电子技术实训

第1章基础技能 1 1手工焊接技术1 2自动焊接技术1 3仪器仪表的使用 一 1 4仪器仪表的使用 二 1 5仪器仪表的使用 三 1 6元器件的识别与简单测试 一 1 7元器件的识别与简单测试 二 1 8用Multisim进行原理图输入 仿真 1 1手工焊接技术一 实训目的 1 掌握焊接的基本知识 2 掌握手工烙铁焊接知识 3 熟悉电子元器件的表面处理方法 成形和插装方法 二 实训器件 仪器仪表及设备 三 实训原理 焊接技术的基本知识焊料和焊剂的性质 成分 作用 原理及选用知识是电子工艺技术中的重要内容之一 对保证产品的焊接质量具有决定性的影响 一 焊料与焊剂1 焊料能熔化两种或两种以上的金属 使之成为一个整体的易熔金属或合金都叫焊料 焊料的种类很多 焊接不同的金属使用不同的焊料 焊料按其成分可分为锡铅焊料 银焊料 铜焊料等 在一般电子产品装配中 通常用锡铅焊料 俗称 焊锡 锡 Sn 是一种质软 熔点低的金属 其熔点为232 纯锡价贵 质脆 机械性能差 在常温下 锡的抗氧化性强 金属锡在高于132 时呈银白色 低于13 2 时呈灰色 低于 40 时变成粉末 铅 Pb 是一种浅青色的软金属 熔点为327 机械性能差 可塑性好 有较高的抗氧化性和抗腐蚀性 铅属于对人体有害的重金属 在人体中积蓄能引起铅中毒 当铅和锡以不同的比例熔成合金 锡铅合金 以后 熔点和其他物理性能都会发生变化 锡铅焊料成分与温度的关系如图1 1 1所示 其中 横坐标代表含量的百分比 纵坐标代表温度 C点表示纯铅的熔点为327 D点表示纯锡的熔点为232 CTD线称液相线 温度高于这条线时合金处于液态 CETFD线称固相线 温度低于这条线时合金为固态 在两个三角区内为半熔融状态 图1 1 1锡铅焊料成分与温度的关系状态图 例如 锡铅各占50 的合金 熔点为212 凝固点为182 在182 212 时 铅占80 的合金在190 变成半液体 再升温到275 时 才变成完全的液体 从状态图中可以看出 只有一点即在183 时合金由固体直接变成液体 没有半液体状态 我们称这个点为 共晶点 按照这个共晶点配制的合金 称为 共晶合金 我们把锡铅合金焊料中锡占63 铅占37 的焊锡称为 共晶焊锡 它是比较理想的焊料 是我们一般常使用的焊锡 共晶焊锡有如下优良特点 1 熔点低 铅的熔点为327 锡的熔点为232 而 共晶焊锡 的熔点只有183 焊接温度低 可防止损害元器件 2 无半液态 由于熔点和凝固点一致而无半液体状态 因此可使焊点快速凝固从而避免虚焊 这一点对自动焊接有着重要意义 3 表面张力低 表面张力低 焊料的流动性就强 对被焊物有很好的润湿作用 有利于提高焊点质量 4 抗氧化能力强 机械特性好 锡和铅合在一起后 其化学稳定性大大提高了 共晶焊锡的拉伸强度 折断力 硬度都较大 并且结晶细密 所以强度高 在电子产品装配中 使用的焊锡多为 共晶焊锡 由于铅有毒 一些国家已开始对无铅焊料进行研究 以实现焊料无铅化 如果用无铅焊料替代锡铅焊料 它应在物理性能 铅焊工艺性能 接头的力学性能等方面与锡铅焊料接近 而且成本不能过高 工艺的可操作性强 目前 无铅焊料虽然仍处于积极开发 积累数据的阶段 但使用无铅焊料替代锡铅焊料是发展方向 2 焊剂焊剂又称助焊剂 是指焊接时用于去除被焊金属表面氧化层及杂质的物质 电子设备的金属表面同空气接触后都会生成一层氧化膜 温度越高氧化越厉害 这层氧化膜妨碍了液态焊锡对金属的浸润作用 犹如玻璃沾上油就使水不能浸润一样 助焊剂就是用于清除金属表面氧化膜 保证焊锡润湿和流动性的一种化学制剂 它仅起到清除氧化膜的作用 不可能除掉焊件上的所有污物 助焊剂的种类很多 一般可分为无机助焊剂 有机助焊剂 松香基助焊剂 其中松香基助焊剂是使用最多的一种 松香基助焊剂包括松香焊剂 活化香剂 氢化松香等 在电子产品中普遍使用的是松香焊剂 将松树和杉树等针叶树的树脂进行水蒸气蒸馏 去掉松节油后剩下的不挥发物质就是松香 松香的助焊能力和电气绝缘性能好 不吸潮 无毒 不腐蚀 价格低 因而被广泛采用 制好的印制板 最后涂上了松香水 松香 酒精 比例一般为1 3 不但具有助焊能力 而且还可防止铜的氧化 有利于焊接 应该注意 松香反复加热后会炭化 发黑 而失效 因此发黑的松香不起助焊作用 氢化松香是一种新型助焊剂 比松香具有更多的优点 更适于电子产品的超高密度 小型化 可靠性高的要求 二 手工焊接工具手工焊接工具常用电烙铁 它的作用是加热焊接部位 熔化焊料 使焊料和被焊金属连接起来 电烙铁一般分为四大类 电热丝电烙铁 控温电烙铁 带吸球或吸杆的电烙铁 热风枪等 外热式电烙铁是指烙铁芯包在烙铁头的外部 它由烙铁头 烙铁芯 木柄 电源引线和插头等组成 其中烙铁芯是电烙铁的关键部分 结构是电热丝平行地绕制在一根空心瓷管上 中间用云母片绝缘并引出两根导线与220V交流电源连接 外热式电烙铁一般有20W 25W 30W 50W 75W 100W 150W 300W等多种规格 功率越大 烙铁头的温度越高 一般用35W外热式电烙铁焊接印制电路板 内热式电烙铁是指烙铁芯装在烙铁头的内部 从烙铁头内部向外传导热 它由烙铁芯 烙铁头 连接杆 手柄等几部分组成 烙铁芯由镍铬电阻丝缠绕在瓷管上制成 内热式电烙铁的热传导效率比外热式电烙铁高 20W的内热式电烙铁的实际发热功率与25 40W的外热式电烙铁相当 内热式电烙铁的特点是体积小 发热快 重量轻 耗电低等 内热式电烙铁的规格为20W 30W 50W等 主要用来焊接印制电路板 恒温式电烙铁是在普通电烙铁头上安装强磁体传感器制成的 其工作原理是 接通电源后 烙铁头的温度上升 当达到设定的温度时 传感器里的磁铁达到居里点而磁性消失 从而使磁芯触点断开 这时停止向烙铁芯供电 当温度低于居里点时磁铁恢复磁性 与永久磁铁吸合 触点接通 继续向电烙铁供电 如此反复 自动控温 带吸球或吸杆的电烙铁又叫吸锡电烙铁 它是将普通电烙铁与活塞式吸锡器合为一体的拆焊工具 它的使用方法是接通电源3 5s后 把活塞按下并卡住 将锡头对准欲拆元器件 待锡熔化后按下按钮 活塞上升 焊锡被吸入吸管 用毕 推动活塞三四次 清除吸管内残留的焊锡 以便下次使用 热风枪又称贴片电子元器件拆焊台 它专门用于表面贴片安装电子元器件 特别是多引脚的SMD集成电路 的焊接和拆卸 热风枪由控制电路 空气压缩泵和热风喷头等组成 其中 控制电路是整个热风枪的温度 风力控制中心 空气压缩泵是热风枪的心脏 负责热风枪的风力供应 热风喷头是将空气压缩泵送来的压缩空气加热到可以使BGAIC上焊锡熔化的部件 其头部还装有可以检测温度的传感器 把温度信号转变为电信号送回电源控制电路板 各种喷嘴用于装拆不同的表面贴片元器件 三 手工焊接的工艺流程和方法一个良好焊点的产生 除了焊接材料具有可焊性 焊接工具 即电烙铁 功率合适 采用正确的操作方法之外 最重要的是操作者的技能 只有经过相当长时间的焊接练习 才能掌握焊接技术 有些人会认为用烙铁焊接非常容易 没有什么技术含量 这是非常错误的 只有通过焊接实践 不断用心领会 不断总结 才能掌握较高的焊接技能 焊接有钎焊和接触焊等 其中手工焊接即手工钎焊 又称烙铁焊 是目前广泛采用的一种焊接技术 1 焊接的定义定义 在固定母材之间 熔入比母材金属熔点低的焊料 依靠毛细管作用 使焊料进入母材之中 并发生化学变化 从而使母材与焊料结合为一体 2 手工焊接的基本步骤手工焊接可分为五步基本操作 五步基本操作法的工艺流程如图1 1 2所示 1 准备 焊接前的准备包括 焊接部位的清洁处理 导线与接线端子的钩连 元器件插装以及焊料 焊剂和工具的准备 使连接点处于随时可以焊接的状态 图1 1 2手工焊接工艺流程图 2 加热 用烙铁头加热焊接部位 使连接点的温度升至焊接需要的温度 加热时 烙铁头和连接点要有一定的接触面和接触压力 3 加焊剂 加热到一定温度后 即可在烙铁头与连接点的结合部或烙铁头对称的一侧 加上适量的焊料 焊料熔化后 用烙铁头将焊料拖动一段距离 以保证焊料覆盖连接点 4 冷却 焊料和烙铁头离开连接点 焊点 后 焊点应自然冷却 严禁用嘴吹或采用其他强制冷却的方法 在焊料凝固过程中 连接点不应受到任何外力的影响而改变位置 5 清洗 必须彻底清洗残留在焊点周围的焊剂 油污 灰尘 按清洗对象的不同 可采用手工擦洗 超声波清洗等 3 手工焊接的操作常识1 电烙铁的握法通常用右手握住电烙铁 握法有反握 正握和笔握三种 反握法对被焊件压力较大 适用于较大功率的电烙铁 大于75W 正握法适用于弯烙铁头的操作或直烙铁头在大型机架上的焊接 笔握法适用于用小功率的电烙铁焊接印制电路板上的元器件 2 电烙铁的操作要领电烙铁要在短时间内将几种金属加热 烙铁头如何与被焊金属接触十分重要 例如 焊接印制电路板时 由于接触角度 不同 一般 取45 会造成热传导速度不均匀 或引线一侧升温快或铜箔一侧升温快 为使加热均匀 烙铁头应对引线和铜箔同时加热 焊接结束时 烙铁头撤离的方向也要注意 因为烙铁头的主要作用是加热 焊料熔化后 烙铁头应迅速离开焊点 如果焊料停止供给后还继续加热 会造成焊料流淌 焊点表面出现粗糙状 失去金属光泽 如果烙铁头过早撤离 会造成加热不充分 焊剂作用不够 焊点强度降低 甚至会造成虚焊或假焊 电烙铁除具有加热作用外 还能够控制焊料量 烙铁头以45 方向撤离 焊点圆滑 带走少量焊料 烙铁头垂直向上撤离 焊点容易造成拉尖 烙铁头以水平方向撤离 焊点被带走大量焊料 烙铁头沿焊点向下撤离 会带走大部分焊料 烙铁头沿焊点向上撤离 仅带走少量焊料 掌握上述烙铁头撤离方向 就能控制焊料留存量 使每个焊点符合要求 这也是手工焊接的技巧之一 4 焊接件的拆卸常识电子设备由于调试和维修原因 常需要把少数元器件拆焊换掉 拆焊时应注意避免损坏印制板和元器件 通常可逐个熔化焊点 逐个拆下元器件引线 例如 电阻的两个引脚焊点可分两次拆下 这种拆法称为分点拆焊法 也可以同时集中加热几个引线焊点 这种方法称为集中拆焊法 拆焊时多余的焊锡应清除掉 通常用吸锡电烙铁能很方便地吸去多余的焊料 使用时 只要把烙铁头靠上焊点 等焊料熔化后按一下按钮 即可把熔化后的焊锡吸入储锡盒内 四 焊接质量的检验一个良好的焊点 应是明亮 平滑 焊料适量并成裙状拉开的 焊锡与焊盘结合处的轮廓隐约可见 并无裂纹 针孔 拉尖等现象 焊接质量的检验主要以外观检查为主 首先要查看焊料的润湿情况和焊点的几何形状 然后从焊点的亮度 光泽等方面进行检查 下面介绍几种印制电路板的焊接缺陷及产生原因 1 拉尖 原因是温度太低或烙铁离开焊点太慢 2 桥接 焊接时印制电路铜箔间不应连接处的意外连接现象 3 空洞 由于焊料未全部填满印制电路板的插孔而出现的现象 使用中易脱落 4 堆焊 因焊料过多和润湿不良而形成弹丸状焊料堆积 看不出引线的轮廓 产生堆焊的主要原因是引线或焊盘氧化而不能润湿 焊点加热不充分 维修时焊料过多 5 其它缺陷 如导线损伤 铜箔翘起 剥离等 其产生的主要原因是焊点过热 多次焊接 焊盘受力等 四 实训内容1 用漆包线焊接一定的形状例如焊接三角形 正方形 立方体 四面体 五角星及学生自创图形等 2 印制板上元器件的焊接这是整机焊接的主要内容之一 经预焊后的元器件在印制板上焊接前必须进行引线的成形与插装 良好的引线成形工艺不仅可以避免因焊接时 尤其是自动化焊接时 受到热冲击而损坏元器件及印制板 而且还可以起到防震 防变形 提高整机可靠性的作用 1 轴向引线元器件的成形与插装轴向引线元器件是指从元器件两侧一字形伸出的元器件 常见的有电阻 二极管等 为了插装到印制板上 两侧的引线必须向同一方向打弯 轴向引线元器件在成形时 弯头距引线根部至少应有1 5mm长 这样可以提高元器件与焊点之间的热阻 防止元器件在焊接时受热损坏 由于元器件引线的根部容易折断 为防止引线根部受力 可以用镊子夹住引线根部进行成形 弯头应成圆角 圆角的半径应大于引线直径的两倍 成形时应将元器件上标有型号与数值的一面朝外 以便以后检查与维修 2 径向引线元器件的成形与插装径向引线元器件的引出线在元器件的同侧 注意引线不能勉强打弯 否则会使元器件的封装树脂脱落或造成引线的折断 3 在印制板上安装元器件的一般原则 1 元器件平行安装时 元器件的外表面最好贴紧板面或离开尺寸越小越好 如果其下面有导线 应离开约1 2mm 2 垂直安装时 元器件与印制板间的距离约为2 4mm 3 为加强焊接强度 元器件引出线插入焊接孔时至少伸出1 5mm 一个安装孔只可焊接一个元器件的引出线 4 元器件装配时 其标志一律向上 并保持整块板面的标志方向一致 五 实训报告 1 什么叫锡铅合金焊料 它具备哪些优点 2 助焊剂在焊接过程中如何起作用 电子装配中对助焊剂有什么要求 3 简述手工焊接的步骤 4 如何提高焊接质量 5 说出几种焊点缺陷产生的原因 1 2自动焊接技术一 实训目的 1 掌握浸焊的基本知识 2 掌握波峰焊接工艺流程 3 了解再流焊接技术 二 实训器件 仪器仪表及设备 三 实训原理 自动焊接技术的基本知识 一 浸焊浸焊是指将插好元器件的印制电路板浸入熔融状态的锡锅中 一次完成印制电路板上所有焊点的焊接 它比手工焊接生产效率高 操作简单 适于批量生产 浸焊包括手工浸焊和自动浸焊两种形式 1 手工浸焊手工浸焊是指由操作人员手持夹具将已插好元器件 涂好助焊剂的印制电路板浸入锡锅中焊接 具体操作过程如下 1 锡锅准备 锡锅熔化焊锡的温度以230 250 为宜 但有些元器件和印制电路板较大 可将焊锡温度提高到260 左右 为了及时去除焊锡层表面的氧化层 应随时加入松香助焊剂 2 涂覆助焊剂 对插好元器件的印制电路板浸渍松香助焊剂 3 浸锡 用夹具夹住印制电路板的边缘 使其与锡锅内的焊锡液面成30 45 的倾角 且与锡液保持平行浸入锡锅内 浸入的深度以印制电路板厚度的50 70 为宜 浸锡的时间约为3 5s 浸锡完成后仍按原浸入角度缓慢取出 如图1 2 1所示 图1 2 1浸焊示意图 4 冷却 刚焊接完成的印制电路板上有大量余热未散 如不及时冷却 可能会损坏印制电路板上的元器件 可采用风冷或其他方法降温 5 检查焊接质量 焊接后可能会出现连焊 虚焊 假焊等 可用手工焊接补焊 如果大部分未焊好 应检查原因 重复浸焊 但印制电路板只能浸焊两次 否则 会造成印制电路板变形 铜箔脱落 元件性能变差 2 自动浸焊1 工艺流程图1 2 2是自动浸焊的工艺流程图 把插装好元器件的印制电路板用专用夹具安装在自动传送带上 首先喷上泡沫助焊剂 再用加热器烘干 然后放入熔化的锡锅进行浸锡 待锡冷却凝固后再送到切头机剪去过长的引脚 图1 2 2自动浸焊的工艺流程图 2 自动浸锡设备自动浸锡设备有普通浸锡机和超声波焊接机 普通浸锡机在浸锡时 将振动头安装在印制电路板的专用夹具上 当印制电路板浸入锡锅停留2 3s后 开启振动头振动2 3s 这样既可以振动掉多余的焊锡 也可使焊锡渗入焊接点内部 超声波焊接机是通过向锡锅内辐射超声波来增强浸锡效果的 这种方法可使焊接更可靠 适用于一般浸锡较困难的元器件浸锡 超声波焊接机一般由超声波发生器 换能器 水箱 焊料槽 加温设备等几部分组成 3 浸焊的优缺点优点 浸焊比手工焊接效率高 设备也比较简单 缺点 由于锡槽内的焊锡表面是静止的 表面上的氧化物极易粘在被焊物的焊接处 容易造成虚焊 又由于温度高 容易烫坏元器件 并导致印制电路板变形 所以现代电子产品生产中浸焊已被波峰焊取代 二 波峰焊波峰焊是目前最广泛采用的自动焊接工艺 波峰焊采用波峰焊机进行焊接 波峰焊机的主要结构是一个温度能自动控制的熔锡缸 缸内装有机械泵和具有特殊结构的喷嘴 机械泵能根据焊接的要求 连续不断地从喷嘴压出液态锡波 当置于传送机上的印制电路板以一定速度进入时 焊锡以波峰的形式溢出至印制板进行焊接 1 波峰焊机的组成波峰焊机主要组成部分有 涂覆助焊剂发生槽 气刀 热风器 波峰焊锡槽等 它们的主要功能如下所述 1 涂覆助焊剂发生槽涂覆助焊剂发生槽是波峰焊机把助焊剂均匀地涂覆在印制电路板上的装置 涂覆的方式有发泡式 浸渍式 喷雾式 其中以发泡式最为常用 泡沫助焊剂发生槽的结构 在塑料或不锈钢制成的槽缸内装有一根微孔型发泡瓷管或塑料管 槽内盛有助焊剂 当发泡管接通压缩空气时 助焊剂即从微孔内喷出细小的泡沫 喷射到印制电路板覆铜的一面 如图1 2 3所示 为使助焊剂喷涂均匀 微孔的直径一般为10 m 图1 2 3泡沫助焊剂发生槽 2 气刀气刀由不锈钢管或塑料管制成 上面有一排小孔 向着印制电路板表面喷出热空气 将板面上多余的助焊剂排除 并把元器件引脚气泡吹破 使整个焊面助焊剂均匀 以提高焊接质量 3 热风器热风器的作用是将印制电路板焊接面上的水淋状助焊剂逐渐加热 使其成糊状 增加助焊剂中活性物质的作用 同时也逐步缩小印制电路板和锡槽焊料的温差 防止印制电路板变形和助焊剂脱落 热风器结构简单 一般由不锈钢制成箱体 上加百叶窗口 其箱底安装一个小型风扇 中间安装加热器 如图1 2 4所示 当风扇叶转动时 空气通过加热器后形成热气流 经过百叶窗口对印制电路板进行预加热 温度一般控制在80 100 热风器的热源有多种 如电热丝 红外石英管等 对印制电路板加热要求温度均匀 加热快 节能 温度易控制 图1 2 4热风器结构 4 波峰焊锡槽波峰焊锡槽是完成印制电路板波峰焊接的主要装备之一 熔化的焊锡在电磁泵的作用下由喷嘴源源不断喷出而形成波峰 如图1 2 5 b 所示 当印制电路板经过波峰时元器件被焊接 波峰焊设备的型号和品种有很多 就波峰形状而言 可分为 波 z波 T波 双T波和双 波等几种 就构造而言 有圆周形和直线形两种 波峰焊锡槽结构及焊接方式如图1 2 5 a 所示 图1 2 5波峰焊锡槽结构及焊接方式 2 波峰焊设备操作要点1 控制焊接温度焊接温度是指喷嘴出口处焊料波峰的温度 一般温度控制在230 250 温度过低会使焊点毛糙 拉尖 不光亮 甚至造成虚焊 假焊 温度过高易使氧化加快 印制电路板变形 甚至烫坏元器件 温度调节要根据印制电路板材质与尺寸 环境温度 传送速度作相应调整 2 按时清除锡渣锡槽中锡料长时间与空气接触容易形成氧化物 氧化物积累多了会在泵的作用下随锡喷到印制电路板上 所以要定时 一般为4h 清除氧化物 也可以在熔融的焊料中加入防氧化剂 这不但可以防止氧化 还能将氧化物还原成锡 3 调节波峰高度波峰的高度最好调节到印制电路板厚度的1 2 2 3 波峰过低会造成漏焊和挂锡 波峰过高会造成堆锡过多 甚至烫坏元器件 4 控制传送速度传送速度一般控制在0 3 1 2m s 依据具体情况决定 冬季 印制电路板线条宽 元器件多 元器件热容量大时 速度可以稍慢一些 反之速度可快一些 速度过快 则焊接时间过短 易造成虚焊 假焊 漏焊 桥连 气泡等现象 速度过慢 则焊接时间过长 温度过高 易损坏印制电路板和元器件 5 选择传送角度传送角度一般选在5 8 之间 根据印制电路板面积及所插元器件多少决定 6 分析锡料成分锡槽中的焊锡使用一段时间后 会使锡铅焊料中的杂质增加 主要是铜离子杂质影响焊接质量 一般需要三个月时间化验分析一次 如果超过了准许含量 应采取措施 甚至调换锡料 3 电路板的清洗印制电路板焊接完成后 一般都会或多或少地有助焊剂残留物附着在基板上 这些残留物会对基板造成不良影响 如短路 漏电 腐蚀 接触不良等 所以要对板间残留的助焊剂等污物及时清洗 要求清洗材料对焊剂的残留物有较强的溶解和去污能力 对焊点不应有腐蚀作用 清洗方法主要包括以下几种 1 液相清洗法液相清洗法一般采用工业酒精 汽油 去离子水等做清洗液 这些液体溶剂对焊剂的残留物和污物有溶解 稀释和中和作用 2 气相清洗法气相清洗法是在密封的设备里 采用毒性小 性能稳定 具有良好清洗能力 防燃防爆和绝缘性能较好的低沸点溶剂做清洗剂 如三氯三氟乙烷 3 超声波清洗法超声波清洗法是把液体放入清洗槽内 在槽内作用超声波 超声波是一种振动波 这种振动波对液体有压力作用 使液体形成气泡 这种压力是变化的 压力作用达到一定值时气泡迅速增长 然后又突然闭合 在气泡闭合时 由于液体间相互作用产生了强大的冲击波 依靠这种冲击波来达到清洗电路板的目的 三 再流焊随着电子产品 轻 薄 短 小 的发展趋势 焊接技术在浸焊 波峰焊的基础上也向前发展 再流焊 又称 回流焊 就是伴随着微型化电子产品的出现而发展起来的一种新的锡焊技术 它主要应用于片状元件的焊接 再流焊就是先将焊料加工成一定粒状的粉末 加上适当的液态粘合剂 使之成为具有一定流动性的糊状焊膏 用它将元件粘在印制电路板上 通过加热使焊膏中的焊料熔化而再次流动 从而达到将元器件焊接到印制电路板上的目的 其工艺流程如图1 2 6所示 图1 2 6再流焊工艺流程 在工艺流程中 可以使用手工 半自动或自动丝网印刷机 像油印一样将糊状焊膏 由锡铅焊料 粘合剂 抗氧化剂组成 印到印制电路板上 再将元器件与印制电路板粘接 然后在加热炉中将焊膏加热到液态 加热的温度根据焊膏的熔化温度准确控制 一般锡铅合金焊膏的熔点为223 在整个焊接过程中 印制电路板需经过预热区 再流焊区和冷却区 焊接完毕经过测试合格后 还应对电路板进行整形 清洗 烘干并涂覆防腐剂 除了上述几种焊接方法以外 超声波焊 热超声金丝球焊 机械热脉冲焊也应用到了微电子元器件组装中 特别是新发展起来的激光焊 能在几毫秒的时间内将焊点加热到熔化温度实现焊接 热应力影响极小 同锡焊相比 是一种很有潜力的焊接方法 随着微处理技术的发展 微机控制的焊接设备已应用到了电子焊接中 如微机控制电子束焊接 还有一种光焊技术 采用光敏导电胶代替剂 将电路芯片粘在印制电路板上用紫外线固化焊接 此项技术已应用在MOS集成电路的全自动化生产线上 四 实训内容参观浸焊机 波峰焊机及再流焊机 五 实训报告 1 简述波峰焊及浸焊的工艺流程 2 比较浸焊 波峰焊 再流焊的优缺点 1 3仪器仪表的使用 一 XJ1631型数字函数信号发生器 DA 16型毫伏表一 实训目的 1 掌握XJ1631型数字函数信号发生器的基本使用方法 2 熟悉DA 16型毫伏表的基本使用方法 二 仪器与设备 三 实训原理 一 XJ1631型数字函数信号发生器前面板前面板上各键的位置 名称和作用分述如下 参见图1 3 1 1 电源开关 幅度调节 POWER AMPLITUDE 旋钮逆时针旋足即电源关 顺时针旋足 函数信号最大 F 1MHz时 信号最大幅度可达20V 1MHz F 2MHz时 信号最大幅度可达16V 注意 当开关打开时 会听到开关的声音 这时不要继续旋下去 等接上毫伏表后 根据需要再进行调节 这样可以起到保护毫伏表的作用 图1 3 1XJ1631型数字函数信号发生器前面板各键示意图 2 函数开关 FUNCTION 函数开关由三个互锁按键开关组成 用来选择输出波形 方波 三角波 正弦波 注意 每次要输出某一波形时 必须选择其中一个按键 否则 将无波形输出 3 频率调节开关 MAIN FINE 这对旋钮用作函数信号输出频率调节 MAIN 为频率粗调 FINE 为频率细调 FINE 拉出可对脉冲波 锯齿波进行倒相 注意 应先粗调后细调 当把细调旋到尽头 仍调不到所需频率时 应调粗调 即两个旋钮要反复进行调节 才可达到所需频率 4 频率挡级 闸门时间 RANGEHZ GATETIME 频率挡级由七个互锁按键开关组成 用来选择信号频率的挡级 见表1 3 1 表1 3 1频率挡级及其范围 由上表可知 此信号发生器输出的频率范围是0 1Hz 2MHz 注意 选择频率挡级时 不要把所需频率值选在频率范围的边缘 5 占空比 锯齿波 脉冲波 DUTYRAMP PULSE 该旋钮用来调节锯齿波或三角波的占空比 当旋钮逆时针转到底置校准位置 CAL 时 占空比为50 在非校准位置时 占空比可调范围为10 90 占空比是脉冲占整个周期的比例 注意 当要输出一个正弦交流信号时 必须把该旋钮按逆时针方向旋到底 置于校准位置 CAL 并听到开关的声音 才能输出标准的正弦波形 6 衰减开关 ATT 该开关按入时对函数信号输出衰减约30dB 约31 6倍 对外接频率计数信号衰减约20dB 弹出不衰减 对于电压或电流的衰减 其衰减分贝数y dB 20lg x倍 对于功率的衰减 其衰减分贝数y dB 10lg x倍 7 直流偏置 PULLTOVARDCOFFSET 当该旋钮拉出时 直流偏置电压加到输出信号上 其范围在 10 10V之间变化 8 信号输出 OUTPUT 该连接器可输出正弦波 方波 三角波信号 9 函数 计数显示控制开关 FUNC COUNT 该按键抬出时数码管将显示函数信号频率 该按键按入时将显示外接计数频率 10 频率计数输入 COUNTIN 端 11 数码管频率显示器 FREQUENCY 当函数 计数显示控制开关抬出时 四位数码管显示函数频率 频率范围为0 1Hz 2MHz 当函数 计数显示控制开关按入时 六位数码管显示计数频率 范围为10Hz 100MHz 12 发光二极管 右边两只发光二极管指示频率量程为Hz kHz GATE 发光二极管闪烁表示闸门时间长短 OVFL 发光二极管亮表示溢出 当测量频率超过显示器容量时 此指示灯便会发亮 可将频段挡级扩大 直到指示灯熄灭 13 压控振荡输入 VCFIN 当一个外部直流电压0 15VDC由VCFIN输入时 函数发生器的信号频率变化为100 1 14 同步输出信号 SYNC OUT 连接器提供了一个与TTL电平兼容的输出信号 其不受函数开关 FUNCTION 及幅度调节 AMPLITUDE 的影响 输出频率与数码管显示频率一致 二 XJ1631型数字函数信号发生器后面板后面板按键位置示意图如图1 3 2所示 15 电源转换开关 LINEVOLTAGESELECTOR 可选择220V或110V的供电电源 16 电源插座 17 保险丝座 供电电源为220V时用0 5A保险丝 供电电源为110V时用1A保险丝 图1 3 2XJ1631型数字函数信号发生器后面板示意图 三 DA 16型毫伏表DA 16型毫伏表面板分布见图1 3 3 共有下列开关 旋钮等部件 1 表头 2 测量范围选择开关 共11挡 3 机械调零旋钮 4 电调零旋钮 5 输入端连接器 6 电源开关 图1 3 3DA 16型晶体管毫伏表面板分布 四 仪器 仪表的使用方法 一 XJ1631型数字函数信号发生器假设需要输出1kHz 100mV的正弦波交流信号 操作方法如下 1 使用前首先应仔细检查仪器后面板上的电源转换开关 检查是否与当地的电源电压一致 保险丝是否符合所置的电源电压的要求 直到确认无误后 方可接入电源 然后打开电源开关 待预热半小时后就能稳定工作了 2 将函数 计数显示控制开关 FUNE COUNT 抬出 按入函数开关 FUNCTION 中的正弦波按键 占空比置于校准位置 3 置频率挡级 RANGEHz 于1kHz 然后调节频率粗调和细调旋钮 使数码管显示1kHz频率 4 调节幅度调节旋钮 AMPLITUDE 使输出电压为100mV 用毫伏表测量 若需小信号时则可按入衰减器开关 ATT 5 在使用各旋钮时 应慢而轻地进行调节 二 DA 16型毫伏表DA 16型毫伏表测量频率范围为20Hz 1MHz 电压范围为100 V 300V的正弦交流电压的操作方法如下 1 使用时 以表面垂直放置为准 2 通电前检查表针是否指在零刻度 否则调节机械调零旋钮 3 接通电源 指示灯亮 电表指针会摆动数次 待预热15分钟后 将输入短接 校正调零旋钮 使指针在零位置 即可进行测量 4 测量前 将测量范围放置于适当的挡级 以免过载太大烧坏晶体管 5 测量交流电压中的直流分量不得大于300V 6 用本表测量市电 相线接输入端 中线接地 不应接反 测量36V以上电压时 注意机壳带电 五 实训内容调节信号发生器面板上的旋钮 使之分别达到表1 3 2中的输出信号 正弦波信号 反复进行训练 直到熟练掌握仪表的使用 表1 3 2输出信号及测量 六 实训报告 1 思考题 写出1kHz 400mV的正弦波信号的测试调节过程 找出仪器的优缺点 写出信号发生器的使用方法 2 写出本次实训课的收获 心得体会 好的建议等 1 4仪器仪表的使用 二 SR 8型双踪示波器 学习指导 提前预习SR 8型示波器面板上各键的名称和作用 复习XJ1631型数字函数信号发生器和DA 16型毫伏表的使用方法 预习相关的操作 找出难点 以便上课时有重点地学习 一 实训目的掌握用SR 8型双踪示波器观测交直流电压的方法 二 实训仪器与设备 三 实训原理示波器各控制部件在面板上的位置 名称 作用分述如下 参见图1 4 1 图1 4 1SR 8型双踪示波器前面板示意图 1 显示屏 显示所测信号的波形 通过波形可读出被测信号电压的峰 峰值 其有效面积为6div Y轴 10div X轴 1div表示1格 2 电源开 电源总开关 3 电源指示灯 4 辉度调节 调节波形或光点的亮度 5 聚焦 用于波形或光点的清晰度调节 6 辅助聚焦 与聚焦旋钮相互配合 提高波形或光点的清晰度 7 标尺亮度 用于调节坐标轴上刻度线的亮度 按需要进行调节 8 校准信号输出插座 9 显示方式开关 它有五个作用的位置 交替 YA和YB通道处于交替工作状态 实现双踪信号的显示 A YA通道单独工作 A B YA和YB通道同时工作 并通过YA通道的 极性 作用开关选择 可显示两通道输入信号的和或差 B YB通道单独工作 断续 YA和YB通道处于交换工作状态 实现显示双踪信号 它测量频率较低的信号 10 DC AC Y轴输入选择开关 选择被测信号馈至示波器输入端的耦合方法 置于 DC 时 能观察到含有直流分量的输入信号 置于 AC 时 只耦合交流分量 置于 时 Y轴放大器的输入端与被测信号切断 仪器内放大器的输入端接地 这时很容易检查地电位的显示位置 一般被用来作为测试直流电平时的参考或调水平基线的参考 11 微调V div 灵敏度选择开关及其微调装置 灵敏度选择开关系套轴装置 黑色旋钮是选择Y轴灵敏度的粗调装置 自10mV div 20V div共11个挡级 可按被测信号的幅度选择最适当的挡级 以利观测 红色旋钮为微调装置 以顺时针方向转至满度时 即 校准 位置 可按黑色旋钮所指示的面板上的标称值读取被测信号的幅度值 12 平衡 当Y轴放大器输入级电路出现不平衡时 显示的光点或波形就随V div开关的 微调 转动而出现Y轴向的位移 平衡 控制器就能把这种变化调至最小 13 Y轴移位调节旋钮 是用以调节波形或光点垂直位置的控制件 当显示位置高于所要求的位置时 可逆时针方向调节 使波形移下来 如位置偏低 就顺时针方向调节 使波形上移 14 极性拉YA 在YA通道系统中 设有极性转换的控制件 它为按拉式开关 当开关拉出时 YA通道为倒相显示 15 内触发拉YB 该按拉式开关是为选择内触发源而设置的 在按的位置上 常态 扫描的触发信号取自经电子开关后YA及YB通道的输入信号 在拉的位置上 扫描的触发信号只取自于YB通道的输入信号 通常适用于有时间关系的双踪信号的显示 16 Y轴输入插座 采用BNC型 一种用于同轴电缆的连接器 全称是BayonetNutConnector 被测信号由此直接输入或经探头输入 17 t div 扫速开关 该开关用于利用示波器显示电压与时间关系的曲线来对被测波形进行测量或计算 通常以Y轴方向表示电压而X轴方向表示时间 屏幕上光点按X轴方向移动的速度是由扫速开关 t div 所决定的 该开关上 微调 电位器按顺时针方向转至满度 并接上开关后 即为校准位置 此时面板上所指示的标称值可被直读为扫描速度值 并计算出被测信号的周期或频率 当该开关上 微调 电位器按逆时针方向转至满度时 为非校准位置 其扫速变化范围应大于2 5倍 18 校准 当扫描速度不准时 可借助机内的校准信号 1kHz矩形波 对扫描速度进行校准 19 扩展拉 10 本机的扩展装置为按拉式开关 在按的位置上仪器作正常使用 当在拉的位置上时 X轴放大10倍显示 20 X轴移位 此为套轴旋钮装置 用以调节时基线或光点的水平位置 顺时针旋转时 光点向右移 逆时针旋转时 光点向左移 21 外触发X外接 插座 在使用外触发形式时 作为连接外触发信号的插座 在使用X外接时 作为X轴放大器外接时的信号输入插座 其输入阻抗约为1M 40pF 其直流加交流峰值应小于12V 22 电平 用于选择输入信号波形的触发点 使在某一所需要的电平上启动扫描 23 稳定性 为半调整器件 用以调节扫描电路的工作状态 使其达到稳定的触发扫描状态 调准后不需经常调节 24 内外 触发源选择开关 用于选择触发信号源 在 内 的位置上 扫描触发信号取自Y轴通道的被测信号 在 外 的位置上 触发信号取自外来信号源 即取自 外触发X外接 输入端的外触发信号 25 ACAC H DC 触发耦合方式开关 它是触发耦合的控制开关 分为三种方式 AC 其触发形式属交流耦合状态 由于触发信号的直流分量已被切断 因而其触发性能不受直流分量的影响 AC H 其触发形式属低频抑制状态 通过高通滤波器进行耦合 高通滤波器起抑制低频噪音或低频信号的作用 DC 其触发形式属直流耦合状态 可用于对变化缓慢的信号进行触发扫描 26 高频触发自动 触发方式开关 高频 时 扫描处于 高频 同步状态 本机内产生约200kHz的自激信号对被测信号进行同步 这对观察较高频率的波形有利 触发 时 由来自Y轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描 自动 时 扫描处于自激状态 不必调整 电平 旋钮即能自动显示扫描线 27 触发极性开关 其中 以触发输入信号波形的上升部分进行触发 使扫描启动 如图 以触发输入信号波形的下降部分进行触发 使扫描启动 如图 四 实训内容 一 观测正弦交流信号 1 寻找光点或水平基线 接通电源 把各控制件置于表1 4 1所列的作用位置后寻找光点 2 调节X Y轴移位 使波形在屏幕的中心位置 然后用聚焦及辅助聚焦旋钮调节到波形最清晰为止 表1 4 1控制件及其作用位置 3 将被测信号 信号发生器输出 经带10 1衰减探头的开路电缆接入YA通道 将 DC AC 置于 AC 高频触发自动 置于 触发 内外 置于 内 并根据被测信号的幅度和频率调节 V div 电压 格 和 t div 时间 格 使波形置于有效面积内 调节 电平 使波形稳定 并将 微调 置满刻度 4 根据坐标刻度 读出被测信号电压的峰 峰值 单位 V 注意 公式中的10是还原10倍的衰减 如果用1 1探头的开路电缆 则不用乘以10 同时读出周期 单位 s 及频率 单位 Hz 5 将所测结果记录在表1 4 2中 比较计算后的电压有效值与mV表所测之值 计算频率与信号发生器输出频率之值 计算误差 如误差较大 应找出原因 表1 4 2所测结果 二 用示波器测直流电压 1 首先将触发方式置于 自动 或 高频 将Y轴耦合开关置于 此时显示的时基线为零电平的参考基准线 一般调到中心位置 2 将 调至 DC 并加入被测信号 2号干电池 此时 时基线在Y轴方向产生位移 3 此时 t div 的指示值 微调 位于 校准 位置 与时基线在Y轴方向位移度数的乘积为测得的直流电压值 4 将结果记入表1 4 3中 表1 4 3所测结果 如误差较大 请重新测量 并找出产生较大误差的原因 五 实训报告 1 使用示波器观察波形时 应调节哪些旋钮 才可达到下列要求 波形清晰 波形大小适中 波形周期完整 2 读波形所占格数时 怎样读才能尽可能地减小误差 3 在测量直流电压时 时基线向下移动 如何解释 4 根据被测数据 分析测量值与实际值产生误差的原因 5 写出本次实训课的心得体会 1 5仪器仪表的使用 三 TDS210 CA1022数字式实时示波器的应用 学习指导 TDS210 CA1022是数字式实时示波器 预习数字电路实验箱的基本布局 了解各功能模块的作用 一 实训目的 1 掌握TDS210 CA1022数字式实时示波器的自动设置 自动测量 2 掌握TDS210 CA1022数字式实时示波器的基本测量方法 二 实训器件 仪器仪表及设备 三 实训内容 1 用TDS210 CA1022数字式实时示波器进行自动设置 自动测量 2 用TDS210 CA1022数字式实时示波器测量两路信号 3 用TDS210数字式实时示波器的视窗设定和视窗扩展分析波形细节 CA1022数字式实时示波器不必做此项内容 4 用TDS210 CA1022数字式实时示波器的光标测量法测量电压和时间 5 用TDS210 CA1022数字式实时示波器捕捉单次信号 6 用TDS210 CA1022数字式实时示波器存储和调出波形 四 实训步骤1 用TDS210 CA1022进行简单测量1 使用自动设置测量一参数未知的信号 要求迅速显示波形 1 将信号通过探极接到激活通道 如CH1 2 按下 自动设置 按钮 则示波器将自动设置垂直 水平和触发控制 3 手工调整这些控制使波形显示效果最佳 注意 如使用多个通道 则自动设置功能为每个通道分别设定垂直功能 并用最小标号的活动通道设置水平和触发控制 2 进行自动测量测量信号的频率 周期和峰 峰值 TDS210 CA1022可对大多数显示的信号进行自动测量 按下述步骤进行 1 按下MEASURE按钮以显示测量菜单 2 按下BESEL1选择 信源 即通道 3 选择CH1 4 按下BESEL1选择 类型 5 按下BESEL2选择 频率 6 按下BESEL3选择 周期 7 按下BESEL4选择 峰 峰值 频率 周期 峰 峰值依次显示在相应菜单框中并被周期性地修改 图1 5 1是某次测量结果显示的图形 图1 5 1对频率 周期 峰 峰值进行自动测量 2 用TDS210 CA1022数字式实时示波器测量两路信号 1 将两个待测信号通过探极分别接到两个通道CH1 CH2 2 按下CH1菜单和CH2菜单 激活两个通道 如通道中的信号未被显示 3 按下自动设置按钮 4 选择信源通道 按下MEASURE按钮显示测量菜单 按下BESEL1选择信源 按下BESEL2选择CH1 按下BESEL2选择CH2 5 选择每个通道的测量类型 按下BESEL1选择类型 按下BESEL2选择峰 峰值 按下BESEL3选择峰 峰值 6 从显示菜单上读出CH1和CH2的峰 峰值 可计算两信号大小的比值 亦可用类似方法测量两个信号的其他参数 视窗区域用来放大一段波形 以便查看图像细节 具体操作步骤如下 1 接入待观察信号并使之显示稳定波形 2 按下HORIZONTALMENU 水平菜单 按钮 显示水平菜单 3 按下BESEL2 选择视窗设定 4 用水平位移控制钮和秒 刻度控制钮调节 由两条竖直光标确定视窗区域 如图1 5 2 a 所示 5 按BESEL3 选择视窗扩展 6 示波器将视窗区域中的波形放大 以便查看图像细节 如图1 5 2 b 所示 图1 5 2用光标确定视窗区域 4 用TDS210 CA1022数字式实时示波器进行光标测量使用光标可迅速对波形进行时间和电压的测量 1 测量脉冲宽度 1 将被测信号接入激活通道CH1 2 按下光标按钮显示光标菜单 3 按下BESEL1选择时间 4 按下BESEL2选择CH1 5 旋转光标1旋钮 即Y1移位旋钮 置光标于脉冲上升沿的中点 6 旋转光标2旋钮 即Y2移位旋钮 置光标于脉冲下降沿的中点 此时 光标菜单中将显示下列测量值 光标1相对触发的时间 光标2相对触发的时间 增量时间 即脉冲宽度的测量值 图1 5 3即为某次测量脉冲宽度显示的图形 图1 5 3测量脉冲宽度显示的图形 2 测量脉冲上升时间测量脉冲的上升时间 一般是测量上升沿10 至90 之间的时间 测量步骤如下 1 将信号接入激活通道CH1 2 调整秒 格旋钮以显示波形的上升沿 3 调整伏 格旋钮以设置波形的幅值占大约5格 4 按下伏 格按钮以选择细调 5 调整伏 格旋钮以设置波形幅值精确地占据5格 6 使用垂直位置旋钮将波形调至屏幕中心 使波形的基线在屏幕中心线下方的2 5格处 7 按下CURSOR菜单以显示光标按钮 8 按下BESEL1将类型设为时间 9 旋转光标1旋钮将光标置于波形与屏幕中心线下方第二条格线的交叉点 该点为波形上升沿的10 点 10 旋转光标2旋钮将另一光标置于波形与屏幕中心上方第二条格线的交叉点 该点是波形上升沿的90 点 光标菜单的增量读数即为波形的上升时间 图1 5 4中测得上升时间为5 400 s 图1 5 4测量脉冲上升时间 3 测量脉冲上冲幅值 1 按下CURSOR按钮以显示光标菜单 2 按下BESEL1选择电压 旋转光标1旋钮将光标置于上冲的波峰 3 旋转光标2旋钮将光标置于上冲的波谷 4 光标菜单中将显示下列测量值 上冲的峰 峰电压 即增量 光标1处的电压 光标2处的电压 图1 5 5中测得上冲幅值为120mV 图1 5 5测量脉冲上冲的幅值 5 用TDS210数字式实时示波器捕捉单次信号继电器的触点可靠性差 可能是由于转换状态时接触电弧所致 可用单次获取继电器转换状态过程中的电压 步骤如下 1 调整伏 格和秒 格旋钮为观察的信号建立合适的垂直与水平范围 2 按下ACQUIRE按钮显示采集菜单 3 按下BESEL2按钮选择峰值检测 4 按下TRIGGER按钮以显示触发菜单 5 按下BESEL4按钮选择触发方式中的单次触发 6 按下BESEL2按钮选择斜率中的上升沿 7 旋转电平旋钮 调整触发电平至继电器的打开电压与关闭电压的中间值 8 若屏幕上方没有显示Armed或Ready 则按下运行 停止按钮以启动获取 9 当打开继电器时 示波器被触发并且捕捉事件 图1 5 6为某次测量时的波形图 图1 5 6捕捉单次信号实例 6 用TDS210 CA1022数字式实时示波器存储和调出波形 1 将待存储信号经探极输入至激活通道 如CH1 2 调节有关控件 使仪器显示信号波形 3 按SAVE RECALL 存储 调出 控制按钮显示相应菜单 4 按BESEL1按钮选择波形 5 按BESEL2按钮在信源中选择工作通道 如CH1 6 按BESEL3按钮选择信号存储位置 RefA或RefB 现选择RefA 7 按BESEL4按钮将CH 中的波形存入RefA 8 撤消CH1输入信号 荧光屏上显示的波形消失 9 按BESEL5按钮使RefA处于 开启 则荧光屏上显示存储的波形 如RefA处于 关闭 则不显示波形 注意 在存储信号时 存储位置 RefA或RefB 处于 开启 或 关闭 皆可 五 实训报告写出本次实训课的心得体会 1 6元器件的识别与简单测试 一 电阻器 电容器 学习指导 提前预习电阻器 电容器的命名方法 色环电阻器的读法 电解电容器正负极的判别方法等 一 实训目的 1 根据元器件外形的识别方法 熟练掌握色环电阻的读法 电位器的识别方法 2 掌握电容的判别方法以及它们的质量判别方法 二 实训仪器与设备 三 实训内容 一 电阻器1 电阻器和电位器的型号命名方法如图1 6 1所示 国内电阻器和电位器的型号一般由四部分组成 各部分有其确切