双声道BTL功放电路板制作与组装.docx
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双声道BTL功放电路板制作与组装.docx
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双声道BTL功放电路板制作与组装
项目一通孔安装工艺技能实训
任务单2
教学方案
任务2:
双声道BTL功放电路板制作与组装
姓名:
团队成员:
班级:
日期:
学时:
4
学校:
2
实训地点
电子产品制作室、控制系统仿真实训室
企业:
2
实训地点
平煤天成通安技术公司
学
习
目
标
知识目标
1、了解线路板雕刻机系统制作电路板的方法
2、掌握化学制版系统制作印制电路板的流程
3、掌握雕刻法制作电路板的方法
4、了解丝印法制作电路板的方法
5、掌握分立元件手动焊接的步骤
技能目标
1、学会操作线路板雕刻机制作电路板
2、学会利用化学制版系统制作印制电路板
3、学会雕刻法制作电路板的方法
4、学会分立元件的手动焊接的操作
5、学会鉴别手工焊接的缺陷
素质目标
1、培养学生工作责任心和社会责任感
2、培养学生团队协作意识与成本意识
3、培养学生耐心、细致、认真的做事习惯
4、培养学生良好的职业道德,能按照操作规程和环保要求开展工作
学生已有基础:
1、电工技术
2、模拟电子技术
3、数字电子技术
4、电子测量与仪器
教学方法建议:
演示操作法、案例分析法、角色扮演法
教学材料:
1、线路板雕刻机
2、打印机、转印纸、剪刀、胶带、砂纸
3、热转印机、化学腐蚀桶、三氯化铁、钻台、松香溶液
4、电烙铁、焊锡丝
5、电脑、多媒体
考核与评价:
1、学生自评:
20%
2、实训报告:
20%
3、教师对团队评价:
30%
4、教师对个人评价:
30%
一、任务布置
1.利用线路板雕刻机制作印制电路板。
2.利用化学制版系统制作印制电路板。
3.学会分立元件的手动焊接的操作。
4.学会鉴别手工焊接的缺陷。
二、相关知识
按照印刷电路板的制作工艺要求,利用线路板雕刻机或化学蚀刻的方法,制作出合格的印刷电路板。
雕刻机制版废除传统电路板制作的“胶片、感光、定影、腐蚀、清洗、钻孔”过程,制作一张线路板只需要完成Protel的PCB文件设计,其他由机器自动完成。
同时也避免了传统方法对环境造成的化学污染,那么线路板雕刻机如何进行电路板的制作呢?
1.印刷电路板的雕刻法制作步骤
(1)连接好雕刻机和电脑
(2)剪板与处理
(3)雕刻线路
(4)钻孔
(5)切边
2.印刷电路板的化学制版制作步骤
(1)配腐蚀液
(2)剪板
(3)去污
(4)打印PCB设计图
(5)图形转移
(6)检差修补
(7)蚀刻
(8)检查清洗
(9)钻元件孔
(10)研磨焊盘
(11)涂助焊剂
3.手工焊接操作步骤
(1)对于热容量大的焊件,采用五步焊接法即:
准备施焊→加热焊件→送入焊丝→移开焊丝→移开烙铁,一个焊点完成时间大约为2~5秒钟。
(2)对于热容量小的焊件,可将五步焊接法简化为三步即:
准备施焊→加热与送丝→去丝移烙铁,三步焊接的焊点小,一般在3秒内完成。
三、技能要点
(一)印刷电路板的雕刻法制作过程
雕刻法的主要设备是一台线路板雕刻机,再配一台个人电脑联机便可以制作PCB。
雕刻法制作电路板的工作流程如图2.1所示。
图2.1雕刻法制作电路板工作流程
(1)前期准备
①在电脑上设计出PCB图,并生成雕刻需要的相关文档。
②在电脑上安装PCAM软件。
③使用RS232线将雕刻机与电脑连接起来。
图2.3雕刻法制作的电路板
图2.2EP2002电路板雕刻机
(2)雕刻参数设置及调试
图2.4数控钻基本控制操作图图2.5数控钻工作状态图
①建立新数据
②设定成形外框
③路径计算
④路径检查
⑤开始加工
⑥设定加工参数选择:
雕刻下刀深度;钻孔下刀深度;成型下刀深度
⑦排版、移动:
将电路板数据进行自动复制;移动欲加工的电路板到你想放置的地方
⑧加工区域检查
⑨设定定位孔
⑩定位孔钻孔
(3)电路板钻孔
按下电路板钻孔键,按照换刀提示更换钻头逐批钻孔。
若孔径大于1.5mm欲使用刀具仿真功能请把换刀提示画面的[刀具模拟]打勾,再接着按照提示操作。
(4)通孔电镀
该步骤只有制作双面板时才有,如果是制作的单面板则可跳过此步骤。
(5)平面检测
完成电镀贯孔后,将电路板放回雕刻机上。
使用[综合加工机]→[手动]→[定位孔寻找]功能。
(6)修改平面检测数据
PCAM4.0版后的平面侦测值除了保留之前的平面分布曲线外,还可看到侦测区域内电路板表面高低分布的灰阶图形,正常的灰阶图上较亮的地方表示该区域较高,暗的地方表示较低。
在完成平面检测后将光标在灰阶图上移动,可以在屏幕下方看见各区的高度Z值及各点间的高度差R值,按下“Shift+鼠标左键”,则PCAM将自动为您进行平面侦测数据修改。
(7)线路雕刻
按下线路雕刻按钮,并依提示分别换刀即可。
若选择全部雕刻的话,雕刻换刀顺序为T10.2mm(90度雕刻刀)或0.15mm(60度雕刻刀)、T3(1.5mm挖空刀)、T2(0.5mm挖空刀)。
(8)雕刻区域数据
该功能是针对局部区域需再次雕刻时使用。
选择[规划]→[排版设定]→[鼠标右键[→[选择加工数据]使用本功能。
(9)电路板翻面雕刻
完成雕刻后若要雕刻另一面,先按下翻面键,接着在机器台面上找出之前所钻的定位孔;在定位孔内插上定位插销,然后将电路板左右翻面,并将电路板上的定位孔,对准台面上的定位孔将电路板放回原来位置;然后同样的进行平面检测及线路雕刻。
(10)板框成形
雕刻完成后按下板框成形按钮,并按照提示更换成形刀,在完成切割后就可以把您制作的电路板取下来了。
(11)后续工序处理
在雕刻完成的电路板上还可以进行涂阻焊层、丝印层等工序处理。
为了更快速的制作出所需的电路板,在进行PCB设计和制作时要注意下述几点:
①线宽和线距尽量设在12mil以上。
②铺铜会增加路径计算时间,如果需要铺铜,铺铜的线宽请尽量放大。
③电路板上的孔径请尽量维持一致,在钻孔时才不需经常换钻头。
④电路板的外形可以直接画在线路层上,方便外形偏移计算处理。
⑤建议您在Layout时在电路板的外围放置四个参考焊点,以利下层铜箔对齐。
⑥在输出Gerber文档时,必须以英制mil为单位。
⑦PCAM程序内的底片文件及钻孔文档格式需调整成与你的Layout软件相同。
(二)印刷电路板的热转印法制作
1.配腐蚀液:
按3:
5的比例混合好三氯化铁溶液备用。
2.剪板:
按需要裁剪出一块小板,去掉毛刺,将边缘打磨光滑。
3.去污:
用天那水或其它去污剂清洗印制板。
4.打印PCB设计图:
按1:
1的比例打印出印制板图。
5.图形转移:
将纸上的图形转移到覆铜板上。
6.检差修补:
对转印的电路板用油性记号笔进行修补。
7.蚀刻(腐蚀):
整个电路板放入腐蚀箱,接通腐蚀箱电源,腐蚀PCB。
8.检查清洗:
将PCB用清水反复清洗后擦干。
9.钻元件孔:
使用高速电钻在电路板上对准焊盘中心钻孔。
10.研磨焊盘:
铣刀卡在电钻上,轻轻磨削焊盘,露出铜皮即止。
11.涂助焊剂:
将酒精松香水覆盖在电路板上。
(三)印制电路板的丝印法制作
丝印法是用丝网漏印达到图形转移来制作印制板的方法。
1.裁板
应根据设计好的PCB图的大小来确定所需PCB板基的尺寸规格。
2.数控钻孔
钻孔流程:
放置覆铜板→手动定置原点→软件微调→软件定置原点→软件定置终点→调节钻头高度→按序选择孔径规格→分批钻孔。
3.抛光
用刷光机对PCB基板表面进行抛光处理,清除板基表面的污垢及孔内的粉屑,为后序的化学沉铜工艺作准备。
4.化学沉铜
化学沉铜广泛应用于有通孔的双面或多面印制线路板的生产加工中,目的在于在非导电基材上沉积一层铜,继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度。
化学沉铜主要步骤、操作要点如表2-1所示。
表2-1化学槽温度及操作时间表
序号
槽名
温度
主要成分
搅拌方式
控制时间
01
碱性除油
55~65℃
碱性体系
摆动
5~8分钟
02
粗化
30~45℃
硫酸双氧水
体系
摆动
1~3分钟
03
预浸
室温
弱酸性
摆动
1~2分钟
04
活化
30~40℃
活性钯
摆动
5~8分钟
05
加速
室温
氟硼酸
摆动
2.5~3.5分钟
06
化学铜
28~35℃
AB液
打气
10~18分钟
化学沉铜的工艺流程为:
碱性除油→二或三级逆流漂洗→粗化(微蚀)→二级逆流漂洗→预浸→活化→二级逆流漂洗→加速→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸。
5.图形转移
图形转移主要流程:
(1)菲林制作
丝网漏印工艺制作双面板共需要5张菲林:
顶层线路图、底层线路图、顶层阻焊图、底层阻焊图、丝印图。
先将Protel的pcb文档用AutoCadR14转换为DXF或DWG文档,然后再用CAM350软件导入、打开。
进入Tables/Composites,按下[Add]钮,增加一个composites1,配置顶层图形的composites如图2.6所示。
由于输出的是负片,应将Bkg改成“Clear”,再按“Redraw”刷新,按下ok,再选择File进入File/Print设置参数,记得勾选“Mirror”,最后按下plot开始打印。
图2.6顶层图形打印配置
其它4张菲林的打印方法与顶层图形操作相似,可以参考上面的操作。
打印菲林时是否选择“负片”或“镜像”,跟图形是底层还是顶层以及后续工艺要求有关,注意不能出错。
(2)丝网制作
丝网的主要作用是利用丝网图形将油墨漏印在板基材料上形成所需图形。
制作丝网漏印图的过程为:
配置感光胶→丝网的清洗与晾干→丝网感光胶印刷→带感光胶的丝网晾干→丝网曝光及显影:
(3)丝网印刷
丝网印刷是在电路板的两面分别用丝网进行抗电镀油墨印刷、热固化阻焊油墨印刷、热固化文字油墨印刷,本步骤只完成抗电镀油墨印刷。
抗电镀油墨的主要作用是在双面线路板制作过程中,用抗电镀油墨在覆铜板上来形成负性线路图形,用于镀锡并形成锡保护下的真正所需电路图形;热固化阻焊油墨(常用绿油)硬化后具有优良的绝缘性,耐热性及耐化性,起阻焊作用;热固化文字油墨适用于电路板作标记油墨(丝印层)。
(4)固化
丝网印刷到印制板上的油墨都需要通过一定温度与时间来固化。
(5)化学镀锡
利用电解的方法使金属或合金沉积在工件表面,以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀,本步骤是在覆铜板上没有热固化阻焊油墨的地方镀上锡。
6.线路板显影
线路板显影即是抗电镀油墨的清洗,在覆铜板完成镀锡后,接下来就需要油墨的去除,电镀油墨的清洗有2种办法,一种是用慢干水或中干水浸在毛巾上,然后搽洗油墨;另一种方法就是用NaOH晶体兑水配成5%的碱性溶液,将镀锡板浸泡其中2分钟后,用软刷子或毛巾搽洗即可去除。
7.碱性腐蚀
显影完以后,需要进行腐蚀,腐蚀的主要作用是将线路以外的非线路部分铜箔去掉,留下的是覆锡保护的电子线路图形。
腐蚀溶液采用的碱性溶液(主要成份为氯化氨),因为锡不能溶于碱性氯化氨溶液,而铜很容易溶被该溶液溶解。
8.印阻焊层和丝印层
用丝网漏印方法印制热固化阻焊油墨和热固化文字油墨。
(四)手工焊接过程
1.常用电烙铁及选用
选用电烙铁功率时,可以从以下几个方面进行考虑:
(1)在印制线路板上焊接小型电子元件,一般用20W内热式或25~30W外热式电烙铁。
(2)在印制线路板上焊接较大的元器,一般用35~50W内热式或45W~75W外热式电烙铁。
(3)在金属底盘上焊接地线和大型元件,一般用75W以上内热式或100W以上外热式电烙铁。
2.手工焊接操作步骤
(1)对于热容量大的焊件,采用五步焊接法如图2.7所示,一个焊点完成时间大约为2~5秒钟。
准备施焊→加热焊件→送入焊丝→移开焊丝→移开烙铁
(2)对于热容量小的焊件,可将五步焊接法简化为三步,三步焊接的焊点小,一般在3秒内完成。
准备施焊→加热与送丝→去丝移烙铁
图2.7手工焊接五步操作法
(3)焊接要求及注意事项:
烙铁头的处理;焊接时间的掌握;烙铁头长度的调整;焊锡量的掌握;引脚表面处理;电烙铁的放置;焊接时不要对焊件施压;助焊剂量的掌握。
3.焊点质量要求
(1)电气接触良好:
良好的焊点应该具有可靠的电气连接性能,不允许出现虚焊、桥接等现象。
(2)机械强度可靠:
保证使用过程中,不会因正常的振动而导致焊点脱落。
(3)外形美观:
一个良好的焊点应该是明亮、清洁、平滑,焊锡量适中并呈裙状拉开,焊锡与被焊件之间没有明显的分界,这样的焊点才是合格、美观的。
质量合格的焊点如图2.8所示,质量不合格焊点如图2.9所示。
图2.9不合格焊点的外观
4.焊点的检查
焊点的检查通常采用目视检查、手触检查和通电检查的方法。
(1)目视检查
目视检查是指从外观上检查焊接质量是否合格,焊点是否有缺陷。
目视检查的主要内容有:
是否有漏焊;焊点的光泽好不好,焊料足不足;是否有桥接、拉尖现象;焊点有没有裂纹;焊盘是否有起翘或脱落情况;焊点周围是否有残留的焊剂;导线是否有部分或全部断线、外皮烧焦、露出芯线的现象。
(2)手触检查
手触检查主要是用手指触摸元器件,看元器件的焊点有无松动、焊接不牢的现象。
用镊子夹住元器件引线轻轻拉动,有无松动现象。
(3)通电检查
通电检查必须在目视检查和手触检查无错误的情况之后进行,这是检验电路性能的关键步骤。
焊点不良的原因见表2-2。
表2-2通电检查焊点不良的原因
通电检查结果
原因分析
元器件损坏
失效
过热损坏、烙铁漏电
性能变坏
烙铁漏电
导电不良
短路
桥接、错焊、金属渣(焊料、剪下的元器件引脚或导线引线等)短接等
断路
焊锡开裂、松香夹渣、虚焊、漏焊、焊盘脱落、印制导线断、插座接触不良等
接触不良、时通时断
虚焊、松香焊、多股导线断丝、焊盘松脱等
5.常见焊点缺陷及原因
(1)虚焊(假焊):
指焊接时焊点内部没有形成金属合金的现象。
造成虚焊的主要原因是:
焊接面氧化或有杂质,焊锡质量差,焊剂性能不好或用量不当,焊接温度掌握不当,焊接结束但焊锡尚未凝固时焊接元件移动等。
虚焊造成的后果:
信号时有时无,噪声增加,电路工作不正常等“软故障”。
(2)拉尖:
拉尖是指焊点表面有尖角、毛刺的现象。
造成拉尖的主要原因是:
烙铁头离开焊点的方向不对、电烙铁离开焊点太慢、焊料质量不好、焊料中杂质太多、焊接时的温度过低等。
拉尖造成的后果:
外观不佳、易造成桥接现象;对于高压电路,有时会出现尖端放电的现象。
(3)桥接:
桥接是指焊锡将电路之间不应连接的地方误焊接起来的现象。
造成桥接的主要原因是:
焊锡用量过多、电烙铁使用不当、导线端头处理不好、自动焊接时焊料槽的温度过高或过低等。
桥接造成的后果:
导致产品出现电气短路、有可能使相关电路的元器件损坏。
(4)球焊:
是指焊点形状象球形、与印制板只有少量连接的现象。
球焊的主要原因:
印制板面有氧化物或杂质造成的。
球焊造成的后果:
由于被焊部件只有少量连接,因而其机械强度差,略微振动就会使连接点脱落,造成虚焊或断路故障。
(5)印制板铜箔起翘、焊盘脱落
主要原因:
焊接时间过长、温度过高、反复焊接造成的;或在拆焊时,焊料没有完全熔化就拔取元器件造成的。
后果:
使电路出现断路、或元器件无法安装的情况,甚至整个印制板损坏。
(五)双声道BTL功放电路组装工艺要点
顺序安装:
即先装小器件、再装大器件,先装耐高温和不易损坏的器件、再装怕高温和易损的器件,先安装易安装的元器件、再安装不易安装的元器件。
分批安装:
即插一批、焊一批、剪脚一批,完成后再安装下一批。
双声道BTL功放电路组装工艺要点见表2-3。
表2-3双声道BTL功放电路组装工艺要点
组装
顺序
组装内容
组装要点
1
定值电阻
1.由色环读出阻值并找准位置后再插装
2.一般立式安装,电阻圆柱体插在有圆圈的通孔处
3.向下插到紧贴PCB,第一色环在上方
2
定值电容
1.读准容量、找准位置后安装
2.立式安装,贴紧PCB
3.高、中频电路只能用瓷片电容,电解电容极性要正确
3
整流桥
注意极性
4
集成块
1.注意极性
2.焊接时间一定要短
3.不要桥接
5
音量电位器
旋转柄朝向电路板外
6
接线端子
1.焊接时间不能长,塑料易变型
2.注意2口和3口不要接错
四、工作计划表
工作计划表
序号
工作内容
工作流程
1
利用雕刻机制作印制电路板
(1)连接好雕刻机和电脑
(2)剪板与处理
(3)雕刻线路
(4)钻孔
(5)切边
2
印制电路板的热转印法制作
(1)配腐蚀液
(2)剪板
(3)去污
(4)打印PCB设计图
(5)图形转移
(6)检差修补
(7)蚀刻
(8)检查清洗
(9)钻元件孔
(10)研磨焊盘
(11)涂助焊剂
3
双声道BTL功放电路元器件焊接组装
先装小器件、再装大器件
4
完成学习任务单
提交作业并存档
五、任务实施
教师或师傅提出实训车间工作安全注意事项和要求,由老师演示各个工作步骤的操作,在老师指导下学生操作训练。
1.利用线路板雕刻机制作印制电路板。
实施过程:
连接好雕刻机和电脑、剪板与处理、雕刻线路、钻孔、切边。
2.利用化学制版系统制作印制电路板。
实施过程:
配腐蚀液、剪板、去污、打印PCB设计图、图形转移(热转印)、检差修补、蚀刻、检查清洗、钻元件孔、研磨焊盘、涂助焊剂。
3.元器件的手动焊接的操作。
4.鉴别手工焊接的缺陷,并进行修正。
六、相关习题
项目一:
通孔安装工艺技能实训
任务2:
双声道BTL功放电路板制作与组装
姓名:
班级:
1.简述雕刻法制作电路板的过程。
2.简述热转印法制作电路板的过程。
3.简要说明手工焊接的步骤,出现焊点缺陷的原因以及克服的办法。
4.将自己绘制作的双声道BTL功放印制电路板和组装完元件的电路板以图片形式展示出来。
七、后续任务安排
1.了解电子产品的整机组装方法(团队)。
2.了解电子产品调试的一般方法(团队)。
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- 关 键 词:
- 双声道 BTL 功放 电路板 制作 组装