东南大学电子工艺实践报告Word下载.docx

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3、掌握用protel软件设计原理图和印制电路版图；

4、掌握电路的焊接、安装、检查及调试方法

二、工艺实践的内容

1、逻辑笔电路工作基本原理分析

逻辑笔是是采用不同颜色的指示灯为表示数字电平的高低的仪器。

它是测量数字电路一种较简便的工具。

使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片。

逻辑笔上一般有二三只信号指示灯，红灯一般表示高电平，绿灯一般表示低电平，黄灯表示所测信号为脉冲信号（高阻态）。

为了实现逻辑笔的功能，我们假设以下为低电平，以上为高电平。

我们利用放大器和电容的原理，设计如下电路图：

给该电路加上工作电压5V后，输入电压INPUT大于时，达到工作电压导通，截止；

输入电压小于时，达到工作电压导通，截止；

其余情况，也就是输入端电压处于高阻态时，达到工作电压导通，截止。

2、Protel绘制原理图

（1）Protel绘制原理图的步骤

a.建立设计文件库：

把与设计相关的所有设计文件，如原理图（*.SCH）、网表文件（*）、印制电路板图（*.PCB）等文件都存储在同一个综合设计库中，并在同一个综合设计编辑窗口中显示。

同时设计文件库也保存文件夹及设计的层次信息。

Protel99SE设计文件库文件的扩展名是.ddb。

b.建立原理图文件（SchematicDocument）

c.环境参数设置：

将工作区大小设置为A4，将表格的长宽设置为10.

d.添加/删除元器件库：

手动加载原理图库：

T1T1LinearCircuitsDataBookVol

e.放置元、器件及原理图连线：

按照设计电路图中的元器件，从所有的元器件库中搜索，选中元器件，点击Place按钮，就可以把选中的元、器件放入原理图文件中，并且对Footprint（元件的封装形式）、Designator（元件的编号）、Part（元件的显示名称）进行修改，使同一类的元件有唯一的编号。

当设置完成所有的元器件，用电路绘图工具栏上的连线工具按照设计的电路图连接这些元器件。

f.电气规则检查：

绘制完原理图后，需要测试电路原理图信号的正确性，这可以通过检验电气规则来检查电路中是否有电气特性不一致的情况，如某个输出引脚连接到另一个输出引脚就会造成信号冲突，重复的元件编号会无法区分出不同的元件等。

g.生成网络表文件

（2）原理图

3、Protel绘制PCB图

（1）绘制PCB图步骤

a.建立PCB文件;

b.环境参数设置:

设置电路板层面，增加层数；

电气安全距离和线宽，最大线宽（MaximumWidth）设为60mil，最小线宽（MinimumWidth）设为40mil，推荐线宽（PreferredWidth）设为40mli；

背景网格尺寸设置为小网格20mil，大网格1000mil；

设定步进距离为10mil。

c.添加/删除PCB元、器件封装库：

d.设置PCB板设计边框：

设置电路板范围：

PCB板设计边框规定了实际印制电路板的大小，单击编辑区下方标签KeepOutLayer，该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的板边界，将元件限制在这个范围内

e.载入网络表文件，如果原理图中指定的某个元、器件的封装在封装库中没有对应的封装类型时，对话框列表右边的Error将有错误提示，根据错误提示，进一步检查原理图及PCB的元、器件封装库，直到改正了所有的错误为止。

最后载入所有的元、器件封装，此时所有元、器件及其连线都集中在电路板边框的内部或周围

f.布局、布线：

单击编辑区下方标签BottomLayer，在该层进行布线。

在PlacementTools工具栏中选择放置焊盘工具，在PCB版图中放置输入、输出焊盘。

双击焊盘，可以更改过孔焊盘形状、大小和孔径；

双击线，可以更改线宽。

电源线的宽度一般要比其它线宽，本次实验中，地线的宽度取60mil。

g.网络检查：

这里主要是对版图中安全距离、导线宽度、短路、是否有没布线的网络等错误进行检查。

（2）该实验的PCB图

（3）网络检查结果

4、焊接工艺及注意事项

（1）焊前准备

a．电烙铁的准备：

应根据焊点的大小选择功率适合的电烙铁。

如果焊点较大，使用的焊烙铁功率较小，则焊接温度过低，焊料融化慢，焊剂不能挥发，焊点就不光滑，不牢固，甚至焊料不能融化，无法进行焊接。

如果焊烙铁的功率过大，会使焊点过热，造成元器件的损坏或印制板铜箔的脱落。

通常电子线路的焊接可选用25-45W的外热式或20W的内热式电烙铁。

烙铁头上应该保持清洁，并且镀上一层焊锡，这样才能使传热效果好，容易焊接。

新的烙铁使用前必须先对烙铁头进行处理；

按需要将烙铁头挫成一定形状，再通电通热，将烙铁沾上焊锡在松香中来回摩擦，直到烙铁头上镀上了一层焊锡。

b．焊件表面处理：

对焊件表面要进行清洁处理，氧化物、锈斑、油污等必须先处理干净。

为了提高焊接的质量和速度，避免虚焊等缺陷，最好还能对焊件表面进行镀锡处理。

（2）电烙铁和焊锡丝的握持方法

电烙铁拿法有三种，如图一所示。

反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳，适于大功率烙铁的操作。

正握法适于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。

一般在操作台上焊印制板等焊件时多采用握笔法。

（a）反握法（b）正握法（c）笔握法

焊锡丝有两种拿法，如下图所示，（a）为连续焊接时的拿法，（b）为断续焊接时的拿法。

由于焊锡丝中含有一定比例的铅，而铅是对人体有害的，因此操作时应该戴手套或者操作后洗手，避免食入铅尘。

（a）连续焊锡时锡丝的拿法（b）断续焊锡时锡丝的拿法

（3）操作方法

正确的焊接方法应该是五步法：

1．准备施焊：

准备好焊锡丝和烙铁。

此时特别强调的施烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称吃锡）。

2．加热焊件：

将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。

3．熔化焊料：

当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

4．移开焊锡：

当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。

5．移开烙铁：

当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45°

的方向。

焊接过程如下图：

（a）准备（b）加热（c）加焊锡（d）去焊锡（e）移去烙铁

（4）焊接的注意事项

a．加热要靠焊锡桥：

焊接的烙铁头表面不仅应始终保持清洁，而且要保留少量的焊锡（称作焊锡桥），作为加热时烙铁头与焊件传热的桥梁。

这样，由于金属液体的传热效率远高于空气，可使焊件很快就加热到焊接温度。

但焊锡桥的锡量不可过多，否则可能造成焊点的误连。

焊接时不要用烙铁对焊件施加压力，以免加速烙铁头的孙桓和损伤元器件。

b．选择合适的焊料和焊剂：

不同的焊件材料，他们的可焊性不同。

因此应该选择不同的焊料和焊剂。

对于印制电路板的焊接，一般采用包有松香心的焊锡丝。

c．焊锡丝的正确施加方法：

应将焊锡丝从烙铁头的对面送向焊件，以免焊锡丝中的焊剂在烙铁头的高温下分解失效

d．焊锡和焊剂的用量要合适：

过量的焊锡不仅浪费，而且还增加焊接的时间，降低工作虚度焊点也不美观。

焊锡过少则不牢固。

焊剂用量过少会影响焊接的质量，若用量过多，多余的焊剂在焊接后必须擦除，这也影响了工作效率。

e．采用合适的焊接点的连接方式：

焊点处焊件的连接形式可大致分为插焊，弯焊，绕焊和搭焊四种。

电子电路由于元器件重量轻，对焊点的强度要求不是非常高，因此元器件安装在印制电路板上通常采用插焊的形式，在调试或维修中装拆方便，临时焊接可采用搭焊的方式。

f．掌握焊接的温度和时间：

焊接温度是指焊接部位在焊接时的实际温度。

锡焊的焊接温度应比焊料的熔点高60~80℃，对于使用HISnPb39焊料的最佳焊接温度约为243~263℃，在这个温度范围内，液态焊锡表面张力最小，润湿性、扩散性最好，焊锡和母材形成合金最迅速。

焊接时，除了要有适当的焊接温度外，还须掌握好焊接加热的时间。

一般来说，焊接加热时间直接影响焊接温度，通常焊接时间控制在1~2s

g．在焊锡凝固前焊点不能动：

在焊锡凝固过程中，不能震动焊点或碰拨元器件引线，特别要注意的是用镊子夹持焊件时，一定要待焊锡凝固后才能移开镊子，否则造成虚焊。

5、逻辑笔焊接过程及检测

按照4中的焊接步骤焊接逻辑笔，检测结果如下：

输入电压为5V红灯亮；

输入电压为绿灯亮；

输入端悬空黄灯亮；

输入电压为2V黄灯亮。

三、实验的总结和思考

1、思考题

（1）一般电子电路的焊接，应选用多大功率的电烙铁？

答：

一般选用25~45W的外热式电烙铁或20W的内热式电烙铁。

（2）常用烙铁头形状有哪几种，各适用于什么场合？

常见的烙铁头的形状有圆斜面，凿式，半凿式，尖锥式的圆锥式。

圆斜面适用于焊接印制板上不太密集的焊点，凿式和半凿式多用于电气的维修工作，尖锥式和圆锥式适用于焊接高密度的焊点。

（3）新烙铁头需经过怎样的处理才能使用当烙铁头不吃锡应如何处理

新的烙铁使用前必须先对烙铁头进行处理；

不吃锡要先锉去氧化层。

（4）手工烙铁焊接应注意哪些要点？

应将焊锡丝从烙铁头的对面送向焊件，以免焊锡丝中的焊剂在烙铁头的高温下分解失效；

焊剂用量过少会影响焊接的质量，若用量过多，多余的焊剂在焊接后必须擦除，这也影响了工作效率等。

（5）手工烙铁焊接常见焊点缺陷有哪些应该如何防止

焊点缺陷

外观特点

原因分析

防止

?

过热

焊点发白，表面较粗糙，无金属光泽

烙铁功率过大，加热时间过长

选择合适的烙铁功率，控制加热时间

冷焊

表面呈豆腐渣状颗粒，可能有裂纹

焊料未凝固前焊件抖动

固定焊件

拉尖

焊点出现尖端

1．助焊剂过少而加热时间过长

2．烙铁撤离角度不当

添加合适量的助焊剂，撤离减慢速度，角度与接入烙铁的角度相同

桥连

相邻导线连接

1．焊锡过多

控制焊锡丝靠近焊点的时间

铜箔翘起

铜箔从印制板上剥离

焊接时间太长，温度过高

控制焊接时间

虚焊

焊锡与元器件引脚和铜箔之间有明显黑色界限，焊锡向界限凹陷

1．元器件引脚未清洁好、未镀好锡或锡氧化

2．印制板未清洁好，喷涂的助焊剂质量不好

在焊接前对焊烙铁和焊件都要进行清理

（6）印制电路板设计时，元器件的排列应该注意哪些原则布线应该注意哪些原则

（1）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条

（2）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。

（3）总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。

（4）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。

　　（5）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号，引起电路不稳定。

（6）各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。

（7）设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

　（8）在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。

　（9）设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

　（10）布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；

（11）设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行

（7）工厂中印刷电路板的制作工艺过程如何手工制作印制电路板的步骤如何

工厂中印刷电路板的制作工艺有以下几个步骤：

a.绘制照相底图

b.照相制版及光绘

c.图形转移，制作耐酸保护层

d.腐蚀

e.机械加工

f.孔金属化和表面处理

手工印制电路板的步骤如下：

a.铜箔版下料，表面处理

b.复印印制电路

c.描漆

e.去除漆膜

f.打孔

g.表面清洁

（8）在印制电路板上焊装元器件时，应注意哪些问题？

在焊锡凝固过程中，不能震动焊点或碰拨元器件引线，特别要注意的是用镊子夹持焊件时，一定要待焊锡凝固后才能移开镊子，否则造成虚焊；

采用合适的焊接点的连接方式：

2、个人小结

不得不说这整个课程是非常有收获的，但我听到又要学习软件又要学习焊板子，一开始其实我是拒绝的，但在上了第一节课以后突然duang的一下我就感觉到这其实蛮有意义的，父亲曾经提到过东南大学的学生外出求职时各大企业反馈到我们的基础专业知识很扎实，但是动手能力差，软件操作能力差，在整个过程中我通过各种困难学习到了不少有用的知识以及经验，例如一开始手动布线的时候各种交叉的地方怎么样用两个层巧妙的分隔开（这着实花了我不少时间），再到后来焊板子的过程中从起初的手抖到后来的熟练操作都是一个学习以及“进化”的过程，而且现在正在研究srtp项目的我们急需的就是这种设计电路板到自己手工做出来的这些知识，虽说不是太麻烦，但真正学到了不少东西。