東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 電子工藝實(shí)踐 第一次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 院系：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：信息工程 姓名： 學(xué)號(hào)：_實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2015年3月30日實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、識(shí)別和使用常用的電子元器件，掌握常用電子儀器、儀表的使用方法2、熟悉電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程；3、 掌握用protel軟件設(shè)計(jì)原理圖和印制電路版圖；4、 掌握電路的焊接、安裝、檢查及調(diào)試方法二、工藝實(shí)踐的內(nèi)容1、 邏輯筆電路工作基本原理分析邏輯筆是是采用不同顏色的指示燈為表示數(shù)字電平的高低的儀器。它是測(cè)量數(shù)字電路一種較簡(jiǎn)便的工具。使用邏輯筆可快速測(cè)量出數(shù)字電路中有故障的芯片。邏輯筆上一般有二三只信號(hào)指示燈，紅燈一般表示高電平，綠燈一般表示低電平，黃燈表示所測(cè)信號(hào)為脈沖信號(hào)（高阻態(tài)）。為了實(shí)現(xiàn)邏輯筆的功能，我們假設(shè)0.6V以下為低電平，3.6V以上為高電平。我們利用放大器和電容的原理，設(shè)計(jì)如下電路圖：+5VC+5VC210u給該電路加上工作電壓5V后，輸入電壓INPUT大于2.36V時(shí)，達(dá)到工作電壓導(dǎo)通，截止；輸入電壓小于0.6V時(shí)，達(dá)到工作電壓導(dǎo)通，截止；其余情況，也就是輸入端電壓處于高阻態(tài)時(shí)，達(dá)到工作電壓導(dǎo)通，截止。2、 Protel繪制原理圖1）Protel繪制原理圖的步驟建立設(shè)計(jì)文件庫(kù)：把與設(shè)計(jì)相關(guān)的所有設(shè)計(jì)文件，如原理圖（*.SCH）、網(wǎng)表文件（*.net）、印制電路板圖（*.PCB）等文件都存儲(chǔ)在同一個(gè)綜合設(shè)計(jì)庫(kù)中，并在同一個(gè)綜合設(shè)計(jì)編輯窗口中顯示。同時(shí)設(shè)計(jì)文件庫(kù)也保存文件夾及設(shè)計(jì)的層次信息。Protel99SE設(shè)計(jì)文件庫(kù)文件的擴(kuò)展名是.ddb。建立原理圖文件（SchematicDocument）環(huán)境參數(shù)設(shè)置：將工作區(qū)大小設(shè)置為A4,將表格的長(zhǎng)寬設(shè)置為10.添加/刪除元器件庫(kù)：手動(dòng)加載原理圖庫(kù)：T1Databooks.ddb/T1LinearCircuitsDataBookVol1.lib放置元、器件及原理圖連線：按照設(shè)計(jì)電路圖中的元器件，從所有的元器件庫(kù)中搜索，選中元器件，點(diǎn)擊Place按鈕，就可以把選中的元、器件放入原理圖文件中，并且對(duì)Footprint(元件的封裝形式)、Designator(元件的編號(hào))、Part(元件的顯示名稱)進(jìn)行修改，使同一類的元件有唯一的編號(hào)。當(dāng)設(shè)置完成所有的元器件，用電路繪圖工具欄上的連線工具按照設(shè)計(jì)的電路圖連接這些元器件。電氣規(guī)則檢查：繪制完原理圖后，需要測(cè)試電路原理圖信號(hào)的正確性，這可以通過檢驗(yàn)電氣規(guī)則來檢查電路中是否有電氣特性不一致的情況，如某個(gè)輸出引腳連接到另一個(gè)輸出引腳就會(huì)造成信號(hào)沖突，重復(fù)的元件編號(hào)會(huì)無法區(qū)分出不同的元件等。生成網(wǎng)絡(luò)表文件2)原理圖3、Protel繪制PCB圖(1)繪制PCB圖步驟建立PCB文件;環(huán)境參數(shù)設(shè)置:設(shè)置電路板層面，增加層數(shù)；電氣安全距離和線寬，最大線寬(MaximumWidth)設(shè)為60mil,最小線寬(MinimumWidth)設(shè)為40mil,推薦線寬(PreferredWidth)設(shè)為40mli；背景網(wǎng)格尺寸設(shè)置為小網(wǎng)格20mil，大網(wǎng)格1000mil；設(shè)定步進(jìn)距離為10mil。添加/刪除PCB元、器件封裝庫(kù)：設(shè)置PCB板設(shè)計(jì)邊框：設(shè)置電路板范圍：PCB板設(shè)計(jì)邊框規(guī)定了實(shí)際印制電路板的大小，單擊編輯區(qū)下方標(biāo)簽KeepOutLayer,該層為禁止布線層，一般用于設(shè)置電路板的板邊界，將元件限制在這個(gè)范圍內(nèi)載入網(wǎng)絡(luò)表文件，如果原理圖中指定的某個(gè)元、器件的封裝在封裝庫(kù)中沒有對(duì)應(yīng)的封裝類型時(shí)，對(duì)話框列表右邊的Error將有錯(cuò)誤提示，根據(jù)錯(cuò)誤提示，進(jìn)一步檢查原理圖及PCB的元、器件封裝庫(kù)，直到改正了所有的錯(cuò)誤為止。最后載入所有的元、器件封裝，此時(shí)所有元、器件及其連線都集中在電路板邊框的內(nèi)

部或周圍布局、布線：?jiǎn)螕艟庉媴^(qū)下方標(biāo)簽BottomLayer,在該層進(jìn)行布線。在PlacementTools工具欄中選擇放置焊盤工具，在PCB版圖中放置輸入、輸出焊盤。雙擊焊盤,可以更改過孔焊盤形狀、大小和孔徑；雙擊線,可以更改線寬。電源線的寬度一般要比其它線寬，本次實(shí)驗(yàn)中，地線的寬度取60mil。網(wǎng)絡(luò)檢查：這里主要是對(duì)版圖中安全距離、導(dǎo)線寬度、短路、是否有沒布線的網(wǎng)絡(luò)等錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。2)該實(shí)驗(yàn)的PCB圖3)網(wǎng)絡(luò)檢查結(jié)果4、焊接工藝及注意事項(xiàng)

焊前準(zhǔn)備a．電烙鐵的準(zhǔn)備：應(yīng)根據(jù)焊點(diǎn)的大小選擇功率適合的電烙鐵。如果焊點(diǎn)較大，使用的焊烙鐵功率較小，則焊接溫度過低，焊料融化慢，焊劑不能揮發(fā)，焊點(diǎn)就不光滑，不牢固，甚至焊料不能融化，無法進(jìn)行焊接。如果焊烙鐵的功率過大，會(huì)使焊點(diǎn)過熱，造成元器件的損壞或印制板銅箔的脫落。通常電子線路的焊接可選用25-45W的外熱式或20W的內(nèi)熱式電烙鐵。烙鐵頭上應(yīng)該保持清潔，并且鍍上一層焊錫，這樣才能使傳熱效果好，容易焊接。新的烙鐵使用前必須先對(duì)烙鐵頭進(jìn)行處理；按需要將烙鐵頭挫成一定形狀，再通電通熱，將烙鐵沾上焊錫在松香中來回摩擦，直到烙鐵頭上鍍上了一層焊錫。b．焊件表面處理：對(duì)焊件表面要進(jìn)行清潔處理，氧化物、銹斑、油污等必須先處理干凈。為了提高焊接的質(zhì)量和速度，避免虛焊等缺陷，最好還能對(duì)焊件表面進(jìn)行鍍錫處理。電烙鐵和焊錫絲的握持方法電烙鐵拿法有三種，如圖一所示。反握法動(dòng)作穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間操作不宜疲勞，適于大功率烙鐵的操作。正握法適于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作。一般在操作臺(tái)上焊印制板等焊件時(shí)多采用握筆法。(b)正握法(a)反握法焊件時(shí)多采用握筆法。(b)正握法(a)反握法(c)筆握法(b)斷續(xù)焊錫時(shí)錫絲的拿法(b)斷續(xù)焊錫時(shí)錫絲的拿法焊錫絲有兩種拿法，如下圖所示，(a)為連續(xù)焊接時(shí)的拿法，(b)為斷續(xù)焊接時(shí)的拿法。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對(duì)人體有害的，因此操作時(shí)應(yīng)該戴手套或者操作后洗手，避免食入鉛塵。(a)連續(xù)焊錫時(shí)錫絲的拿法(3)操作方法正確的焊接方法應(yīng)該是五步法：1．準(zhǔn)備施焊：準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。此時(shí)特別強(qiáng)調(diào)的施烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫(俗稱吃錫)。2．加熱焊件：將烙鐵接觸焊接點(diǎn)，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分(較大部分)接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。3．熔化焊料：當(dāng)焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點(diǎn)，焊料開始熔化并潤(rùn)濕焊點(diǎn)。4．移開焊錫：當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。5．移開烙鐵：當(dāng)焊錫完全潤(rùn)濕焊點(diǎn)后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向應(yīng)該是大致45°的方向。焊接過程如下圖（a）準(zhǔn)備 （b）加熱（c）加焊錫 （d）去焊錫（e）移去烙鐵（4）焊接的注意事項(xiàng)a．加熱要靠焊錫橋：焊接的烙鐵頭表面不僅應(yīng)始終保持清潔，而且要保留少量的焊錫（稱作焊錫橋），作為加熱時(shí)烙鐵頭與焊件傳熱的橋梁。這樣，由于金屬液體的傳熱效率遠(yuǎn)高于空氣，可使焊件很快就加熱到焊接溫度。但焊錫橋的錫量不可過多，否則可能造成焊點(diǎn)的誤連。焊接時(shí)不要用烙鐵對(duì)焊件施加壓力，以免加速烙鐵頭的孫桓和損傷元器件。b．選擇合適的焊料和焊劑：不同的焊件材料，他們的可焊性不同。因此應(yīng)該選擇不同的焊料和焊劑。對(duì)于印制電路板的焊接，一般采用包有松香心的焊錫絲。c．焊錫絲的正確施加方法：應(yīng)將焊錫絲從烙鐵頭的對(duì)面送向焊件，以免焊錫絲中的焊劑在烙鐵頭的高溫下分解失效焊錫和焊劑的用量要合適：過量的焊錫不僅浪費(fèi)，而且還增加焊接的時(shí)間，降低工作虛度焊點(diǎn)也不美觀。焊錫過少則不牢固。焊劑用量過少會(huì)影響焊接的質(zhì)量，若用量過多，多余的焊劑在焊接后必須擦除，這也影響了工作效率。采用合適的焊接點(diǎn)的連接方式：焊點(diǎn)處焊件的連接形式可大致分為插焊，彎焊，繞焊和搭焊四種。電子電路由于元器件重量輕，對(duì)焊點(diǎn)的強(qiáng)度要求不是非常高，因此元器件安裝在印制電路板上通常采用插焊的形式，在調(diào)試或維修中裝拆方便，臨時(shí)焊接可采用搭焊的方式。掌握焊接的溫度和時(shí)間：焊接溫度是指焊接部位在焊接時(shí)的實(shí)際溫度。錫焊的焊接溫度應(yīng)比焊料的熔點(diǎn)高60~80°C,對(duì)于使用HISnPb39焊料的最佳焊接溫度約為243~263°C,在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，液態(tài)焊錫表面張力最小，潤(rùn)濕性、擴(kuò)散性最好，焊錫和母材形成合金最迅速。焊接時(shí)，除了要有適當(dāng)?shù)暮附訙囟韧?，還須掌握好焊接加熱的時(shí)間。一般來說，焊接加熱時(shí)間直接影響焊接溫度，通常焊接時(shí)間控制在1~2s在焊錫凝固前焊點(diǎn)不能動(dòng)：在焊錫凝固過程中，不能震動(dòng)焊點(diǎn)或碰撥元器件引線，特別要注意的是用鑷子夾持焊件時(shí)，一定要待焊錫凝固后才能移開鑷子，否則造成虛焊。5、 邏輯筆焊接過程及檢測(cè)按照4中的焊接步驟焊接邏輯筆，檢測(cè)結(jié)果如下：輸入電壓為5V紅燈亮；輸入電壓為0.3V綠燈亮；輸入端懸空黃燈亮；輸入電壓為2V黃燈亮。三、實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和思考1、 思考題（1） 一般電子電路的焊接，應(yīng)選用多大功率的電烙鐵？答：一般選用25~45W的外熱式電烙鐵或20W的內(nèi)熱式電烙鐵。（2） 常用烙鐵頭形狀有哪幾種，各適用于什么場(chǎng)合？答：常見的烙鐵頭的形狀有圓斜面，鑿式，半鑿式，尖錐式的圓錐式。圓斜面適用于焊接印制板上不太密集的焊點(diǎn)，鑿式和半鑿式多用于電氣的維修工作，尖錐式和圓錐式適用于焊接高密度的焊點(diǎn)。（3） 新烙鐵頭需經(jīng)過怎樣的處理才能使用？當(dāng)烙鐵頭不吃錫應(yīng)如何處理？答：新的烙鐵使用前必須先對(duì)烙鐵頭進(jìn)行處理；按需要將烙鐵頭挫成一定形狀，再通電通熱，將烙鐵沾上焊錫在松香中來回摩擦，直到烙鐵頭上鍍上了一層焊錫。不吃錫要先銼去氧化層。（4） 手工烙鐵焊接應(yīng)注意哪些要點(diǎn)？答：應(yīng)將焊錫絲從烙鐵頭的對(duì)面送向焊件，以免焊錫絲中的焊劑在烙鐵頭的高溫下分解失效；過量的焊錫不僅浪費(fèi)，而且還增加焊接的時(shí)間，降低工作虛度焊點(diǎn)也不美觀。焊錫過少則不牢固。焊劑用量過少會(huì)影響焊接的質(zhì)量，若用量過多，多余的焊劑在焊接后必須擦除，這也影響了工作效率等。5）手工烙鐵焊接常見焊點(diǎn)缺陷有哪些？應(yīng)該如何防止？焊點(diǎn)缺陷外觀特點(diǎn)原因分析防止過熱焊點(diǎn)發(fā)白，表面較粗糙，無金屬光澤烙鐵功率過大，加熱時(shí)間過長(zhǎng)選擇合適的烙鐵功率，控制加熱時(shí)間冷焊表面呈豆腐渣狀顆粒，可能有裂紋焊料未凝固前焊件抖動(dòng)固定焊件拉尖焊點(diǎn)出現(xiàn)尖端1.助焊劑過少而加熱時(shí)間過長(zhǎng)2?烙鐵撤離角度不當(dāng)添加合適量的助焊劑，撤離減慢速度，角度與接入烙鐵的角度相同橋連相鄰導(dǎo)線連接1.焊錫過多2?烙鐵撤離角度不當(dāng)控制焊錫絲靠近焊點(diǎn)的時(shí)間銅箔翹起銅箔從印制板上剝離焊接時(shí)間太長(zhǎng)，溫度過高控制焊接時(shí)間虛焊焊錫與兀器件引腳和銅箔之間有明顯黑色界限，焊錫向界限凹陷兀器件引腳未清潔好、未鍍好錫或錫氧化印制板未清潔好，噴涂的助焊劑質(zhì)量不好在焊接前對(duì)焊烙鐵和焊件都要進(jìn)行清理（6） 印制電路板設(shè)計(jì)時(shí)，元器件的排列應(yīng)該注意哪些原則？布線應(yīng)該注意哪些原則？答：（1）印刷電路中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線條（2）同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。（3）總地線必須嚴(yán)格按高頻－中頻－低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則，切不可隨便翻來復(fù)去亂接，級(jí)與級(jí)間寧肯可接線長(zhǎng)點(diǎn)，也要遵守這一規(guī)定。（4）強(qiáng)電流引線（公共地線，功放電源引線等）應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。（5）阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩淖呔€容易發(fā)笛和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。（6）各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈?。?）設(shè)計(jì)布線圖時(shí)要注意管腳排列順序，元件腳間距要合理。（8）在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線合理，少用外接跨線，并按一定順充要求走線，力求直觀，便于安裝，高度和檢修。（9）設(shè)計(jì)布線圖時(shí)走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。（10）布線條寬窄和線條間距要適中，電容器兩焊盤間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符；（11）設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行（7） 工廠中印刷電路板的制作工藝過程如何？手工制作印制電路板的步驟如何？答：工廠中印刷電路板的制作工藝有以下幾個(gè)步驟：繪制照相底圖照相制版及光繪圖形轉(zhuǎn)移，制作耐酸保護(hù)層腐蝕e.機(jī)械加工f.孔金屬化和表面處理手工印制電路板的步驟如下銅箔版下料，表面處理復(fù)印印制電路描漆腐蝕e.去除漆膜f.打孔g.表面清潔（8） 在印制電路板上焊裝元器件時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？答：在焊錫凝固過程中，不能震動(dòng)焊點(diǎn)或碰撥元器件引線，特別要注意的是用鑷子夾持焊件時(shí)，一定要待焊錫凝固后才能移開鑷子，否則造成虛焊；采用合適的焊接點(diǎn)的連接方式：焊點(diǎn)處焊件的連接形式可大致分為插焊，彎焊，繞焊和搭焊四種。電子電路由于元器件重量輕，對(duì)焊點(diǎn)的強(qiáng)度要求不是非常高，因此元器件安裝在印制電路板上通常采用插焊的形式，在調(diào)試或維修中裝拆方便，臨時(shí)焊接可采用搭焊的方式。2、 個(gè)人小結(jié)不得不說這整個(gè)課程是非常有收獲的，但我聽到又要學(xué)習(xí)軟件又要學(xué)習(xí)焊板子，一開始