长安大学电子工艺实习报告2.docx
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长安大学电子工艺实习报告2
长安大学
电子工艺实习报告
学院:
电控学院
专业:
电气工程及其自动化
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
***********
一、实习时间
2011年6月03日~2010年6月16日
二、实习地点
长安大学渭水校区电工电子实验中心
三、实习的目的和意义
熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
基本掌握手工电烙铁的焊接技术,能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程,印制电路板设计的步骤和方法。
了解常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围,能查阅有关的电子器件图书。
能够正确识别和选用常用的电子器件,并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
四、实习要求
1.通过理论学习掌握基本的焊接知识以及电子产品的生产流程。
2.掌握Protel99电路制作软件的基本制版方法。
3.熟练掌握手工焊接的方法与技巧。
4.完成桥式整流可变电源的安装调试。
5.完成立体声功率放大器的安装调试。
6.完成超外差调幅收音机的安装调试。
五、实习内容
5.1电路的焊接
5.1.1手工焊接
手工焊接技术作为电子工艺的核心技术之一,在工业生产中起着重要的作用,焊接技术直接关系到电子产品的品质。
一、手工焊接工具
尖嘴钳、剪刀、斜口钳、捏子、螺丝刀、焊丝、松香、电烙铁
二、焊接重要性
焊接的时候每个焊点度要求具有良好的机械强度和电器性能,它是电子产品质量的关键。
三、焊点形成的必要条件
1.焊件应具有良好的可焊性。
金属表面被熔融焊料浸润的特性称为可焊性。
有些金属材料具有良好的可焊性,但有些金属如钼、铬、钨等,可焊性非常差。
可焊性比较好的金属,如紫铜、黄铜等,由于其表面容易产生氧化膜,为了提高可焊性,一般需要采用表面镀锡、镀银等措施。
2.焊件表面必须清洁。
焊件由于长期储存和污染等原因,其表面有可能产生氧化物、油污等。
故在焊接前必须清洁表面,以保证焊接质量。
3.要使用合适的焊剂。
焊剂的作用是清除焊件表面氧化膜,并减小焊料熔化后的表面张力,以便于浸润。
不同的焊件,不同的焊接工艺,应选择不同的焊剂。
如镍铬合金、不锈钢、铝等材料,不使用专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的。
4.要加热到适当的温度和时间。
在焊接过程中,既要将焊锡熔化,又要将焊件加热至熔化焊锡的温度。
只有在足够高的温度和一定的时间下,焊料才能充分浸润,并扩散形成合金结合层。
5.焊料的成分与性能要适应焊接要求。
四、对焊点的要求
一个好的焊点必须满足以下要求:
1)良好的导电性;2)一定的机械强度;3)焊点表面要具有良好的光泽且表面光滑;4)焊点上的焊料要适量;5)焊点不应该有毛刺、空隙;6)焊点表面要清洁。
五、焊接的操作要领
1.焊接姿势。
焊接时应保持正确的姿势。
一般烙铁头的顶端距操作者鼻尖部位至少要保持20cm以上,以免焊剂加热挥发出的有害化学气体吸入人体、同时要挺胸端坐,不要躬身操作,并要保持室内空气流通。
2.电烙铁的拿法。
电烙铁一般有正握法、反握法、握笔法3种拿法,如图5.1。
正握法适用于中等功率电烙铁或带弯头电烙铁的操作;反握法动作稳定,长时间操作不易疲劳,适用于大功率电烙铁的操作;握笔法多用于小功率电烙铁在操作台上焊接印制电路板等焊件。
(注意电烙铁在一般使用方法,新的在使用时需要在其上挂层锡,旧的必须加热后在有松香的砂纸上来回擦拭,并熔化焊锡,使烙铁头挂上一层锡。
电烙铁在高温下容易氧化,所以要经常休整,不用时需要放在支架上)
3.焊锡丝的拿法。
焊锡丝的拿法根据连续锡焊和断续锡焊的不同分为两种拿法,如图5.2焊锡丝一般要用手送入被焊处,不要用烙铁头上的焊锡去焊接,这样很容易造成焊料的氧化,焊剂的挥发。
因为烙铁头温度一般都在300℃左右,焊锡丝中的焊剂在高温情况下容易分解失效。
在焊锡丝成分中,铅占有一定的比例。
铅是对人体有害的重金属,故焊接毕后要洗手,避免食入。
六、焊接操作的步骤
焊接操作的步骤一般分为准备施焊、加热焊件、填充焊料、移开焊丝、移开烙铁五步。
一般称为“五步法”:
1.准备施焊。
备好电烙铁和焊丝,此时烙铁头应保持干净且吃上锡。
一般是右手拿电烙铁,左手拿焊丝,做好施焊准备。
2.加热焊件。
将烙铁头放在焊接点,使焊接点升温。
这时应注意准确掌握火候,操作要敏捷、熟练。
也就是必须在有限的几秒钟内熟练地将被焊件加热到最佳焊接温度,然后迅速判断“何时”向“何处”填充多少焊料为宜。
若烙铁头上带有少量焊料,则可使烙铁头上的热量较快地传到焊接点上。
3.填充焊料。
在焊接点的温度达到适当的温度时,应及时将焊锡丝放置到焊接点上熔化。
操作时必须掌握好焊料的特性,充分利用它的特性,而且要对焊点的最终理想形状做到心中有数。
为了形成焊点的理想形状,必须在焊料熔化后,将依附在焊接点上的烙铁头按焊点的形状移动。
4.移开焊丝。
当熔化一定量的焊锡后,应迅速将焊丝拿开。
5.移开烙铁。
当焊料的润湿状态和光泽、焊料量等均合适并无针孔时,应迅速将电烙铁拿开。
拿开电烙铁的时间、方向、速度,对焊点的质量和外观起关键作用。
一般应使烙铁头沿焊点水平方向移动,在焊料接近饱满,尚未完全挥发时快速使烙铁头离开焊接点,以保证焊接点光亮、平滑、无毛刺。
七、焊接注意事项
电路焊接时要注意以下事项:
1)烙铁头的温度要适当;2)焊接时间要适当(一般在3秒内完成焊接);3)焊料和焊剂使用适量;4)焊接过程中不要触动焊点;5)防止焊点上的焊锡道出流动;6)不能烫伤周围的元件。
八、实习中遇到的问题、解决方案以及总结体会:
实习中遇到的问题
1)焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光滑,有细小裂纹。
2)焊锡用量过多,形成焊点的锡堆积,或造成元器件的焊点之间短路;焊锡过少,不足以包裹焊点。
3)夹松香焊接,焊锡与元器件或印刷板之间夹杂着一层松香,造成电连接不良。
若夹杂加热不足的松香,则焊点下有一层黄褐色松香膜;若加热温度太高,则焊点下有一层碳化松香的黑色膜。
4)焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。
解决方案
1)焊接前要是烙铁充分预热
2)控制焊锡的用量,使焊点成锥形,对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意焊锡的用量。
3)不要用过量的焊剂:
合适的焊接剂应该是松香水仅能浸湿的将要形成的焊点,不要让松香水透过印刷版流到元件面或插孔里。
使用松香焊锡时不需要再涂焊剂。
4)焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。
这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙铁离开焊点时角度不合适成的。
所以在焊接时,要注意温度、焊剂及烙铁离开焊点的角度三者的配合。
总结体会
在进行手工焊接时,要求操作员非常的仔细和认真,不仅要有耐心,而且还要手法灵巧,必须要做到心、眼、手三者协调一致,只有通过大量的实践积累丰富的经验,才能应对一些突发状况和熟练地掌握焊接技巧。
5.1.2波峰焊接
波峰焊是指将熔化的软钎焊料(铅锡合金),经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成,使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
几种典型工艺流程
单机式波峰焊工艺流程
a. 元器件引线成型一印制板贴阻焊胶带(视需要)———插装元器件———印制板装入焊机夹具———涂覆助焊剂———预热———波峰焊———冷却———取下印制板———撕掉阻焊胶带—二—检验———辛L焊———清洗———检验———放入专用运输箱;
b.印制板贴阻焊胶带———装入模板———插装元器件———吸塑———切脚———从模板上取下印制板———印制板装焊机夹具———涂覆助焊剂———预热———波峰焊———冷却———取下印制板———撕掉吸塑薄膜和阻焊胶带———检验———补焊———清洗——检验———放入专用运输箱。
联机式波峰焊工艺流程
将印制板装在焊机的夹具上———人工插装元器件———涂覆助焊剂———预热———浸焊———冷去口———切脚———刷切脚屑———喷涂助焊剂———预热———波峰焊———冷却———清洗———印制板脱离焊机—一检验———补焊———清洗———检验———放入专用运输箱。
5.1.3浸焊
浸焊就是利用锡炉把大量的锡煮熔,把焊接面浸入,使焊点上锡。
插件工艺及SMT红胶面都需用到。
浸焊的介绍:
浸焊是将插装好元器件的PCB板在熔化的锡炉内浸锡,一次完成众多焊点焊接的方法。
一、手工浸焊
手工浸焊是由人手持夹具夹住插装好的PCB,人工完成浸锡的方法,其操作过程如下:
1.加热使锡炉中的锡温控制在250。
C;左右;
2.在PCB板上涂一层(或浸一层)助焊剂;
3.用夹具夹住PCB浸入锡炉中,使焊盘表面与PCB板接触,浸锡温度以PCB厚度的l/2~2/3为宜,浸锡的时间约3~5秒;
4.以PCB板与锡面成5~10℃的角度使PCB离开锡面,略微冷却后检查焊接质量。
如有较多的焊点未焊好,要重复浸锡一次,对只有个别不良焊点的板,可用手工补焊。
注意经常刮去锡炉表面的锡渣,保持良好的焊接状态,以免因锡渣的产生而影响PCB的干净度及清洗问题。
手工浸焊的特点为:
设备简单、投入少,但效率低,焊接质量与操作人员熟练程度有关,易出现漏焊,焊接有贴片的PCB板较难取得良好的效果。
二、机器浸焊
机器浸焊是用机器代替手工夹具夹住插装好的PCB进行浸焊的方法。
当所焊接的电路板面积大,元件多,无法靠手工夹具夹住浸焊时,可采用机器浸焊。
机器浸焊的过程为:
线路板在浸焊机内运行至锡炉上方时,锡炉作上下运动或PCB作上下运动,使PCB浸入锡炉焊料内,浸入深度为PCB厚度的l/2~2/3,浸锡时间3~5秒,然后PCB离开浸锡位出浸锡机,完成焊接。
该方法主要用于电视机主板等面积较大的电路板焊接,以此代替高波峰机,减少锡渣量,并且板面受热均匀,变形相对较小。
5.2常用元器件的识别与检测
5.2.1电阻
国产电阻器的型号由四部分组成(不适用敏感电阻)
第一部分:
主称,用字母表示,表示产品的名字。
如R表示电阻,W表示电位器。
第二部分:
材料,用字母表示,表示电阻体用什么材料组成,T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。
第三部分:
分类,一般用数字表示,个别类型用字母表示,表示产品属于什么类型。
1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。
第四部分:
序号,用数字表示,表示同类产品中不同品种,以区分产品的外型尺寸和性能指标等
例如:
RT11型普通碳膜电阻a1}
二、电阻器的分类
1、线绕电阻器:
通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、
高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器:
碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实心电阻器:
无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器:
压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
三、主要特性参数
1、标称阻值:
电阻器上面所标示的阻值。
2、允许误差:
标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电阻器的精度。
允许误差与精度等级对应关系如下:
±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级
3、额定功率:
在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为-55℃~+70℃的条件下,电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
线绕电阻器额定功率系列为(W):
1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500
非线绕电阻器额定功率系列为(W):
1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100
4、额定电压:
由阻值和额定功率换算出的电压。
5、最高工作电压:
允许的最大连续工作电压。
在低气压工作时,最高工作电压较低。
6、温度系数:
温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。
温度系数越小,电阻的稳定性越好。
阻值随温度升高而增大的为正温度系数,反之为负温度系数。
7、老化系数:
电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。
8、电压系数:
在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。
9、噪声:
产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。
四、电阻器阻值标示方法
1、直标法:
用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值,其允许误差直接用百分数表示,若电阻上未注偏差,则均为±20%。
2、文字符号法:
用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值,其允许偏差也用文字符号表示。
符号前面的数字表示整数阻值,后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。
表示允许误差的文字符号
文字符号DFGJKM
允许偏差±0.5%±1%±2%±5%±10%±20%
3、数码法:
在电阻器上用三位数码表示标称值的标志方法。
数码从左到右,第一、二位为有效值,第三位为指数,即零的个数,单位为欧。
偏差通常采用文字符号表示。
4、色标法:
用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。
国外电阻大部分采用色标法。
黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、银-±10%、无色-±20%
当电阻为四环时,最后一环必为金色或银色,前两位为有效数字,第三位为乘方数,第四位为偏差。
当电阻为五环时,最後一环与前面四环距离较大。
前三位为有效数字,第四位为乘方数,第五位为偏差。
5.2.2电容
(1)分类:
常见的电容按制造材料的不同可以分为:
瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容,还有先进的聚丙希电容(CBB)等等,它们各有不同的用途。
例如,瓷价常用于高频,电解用于电源滤波等
(2)符号:
(3)电容的标称容量和额定电压:
基本单位:
F(法拉)、mF(毫法)、uF(微法)、nF(纳法)、pF(皮法)
额定电压(耐压):
6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、100V、160V、250V
(4)电容量的测量
用万用表的欧姆档R×1K或R×1OK档测电容器的容量,开始指针快速正偏一个角度,然后逐渐向∞方向退回。
再互换表笔测量,指针偏转角度比上次更大,这表明电容器的充放电过程正常。
指针开始偏转角越大,回∞的速度越慢,表明电容量越大。
与已知电容量的电容器作测量比较,可以大概估计被测电容量的大小。
(5)判别电解电容器的极性
因电解电容器正反不同接法时的绝缘电阻相差较大,所以可用万用表欧姆挡测电解电容器的漏电电阻,并记下该阻值,然后调换表笔再测一次,两次漏电阻中,大的那次,黑表笔接电解电容的是正极,红表笔接负极。
(6)电容器的识读
直标法:
1-100pF的瓷片电容、电解电容
数码表示法:
第1、2位为有效数值,第三位为倍率
字母表示法:
主要是针对涤纶电容
小数点表示法:
自然数以下的单位为uF
(7)电容的误差
用符号F、G、J、K、L、M表示,允许的误差分别为:
±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。
5.2.3三极管
国产三极管的型号命名由五部分组成,各部分的含义见下表。
第一部分用数字“3”表示主称和三极管。
第二部分用字母表示三极管的材料和极性。
第三部分用字母表示三极管的类别。
第四部分用数字表示同一类型产品的序号。
第五部分用字母表示规格号。
第一部分:
第二部分:
第三部分:
类别
第四部分:
第五部分:
主称
三极管的材料和特性
序号
规格号
数字
含义
字母
含义
字母
含义
用数字表示同一类型产品的序号
用字母A或B、C、D……等表示同一型号的器件的档次等
3
三极管
A
锗材料、PNP型
G
高频小功率管
X
低频小功率管
B
锗材料、NPN型
A
高频大功率管
D
低频大功率管
C
硅材料、NPN型
T
闸流管
K
开关管
D
硅材料、NPN型
V
微波管
B
雪崩管
E
化合物材料
J
阶跃恢复管
U
光敏管(光电管)
J
结型场效应晶体管
5.2.4其他元件介绍
5.2.4.1晶体二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:
D5表示编号为5的二极管。
1、作用:
二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:
整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法:
二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。
3、测试注意事项:
用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:
型号1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N4007
耐压(V)501002004006008001000
电流(A)均为1
5.2.4.2稳压二极管
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:
ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理:
稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。
这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点:
稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。
在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:
型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761
稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V
5.2.4.3电感
电感在电路中常用“L”加数字表示,如:
L6表示编号为6的电感。
电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。
直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。
电感在电路中可与电容组成振荡电路。
电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。
如:
棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。
电感的基本单位为:
亨(H)换算单位有:
1H=103mH=106uH。
5.2.4.4场效应晶体管放大器
1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。
尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。
2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。
如图1-1-1是两种型号的表示符号:
3、场效应管与晶体管的比较
(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。
在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。
(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。
被称之为双极型器件。
(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
5.3Protel99软件的使用
5.3.1原理图的设计
原理图的设计主要是PROTEL99的原理图设计系统(AdvancedSchematic)来绘制一张电路原理图。
原理图的设计可按下面过程来完成。
(1)设计图纸大小,首先要构思好零件图,设计好图纸大小。
图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的,设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。
(2)设置Protel99/Schematic设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型等等,大多数参数也可以使用系统默认值。
(3)根据电路图的需要,将零件从零件库里取出放置到图纸上,并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。
(4)利用Protel99/Schematic提供的各种工具,将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来,构成一个完整的原理图。
(5)将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改,使得原理图更加美观。
(6)文件保存及打印输出。
5.3.2产生网络表
网络表是电路原理图设计(SCH)与印制电路板设计(PCB)之间的桥梁和纽带,它是印制电路板设计中自动布线的基础和灵魂。
网络表可以由电路原理图生成,也可以从已有的印制电路板文件中提取。
5.3.3印刷电路板的生成
(1)启动印刷电路板设计服务器执行菜单File/New命令,从框中选择PCB设计服务器(PCBDocument)图标,双击该图标,建立PCB设计文档。
双击文档图标,进入PCB设计服务器界面。
(2)规划电路板根据要设计的电路确定电路板的尺寸。
选取KeepOutLayer复选框,执行菜单命令Place/Keepout/Track,绘制电路板的边框。
执行菜单Design/Options,例如在“SignalLager”中选择BottomLager,可以把电路板定义为单面板。
(3)设置参数参数设置是电路板设计的非常重要的步骤,执行菜单命令Design/Rules,左键单击Routing按钮,根据设计要求,在规则类(RulesClasses)中设置参数。
(4)装入元件封装库执行菜单命令Design/Add/RemoveLibrary,在“添加/删除元件库”对话框中选取所有元件所对应的元件封装库,例如:
PCBFootprint,Transistor,GeneralIC,InternationalRectifie