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1、第五篇 实训实验5.1 锡焊方法与电路设计一、锡焊方法1锡焊技术1.1锡焊工具与材料，如图5.1所示。电烙铁：电热工具，一般由发热元件、烙铁头、接线柱、手柄等构成。发热元件（铁芯子）：镍铬电阻丝缠在云母陶瓷等耐热绝缘材料上构成。烙铁头：热量存储和传递，一般用紫铜制成，需经常清理和修整。1.2焊料与焊剂焊料是易熔金属，一般使用锡铅焊料，手工烙铁焊接常用管状焊锡丝。图5.1 锡焊工具与材料助焊剂：一般用松香作为焊剂。1.3手工锡焊基本操作手工锡焊烙铁一般可采用握笔法，一手握烙铁，一手拿锡丝。1.3.1准备施焊准备好焊丝和烙铁。烙铁头部要保持干净，通电加热后可沾上焊锡（俗称吃锡）。1.3.2加热焊件
2、将烙铁接触焊接点，首先要保持烙铁加热焊件各部分。如印刷板上引线和焊盘都使之受热；其次要注意让烙铁头对施焊器件受热均匀。1.3.3熔化焊锡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。1.3.4移开焊锡当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。1.3.5移开烙铁当焊锡完全润湿后移开烙铁，注意移开烙铁方向约45度角。上述为手工焊锡的基本过程，对一般焊点而言约23秒钟。1.4手工锡焊要点1.4.1掌握加热时间：加热时间过长对电子产品装配是有害的。1.4.2焊点的结合层由于长时间加热而超过合适的厚度引起焊点性能的劣化。1.4.3印刷板、塑料等材料受热过多会变形变质。1.4.4元器件受热
3、后性能变化甚至失效。1.4.5焊点表面由于焊剂挥发，失去保护氧化。结论：在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。用烙铁头对焊点施力是有害的。烙铁头把热量传给焊点主要靠增加接触面积，用烙铁对焊点加力对加热是徒劳的。很多情况下会造成被焊件的损伤。如电位器开关、接插件的焊接点往往是固定在塑料上，加力容易造成元件失效。1.5锡焊操作要领1.5.1焊件表面处理电子元件和导线要焊接时，都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹、氧化层等影响焊接质量杂质。手工操作一般可用指钳刮新焊件的引脚。1.5.2预焊预焊一般也称为镀锡、上锡。将要锡焊元件引线或导线的焊接部位预先焊锡润湿，目的是有利于焊接。1.5.3不要
4、用过量的焊剂过量的焊剂容易流到触点，造成接触不良，一般使用带松香芯焊丝，基本不用再涂焊剂。1.5.4保持烙铁头的清洁因为焊接时烙铁头长期处于高温状态，对接触焊剂等受热分解物质，在其表面很容易氧化形成一层黑色杂质，这些杂质几乎形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。因此要随时在烙铁架上蹭去杂质，可用湿布或湿海绵随时擦烙铁头。1.5.5焊锡量要合适过多的焊锡一方面消耗了较多的锡，增加焊接时间，另一方面在高密度的电路中，过量的锡易造成短路。过少的焊锡不能形成牢固的结合，降低焊点强度。1.5.6焊件要固定在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动，特别是用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子。2印刷电路板安装与
5、焊接2.1装配前应对印刷板和元器的件进行检查，内容主要包括：印刷板：图形、孔位及孔径是否符合图纸，有无断线、缺孔等，表面处理是否合理，有无污染或变质。元器件：品种、规格及外封装与图纸是否吻合，元器件有无氧化、锈蚀。2.2元器件引线成型弯曲成型要求取决于元器件本身的封装外形和印刷板上的安装位置，有时也因整个印刷板安装空间限定元件安装位置。元件引线成型注意：2.2.1所有元件引线均不得从根部弯曲。因为制造工艺上的原因，根部容易折断，一般应保留1.5mm以上。2.2.2弯曲一般不要形成死角。2.2.3要尽量将有字符元器件面置于容易观察位置。2.3元件插装2.3.1贴板与悬空插装贴板（元件与焊盘平行贴
6、近）：贴板插装稳定性好，插装简单，但不利于散热，且对安装位置不适应。悬空（元件与焊盘垂直）：适应范围广，有利于散热，但插装较复杂电路需控制一定的高度保持美观一致。（悬空高度一般26mm）总之，插装时具体要求应先保证图纸中安装工艺要求，其次按实际安装位置确定，无特殊要求位置允许，可采用贴板安装形式。2.3.2安装时应注意元器件字符标记方向一致，容易读出。2.3.3安装时不要用手直接碰元器件引线和印刷板上铜箔。2.3.4插装之后，为了固定可对引线进行适当弯曲处理。2.4印刷电路板的焊接2.4.1电烙铁：一盘选用内热式2035W小圆锥烙铁头。2.4.2加热方法：加热时应尽量使烙铁头同时接触印刷板上铜
7、箔和元件引线。2.4.3金属化孔的焊接，两层以上电路板的孔都要进行金属化处理，焊接时不仅要让焊料润湿焊盘，而且孔内也要润湿填充，因而加热时间应长于单面板。2.4.4焊接时不要用烙铁头磨擦焊盘，要增强焊料润湿性能，应靠表面清理和预焊。2.4.5耐热性差的元器件应使用工具辅助散热。2.5焊后处理2.5.1剪去多余的引线，注意不要对焊点施加剪切力以外的其它力；2.5.2检查印刷板上所有元器件引线焊点，修补缺陷；2.5.3根据工艺要求选择清洗液清洗印刷板，一般情况下用松香焊剂的印刷板不用清洗。2.6其他瓷片电容、中周等元件是内部接点开焊、发光二极管则是管芯开焊，所以焊接前要处理好焊点，施焊要快，避免过
8、热失效。3焊接质量及缺陷3.1焊点要求3.1.1可靠的电连接电子产品是同电路通断情况紧密相连的。一个焊点要稳定可靠通过一定电流，没有足够的连接面积和稳定组织是不行的。3.1.2足够的强度焊接不仅起电连接作用，同时也是固定元件保证机械；连接手段，影响机械强度的缺陷表现在虚焊、焊锡过少，焊点不饱满，焊点品粒粗大以及裂纹、夹渣等。3.1.3光洁整齐的外观焊点有金属光泽，没有拉尖、桥接现象。3.2焊点外观要求及检查3.2.1焊点外观要求：（1）外形以焊接点为中心、匀称成裙状形拉开；（2）焊料的连接面呈半弓形面，焊料与焊件交界处平滑；（3）表面有光泽且平滑；（4）无裂纹针孔夹渣。3.2.2外观检查：（1
9、）漏焊；（2）焊料拉尖；（3）焊料引起短路；（4）导线及元器件绝缘损伤；（5）布线整形；（6）焊料飞溅。除目测外还要借助工具如镊子、手指拨动、拉线等方法检查有无导线断线，焊盘剥离等缺陷。4拆焊调试和维修要更换一些元件，如方法不当会破坏印刷电路板，也会使换下但没失效的元器件无法重新使用。对于电阻、电容、晶体管等管脚不多，且每个引线可相对活动的元件可用烙铁直接解焊，或用吸锡器解焊，而对于集成电路一般采用专门工具。二、电路设计 1电路设计的基本原则 电路设计最基本的原则应该是使用最经济的资源实现最好的电路功能。在这一原则下，要求正确处理如下关系： 1.1尽量提高性价比：一个电子作品，可能有多种设计方
10、案，在设计时应尽量提高性价比。1.2设计中“简”与“繁”：在电路设计中，应尽可能简化电路，能用集成块就不用分立元件，能用单电源供电的电路就不用双电源。对于组合逻辑电路可借助公式或卡诺图化简。电路简化，一方面易于工艺设计和组装调试，另一方面电路可靠性提高并降低成本。1.3采用器件的考虑：电子设计中涉及到及到许多器件，在选择器件时主要考虑规格、型号、价格等因素。具体考虑如下，电子产品更新换代非常快，新产品不断进入电子市场，在电子产品的设计中，要鼓励采用新技术、新器件；应选择当前流行的器件，易在市场中买到；应尽量使用现成的模块或组件，方便使用。系统级子系统级单元级元件级图5.2 系统分级2电子设计的
11、基本方法2.1综合电子系统的分级电子设计与制作选题，通常是综合性相对较强的电子系统，一般一个系统可分为四级：系统级、子系统级、单元级、元件级，如图5.2所示。单元级通常是一个独立电路，每个单元显然由电子元件组成，这就是最底层的元件级。对于较为复杂的电路，一个系统可能挂若干个子系统，而每个子系统可能挂几个单元，而且上级涵盖下级，层次分明。2.2“自上而下”设计方法通常知识学习往往是“自底而上”的顺序，如电路学习由简单到复杂，由不完善到完善的过程，而“自上而下”设计方法则与学习的过程相反，它是从系统层面展开设计。其优点在于把握系统设计主线，思路清晰。其具体方法是从系统的组成开始设计，然后进行单元级
12、设计，最后落实到选择什么器件和芯片。它适合于各级层次分明的较大系统。2.3“自底而上”设计方法有时所设计的系统不太复杂，层次不太分明，可采用“自底而上”设计方法。根据设计要求，用若干个单元电路搭建子系统，直到实现系统全部技术指标与要求为止。上述方法仅表达一种设计思想，不是一成不变的，也不必拘泥于某种方法，可以根据实际情况混合使用。3电子设计步骤 电子设计分为纯硬件电路和软硬结合电路两种情况，无论是哪种情况，在进行设计时，要仔细审题，研究题目给出的指标，拟定多个方案，讨论择优而设计。一般设计过程：设计单元电路，计算电路元器件参数及性能指标，仿真或搭接电路，修改设计，不断优化设计，完成设计要求。4
13、电路装配与制作调试4.1元器件的测试与筛选在电路焊接前，元件一定要进行筛选，最简单的方法利用万用表测量相关元器件是否正常，是否符合设计要求。同时考虑如下情况，对于电路消耗能量较大的耗能元件和承受电压较高的元件，应有多余量的考虑，如电路中电阻的实际功率是1W，则在电阻的额定功率选择时应为2W。对于高频电路中的调谐电容、振荡电容，其容量都较小，应选用优质的电介电容，其它元件也应选择选频特性好的元件。而对于滤波电路则可选择普通的电解电容等。元件的测试与筛选是电路装配必不可少的环节，若将不合格的器件装配至电路中，将会给电路测试带来很大的麻烦。4.2电路调试电路调试的目的在于验证电路是否达到设计要求，通
14、过调试发现存在的缺陷并予以纠正。调试时要考虑的问题：4.2.1根据设计电路分步调试。一般调试步骤为电源调试各单元电路调试综合调试；4.2.2根据待调电路工作原理拟定调试方法，确定测试点；4.2.3搭设调试工作台，配备所需调试仪器。5电路故障检修电路在安装调试并非十分顺利，往往在调试过程中出现不同类型的故障，需要随时排除，排除故障一般可采用如下方法。5.1直接检查法：此方法分通电检查与不通电检查两种情况。通电检查可观察故障现象，如电源能不能正常启动，有无发热现象等情况，据此判断电路产生故障的部位；不通电检查主要查电路焊接情况，有无虚焊、脱焊、元件引脚碰接，引线是否存在短接等现象，判断排除故障。5
15、.2静态测量法：通常用万用表测量电路的工作电压，测出相应数值与参考值对照，以此来判断故障。5.3测电流法：通过测工作电流来判断故障，一般采用外接稳压电源供电，从稳压电源的电流表上观测电流值。5.4在路电阻测量法：在不通电的情况下，用万用表电阻挡测各测试点的正反电阻，用于检查电路有无开路或短路现象。在路测量电阻时，一定要在不带电的情况下进行，由于电路存在许多串并联元件，所以电阻测量数值是粗略的测量，要精确测量某元件的好坏，必须取下元件才能测量出来。5.5直流开路法：又称分割法，适于解决电流大、负载重的故障，对于整机电流大的电路，可以断开负载，将故障区分于电源侧或是负载侧，再配合在路电路方法，可查出故障所在的位置。5.6信号注入法：在输入端加注信号，观察输出端的变化情况，适于检查放大电路，可采用分段、分级检查故障。使用时要注意注入信号的大小，并用示波器观察输出的波形。5.7上（下）拉电平法：有的数字电路由高、低电平控制，检查时可人为加上高或低电平，用来判断在正常的控制电平下，受控电路能否正常工作。5.2 集成三端稳压电路一、实验目
