使很多学生在学到SMT知识的同时得到一种实实在在的满足感,极大地提高了学习效果。

理论教学

学生参加实践后,还需从理论上进行总结、提高。在本课程的教学中,教师从SMT设备、材料、工艺、直到设计等方面系统讲授其中的理论知识。在讲解工艺课程时,从设备原理、焊接原理到所涉及的原材料、PCB板等全面系统地讲解,使学生在丰富的感性认识的基础上,很容易接受所学的理论知识。

在设计授课内容时,教师从SMT工艺及设备对设计的要求、SMT焊盘设计、设计输出与设计审核等方面全方位地介绍;同时结合工作实际,将容易出错的案例向学生展示、讲解;最后结合一个比较有典型意义的实际SMT电子产品,从工艺到设计及设计中的问题等进行综合讲解,使学生对SMT的知识与技能有整体而全面的认识与把握。

在教学中,使用多媒体手段讲课,同时引进国外的SMT录像进行形象展示教学,可使学生更直观地了解具体的制造机理和过程。比如,讲解SMT焊接原理和过程及助焊剂的作用时,采用录像教学可收到事半功倍的效果。

除了学生必须掌握的SMT基本理论及实际技能外,教学中还应注意介绍目前世界上制造领域最前沿的技术,这些技术与电子产品生产实际密切相关,很多是企业界正在使用的新技术。例如无铅焊接技术,从2006年7月1日起,出口欧盟的电子产品必须使用无铅焊接技术,这使我国的出口电子产品遭遇很大挑战,我国的电子企业是如何应对这一挑战的,无铅焊接中要注意的各种问题,等等,都应成为教学内容,讲清这些新趋势、新技术,可使学生既掌握现有知识,又具有前瞻眼光,将来到工作岗位上才不会措手不及。

职业创新能力培养

完成理论与实践的基础知识教学后,还必须对学生进行职业综合能力的全面训练。我院选用了目前比较流行的电子产品FM收音机,让学生根据FM收音机原理图绘制PCB板图,并实际制作FM收音机产品,使学生了解产品从设计、制造到装配整个过程,了解设计原理与设计规范,充分认识产品制造中工艺的重要性,以此实现综合训练职业创新能力的目的。

考虑到《表面贴装技术(SMT)工艺及设备》课程的实践性很强,我院在考核学生学习成绩方面进行了改革,从三个方面对学生进行衡量:工艺实践、FM收音机的设计与制作及论文答辩。工艺实践与FM收音机的设计制作方面的考核主要考查学生平时上课与实际操作中的表现,整个考核不采取传统的闭卷考试方式,全部课程考核相当于完成一次SMT方面的电子设计与制造。

论文答辩的题目分为高、中、低三种难度:1/2的题目是基础课题,教师已经基本讲授过,学生只需组织起来就可以了;1/4 的题目是社会上需要的、有一定难度的,学生需要下一定的工夫才能解决,如无铅回流焊、波峰焊技术等;1/4的题目难度较大,教师在课堂上没有讲过,需要学生自己探索求知,如电磁兼容、可靠性设计等,目的是考查学生挑战困难的信心与创新意识。

对于成绩比较好的学生,一般动员他们选择难度较大、与今后的实际工作密切相关的题目做论文答辩题,如“无铅焊接可靠性研究及实践”、“回流焊技术及应用技巧”、“电磁兼容在主板和地线中的应用”等。学生的积极性非常高,这说明高职学生对新鲜事务同样敢于挑战,并不是简单地为文凭而学习。

论文答辩的课题准备,学生基本要靠课外时间完成,他们或独立、或以2～3人小组的形式完成一个课题。大多数学生都能认真上网查资料,制作PPT文件,答辩时要求每个学生都参加答辩演讲。通过实际动手实践加论文答辩的训练,可使学生分析、解决、阐述问题的能力得到锻炼,并能在一定程度上有效地培养学生的创新能力与职业意识,同时还可培养团队合作精神,是一种比较好的教学模式,值得在高职层次的教学中进一步探索与完善。

为了适应我国社会经济发展的需要,实践教学已经成为高职教育发展与改革的重要内容,对于如何更有效地培养电子制造行业的SMT技术人才,我们正在加强探索与实践,试图走出自己的、有职业特色的高职教育之路。

参考文献:

[1]王天曦,等.SMT在电子工艺实习中的应用[J].实验技术与管理,2001,(4).

[2]肖正明,崔文新.立足培养创新人才全面进行实验室改革[J].实验室研究与探索,2001,(5).

[3]王世彩,姜代维.创建电子工艺实习室加强实践教学[J].实验室研究与探索,1997,(3).

[4]李凡修.强化学生工程实践能力培养[J].实验室研究与探索,2004,(4).

作者简介:

吴永(1969—),男,湖南溆浦人,博士研究生,广东科学技术职业学院机械与电子工程学院副教授,高级工程师,研究方向为通信与信息系统、电子通信专业职业教育。

涂用军(1963—),男,湖北孝感人,广东科学技术职业学院机械与电子工程学院副教授,副院长,研究方向为电路与系统、电子信息专业职业教育。