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电子元件范文1
关键词:电子元件;焊接;检测技术
1、电子元件焊接质量检测技术
表1 焊点质量常用检测方法
非破坏性检测破坏性检测环境检测目视检测
光学检测
电气检测
X-ray检测
超声检测抗张破坏检测
剥离检测
显微组织检测腐蚀监测
振动检测
冲击检测1.1目测法
在非破坏性检测中,较为常用的检测方法就属目视检测,这种方法可以利用万能投影仪和十倍放大镜来进行,检测人员能力的好坏直接关系着检测速度和精度。防止焊点失效人工视觉检查起着不可忽视的作用,尤其是在短期应用中,但是对于焊点缺陷人工视觉检查是很难发现的。人工目测检验可以观测的焊点缺陷包括:桥连、漏焊、错位、错焊等,灵活性较强。这种方法对于检测者的要求是很高的,这种方法的检测具有一定的主观性。
1.2自动光学检测(AOI)
SMA检查难度越来越高,特别是器件封装尺寸的减小和印制电路板贴片密度的增加,使其难度进一步加剧,对于生产和质量控制的需要,人工目测的稳定和可靠性是难以满足要求的,手工检查由于越来越小的印制电路板而变得不可靠,人的视觉疲劳是导致误差的一大重要因素。因此,采用专用检查仪器进行检测已经越来越受欢迎。首先,光学仪器是用于生产实际的检测仪器,通过光源对SMA进行照射,采集和运算SMA反射光用光学镜头进行,经过计算机进行图像处理后,从而对SMA上的元件位置及焊接情况进行判断,这些都是光学仪器的一个共同特点。这类设备就是所谓的自动光学检测设备。自动光学检测设备的基本原理就是被测物图形的获取采用光学手段来进行,一般情况下,检测物的照明图像的获取并对进行数字化都是通过一个传感器来进行,然后以某种方法进行比较、检验、分析和判断,也就是说,用自动化、智能化替代人工目视检测。
丝网印刷后AOI,在生产汇中,元器件的焊接质量受焊膏印刷质量的直接影响。例如,元器件由于焊膏缺失而开焊,焊接由于焊膏桥接而短路,元器件由于焊膏坍塌而导致虚焊等。因此,在丝网印刷后进行AOI,不仅可以将故障及时的找出,从而使产品质量有所提高,并且也使得返工和维修成本减少。
器件贴装后AOI。漏贴、贴错、偏移歪斜等贴片缺陷可以通过器件贴装后AOI及时检出。其通常都是采用高分辨率彩色电荷耦合器件来整体扫描被测贴片的基板;对被测元器件图像信息进行捕获,并且通过分析元器件图像的外观匹配、几何尺寸、结构的分析,将缺陷的元件快速的检测以及实时统计分析贴片工序能力。
1.3X-Ray检测
X-Ray的穿透性很强,因此,在进行X-Ray对缺陷进行检测时也就是利用这个特性来进行的,其主要是对焊点内部缺陷进行检测。X-Ray检测提供了一种非破坏性的测试方法,可以对所有元器件的焊接质量进行检测,X-Ray测试的信息通过计算机自动转化为焊点特征数据来进行的,与标准值进行对比,来判断出缺陷焊点。目前X-Ray还不能检测亚微米范围内的焊点微小开裂,其检测范围一般在1~5μm。
1.4超声波检测
超声波检测是利用超声波束向金属材料的深处透入,从一个截面深入到另一个截面,焊点的缺陷的检测就是在界面边缘发生反射的特点来进行的。金属内部进入来自焊点表面的超声波,当遇到缺陷和焊点底部时就会有反射现象发生,将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形,缺陷的位置、性质和大小的判断根据波形的特点来进行。超声波检验具有很多的优点,例如灵敏度高、检验速度快、对人体无害、操作方便和成本低等,虽然优势很多,但是在定性和定量判定缺陷时还是存在困难。
2、电子元件焊接质量检测技术的发展
人工目测检测法应用的也较普遍,但是其带有很强的主观性,只能检测电子元件的一些外观特征。当前应用最广的检测技术是自动光学检测技术,其发展趋势主要有:(1)分类检测。AOI检测重点随着SMT流水线中放置的位置不同而不同,并且元件不同,所要检测的缺陷类型也就不同,例如,焊点主要检测的就是无锡膏,锡是否多,是否少等,是否缺件、错件、偏移等情况的检测就是用元件本体来进行,IC主要是对是否有桥接等进行检测。这样不同的检测类型就需要不同的检测方法来进行,就有针对性的检测才能提高检测质量。(2)Bad Mark的检测,和BarCode等功能AOI要适应印刷机的变化,像Bad Mark就可以不检测,机器检测到一块PCB板就不印刷了。一些板子用条形码来标记板子,那么对这些条形码得识别就可以通过AOI加入barcode功能来进行。对于SMT行业变化和需求,这些功能都能够满足,从而给AOI带来了一些发展。
3、结语
如何选择适合的电子元件焊接质量检测技术,应该根据产品的实际情况而定。焊接质量检测技术决定了焊接质量的好坏,而焊接质量的好坏与所在电路是否正常运行有着密切关系,因此,无论选择哪种检测技术,但必须都与本产品相符。
参考文献:
[1] 丁德勤. 电子电气元件的焊接技巧[J]. 农村电工, 2008, (08) .
[2] 蔡康松,段杏林. 提高电子元件焊接质量的研究[J]. 黄山学院学报, 2006, (03) .
电子元件范文2
电子元件有三种,分别是电容、电阻和晶体管。
1、电容:电容是不耐高温的电解电容,常见温度是不高于一百零五摄氏度;
2、电阻:金属氧化膜电阻因功率不同,耐温在一百二十五摄氏度至二百三十五摄氏度;
3、晶体管:硅的PN结耐高温极限值是一百七十五摄氏度,使用过程中不高于七十摄氏度,锗材料最高温度为七十五摄氏度至八十五摄氏度。
(来源:文章屋网 )
电子元件范文3
电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术,广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域,现已成为各国竞相发展的一种高新技术。专家预言,在21世纪高度发展的自动控制领域内,计算机技术与电力电子技术是两项最重要的技术。
一、电力电子器件的发展过程
上世纪50年代末晶闸管在美国问世,标志着电力电子技术就此诞生。第一代电力电子器件主要是可控硅整流器(SCR),我国70年代将其列为节能技术在全国推广。然而,SCR毕竟是一种只能控制其导通而不能控制关断的半控型开关器件,在交流传动和变频电源的应用中受到限制。70年代以后陆续发明的功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(PowerMOSFET)、绝缘栅晶体管(IG-BT)、静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等,它们的共同特点是既控制其导通,又能控制其关断,是全控型开关器件,由于不需要换流电路,故体积、重量较之SCR有大幅度下降。当前,IGBT以其优异的特性已成为主流器件,容量大的GTO也有一定地位。许多国家都在努力开发大容量器件,国外已生产6000V的IGBT。IEGT是一种将IGBT和GTO的优点结合起来的新型器件,已有1000A/4500V的样品问世。IGCT在GTO基础上采用缓冲层和透明发射极,它开通时相当于晶闸管,关断时相当于晶体管,从而有效地协调了通态电压和阻断电压的矛盾,工作频率可达几千赫兹。瑞士ABB公司已经推出的IGCT可达4500-6000V,3000-3500A。MCT因进展不大而引退,而IGCT的发展使其在电力电子器件的新格局中占有重要的地位。与发达国家相比,我国在器件制造方面比在应用方面有更大的差距。高功率沟栅结构IGBT模块、IEGT、MOS门控晶闸管、高压砷化稼高频整流二极管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在国外有了最新发展。可以相信,采用GaAs、SiC等新型半导体材料制成功率器件,实现人们对“理想器件”的追求,将是21世纪电力电子器件发展的主要趋势。高可靠性的电力电子积木(PEBB)和集成电力电子模块(IPEM)是近期美国电力电子技术发展新热点。GTO和IGCT,IGCT和高压IGBT等电力电子新器件之间的激烈竞争,必将为21世纪世界电力电子新技术和变频技术的发展带来更多的机遇和挑战。
二、变频技术的发展过程
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电力电子器件的更新促使电力变换技术的不断发展。起初,变频技术只局限于变频不能变压。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,如:调制波纵向分割法、同相位载波PWM技术、移相载波PWM技术、载波调制波同时移相PWM技术等。VVVF变频器的控制相对简单,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小。矢量控制变频调速的做法是:将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic通过三相———二相变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Iml、It,l然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算。它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交-直-交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流回路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交-交变频应运而生。
电子元件范文4
关键词: 电子元件制造业;挥发性有机物;受控工艺;采样方法;排放标准;
0 引言
按照世界卫生组织(WHO)的定义[1],挥发性有机化合物是指沸点范围在(50~260)℃之间,室温下饱和蒸汽压查过133.32Pa,以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物,如烷烃、芳香烃、烯烃、萜烯、卤代烃、醛酮类、酯类、醇类等等。
电子元件是电子工业的基础,其产品一般包括电容器、电阻、电位器、电连接元件、控制元件,以及敏感元件和传感器等,电子元件产品具有种类多、生产工艺差别大,生产线更新变化快的特点,加工工艺一般涉及机械、化工、热加工或配制等多种工艺的组合,在本文中把线路板也考虑到电子元件的范畴中来。
在深圳电子元件制造车间环境中,工人工作时间在8小时以上,特别是在特定工艺处的操作人员,如清洗、蚀刻、封装、印刷、阻焊和涂绝缘材料,等,由于长时间大量VOC的排放对人体的身体造成了巨大的威胁。
1 研究内容
1.1 深圳电子元件行业VOC排放现状
在选择调研企业的过程中,出于代表性考虑,选择电容器、印刷线路板、音频磁头、覆铜板、电感,代表企业为深圳电子元件行业的领头企业,分别为深圳市塑镕电容器有限公司、深圳市沙井新岱电子厂、深圳市粤宝电子工业总公司、深圳市太平洋绝缘材料有限公司、深圳市海光电子,其中大部分为电子元件百强企业。
在几家企业中对于车间挥发性有机物的控制手段很有限,除深圳市太平洋绝缘材料有限公司有采用传统的直接焚烧法外,其他四家企业都无任何集中收集和处理措施,或仅设置少许抽风系统直接排到户外去,电子元件行业的VOC排放具有其分散性,特定工艺处排放浓度高的特点,如电容器的涂硅工艺、包封工艺;印刷线路板的线路丝印、阻焊印刷、松香涂布工艺;音频磁头的天拿水固定绕线工艺;半固化片的制作过程,如涂层等工艺;电感的点胶工艺等等,在本文内重点将这些排放高浓度的工艺确定为该行业的受控工艺。通过样品检测结果我们得出,该行业可检出的VOC种类在50~150之间,其中烷烃占1/3以上。
在我国现有的行业排放标准中,有关VOC的排放的控制标准已经涉及到一些,如半导体[2]制鞋行业[3]等,其他如水泥工业[4]也制定大气污染物的排放标准,但是没有涉及到VOC排放的规定,但是现有的行业标准覆盖面还比较有限,有待进一步完善。在国外,对工业车间环境污染的排放限制研究较为成熟。
1.2 采样及分析方法综述
1.2.1 注射器采样,气相色谱法测非甲烷总烃
方法原理:用气相色谱仪以火焰离子化检测器分别测定空气中总烃及甲烷烃的含量,两者之差为甲烷烃的含量。同时以除空气求氧的空白值,以扣除总烃色谱峰中的氧峰干扰。
1)仪器和试剂:玻璃注射器:100ml;气相色谱仪(GC—14B);甲烷标准气体10ppm;以氮气为底气。
2)采样:用100ml注射器抽取现场空气,冲洗注射器3—4次,采气样100ml,密封注射器口,为避免样品浓度发生变化,样品应该避光保存并且及时分析,有实验研究,在光照条件下,50min内NMHC质量浓度下降至起始值的30%左右[5]。
3)色谱柱类型:空柱;检测器类型:FID。
4)色谱条件:
① 温度方面:柱温(70℃);检测器(200℃);进样器(120℃)。
② 流量方面:氮气(80ml/min);氢气(60ml/min);空气(50ml/min)。
5)定量分析:
采用校准曲线法:样品中甲烷浓度和总烃浓度,可分别由被测组分的峰的峰高h样直接从校准曲线上查出,或根据回归线计算得到。。
1.2.2 ppb RAE型VOC测定仪
检测项目:空气中的VOCs
这种仪器采用直接读数的方式,可方便快捷地得到室内挥发性有机物的质量浓度。也可以设定在一定时间内采样,在采样时间内自动会给出峰值和平均值。精度为±20ppb或者读数的10%。适合使用温度为—10℃—40℃。相对湿度为0%—95%(无冷凝)。内置102种有机蒸汽(VOC)的修正系数。使用的测量范围为:0.1—199.9ppm;分辨率为0.1ppm;响应时间
1.3 采样结果讨论
经过多次采样检测,得出如下(表1、表2、表3)平均数据:
从不同方法的采样检测结果来看几种方法的测试结果基本吻合,值得提出的是太平洋绝缘材料的半固化片涂层工艺的非甲烷总烃以及苯系物值与GC/MS法TVOC检测结果差别较大,原因是该受控工艺中排放的VOC丙酮和丁酮等非烃类物质占大部分,也表明该工艺处用的有机溶剂大部分为酮类物质,而所用到的苯系物中,苯最多。塑镕电容器的包封工艺处排放的VOC中,苯乙烯占最多。
从结果来看,深圳电子元件制造业VOC排放浓度比较高,而且无论在集中收集或者处理方面都做得很不足,甚至都处于空白阶段,制定该行业的VOC排放标准是很有必要的。
2 结语
从目前的调研情况来看,电子元件行业并不像人们想象的那样,达到了清洁生产的要求。该行业的VOC排放浓度较高平均排放浓度在55mg/m3左右,收集或者处理程度比较低。目前存在的难题是:1)该行业的部分生产线变化性较大,而且更换周期不定。2)VOC排放浓度在各个工艺之间差异较大,这对VOC集中收集造成了不小的难度,对该行业VOC排放标准的制定也有很大影响。
从调研结果来看,VOC排放污染最严重的是印刷线路板行业的松香涂布工艺(150—200mg/m3),其次是电容器的包封工艺(70—95mg/m3),往下分别是电容器涂硅工艺(25—40mg/m3)、线路板丝路印刷工艺(25—35mg/m3)、半固化片涂层工艺(20—30mg/m3)、音频磁头固定绕线工艺(20—30mg/m3)、电感点胶工艺(15—25mg/m3)。
电子元件行业中VOC排放的主要来源是大量工业有机溶剂用于稀释和元件清洗、绝缘等方面。对于VOC的检测和处理等方面,有以下三点建议:1)在VOC检测方面,不同方法的采样检测结果来看几种方法的测试结果基本吻合,GC/MS检测结果最为全面准确,但由于在设备成本和检测成本方面较高,建议采用气相色谱检测非甲烷总烃结合苯系物的方法来做比较经济可行。2)在VOC处理方面建议从源头下手,用毒性小,挥发性相对小的有机溶剂代替毒性大的有机溶剂,挥发性强的有机溶剂,经过权威测试,确定相关受控工艺,分散或者集中收集处理。3)处理技术方面,由于排放浓度较高,建议使用联合工艺进行处理,如活性炭吸附结合焚烧,或者活性炭吸附结合生物技术等。
参考文献:
[1]张少梅、沈晋明,室内挥发性有机化合物(VOC)污染的研究,洁净与空调技术,2003,3:1—4.
[2]上海市环境科学研究院,半导体行业污染物排放标准,2004.
[3]DB35/156—1996制鞋工业大气污染物排放标准.
电子元件范文5
关键词:电力电气;自动化;元件技术
自改革开放以来,我国的市场经济体制不断地发展,已经逐渐与经济发展的模式相适应,经济力量也在不断扩大。无论是生产经营还是日常办公都需要与国家发展水平相一致,实现信息化的生产和管理,实现企业电力电气的自动化。
1电力电气化发展的重要意义
自我国加入世界贸易组织以来,在国际上扮演的角色也愈加重要,面对充满竞争力的国际市场,我国企业面临着极大的机遇和挑战。电力电气化在企业中应用,可大量减少员工的工作量,因此,生产劳动的时间就会相对减少,从而提升企业生产的效率;电力电气化在企业中应用,可改善生产设备的应用型,减少设备中的故障,实现生产的安全性。在高效率、高安全性的生产环境之下,企业生产的产品质量会大幅度提升。因此,电力电气化的应用可有效改善企业的劳动水平,将劳动力价值最大化,实现企业的发展。
2目前我国电力电气自动化元件技术运用
2.1变换器电路
在生产设备元件中,变换器电路是应用最为广泛的一种。电力电子产品正不断改革,而电子产品器件中的变换器也应不断进行改革。过去变换器电路较为简单,主要是由晶闸管构成,在使用时变换器就会将直流电相控为整流电路(具体如图1所示),使用时会受到高次谐波的影响,但是在利用电力电气技术对元件极性更新之后,就能够有效解决以上问题,由于将新的变换器电力电气化,所以,在电流与电压之间的相位差就不再一成不变,而是会随着按压的变化而改变,相位差的余弦值在电流变化之下会逐渐提升,余弦值提升,就可以使电网不受高次谐波的影响,不存在干扰现象,所以即使电动机的转矩脉动处于较低位置,也不会影响其运作。但是若电流或电压的压力超过负荷,就会难以控制。如某工厂使用的轧钢电动机,在使用的过程之中功率较大,最大时可达到4兆瓦,在轧钢电动机进行作业时,为减少对电网的影响,通常会不断对相位差的余弦值进行调整,而无法对电流或电压进行控制,在超大功率的负荷之下,变换器就会导致电子元件不断自动关闭、自动开启,影响变换器作业。
2.2全控型电力开关
传统的晶闸管变换器为第一代电子元件,虽然代表着我国电子设备自动化的新时代开始,但是由于经济和科技的发展,晶闸管已经不适用于现代社会。晶闸管控制器为半控型,因此,现在已经逐渐被全控型的控制器取代。GTO变频控制器是其中应用最为广泛的一种。GTP元件的应用也较为频繁。但是由于GTP元件在使用过程中的参变量不太稳定,会影响二次击穿,所以,在安全放慢没有保障,而GTP元件的容量又比较少,通电的能力较差,因此,这种全控型元件只能通过加大电压来实现,总体来看,GTP元件的应用较GTO变频控制器不太理想。而新的电力元件与过去的变换器相比功能较好,设置全控型的电力开关,就可控制逆变器的工作频率,使其固定,所以就不会出现由于电流以及电压不稳出现的自动关闭、自动开启现象,可降低开关的损坏概率。
2.3交流调速控制技术
现在的电力元件一般都会采用交流调速控制技术理念进行设计与假设。交流调速控制技术理念是依托于矢量控制理论,即一种非线性、高阶的多变量控制系统。其理念源于直流电动机控制,将直流电动机的控制是通过固定磁场来实现的。例如一台直流电机模型,在它其固定部分中,安装了直流励磁,其磁极分别为N和S,在其旋转轴的部分安装了电力枢纽元件(铁芯)。固定的部分与旋转部分存在缝隙。在电路部分安装上安装两个导体,分别为A、X,将两个道题安装成电力枢纽线圈,将线圈的两端连接至如图所示的两个弧状铜片(换向片)之上。换向器固定在转轴上,换向片和中心的转轴之间是互相绝缘的。当电力枢纽开始旋转,电力枢纽的线圈就可以可以通过换向片、电刷接通外电路。利用直流电机控制其的原理,并加入矢量控制原理,实现交流调速控制。而在交流调速控制的过程之中,由于较为复杂,且电流走向为综合状态,所以,旋转部分的磁链有可能会影响到旋转元件周围的同路参数。所以,交流调速控制理论在应时,就可能会出现应用结果与假设分析不符合的状况。甚至会相差甚远。因此,在使用交流调速控制理论的使用中,需要先对旋转中心周的磁链方向进行检测。
2.4通用变频器的应用
通用变频器是市场上常用的变频器形式,应用的范围较广,在一般情况之下,生产之中都会使用通用变频器,在4000KVA以下。IGBT通用变频器基本已经普及,在日常生产之中占据着重要的地位和作用。IGBT通用变频器的质量较好,在使用中不容易损坏。IGBT通用变频器最大的优势为RAS功能,RAS功能的采集技术以及保密性都较佳,所以可以带动IGBT通用变频器实现高采集性和保密性。IGBT通用变频器的出现使得电力电子的技术性得到提升,也大幅度提高了电力电气自动化的水平标准。
3结束语
电力电气在企业中的应用能够实现我国信息化建设的进一步完善,提升我国整体经济建设的水平。电力电气设备的自动化,是对我国经济发展的肯定,同时,也能够不断推动我国经济、社会的发展,从而提升我国在国际上的竞争力。
参考文献
[1]黄大有.浅谈电力电气自动化元件技术的运用[J].黑龙江科技信息,2011(25).
[2]黄敏.电力系统领域中电气自动化元件技术的应用探讨[J].中国新技术新产品,2015(6).
电子元件范文6
[关键词]课程内容 教学方法 理实一体化 教学模式
[作者简介]高锐(1975- ),女,吉林长春人,长春职业技术学院工程技术分院,副教授,研究方向为电子电路自动化设计;高芳(1972- ),女,吉林长春人,长春职业技术学院工程技术分院,副教授,研究方向为电子技术应用;吕国策(1984- ),男,吉林长春人,长春职业技术学院工程技术分院,助理讲师,研究方向为电子电路自动化设计。(吉林 长春 130033)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2014)06-0129-02
“电子CAD”课程是我院应用电子技术专业的一门专业核心课程,原有的课程内容偏向于工具软件操作和电路板设计。学生只学会了工具软件操作,而没有掌握实际电路板设计和制作工艺,从而只能停留在电路板理论设计层面,与企业就业岗位需求有较大差距。为了改变这种现状并提高学生的专业技能,本文在原有课程内容中融入了与电路板设计相关的职业资格标准和电路板制作工艺,构建了体现具体课程特点的高职“电子CAD”课程内容,并创新了“理实一体化”教学模式的内容与构成。同时,积累了一些课程设计与开发的实践经验和研究成果,扩展了学生就业领域。
一、课程设计思路
“电子CAD”课程是高职院校电类专业的专业核心课程,也是一门电路板设计制作与计算机技术综合应用的理实一体化课程,课程内容涵盖了电子产品工艺、电子技术和电子产品设计等几个学科的一些知识。笔者根据职业资格标准和课程地位确定课程内容,将传统教学方法和手段与行动导向的教学方法和手段的结合使用,通过完成基于工作过程的实际电路板设计项目,逐步使学生具备进行现代电子产品设计必备的专业技能和从事本专业职业岗位中的电子产品辅助设计工作所必需的专业核心能力,为学生的综合性实践课程提供基本能力支撑,进而提高学生能力,并构建基于工作过程的与具体课程特点相结合的“理实一体化”教学模式。
二、构建课程内容
1.根据职业资格标准和课程地位确定课程内容。电路板设计与制作是现代电子产品设计必备的专业技能,对专业培养目标起着重要的支撑作用。为了使课程内容既符合企业需求从而体现职业资格标准,又能够体现对本专业相关课程的支撑作用,笔者在深入的企业调研和本专业课程体系分析的基础上,确定了四部分课程内容,即工具软件操作、电路板设计、电子元件布局布线工艺应用、电路板制作。该内容是在原有的电路原理图绘制与仿真操作、电路原理图信号完整性分析操作、电路板设计操作内容的基础上,增加了单层和双层电路板制作、原理图与电路板修改、信号完整性分析、电子产品工艺应用等内容与技能点,更侧重培养学生根据实际情况修改电路板的专业技能和制作电路板的专业扩展能力。重新选择的课程内容,使课程培养目标实现了从软件操作技能的训练过渡到电路板设计和制作能力的技能培养,使学生具备电路板设计与制作的专业能力和从事本专业工作所需的方法能力与社会能力。
2.以真实电子产品为载体确定教学项目。笔者通过着重深入地分析电路板设计与制作所需专业技能的层次关系,选择了三个既能够涵盖课程内容又能体现实际电路板设计与制作工艺要求的真实电子产品为教学项目载体,即功率放大器电路板设计与制作、数字钟电路板设计与制作、数控直流稳压电源电路板设计与制作。其中,前两个项目分别是模拟电子产品和数字电子产品,第三个项目是模数混合电路的电子产品。在功率放大器电路板设计项目中,实现的是简单原理图设计、单层板设计与制作、常用模拟元件和工艺应用;在数字钟电路板设计与制作项目中,实现的是层次原理图设计、双层板设计与制作、常用数字元件和工艺应用;在数字直流稳压电源电路板设计与制作项目中,实现的是复杂原理图设计、较复杂双层板设计与制作、模拟和数字元件与工艺的综合应用。
这样进行载体选择和教学项目设计,将课程内容按照简单设计应用简单工艺简单制作复杂设计应用复杂工艺复杂制作的顺序进行了组织序化,实现了电路板设计与制作的从简单到复杂、工艺从到核心的完整工作过程。如此,既使学生掌握了电路板设计与制作的关键技能,又使学生在将电路板设计文件转化为实物时遇到的问题能及时反馈回电路板设计阶段,从而改善了学生的学习方法并提高了主动学习的热情。例如,学生在制作电路板过程中发现,如果在电路板设计文件中的丝印层上的字符覆盖到了焊盘,则在制作丝印层时这些字符就会被去掉,影响了整个电路板的焊接和整体效果;又如,在制作完成的电路板的线宽不合适,会直接影响电子产品的质量等。学生会根据出现的实际情况,重新修改电路板设计文件,真正制作出符合用户需求的电路板。
三、构建课程教学模式
为了能够体现电路板设计与制作的实际工作过程,我们将教学模式由过去的“讲授+验证”模式发展为现在的“理实一体化”课程教学模式,其内容主要包括以下五方面。
1.边学边做边实践的课堂活动模式。在课堂教学活动中,学生先跟着教师进行操作练习,完成教师预先布置学习任务,接着再制作自己设计的电路板。在制作过程中,学生会发现自己设计中存在的问题,再通过解决设计中的问题,学习修改电路板设计的操作方法、设计工艺和技巧。最后,在完成一个项目后再通过逐步复杂的练习任务来进一步巩固知识和提高技能。这样边做边学的课堂活动,使学生既掌握了专业知识与技能,又锻炼了学生解决实际问题的能力。
2.互助合作的学生活动模式。在课堂活动中,将学生分成任务小组,小组成员共同完成工作任务,分工各有侧重。每个组内成员在完成任务过程中,互相帮助,共同解决问题,培养了学生的集体荣誉感和互助合作精神。
3.体现企业真实环境的实践教学模式。与本课程配套的电子产品工艺实训室的场地布置贴近企业真实的生产厂景,分为电路板设计区和生产区;按照企业生产工艺过程布置电路板制作设备,使学生在学习知识的同时也受到了企业文化的熏陶。
4.构建任务分层驱动与多样考核方法结合的课程评价方法。在新的教学模式下,学生在“练”的过程中遇到问题、提出质疑、寻求支持、相互帮助与总结规律。不同的学生,在练习中遇到的问题可能不一样,学习的进度也会不一样。所以课堂教学中学生的“学”就像万马奔腾,学习内容在不断地自觉地进行着任务分层,由于练习题多,任务分层得到了自然驱动。任务分层是通过学生自选考试题目来自觉实现的,对不同的题目有相应不同的选题难度,最终得分是将学生选择的题目实际得分与题目难度按比例计算所得。这种评价方法将结果评价与过程评价相结合,实现从知识、技能到行为、习惯、情感和价值观的综合评价,并且充分考虑到学生考试心理、自我认知能力。
5.综合运用传统教学法和行为引导型教学法。在新的教学模式下,教学过程与真实电子产品辅助设计岗位的工作过程相一致,每一个项目都以工作过程导向为原则组织教学,分为项目描述、项目分析、项目实施、学习指导、项目检查与评价和项目练习六个不同的学习阶段。在完成项目的不同阶段,可以分别采用不同的教学方法。在项目操作中需要注意的问题和重难点问题的解决,通常使用传统的讲授法、演示法等教学方法。例如,在数控直流稳压电源的电路板设计教学中,由原理图向电路板导入过程中最常见的错误,如果只是一笔带过,学生在以后的操作中还容易犯同样或近似的错误,而且修改仍然存在困难。因此,笔者采用讲授和演示法,将每组学生在实际操作遇到的问题进行总结分类并讲解,能够使学生从总体上把握常见的错误位置并学会修改。
项目教学法、任务驱动、引导文教学法等行动导向教学方法则常应用于整个项目的教学过程,引领学生主动学习。又如,项目二数字钟电路板设计与制作的教学中,采用任务驱动和引导文教学法引领学生完成项目设计与操作,学生根据项目任务单和引导文来主动完成项目操作,充分发挥老师主导作用、学生主体作用。
四、课程设计中的反思
1.课程内容需要根据企业需求进行定期调整。随着电路板设计工具软件的不断更新、新型电子元件的出现、电路板工艺的提高,定期对课程内容进行调整,使课程内容始终体现企业需求。
2.提高授课教师的综合专业水平。在实际授课过程中发现,授课教师不仅应该能够掌握电路板设计与制作的专业技能,还应该具备一些应用电子技术专业其他核心课程的专业知识,这样会为专业人才培养提供更强有力的支撑,为学生学习后续课程打牢根基。
[参考文献]