全書課件：智能電子產(chǎn)品設計與制作 蔡建軍

項目一

電子產(chǎn)品電路設計１.1項目描述１.2項目知識準備１.3項目實施目錄

Contents1.1項目描述

本項目以溫度控制器等為例，講述了電子產(chǎn)品電路設計方法。學生通過本項目學習，熟悉電子產(chǎn)品從技術指標分析、總電路規(guī)劃，到分電路軟硬設計的過程，掌握電子產(chǎn)品電路設計方法和設計步驟。項目說明項目目標1.知識目標（1）了解電子電路整體結構的特點。（2）掌握常用元器件的選用方法。（3）掌握設計電子產(chǎn)品電路設計的方法。（4）熟悉常用單元電路組成和指標計算。（5）了解電子產(chǎn)品軟件設計方法。2.技能目標

（1）掌握設計方法。（2）掌握工藝文件編寫方法。1.2項目知識準備1.2.1電路整體結構設計電子電路設計的第一步是選擇總體方案。1.總體方案認證(1)技術指標:根據(jù)產(chǎn)品研制的任務,對產(chǎn)品的先進性、可靠性、可維護性、性能價格比等進行綜合考慮,制定出待開發(fā)產(chǎn)品的功能、性能要求、工作環(huán)境、外形尺寸和重量等技術指標。(2)系統(tǒng)組成2.系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)的總體設計包括硬件和軟件的綜合設計一個典型電子產(chǎn)品的系統(tǒng)總體框圖可以如圖1-1所示。圖1-1

典型電子產(chǎn)品系統(tǒng)總體框圖1.2.2信號產(chǎn)生電路設計1．矩形波產(chǎn)生電路（1）由運放組成的矩形波產(chǎn)生電路圖1-2

運放LM324組成的矩形波產(chǎn)生電路（2）555電路組成的矩形波產(chǎn)生電路電路特點：充放電電路分開。充電路徑：

，放電路徑：

。占空比：

，通過調(diào)節(jié)R2來調(diào)節(jié)占空比。圖1-3

555電路組成的矩形波產(chǎn)生電路2．正弦波產(chǎn)生電路電路是一個T形RC振蕩器，電路中C1=C2=C，振蕩頻率為

，其中

。為減小失真，

值不大于5，正反饋系數(shù)為

圖1-4T形RC振蕩器3．三角波產(chǎn)生電路圖1-5三角波產(chǎn)生電路三角波的幅值為：三角波的頻率為：4．多種信號發(fā)生器該信號發(fā)生器電路簡單、成本低廉、調(diào)整方便。555定時器接成多諧振蕩器工作形式，C2為定時電容，C2的充電回路是

；Q的放電回路是

IC的7腳（放電管）。圖1-6

多種信號發(fā)生器采用集成電路芯片8038構成的函數(shù)發(fā)生器可同時獲得方波、三角波和正弦波。圖1-8

函數(shù)發(fā)生電路1.2.3

信號調(diào)理電路設計信號調(diào)理電路的任務是將前置電路輸出的電信號進行轉換，使之滿足計算機、單片機或A/D輸入要求的標準電信號。1.小信號放大電路

為了滿足小信號的各種狀況下的放大調(diào)節(jié)，可選用運算放大器及各種形式的測量放大器、可編程增益放大器等構成信號放大電路。（1）由運算放大器構成的信號放大電路設計①反相比例放大器：優(yōu)點是電壓增益Au取決于Rf/Ri，控制起來比較簡單；輸出電阻趨近于0，具有較強的帶負載能力；缺點是輸入阻抗相對較低。圖1-8

反向比例放大器②同向比例放大器：優(yōu)點是電壓增益AU也基本取決于Rf/R1輸出電阻趨近于0，具有較強的帶負載能力。圖1-9

同向比例放大器③差動輸入放大電路：這種電路具有便于調(diào)整增益，輸入阻抗高，共模抑制比高等優(yōu)點，在電子系統(tǒng)中應用非常廣泛，特別適合于平衡電壓信號的放大。圖1-10差動輸入放大器④測量放大電路：測量放大電路具有很大的共模抑制比、極高的輸入電阻，放大倍數(shù)能在大范圍內(nèi)可調(diào)，且誤差小、穩(wěn)定性好等特點圖1-10

典型測量放大電路（2）用集成測量放大器構成的信號放大電路設計集成測量放大器具有性能優(yōu)異、體積小等優(yōu)點，因此，它是智能檢測系統(tǒng)前向通道中小信號放大的首選器件。圖1-12INA02應用電路2.有源濾波電路根據(jù)濾波器的選頻作用，一般將濾波器分為4類，即低通(LPF)、高通(HPF)、帶通(BPF)和帶阻(BEF)濾波器。圖1-15

有源濾波電路該電路結構簡單，工作穩(wěn)定。高通、低通、帶通電路分別由3個運放的輸出端輸出。3.信號變換電路①電壓-頻率、頻率-電壓變換電路輸入電壓范圍在0-10V，輸出頻率在0-10kHz，轉換靈敏度為lkHz/V。圖1-16電壓-頻率轉換電路施密特反相器CC40106的USS端接至運算放大器的“虛地”端。輸入為低電平時，反相器輸出為高電平對C1充電；輸入為高電平時，C1放電。在一個周期內(nèi)平均放電電流為I=Q/T=UDDC1f，輸出電壓UO=－IR=－UDDRC1，電容C2、C3有抑制開關尖峰，起平滑濾波的作用。圖1-17頻率-電壓轉換電路②電流-電壓、電壓-電流變換電路圖1-18電流-電壓轉換電路圖中的參數(shù)可以將5pA的電流變換成5V電壓輸出。1.2.4控制電路設計1.常用單片機簡介（1）Atmel公司的AT89系列單片機（2）Motorola公司M68HC08系列單片機（3）其他系列單片機：AVR、PIC、MSP430、STM322.單片機最小系統(tǒng)

使單片機運行工作起來所必須的硬件組成圖1-19最小系統(tǒng)框圖（1）電源電路（2）時鐘電路：時鐘電路是單片機工作的時間基準，決定單片機的工作速度。（3）復位電路：上電復位和按鍵上電復位a）上電復位：單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機的啟動，確定單片機的初始工作狀態(tài)。b）按鍵上電復位：將上電復位電路和手動復位電路結合在一起所構成，通常使用的都是這種混合復位電路單片機最小系統(tǒng)硬件圖圖1-22單片機最小系統(tǒng)3.A/D與D/A控制電路設計圖1-23單片機A/D與D/A系統(tǒng)在單片機的實時控制和智能儀表等應用系統(tǒng)中，被控或被測量對象往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等物理量。這些模擬量必須轉換為數(shù)字量后才能輸入計算機進行處理。計算機處理的結果，也常常需要轉換成模擬量驅(qū)動相應的執(zhí)行機構，實現(xiàn)對被控對象的控制。（1）A/D轉換工作原理圖1-24逐次逼近型結構框圖在啟動信號控制下，首先置數(shù)選擇邏輯電路，給逐次逼近寄存器最高位置“1”，經(jīng)D/A轉換成模擬量后與輸入模擬量進行比較，電壓比較器給出比較結果。（2）A/D轉換器控制電路設計ADC0809圖1-25ADC0809引腳圖圖1-26ADC0809內(nèi)部邏輯結構圖單片機與ADC0809的接口1）采用I/O端口直接控制方式圖1-27I/O口直接控制方式單片機與A/D轉換器接口程序設計，主要有以下四個步驟：①啟動A/D轉換，START引腳得到下降沿信號；②查詢EOC引腳狀態(tài)，EOC引腳由0變1，表示A/D轉換過程結束；③允許讀數(shù)，將OE引腳設置為1狀態(tài)；④讀取A/D轉換結果。2）采用系統(tǒng)總線擴展方式圖1-28系統(tǒng)擴展方式（3）D/A轉換工作原理圖1-29T型D/A電路（4）D/A控制電路設計DAC0832的內(nèi)部結構及引腳功能圖1-30DAC0832邏輯結構圖圖1-31DAC0832引腳圖單片機與DAC0832的接口①DAC0832單緩沖連接方式硬件設計圖1-32DAC0832單緩沖連接方式②DAC0832雙緩沖連接方式硬件設計圖1-33雙緩沖連接方式③DAC0832直通方式硬件設計圖1-34直通連接方式4.電機控制電路電動機是一種能將電能轉換為機械能的裝置，在多個領域有廣泛應用。電機有各種不同類型，最常用的是直流電機和步進電機。直流電機步進電機直流電機直流電機是最早出現(xiàn)的電機，也是最早能實現(xiàn)調(diào)速的電機。由于直流電機具有良好的線性調(diào)速特性、簡單的控制性能、較高的效率和優(yōu)異的動態(tài)特性，是大多數(shù)調(diào)速控制電機的最優(yōu)選擇。直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成。步進電機步進電機是一種將電脈沖信號轉換為相應的角位移的電磁機械裝置。當給步進電機輸入一個電脈沖信號時，電機的輸出軸就轉動一個角度，這個角度稱為步距角。與直流電機不同，要使步進電機連續(xù)地轉動，需要連續(xù)不斷地輸入電脈沖信號。（1）直流電機驅(qū)動電路1）555組成的直流電機調(diào)速電路圖1-36

基于555的直流電機調(diào)速電路 2）H橋芯片-L298L298是著名的SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，具有兩套H橋電路。圖1-38L298電機控制電路（2）步進電機驅(qū)動電路①步進電機工作原理三相反應式步進電機由定子與轉子組成圖1-39

三相反應式步進電機結構圖要使電機轉動，只要在電機定子線圈A、B、C端依次輸入脈沖電壓即可。②步進電機驅(qū)動電路圖1-41

步進電機驅(qū)動電路圖項目二

電子產(chǎn)品印制電路板設計２.1項目描述２.2項目知識準備２.3項目實施２.4項目評價目錄

Contents2.1項目描述

電子產(chǎn)品電路設計完成后，便要進行印制板設計。印制板設計是指根據(jù)規(guī)定的尺寸，依據(jù)印制板設計要求，將設計電路轉化成印制電路的過程。本項目以溫度控制器為例講述了印制板設計軟件的使用方法、印制板的布局原則、印制導線的走向工藝、焊盤的布設規(guī)范、抗干擾設計原則。學生通過學習繪制溫度控制儀原理圖和印制板圖，培養(yǎng)學生的印制板設計能力，并自主繪制溫度控制儀的印制電路板。項目說明項目目標1.知識目標

（1）熟悉protel等繪圖軟件的使用方法；（2）掌握印制板整體布局原則；（3）掌握元器件布局原則；（4）掌握焊盤設計規(guī)范；（5）掌握印制導線走線原則；（6）掌握元器件封裝的設計方法；（7）熟悉印制板抗干擾設計原則。2.技能目標

（1）能正確新建電路原理圖設計庫、電路原理圖文件和印制電路板文件；（2）能正確新建原理圖元件庫文件和PCB元件封裝庫文件；（3）能正確繪制原理圖自制元件和PCB自制元件封裝；（4）能按規(guī)范繪制原理圖，生成網(wǎng)絡表；（5）能按規(guī)范設計印制電路板，自動布線，手動調(diào)整、編輯和整理印制板上的元器件、焊盤和導線；（6）能根據(jù)電氣規(guī)則檢查（ERC）結果來修改原理圖文件；（7）能根據(jù)設計規(guī)則檢查（DRC）結果來修改印制電路板文件；（8）能正確生成和打印原理圖和印制電路板的常用報表文件；2.2項目知識準備2.2.1印制電路板設計的內(nèi)容及步驟印制電路板是實現(xiàn)電子整機產(chǎn)品功能的主要部件之一，是整機設計中的重要環(huán)節(jié)。印制電路板主要由絕緣基板、印制導線和焊盤組成。1.印制板設計的內(nèi)容（1）選擇印制板材質(zhì)、確定機械結構；（2）元器件位置尺寸和安裝方式的確定；（3）選擇印制電路板對外的連接方式；（4）確定印制導線的寬度、間距以及焊盤的直徑和孔徑；（5）設計印制導線的走線方式。２.印制板設計的步驟（1）依據(jù)相關標準，參考有關技術文件，依據(jù)生產(chǎn)條件和技術要求，確定電路板的尺寸、層數(shù)、形狀和材料，確定印制電路板坐標網(wǎng)格的間距。（2）確定印制電路板與外部的連接方式，確定元器件的安裝方法，確定插座和連接器件的位置。（3）考慮一些元器件的特殊要求（元器件是否需要屏蔽、需要經(jīng)常調(diào)整或更換），確定元器件尺寸、排列間隔和制作印制電路板圖形的工藝。（4）根據(jù)電原理圖，在印制電路板規(guī)定尺寸范圍內(nèi)，布設元器件和導線，確定印制導線的寬度、間距以及焊盤的直徑和孔徑。（5）生成設計好的PCB圖文件，提交給印制電路板的生產(chǎn)廠家。2.2.2

印制電路板基板材料和種類的選擇1．基板材料的選擇選擇基板材料首先必須考慮到基板材料電氣特性，即基材的絕緣電阻、抗電弧性、擊穿強度；其次要考慮機械特性，即印制電路板的抗剪強度和硬度。另外還要考慮到價格和制造成本。2．印制電路板種類的選擇印制電路板的種類較多，按其結構常見的印制電路板可分為單面板、雙面板、多層板、軟印制板和平面印制板。2.2.3印制電路板的板厚和外形尺寸確定1.板厚印制板板厚一般根據(jù)承載的元器件重量大小確定，如果只在印制電路板上裝配集成電路、小功率晶體管、電阻和電容等小功率元器件，在沒有較強的負荷振動條件下，可選用厚度為1.5mm(尺寸在500mm×500mm之內(nèi))的印制電路板。對于尺寸很小的印制電路板，如計算器、電子表等，可選用更薄一些的敷銅箔層壓板來制作。如果印制板面較大或需要支撐較大強度負荷，應選擇2~2.5mm厚的板。印制板厚度優(yōu)先選取0.5mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.5mm、1.6mm、2mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、3.2mm、4.0mm、6.4mm等標準尺寸。2.印制板尺寸（1）印制板的寬厚比一般為Y/Z小于150、單板長寬比一般為X/Y小于2。從生產(chǎn)角度考慮，印制板的寬一般為200mm～250mm；長一般為250mm～350mm。當印制板長邊尺寸小于125mm，或短邊小于100mm時，一般需要采用拼板的方式，把印制板轉換為符合生產(chǎn)要求的尺寸。如圖2-1所示。圖2-1

小板拼板（2）印制板上有特殊布線或元器件，需要留足尺寸余量。例如應為高壓電路留有足夠的空間，要為發(fā)熱元器件預留安裝散熱片的尺寸，等等。（3）印制板凈面積確定以后，各邊還應當向外擴出一定的余量，以防整機安裝固定后，印制板的印制線路和元器件與殼體相碰；（4）如果印制板的面積較大、元器件較重或在震動環(huán)境下工作，應該采用邊框、加強筋或多點支撐等形式加固。3.印制板的外形印制電路板的形狀由整機結構和內(nèi)部空間位置的大小決定。外形一般矩形，不建議采用不規(guī)則形狀的印制板板。對于小板和不規(guī)則形狀的印制板，設計時應采用工藝拼板的方式將小板轉換成大板，將不規(guī)則形狀的PCB轉換為矩形形狀，如圖2-2所示。圖2-2

印制板拼板對于成品印制板，一般要求印制板的4個角為圓角，如圖2-3所示。圖2-3

PCB外形示意圖2.2.4

印制板元器件布局1.元件的選用原則（1）為了優(yōu)化工藝流程，提高產(chǎn)品檔次，在市場可提供穩(wěn)定供貨的條件下，盡可能選用表面貼裝元器件（SMD/SMC）。（2）為了簡化工序，對連接器類的機電元件，元件體的固定（或加強）方式盡可能選用壓接安裝結構，其次選焊接型、鉚接型的連接器，以便高效率裝配。（3）表面貼裝連接器引腳形式盡可能選用引腳外伸型，以便返修。（4）元件選擇必須考慮其耐溫和耐溫時間，圖2-4為相關工序的溫度和時間，供參考。圖2-4

各工序溫度圖（5）元件選擇必須考慮生產(chǎn)線各工序?qū)υ母叨认拗?，?-1是關鍵工序?qū)N片元器件高度的限制。2．印制板布局的通用要求（1）首先確定一些特殊元器件的位置；（2）元器件布設要整齊美觀；（3）元器件間應注意留有空隙；（4）同類型元器件布局方向盡可能一致；（5）應注意元器件的散熱；（6）元器件布局應注意減少電磁干擾；（7）布局應注意重心穩(wěn)定；（8）布局應盡量設計成雙面和多層印制板；3.采用插件機插件工藝印制板布局的特殊要求（1）印制板長寬尺寸采用插件機插件的印制電路板長寬尺寸，應根據(jù)插件機夾持印制板導軌的最小和最大間距確定。如果實際印制板達不到最小尺寸，應采用拼板方式加長加寬，如圖2-2所示。圖2-2

印制板拼板（2）印制板定位孔及插件盲區(qū)的規(guī)定機插印制板需設主定位孔和副定位孔，主定位孔所在的兩邊須為直角邊，主定位孔所在的邊有缺角的須加工藝角補成直角邊。主定位的孔徑一般為圓形，輔助定位孔一般為橢圓孔，孔徑根據(jù)插件機的要求確定。主定位孔和副定位孔一般設置在離板邊5mm的地方，如圖2-5所示。圖2-5機插印制板外形圖（3）孔位的平行度、垂直度和孔距精度要求為了保證插件的準確性，機插印制板上的非圓形孔的平行度、垂直度要求必須符合插件機的要求，一般要求誤差為±0.1mm?？拙?，機插印制板孔距精度也應符合插件機要求，一般要求誤差為±0.1mm。（4）機插元器件孔徑要求

為了保證插件機插件的插入率。印制板上元器件引腳的孔徑應略大于引腳直徑。，沖孔工藝印制板孔徑設計為引腳直徑基礎上加0.4-0.5mm，鉆孔工藝印制板孔徑為引腳直徑基礎上加0.5-0.6mm。（5）機插元器件的最佳方向為了提高插件機的插件速度，機插印制板上的元器件擺放需注意方向，機插元器件的放置應與工藝邊水平或垂直（即：0°、90°、180°或360°），不能為45°或其它不合理的角度。（6）機插元器件間的距離要求①軸向元器件（電阻、電容、跳線、二極管等）機插時，如果相鄰兩個元器件為平行方向，兩個元器件本體相距0.5mm，如圖2-6所示。圖2-6軸向元器件平行插件時的距離②如果兩個相鄰元器件是互為垂直方向，一個元器件的本體到另一個元器件的焊盤最小間距為2mm，如圖2-7所示。圖2-7軸向元器件平行插件時的距離③電阻、電容、跳線、二極管等元器件在印制板上的跨距應為2.5mm的整數(shù)倍，孔位之間的誤差小于±0.1mm。④機插元器件焊盤附近不能放置貼片器件。機插元器件與貼片元器件的最小距離為3mm，如圖2-8所示。圖2-8機插元器件與貼片元器件的最小距離⑤如機插印制板采用貼片-波峰工藝，原則上線徑在7.5mm以下的機插元器件印制板另一面不能放置貼片元器件，特殊原因時機插器件與貼片器件的安全為2.1mm，如圖2-9所示。圖2-9貼片-波峰工藝時機插器件與貼片器件的安全距離4.波峰焊工藝印制板布局特殊要求（1）為了保證波峰焊軌道夾持印制電路板，印制板上的元器件本體應與印制板夾持邊保持一定距離，一般不得小于5mm，距離PCB邊緣3mm處不能布設走線，如圖2-10所示。（2）由于波峰焊機導軌有最小間距，當印制板尺寸小于該間距時，需要將小印制板拼板成大印制板，以滿足波峰焊的需要。若采用拼板，器件與拼板槽V-CUT的距離大于1mm。圖2-10波峰焊工藝師元器件距印制板邊緣的距離（3）為防止波峰焊時元器件的引腳之間的搭焊，通常把集成電路的引腳排列方向作為PCB板的焊接方向。波峰焊焊接的進板方向標識如圖2-11所示。進板標識一般在印制板板工藝邊上注明，如無拼板工藝邊，直接在板上注明。SOT-23封裝的器件使用波峰焊焊接時須按圖2-12方向放置。（4）若印制板上有大面積開孔，在設計時要先將孔補全（在0～15mm范圍內(nèi)必須有拼板），以避免焊接時造成漫錫和板變形，補全部分和原有的印制板部分要以單邊幾點連接，在波峰焊后將之去掉，如圖2-13所示。（5）除結構有特殊要求之外，THD器件都必須放置在正面。為了滿足手工焊接和維修，相鄰兩個插裝元件本體之間的最小距離為0.5mm，如圖2-14所示。（6）定位孔和安裝孔周圍不布設銅箔，防止波峰焊后焊錫會將孔堵住。（7）只有大于等于0603

封裝的片式阻容器件和片式非露線圈片式電感

、兩個相鄰焊盤間距離大于1.27mm的SOP器件和兩個相鄰焊盤間距離大于1.27mm且引腳焊盤為外露可見的SOT器件才適合波峰焊。5.采用回流焊工藝印制板布局的特殊要求（1）設置基準點圖2-15光學定位基準點符號直徑為Φ3.0±0.1直徑為Φ1.0±0.1單位：ｍｍPCBB面基準點T面基準點圖2-16正反面基準點位置基本一致（2）定位孔和工藝邊采用回流焊工藝印制板的定位孔要求孔壁光滑，不應金屬化，定位孔周圍1.5mm處無銅箔，無涂覆層，無貼裝元件。采用回流焊工藝印制板一般都要設置工藝邊。傳送邊正反面在離邊3.5mm（138mil）的范圍內(nèi)不能布設任何元器件或焊點，以免無法焊接。能否布線視印制板的安裝方式而定（導槽安裝的PCB，由于需要經(jīng)常插拔一般不要布線，其他方式安裝的PCB可以布線）。（3）對于吸熱大的器件，在元器件布局時要考慮焊接時的熱均衡性，不要把吸熱多的器件集中放在一處，以免造成爐內(nèi)局部溫度不均勻。SMD器件的引腳與大面積銅箔連接時，要進行熱隔離處理，如圖2-19為隔熱處理示例。對于需過5A以上大電流的焊盤不能采用隔熱焊盤，可采用如圖2-20所示方法。圖2-19隔熱處理示例（4）細間距器件布置在PCB同一面，并且將較重的器件（如電感等）器件布局在Top面，防止掉件。有極性的貼片元器件盡量同方向布置，高器件布置在低矮器件旁時，為了不影響焊點的檢測，一般要求視角小于45o，如圖2-21所示。（5）CSP、BGA等面陣列器件周圍需留有2mm禁布區(qū)，最佳為5mm禁布區(qū)。如果面陣列器件布放在正面（A面），那么其背面（B面）投影范圍內(nèi)及其投影范圍四周外擴8mm內(nèi)不能再布放陣列器件，如圖2-22所示。（6）貼片器件之間的距離要符合工藝要求，如圖2-23所示。（7）采用回流焊工藝時，當非傳送邊大于300mm的PCB，較重的元器件盡量不要布局要在PCB的中間，以減輕由插裝器件的重量在焊接過程中對PCB變形的影響，以及插裝過程對板上已經(jīng)貼放的元器件的影響。2.2.5

元器件焊盤設計1．通孔THD器件焊盤設計（1）孔徑焊盤孔徑一般不小于0.6mm，因為小于0.6mm的孔開模沖孔時不易加工，通常情況下以元器件金屬引腳直徑值加上0.2mm作為焊盤內(nèi)孔直徑，如電阻的金屬引腳直徑為0.5mm時，其焊盤內(nèi)孔直徑對應為0.7mm，焊盤孔徑優(yōu)選選擇0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm和2.0mm的尺寸。（2）焊盤尺寸焊盤外徑設計主要依據(jù)布線密度以及安裝孔徑和金屬化狀態(tài)而定；元器件焊盤外徑不能太小也不能太大，如果外徑太小，焊盤就容易在焊接時剝落；但也不能太大，否則焊接時需要延長焊接時間、用錫量太多，并且影響印制板的布線密度。單面板和雙面板的焊盤外徑尺寸要求不同，若焊盤的外徑為D，引線孔的孔徑為d，如圖2-24所示。圖2-24焊盤尺寸圖（3）焊盤形狀焊盤的形狀有多種，圓形連接盤用得最多，因為圓焊盤在焊接時，焊錫將自然堆焊成光滑的圓錐形，結合牢固、美觀。但有時，為了增加焊盤的粘附強度，也采用島形、正方形、橢圓形和長圓形焊盤。島形焊盤適合于元器件密集固定，元器件的不規(guī)則排列的場合。方形焊盤適用于印制板上元器件體積大、數(shù)量少且線路簡單的場合。有時為了能在兩個焊盤間布設一條甚至兩條信號線，常把圓形焊盤改為橢圓形焊盤。（4）設計注意事項

PCB上元器件安裝跨距大小的設計主要依據(jù)元件的封裝尺寸、安裝方式和元器件在PCB上布局而定。圖2-25焊盤開槽工藝2．SMT器件焊盤設計由于表面組裝元器件與通孔元器件有著本質(zhì)的差別，其焊盤大小不僅決定焊接時的工藝、焊點的強度，也直接影響元件連接的可靠性，所以SMB焊盤有著不同于通孔元器件焊盤的要求，下面簡要介紹部分SMB焊盤設計的原則。2.2.6

印制導線布設1．印制導線的寬度在確定印制導線寬度時，除需要考慮載流量外，還應注意銅箔在板上的剝離強度，一般取線寬d=(1/3～2/3)D。如無特殊要求，導線寬度可在0.3～2.0mm之間選擇，建議優(yōu)先采用0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm規(guī)格，其中0.5mm導線寬度主要用于微小型化電子產(chǎn)品。印制電路的電源線和接地線的載流量較大，因此在設計時要適當加寬，一般取1.5～2.0mm。當要求印制導線的電阻和電感比較小時，可采用較寬的信號線。當要求分布電容比較小時，可采用較窄的信號線。2．印制導線的間距

導線間距的選擇要根據(jù)基板材料、工作環(huán)境和分布電容大小等因素來綜合確定。在一般情況下，導線的間距等于導線寬度即可。對微小型化設備，最小導線間距不小于0.4mm。采用浸焊或波峰焊時，導線間距要大一些，采用手工焊接時，導線間距可適當小一些。在高壓電路中，為了防止印制導線間的擊穿將導致基板表面炭化、腐蝕和破裂，間距應適當加大一些。在高頻電路中，導線間距會影響分布電容的大小，也應考慮這方面的影響。3．印制導線的形狀（1）在同一印制電路板上的導線寬度(除地線外)盡量一致。（2）印制導線應走向平直，不應有急劇的彎曲和出現(xiàn)尖角，所有彎曲與過渡部分均須用圓弧連接。（3）印制導線應盡可能避免有分支，如必須有分支，分支處應圓滑。（4）印制導線應盡量避免長距離平行，雙面布設的印制導線也不能平行，應垂直或斜交布設。（5）導線通過兩個焊盤之間而不與它們連通的時候，應該與它們保持最大而相等的間距；同樣，導線與導線之間的距離也應當均勻地相等并且保持最大。（6）接地、接電源的走線要盡量短、盡量近，以減少內(nèi)阻。4.信號線的布設（1）在滿足使用要求的前提下，選擇布線方式的順序為單層-雙層-多層。多層板上各層的走線應互相垂直，以減少耦合，切忌上下層走線對齊或平行。為了測試的方便，設計上應設定必要的斷點和測試點。

（2）為了減小導線間的寄生耦合，在布線時要按照信號的流通順序進行排列，電路的輸入端和輸出端應盡可能遠離，輸入端和輸出端之間最好用地線隔開，同時輸入端還應遠離末級放大回路。（3）兩個連接盤之間的導線布設盡量短，敏感的信號、小信號先走，以減少小信號的延遲與干擾。焊盤與較大面積導電區(qū)相連接時，應采用長度不小于0.5mm的細導線進行熱隔離，細導線寬度不小于0.13mm。（4）信號線應粗細一致，這樣有利于阻抗匹配，一般推薦線寬為0.2-0.3mm(8-12mil)。（5）模擬電路的輸入線旁應布設接地線屏蔽；同一層導線的布設應分布均勻；各導線上的導電面積要相對均衡，以防板子翹曲。不同頻率的信號線中間應布設接地線隔開，避免發(fā)生信號串擾。（6）高速電路的多根I/O線以及差分放大器、平衡放大器等電路的I/O線長度應相等，以避免產(chǎn)生不必要的延遲或相移。5.地線的布設

（1）公共地線布置在印制電路板的邊緣，以便將印制電路板安裝在機架上。但導線與印制電路板的邊緣應留有一定的距離(不小于板厚)，以提高電路的絕緣性能。（2）為了防止各級電路的內(nèi)部因局部電流而產(chǎn)生的地阻抗干擾，采用一點接地是最好的辦法。（3）當電路工作頻率在30MHz以上或是工作在高速開關的數(shù)字電路中，為了減少地阻抗，常采用大面積覆蓋地線，這時各級的內(nèi)部元器件接地也應一點接地。（4）為克服這種由于地線布設不合理而造成的干擾，在設計印制電路時，應當盡量避免不同回路的地線分開。即把“交流地”和“直流地”分開、把“高頻地”和“低頻地”分開、把“高壓地”和“低壓地”分開、把“模擬地”和“數(shù)字地”分開。（5）公共電源線和接地線盡量布設在靠近板的邊緣，并且分布在板的兩面。多層板可在內(nèi)層設置電源層和地線層，通過金屬化孔與各層的電源線和接地線連接，內(nèi)層大面積的導線和電源線、地線應設計成網(wǎng)狀，可提高多層板層間結合力。（6）對于電源地線則走線面積越大越好，可以減少干擾。對高頻信號最好用地線屏蔽，可以提高傳輸效果。6.覆銅設計工藝要求覆銅設計是一種抗干擾的有效方法，需要采用覆銅設計的場合主要有以下兩種：一是同一層的線路或銅分布不平衡或者不同層的銅分布不對稱時，建議采用覆銅設計。二是外層如果有大面積的區(qū)域沒有走線和圖形

，建議在該區(qū)域內(nèi)鋪銅網(wǎng)格，使得整個板面的銅分布均勻。覆銅網(wǎng)格間的空方格的大小建議采用25mil

×25mil，超過φ25mm（1000mil）范圍電源區(qū)和接地區(qū)，為防止焊接時產(chǎn)生銅箔膨脹、脫落現(xiàn)象，一般采用20mil間距網(wǎng)狀窗口或?qū)嶃~加過孔矩陣的方式，如圖2-39所示。圖2-39電源和接地的網(wǎng)狀布線7.導線與焊盤的連接方式圖2-45焊盤出線要求圖2-46加焊標志2.2.7

測試點和孔的設計1.測試點的設計（1）測試點可以是焊盤，也可以是通孔，焊盤作為測試點時直徑為0.9～1.0mm，并需與相關測試針相匹配。（2）測試點不應設計在板子邊緣的5mm范圍內(nèi)，測試點原則上應設在同一面上，并注意分散均勻。（3）相鄰的測試點之間的中心距不小于1.46mm，如圖2-47所示。（4）測試點與元件焊盤之間的距離應不小于1mm，測試點不能涂覆任何絕緣層。（5）測試點應覆蓋所有需要測量信號，包括I/O、電源和地等。圖2-47相鄰的測試點之間的中心距2．孔的設計（1）過孔過孔是一種金屬化孔，主要用作多層板層間電路的連接，即在孔的內(nèi)壁金屬化處理，實現(xiàn)上下兩層之間或與中間層之間連接。圖2-48過孔位置（2）安裝定位孔安裝定位孔尺寸和定位孔位置如圖2-49所示，孔壁要求光滑，不應有涂覆層，周圍2mm處應無銅箔，且不得貼裝元件。當印制板四周沒設工藝邊時，安裝放置在中心離印制板兩邊距離為5mm，當印制板設有工藝邊時，定位孔與圖像識別標志應設于工藝邊上。圖2-49安裝定位孔尺寸和定位孔位置2.2.8

阻焊設計1．焊盤的阻焊設計圖2-50焊盤阻焊開窗尺寸2.孔的阻焊設計過孔的阻焊開窗要求正反面均比孔徑略大。金屬化安裝孔阻焊開窗要求正反面禁布區(qū)作為阻焊開窗。非金屬化安裝孔的阻焊開窗大小應該與螺釘?shù)陌惭b禁布區(qū)大小一致，定位孔一般是非金屬化定位孔，其正反面阻焊開窗比直徑略大，約大10mil。2.2.9

絲印設計1．需要絲印的內(nèi)容絲印的內(nèi)容包括：“印制板名稱”、“印制板版本”、“元器件序號”、“元器件極性和方向標志”、“條形碼框”、“安裝孔位置代號”、“元器件、連接器第一腳位置代號”、“過板方向標志”、“防靜電標志”、“散熱器絲印”等等。2.需要絲印的場合和位置

（1）印制板名、版本應放置在印制板的Top面上，印制板名、版本絲印在印制板上優(yōu)先水平放置。（2）元器件、安裝孔、定位孔以及定位識別點都對應的絲印標號，且位置清楚、明確。（3）絲印字符、極性與方向的絲印標志不能被元器件覆蓋。（4）需要安裝散熱器的功率芯片必須絲印，若散熱器投影比器件大，則需要用絲印畫出散熱片的真實尺寸大小。（5）絲印字符串的排列應遵循正視時代號的排序從左至右、從下往上的原則。（6）當印制板設計了偷錫焊盤、淚滴焊盤、或器件波峰焊接方向有特定要求時，或采用波峰焊接傳送方向有明確時需要標識出傳送方向。3.絲印設計通用要求（1）字符應清晰，不重疊，朝向盡量一致美觀。（2）絲印字體在印制板上水平/垂直放置，不推薦使用傾斜角度。（3）絲印字體大小以方便讀取為原則，以絲印字符高度確保裸眼可見，不與焊盤、基準點重疊為宜。（4）絲印的劃線線寬不應太粗，也不應太細，字符太小造成絲網(wǎng)印刷的困難。（5）標記字符不能上表面貼和元件盤，字符離對應元件不能太遠，以防識別元件編號時產(chǎn)生錯誤。（6）安裝孔、定位空在印制板上的位置代號要明確。臥裝器件在其相應位置要有絲印外形（如臥裝電解電容）。防靜電標識絲印優(yōu)先絲印在PCB的Top面上。（7）白色是默認的絲印油墨顏色，如有特殊需求，需要在印制板鉆孔圖文中說明。2.3項目實施2.3.1項目示例：繪制溫度控制儀電路原理圖和印制板圖繪制繪制溫度控制儀電路原理圖1.任務要求（1）創(chuàng)建設計數(shù)據(jù)庫及原理圖文件創(chuàng)建Protel

99

SE設計數(shù)據(jù)庫文件，有效文件名為：溫控儀.ddb，在該文件的Documents文件夾中創(chuàng)建原理圖文件，有效文件名為：溫控儀.Sch。（2）繪制溫度控制儀原理圖根據(jù)圖2-52所示的電路原理圖以及表2-2所列的元器件參數(shù)，在文件“溫控儀.SCH”中設計電路原理圖，并按缺省設置進行電氣規(guī)則檢測（ERC）。原理圖工作環(huán)境設置要求：標準圖紙，大小為C，捕捉柵格為5mil，可視柵格為10mil；圖紙方向為橫向，網(wǎng)格形式為網(wǎng)狀；標題欄格式為Standard，如圖2-53所示。（3）創(chuàng)建原理圖元件創(chuàng)建一個用戶原理圖元件庫，有效文件名為：自定義元件庫.Lib。根據(jù)表2-3和表2-4所列新建元件說明，在該庫內(nèi)共創(chuàng)建三個原理圖元件，元件名稱分別是ZLG7289、SHUMAGUAN、TL431，網(wǎng)格參數(shù)為：Visible＝10。（4）生成網(wǎng)絡表和元器件清單2.實施過程②雙擊新建的原理圖文件“溫控儀.Sch”圖標，即進入原理圖編輯模式，如圖2-58所示。（3）設置原理圖工作環(huán)境設置原理圖工作環(huán)境，包括設置圖紙大小、方向，設置格點大小和類型，光標類型等等，大多數(shù)參數(shù)可以使用系統(tǒng)默認值，也可以根據(jù)自己的習慣有選擇地進行設置。下面根據(jù)任務一的目標要求來設置原理圖“溫控儀.Sch”工作環(huán)境。①DocumentOptions對話框執(zhí)行菜單中的Design/Options命令，在系統(tǒng)彈出DocumentOptions對話框后，選擇SheetOptions選項卡，可以設置圖紙大小、方向、柵格等，如圖2-59所示。②Preferences對話框（4）裝載原理圖元件庫（5）放置元件（6）新建一個元件庫文件“自定義元件庫.Lib”（7）繪制自定義元件7LED-SEG（8）繪制其余自定義元件ZLG7289、TL431（9）放置自定義元件7LED-SEG、ZLG7289、TL431①裝載“自定義元件庫.Lib”在資源管理器（Explorer）中，單擊庫文件“溫控儀.ddb”，雙擊原理圖文件“溫控儀.Sch”，選擇BrowseSch選項卡，在Browse選項下方右側下拉按鈕中選擇Libraries，單擊“Add/Remove…”按鈕，選擇自制元件庫文件的路徑并添加“自定義元件庫.Lib”。②放置自定義元件7LED-SEG、ZLG7289、TL431在自定義元件庫的BrowseSchLib面板中，可以從其元件瀏覽區(qū)中分別選中這三個自制元件，并拖動到當前原理圖中。（10）元件布局放置好所有元件并編輯好它們的屬性后，為了后面原理圖走線的方便和電路圖的整體美觀，接下來的工作就是將這些堆積的亂七八糟的元件按照一定的規(guī)則進行布局，如：按照電路的功能模塊劃分、遵循電路信號的流向等。元件布局的主要任務是對原理圖中元件和相關對象的位置和方向進行移動、旋轉、復制、刪除和剪切等操作，所以，在元件布局過程中，必然會綜合運用到相關的工具，如：對象的選取/取消選取，對象的移動、旋轉、復制粘貼，對象的排列和對齊等等。（11）放置電源與接地符號（12）連接線路所有元件放置完畢，再經(jīng)過元件編輯、元件布局后，就可以進行電路圖中各對象間的連接。連接的主要目的就是按照電路設計的要求建立網(wǎng)絡的實際連通性。可以利用Protel99/SE

提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導線、網(wǎng)絡標號連接起來，構成一個完整的原理圖。（13）電路ERC檢查電氣規(guī)則檢查（ERC）是按照一定的電氣規(guī)則，檢查電路圖中是否有違反電氣規(guī)則的錯誤。ERC檢查報告以錯誤（Error）或警告（Warning）來提示。電氣規(guī)則檢查完成后，系統(tǒng)會自動生成檢測報告，并在電路圖中有錯誤的地方放上紅色的標記

。（14）生成網(wǎng)絡表一般來說，繪制原理圖（SCH）的最終目的就是進行印制電路板（PCB）設計，網(wǎng)絡表在原理圖（SCH）和印制電路板(PCB)之間起到一個橋梁作用。網(wǎng)絡表文件（*.Net）是一張電路圖中全部元件和電氣連接關系的列表，它包含電路中的元件信息和連線信息，是電路板自動布線的靈魂。（15）生成元件列表溫度控制儀印制板設計1.任務要求電路設計的最終目的是為了設計出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結構是通過印刷電路板來實現(xiàn)的。Protel99SE為設計者提供了一個完整的電路板設計環(huán)境，使電路設計更加方便有效。溫度控制儀印刷電路板（PCB）的設計流程，大體可劃分以下幾個步驟，如圖2-94所示。2.任務實施（１）創(chuàng)建印制電路板PCB文件圖2-101設置印制電路板的過孔類型圖2-102設置印制電路板的元器件類型圖2-103設置印制電路板導線和過孔屬性圖2-104完成印制電路板的設置圖2-105

PCB文件編輯界面（2）創(chuàng)建PCB元件封裝（3）印制板繪制（4）電氣規(guī)則檢查2.3.2項目實現(xiàn)：家用電子秤印制板設計參照2.3.1溫度控制儀印制板設計的步驟和流程，完成家用電子秤印制板設計項目。要求：①電路板外形尺寸為12cm×15cm；②雙面電路板。頂層水平布線，底層垂直布線；③網(wǎng)格參數(shù)為Visible2=25.4mm（1000mil）；④地線（GND）寬為30mil，電源線（VCC）寬為20mil，其余線寬均為10mil；⑤自動布局和手工布局；自動布線并手工調(diào)整布線；⑥部分地覆銅，安裝孔孔徑80mil。２.４項目評價項目三

電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試３.１項目描述３.２項目知識準備３.３項目實施目錄

Contents3.1項目描述

電子產(chǎn)品轉配與調(diào)試是完成電子產(chǎn)品技術指標的重要環(huán)節(jié)。本項目以真實的電子產(chǎn)品-溫度控制儀為載體，以溫度控制儀裝配與調(diào)試的工作過程為導向，按照電子產(chǎn)品裝配工藝的要求，手工裝配焊接溫度控制儀電路板，對溫度控制儀的硬件、軟件進行調(diào)試，實現(xiàn)如下功能指標：（1）測量并顯示當前溫度（0~50℃）；（2）通過按鍵修改并顯示設定溫度；（3）繼電器控制小電扇工作，控制精度為±1℃；（4）若當前溫度大于設定溫度，小電扇開始工作；（5）若當前溫度小于設定溫度，小電扇停止工作。（6）可設置修改設定溫度密碼。學生通過本項目的學習，學會使用裝配工具進行裝配電子產(chǎn)品，學會利用儀器儀表調(diào)試電子產(chǎn)品軟硬件，自主進行家用電子秤的組裝和調(diào)試。項目說明項目目標1.知識目標（1）了解電子產(chǎn)品裝配調(diào)試用工具的特點和使用要求。（2）掌握常用焊接材料的特點和使用場合。

（3）熟悉常用手工焊接的要點和焊接缺陷形成的原因。

（4）掌握調(diào)試的步驟和方法。（5）了解調(diào)試儀器儀表配置的原則。（6）掌握軟件調(diào)試的方法。2.技能目標

技能目標主要包括：電路板的安裝能力、電路板的調(diào)試能力以及簡單故障的分析排除能力等。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）會判斷元器件的好壞、會進行元器件成形；（2）會正確焊接通孔、片式元器件，焊接質(zhì)量符合要求；（3）會利用儀器調(diào)試硬件參數(shù)；（4）會進行簡單硬件故障的分析和排除；（5）會使用開發(fā)系統(tǒng)KeiluVision2軟件進行軟件調(diào)試；（6）會進行軟硬件通調(diào)，實現(xiàn)技術指表和要求；（7）會進行靜電防護。3.2項目知識準備3.2.1電子產(chǎn)品裝配工具和材料1．五金工具（1）螺絲起子(螺絲刀/改錐)（2）鉗子鉗子種類較多，常用的有鋼絲鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗等。（a）鋼絲鉗

（b）尖嘴鉗

（c）斜口鉗

（d）剝線鉗圖3-2鉗子（3）鑷子鑷子是電子電器裝配中必不可少的小工具，主要用于夾持導線線頭、元器件等小型工件或物品，形狀如圖3-3所示。（a）圓頭鑷子（b）尖頭鑷子

圖3-3鑷子2．電烙鐵(1)內(nèi)熱式電烙鐵內(nèi)熱式烙鐵的發(fā)熱絲繞在一根陶瓷棒上面，外面再套上陶瓷管絕緣，使用時烙鐵頭套在陶瓷管外面，熱量從內(nèi)部傳到外部的烙鐵頭上，所以稱為內(nèi)熱式，其外形如圖3-4所示。圖3-4內(nèi)熱式電烙鐵（2）外熱式電烙鐵外熱式電烙鐵外形如圖3-5所示，這種電烙鐵烙鐵頭安裝在烙鐵芯里，故稱為外熱式電烙鐵。圖3-5外熱式電烙鐵（3）溫度可調(diào)控電烙鐵溫度可調(diào)控電烙鐵也稱恒溫電烙鐵。這種電烙鐵溫度可調(diào)，但溫度一旦設定，能保持焊接時溫度恒定不變。如圖3-6所示。3．焊料（1）無鉛焊料種類無鉛焊料基本無毒或毒性極低，導電率、導熱率、潤濕性、機械強度和抗老化性等性能與錫鉛共晶焊料基本相同，常用的無鉛焊料有：Sn-Ag系列焊料12Sn-Zn系列焊料3Sn-Bi系列焊料（3）常用焊料的形狀焊料在使用時，常按規(guī)定的尺寸加工成形，有片狀、塊狀、棒狀、帶狀和絲狀等多種。圖3-9焊錫膏圖3-8焊錫條圖3-7焊錫絲4．助焊劑在進行焊接時，施加助焊劑，目的是為能使金屬表面無氧化物和雜質(zhì)，焊錫與被焊物的金屬表面固體結晶組織之間發(fā)生合金反應，被焊物與焊料焊接牢固。助焊劑在焊接中主要起“輔助熱傳導”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質(zhì)表面張力”、“去除被焊接材質(zhì)表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等作用，其中“去除氧化物”與“降低被焊接材質(zhì)表面張力”是關鍵作用。（1）助焊劑的主要成份在電子產(chǎn)品生產(chǎn)（錫焊工藝）過程中，以前大多使用主要由松香、樹脂、含鹵化物的活性劑、添加劑和有機溶劑組成的松香樹脂系助焊劑。這類助焊劑雖然可焊性好，成本低，但焊后殘留物高（其殘留物含有鹵素離子，會逐步引起電氣絕緣性能下降和短路等問題），所以焊接完成后需對電子印制板上的松香樹脂系助焊劑殘留物進行清洗。松香系列焊劑根據(jù)有無添加活性劑和化學活性的強弱，被分為非活性化松香、弱活性化松香、活性化松香和超活性化松香4種，美國（MIL標準）分別稱為R、RMA、RA、RSA，而日本（JIS標準則）根據(jù)助焊劑的含氯量劃分為AA（0.1wt%以下）、A（0.1～0.5wt%）、B（0.5～1.0wt%）3種等級。非活性化松香（R）助焊劑是由純松香溶解在合適的溶劑（如異丙醇、乙醇等）中組成，其中沒有活性劑，消除氧化膜的能力有限，所以應用于被焊件具有非常好可焊性的場合。弱活性化松香（RMA）助焊劑中添加的活性劑有乳酸、檸檬酸、硬脂酸等有機酸以及鹽基性有機化合物，能夠促進潤濕的進行，但焊接后會有無腐蝕性的殘留物存在，應用于除了具有高可靠性的航空、航天產(chǎn)品或細間距的表面安裝產(chǎn)品需要清洗外的一般民用消費類產(chǎn)品（如收錄機、電視機等）中，且均不需設立清洗工序。活性化松香（RA）及超活性化松香（RSA）助焊劑，添加的強活性劑有鹽酸苯胺、鹽酸聯(lián)氨等鹽基性有機化合物，助焊劑的活性是明顯提高，但焊接后的殘留物存在腐蝕性的氯離子，需要清洗。（2）助焊劑的種類助焊劑按功能分類有手浸焊助焊劑、波峰焊助焊劑及不銹鋼助焊劑，按成份可分為有機、無機和樹脂三大系列，按存在狀態(tài)可分為固體、液體和氣體三種，按照是否需要清洗，可分為需清洗助焊接和免洗助焊劑。（3）助焊劑的選用助焊劑應根據(jù)焊接方式、焊接對象和清洗方式等的不同來選用。當焊接對象可焊性好時，不必采用活性強的助焊劑；當焊接對象可焊性差時，必須采用活性較強的助焊劑。當選用有機溶劑清洗時，需選用有機類或樹脂類助焊劑；當選用去離子水清洗，必須用水洗助焊劑；選用免洗方式，只能選用免洗助焊劑。3.2.2元器件引線成形和導線加工1.元器件引線成形對于通孔安裝的元器件，在安裝前，都要對引線進行成形處理。為保證引線成形的質(zhì)量和一致性，應使用專用工具和設備來成形。（1）預處理元器件引線在成形前必須進行加工處理。引線的加工處理主要包括引線的校直，表面清潔及上錫三個步驟，引線處理后，要求不允許有傷痕，鍍錫層均勻，表面光滑，無毛刺和殘留物。（2）元器件引線成形元器件引線成形主要方法有專用模具成形、專用設備成形。小規(guī)模生產(chǎn)時常用模具手工成形，在自動化程度高的工廠，成形工序是在流水線上自動完成的，如采用電動、氣動等專用引線成形機。在沒有專用工具或加工少量元器件時，可采用手工成形，使用平口鉗、尖嘴鉗、鑷子等一般工具，如圖3-10所示。圖3-10引線成型2．導線的加工處理在電子整機裝配準備工作中，應根據(jù)工藝要求或者裝配說明選擇導線的顏色，截面積，材質(zhì)。一般首先確定電線材質(zhì)，其次確認銅芯導線電線的規(guī)格，即截面積等，最后確認電線的顏色。選擇好導線后要對整機所需的各種導線進行預先加工處理。導線加工工序為：剪裁→剝頭→清潔→捻頭（對多股線）→浸錫。導線加工工藝根據(jù)導線的不同，又分為絕緣導線加工工藝和屏蔽導線端頭加工工藝。圖3-11捻頭后的導線3.2.3印制板插裝1.組裝工藝流程(1)元器件的編帶圖3-14元器件自動編帶機（a）軸向元器件的編帶（b）徑向元器件的編帶圖3-15

元器件的編帶方向圖（2）元器件插裝（a）臥式安裝（b）立式安裝圖3-16元器件插裝方式2．元器件插裝原則（1）插裝元器件應按設計文件及工藝文件要求的工序進行。（2）要根據(jù)產(chǎn)品的特點和企業(yè)的設備條件安排裝配的順序，盡量減少插件崗位的元器件種類，同一種元器件盡可能安排給同一崗位。（3）應注意每個焊盤只允許插裝一根元器件引線，裝連在印制板上的元器件不允許重疊，并在不必移動其他元器件情況下就可拆裝元器件。（4）帶有金屬外殼的元器件插裝時，必須在與印制板的印制導線相接觸部位用絕緣體襯墊。裝配中，如兩個元器件相碰，應調(diào)整或采用絕緣材料進行隔離。（5）當元器件引線穿過印制板后，折彎方向應沿印制導線方向，緊貼焊盤，折彎長度不應超出焊接區(qū)邊緣或有關規(guī)定的范圍。（6）體積、質(zhì)量都較大的大容量電解電容器，容易發(fā)生元件歪斜、引線折斷及焊點焊盤損壞現(xiàn)象。為此，必要時，這種元件的裝插孔除用銅鉚釘加固外，還要用黃色硅膠將其底部粘在印制電路板上。（7）插裝集成電路等靜電敏感元件時，一定要在防靜電的工作臺上進行。集成電路、集成電路插座、微型插孔、多頭插頭等多引線元件，在插入印制板前，必須用專用平口鉗或?qū)Ｓ迷O備將引線校正，不允許強力插裝，力求引線對準孔的中心。（8）盡量使元器件的標記（用色碼或字符標注的數(shù)值、精度等）朝上或朝著易于辨認的方向，并注意標記的讀數(shù)方向一致（從左到右或從上到下），這樣有利于檢驗人員直觀檢查。有極性的元器件，插裝時要保證方向正確。（9）臥式安裝的元器件，盡量使兩端引線的長度相等對稱，把元器件放在兩孔中央，排列要整齊，如圖3-17所示；立式安裝的色環(huán)電阻應該高度一致，最好讓起始色環(huán)向上以便檢查安裝錯誤，上端的引線不要留得太長以免與其他元器件短路。3.2.4

手工電烙鐵焊接要求與方法1.電烙鐵頭的選用烙鐵頭是電烙鐵、電焊臺的附件，主要材料為紫銅，屬于易耗品。每個電烙鐵廠家配有不同型號的烙鐵頭，但基本形狀為尖形、馬蹄形、扁咀形、刀口形。烙鐵頭的作用是貯存熱量和傳遞熱量，它能使焊料達到熔融溫度，實現(xiàn)焊接。（1）電烙鐵頭的尺寸選用烙鐵的溫度與烙鐵頭的體積形狀、長短均有關系，故選擇正確的烙鐵頭尺寸非常重要。烙鐵頭越大，熱容量相對越大，焊接的時候能夠使用比較低的溫度，烙鐵頭就不易氧化，延長了電烙鐵頭的使用壽命。同時大烙鐵頭的熱容量高，進行連續(xù)焊接時，使用越大的烙鐵頭，溫度跌幅越少，焊接質(zhì)量越高。（2）電烙鐵頭的形狀選用為適應不同的焊接物的要求，烙鐵頭的形狀有所不同，具體形狀如圖3-18所示。圖3-18烙鐵頭的形狀2.電烙鐵焊接通孔元件的方法（1）手工焊接的準備手工焊接需要準備的工具有電烙鐵、鑷子、剪刀、斜口鉗。對于電烙鐵功率的選用方面，焊接集成電路和小焊點時應選用30W以下的電烙鐵，較大的焊點應選用35W以上的電烙鐵；烙鐵頭的選用方面，要根據(jù)不同焊接面的需要選用不同形狀的烙鐵頭；安全方面，在使用前，先檢查烙鐵電源線是否有破損，再用萬用表檢查烙鐵的好壞。（2）焊接步驟⑤撤離烙鐵④撤離焊絲③送入焊絲②加熱焊件①準備施焊（a）連續(xù)送錫（b）斷續(xù)送錫圖3-19焊錫絲的拿法圖3-20手工焊接示意圖（3）電烙鐵焊接過程中的注意事項①烙鐵溫度要合適②焊接時間要適當③焊料和焊劑使用要適量④焊點冷卻時間要充分⑤不要使用烙鐵頭作為運送焊錫的工具3.SMD器件的電烙鐵手工焊接（1）片式元器件的手工焊接步驟①預加焊錫。用電烙鐵在其中一個焊盤加錫，如圖3-21（a）所示。②用鑷子夾持片式元器件放置到需要焊接在焊盤上，如圖3-21（b）所示。③加熱上過錫的焊盤，使焊錫再次融化，注意不要用烙鐵頭碰元器件引腳,如圖3-21（c）所示。④加適量的焊錫在焊盤上，使片式元器件浸潤。注意不要將焊錫加在電烙鐵頭上,如圖3-21（d）所示。⑤撤離焊錫和電烙鐵，讓焊盤冷卻，實現(xiàn)焊接。注意在冷卻過程中不要讓元器件移動,如圖3-21（e）所示。⑥重復（4）和（5）焊接固定元件另一端。(a)第一步(b)第二步(c)第三步(d)第四步(e)第五步圖3-21SMD器件手工焊接示意圖（2）翼形封裝和J形封裝多管腳元器件的焊接步驟對于翼形封裝和J形封裝的元器件，首先應要注意元件的極性，并將每個管腳與焊點對中，然后將器件對角線上的兩個管腳按照片式元器件的焊法焊牢，再加錫逐個引腳焊接。（3）利用焊錫膏焊接利用焊錫膏焊接首先要涂覆焊錫膏，要沿管腳排列方向?qū)⒑稿a膏點成線狀，線狀焊錫膏的寬度應與焊盤寬度一致，將芯片放在焊盤上，各管腳與焊點對中，用烙鐵先將芯片對角的管腳焊住，使用超細型烙鐵頭或扁鏟形或熱風焊接對其余管腳進行焊接。3.2.5

裝配過程中的靜電防護1．靜電的產(chǎn)生及危害具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電感應引起物體間的靜電電荷轉移，在靜電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進行放電，通常稱為靜電釋放。靜電釋放現(xiàn)象普遍產(chǎn)生于兩種材料的接觸和分離的過程中。例如打開普通的塑料袋、撕開普通膠帶、走路和門把手、傳遞電腦鍵盤等場合都可能產(chǎn)生靜電釋放。靜電釋放不一定都是使靜電減弱，在一定條件下靜電釋放會增強。比如：低濕度、一定的活動、快速運動等等。圖3-22常見的靜電材料圖3-23靜電敏感元器件2．靜電防護器材和防護途徑（1）靜電防護器材靜電防護器材分為靜電屏蔽材料、抗靜電材料、靜電消散材料。靜電屏蔽材料指可防止靜電釋放穿透的材料。靜電屏蔽材料在使用中不會產(chǎn)生靜電，但會被靜電釋放穿透。靜電消散材料有足夠的傳導性，能使靜電荷通過其表面消散。常用靜電防護器材有防靜電工作臺，防靜電服，防靜電鞋、腳筋帶，防靜電腕帶，防靜電手套、指套，防靜電地板、臺墊，防靜電上下料架、周轉箱，防靜電包裝袋，離子風機等。防靜電包裝袋材料由基材、金屬鍍膜層和熱封層等復合而成，具有自身不產(chǎn)生靜電和能屏蔽外界靜電的功能。離子風機如圖3-24所示，主要由電暈放電器、高壓電源和送風系統(tǒng)組成，可將空氣電離后輸送到遠處，通過中和作用消除靜電。圖3-24離子風機（2）靜電防護途徑3．靜電防護的具體措施（1）靜電防護區(qū)域圖3-25靜電防護區(qū)標志（2）員工工作過程的靜電消除①進入生產(chǎn)區(qū)，必須穿上防靜電工作服及導電鞋。圖3-26防靜電服和鞋②進入靜電防護生產(chǎn)區(qū)，必須經(jīng)過靜電測試和泄放。圖3-27靜電測試和泄放③在接觸靜電敏感器件之前，必須戴防靜電手環(huán)和腳腕帶。④不要在任何表面上拖動或滑動包裝箱，搬運包裝箱時，盡量減少搬運次數(shù)。⑤嚴禁在通電的情況下進行焊接、拆裝及插拔帶有靜電敏感器件的印制電路板組裝件。⑥控制靜電防護區(qū)域的溫度和濕度，允許的相對濕度應該保持在最低20％，溫度控制在18oC到28oC之間。⑦員工拿元件前雙手觸摸工作臺面，且不能接觸器件的引腳。⑧靜電敏感器件或產(chǎn)品不能靠近電視熒光屏或計算機顯示器等有強磁場和電場的物品。一般距離要大于20cm以上。圖3-28手腕帶穿戴（3）設備靜電的消除設備靜電一般利用設備接地來消除。例如小推車和可移動的貨架在靜電地板上必須接地，可以使用金屬拖鏈，接觸地面部分至少有5cm長。工作臺及其它桌子必須是靜電耗散桌，并且通過并聯(lián)方式連接到接地總線上。必須有手腕帶插孔，最好是香蕉夾插座，并聯(lián)接到接地總線上，電源地必須通過接地，不能懸空。所有盛放元件的箱子或容器必須是靜電耗散材料或抗靜電材料，建議任何時候敏感元器件必須放在原包裝里直至被組裝。電烙鐵、吸錫槍等焊接設備必須接地，接地電阻應小于2歐姆，熱頭與地之間的電位差應小于2mV。工作區(qū)域可采用離子風機，中和靜電的能力應大于250V/s。3.2.6

電子產(chǎn)品整機組裝1．整機裝配的工藝原則和工藝過程裝配過程是綜合運用各種裝聯(lián)工藝的過程，制定安裝方法時應遵循的一定原則，整機安裝的基本原則為：先輕后重、先小后大，先鉚后裝、先裝后焊、先里后外、先下后上、先平后高、易碎易損件后裝，上道工序不得影響下道工序的安裝。注意前后工序的銜接，使操作者感到方便，節(jié)約工時。整機裝配的工藝過程因產(chǎn)品不同而有所不同，但大致順序為：準備→機架安裝→面板安裝→組件裝連→導線連接→傳動機構安裝→檢驗。2．整機裝配的工藝要求整機裝配時要求牢固可靠，不損傷元件，避免碰壞機箱及元器件的涂敷層，不破壞元器件的絕緣性能，安裝件的方向、位置要正確。（1）產(chǎn)品外觀方面的要求①用軟布罩住存放的殼體等注塑件，防止灰塵等污染。②殼體或面板搬運時輕拿輕放，防止意外碰傷，且最好單層疊放。③用工作臺及流水線傳送帶傳送注塑件時，要有軟墊或塑料泡沫墊保護。④為了防止殼體等注塑件沾染油污、汗?jié)n，裝配人員要戴手套。⑤裝配人員使用和放置電烙鐵時要小心，不能燙傷面板、外殼。⑥為了防止殼體或面板開裂，用螺釘固定部件或面板時，力矩大小選擇要適合。⑦使用粘合劑時，用量要適當，防止量多溢出，若膠粘劑污染了外殼要及時用清潔劑擦凈。（2）安裝方法中的注意事項①裝配工作應按照工藝指導卡進行操作。操作謹慎，提高裝配質(zhì)量。②安裝過程中盡可能采用標準化的零、部件，使用的元器件和零、部件規(guī)格型號符合設計要求。③注意適時調(diào)整每個工位的工作量，達到均衡生產(chǎn)，保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。若因人員狀況變化及產(chǎn)品機型變更產(chǎn)生工位布局不合理，應及時調(diào)整工位人數(shù)或工作量，使流水作業(yè)暢通。④應根據(jù)產(chǎn)品結構、采用元器件和零部件的變化情況，及時調(diào)整安裝工藝。⑤在總裝配過程中，若質(zhì)量反饋表明裝配過程中存在質(zhì)量問題，應及時調(diào)整工藝方法。（3）結構工藝性方面的要求電子產(chǎn)品裝配的結構工藝性直接影響各項技術指標能否實現(xiàn)。結構是否合理，影響到整機內(nèi)部的整齊美觀，直接影響到生產(chǎn)率的提高。結構工藝通常是指用緊固件和粘合劑將產(chǎn)品零、部件按設計要求裝在規(guī)定的位置上。結構工藝性方面主要要求如下：①要合理使用緊固零件，保證裝配精度，必要時應有可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，保證安裝方便和連接可靠。②機械結構裝配后不能影響設備的調(diào)整與維修。③線束的固定和安裝要有利于組織生產(chǎn)，整機裝配整齊美觀。④根據(jù)要求提高產(chǎn)品結構件耐沖擊、抗震動的能力。⑤應保證線路連接的可靠性，操縱機構精確、靈活。操作手感好。3.線纜的連接導線在整機電路中是作信號和電能傳輸用的，接線合理與否對整機性能影響極大，如果接線不符合工藝要求，輕則影響電路聲、像信號的傳輸質(zhì)量，重則使整機無法正常工作。（1）導線接線的工藝要求：①接線要整齊、美觀、牢固。②在電氣性能許可的條件下，低頻、低增益的同向接線盡量平行靠攏，使分散的接線組成整齊的線束，減小布線面積。傳輸信號的連接線要用屏蔽線，盡量避開高頻和漏磁場強度大的元器件，防止外界對信號形成干擾。交流電源的接線，應絞合布線，減小對外界的干擾。③連接線要避開整機內(nèi)銳利的棱角、毛邊，防止損壞導線絕緣層，避免短路或漏電故障。（2）導線走線布線工藝要求整機內(nèi)連接線的布置是否合理直接影響著整機的美觀和電性能的優(yōu)劣，因此要注意連接線的走向和布設方法，具體應注意以下幾點：①不同用途、不同電位的連接線不要扎在一起，應相隔一定距離，或相互垂直交叉走線，以減小相互干擾。交流電源線、流過高頻電流的導線，可把導線支撐在塑料支柱上架空布線，以減小對元器件的干擾。②連接線要盡量縮短（特別是高頻、高壓的連接線），使分布電感和分布電容減至最小，盡量減小或避免產(chǎn)生導線間的相互干擾和寄生耦合。與高頻無直接連接關系的線束要遠離高頻回路，防止造成電路工作不穩(wěn)定。③線束在機內(nèi)分布的位置應有利于布線。④接地線應短而粗，減小接地電阻引起的干擾電壓。（3）接插件連接工藝要求導線電纜常作為電子產(chǎn)品中各部件的連接線，用于傳輸信號。連接方式有兩種，一種是直接焊接，另一種是通過接插件連接。焊接方式優(yōu)點是連接可靠，適用連接線不很多場合；接插件連接方式優(yōu)點是安裝簡單，適用需要插拔的場合。導線電纜與接插件的連接，首先應根據(jù)導線股數(shù)選擇相應的電纜插頭、插座的引腳數(shù)目，導線電纜需經(jīng)過剝頭、捻線、搪錫的處理后，焊接或裝接到接插件的引腳上。制作此類連接導線時應注意：①每股導線都應先套上絕緣套管，再將導線分別按順序焊到插頭或插座的焊片上；②焊接要牢固，不能松動。③若電纜線束需彎曲，彎曲半徑不得小于線束直徑的兩倍，且在插頭座根部的彎曲半徑不得小于線束直徑的5倍。④對于扁平電纜，大都采用穿刺卡接方式連接。這種連接的接頭內(nèi)有與扁平電纜尺寸相對應的U形接線簧片，用專用壓線工具，在壓力作用下，簧片刺破電纜絕緣皮，將導線壓入U形刀口，并緊緊擠壓導線，獲得電氣接觸。4.零部件的裝接固定（1）螺釘固定①常用緊固件及選用②螺釘緊固的方法對于普通螺釘，先用手指握住手柄順時針擰緊螺釘，再用手掌擰半圈左右即可。緊固有彈簧墊圈的螺釘時，要求把彈簧墊圈剛好壓平即可。對成組的螺釘緊固，要采用對角輪流緊固方法，即先輪流將全部螺釘預緊(剛剛擰上為止)，再按對角線的順序輪流將螺釘緊固。③螺釘防松的方法常用的防止螺釘松動的方法有三種：加裝墊圈、使用雙螺母、使用防松漆，可以根據(jù)具體的安裝對象選用。（2）鉚接通過機械方法，用鉚釘將兩個或兩個以上的零部件連接起來的操作過程叫做鉚接。鉚接可分為冷鉚和熱鉚。在電子產(chǎn)品裝配中，常用的是冷鉚法，市場上的鉚釘大都是用銅或鋁制作而成。當鉚接半圓頭的鉚釘時，鉚釘頭應完全平貼于被鉚零件上，并與鉚窩形狀一致，不允許有凹陷、缺口和明顯的開裂，鉚接后不應出現(xiàn)鉚釘桿歪斜和被鉚件松動的現(xiàn)象。沉頭鉚釘鉚接后應與被鉚平面保持平整，允許略有凹下，但不得超過0．2mm?？招你T釘鉚緊后擴邊應均勻、無裂紋、管徑不應歪扭。用多個鉚釘連接時，應按對稱交叉順序進行。（3）銷接

銷接是利用銷釘將零件或部件連接在一起的連接方法。其優(yōu)點是便于安裝和拆卸，并能重復使用。銷釘按用途分有緊固銷和定位銷兩種；按結構形式不同，可分為圓柱銷、圓錐銷和開口銷。在電子產(chǎn)品裝配中，圓柱銷和圓錐銷較常使用。（4）膠接用膠黏劑將各種材料黏接在一起的安裝方法稱為膠接。在無線電整機裝配中常用來對輕型元器件及不便于螺接和鉚接的元器件或材料進行膠接。膠接的工序一般為：黏接面加工→黏接面清潔處理→涂敷膠黏劑→疊合→固化。3.2.7

整機調(diào)試要求和方法1．調(diào)試工作的內(nèi)容（1）正確合理地選擇和使用測試儀器和儀表。（2）按照調(diào)試工藝對電子設備進行調(diào)整和測試。調(diào)試完畢，用封蠟、點膠的方法固定元器件的調(diào)整部位。（3）排除調(diào)整中出現(xiàn)的故障，并作好記錄。（4）認真對調(diào)試數(shù)據(jù)進行分析、反饋和處理，并撰寫調(diào)試工作總結，提出改進措施。2．調(diào)試方案的制定（1）深刻理解產(chǎn)品的工作原理及影響產(chǎn)品性能的關鍵元器件及部件的作用，根據(jù)產(chǎn)品的性能指標要求，確定調(diào)試的項目及內(nèi)容。（2）根據(jù)電路中關鍵元器件及部件的參數(shù)允許變動的范圍，確定實施主要性能指標的方法和步驟，要注意各個部件的調(diào)整對其它部件的影響，要使調(diào)試方法、步驟合理可行，使操作者安全方便。（3）調(diào)試方案要考慮到現(xiàn)有的設備及條件，盡量采用先進的工藝技術，以提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。（4）調(diào)試方案的制定要求調(diào)試內(nèi)容訂得越具體越好；測試條件要寫得仔細清楚；調(diào)試步驟應有條理性；測試數(shù)據(jù)盡量表格化，便于觀察了解及綜合分析；安全操作規(guī)程的內(nèi)容要具體，要求明確。3．調(diào)試儀器的選擇和使用（1）儀器的測量能力、量程滿足被測電量的數(shù)值和精度范圍（2）測量儀器的工作誤差應遠小于被調(diào)試參數(shù)所要求的誤差