贴片电子工艺实训

《贴片电子工艺实训》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贴片电子工艺实训（18页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、项目二 表面安装工艺技能实训任务单1教学方案任务1： SMT调频收音机电路板设计姓名：团队成员：班级：日期：学时：4学校：4实训地点电子产品制作室、控制系统仿真实训室企业：0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SMT的特点2、了解贴片元件的封装类型与标示认读3、掌握分析电子产品电路工作原理的方法4、理解元器件性能指标和检测方法技能目标1、能够识别表面贴装集成电路封装类型2、会分析SMT调频收音机的工作原理3、会利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机的原理图4、会利用万用表对电阻、电容、二极管、变容二极管、三极管、集 成电路等元件的性能进行检测5、会根据S

2、MT调频收音机的元件实物绘制元件封装库6、会利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机的印制线路板PCB 图素质目标1、培养学生团队协作意识2、培养学生耐心、细致、认真的做事习惯3、培养学生创新意识学生已有基础：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5、电子线路CAD教学方法建议：讲练结合法、讨论法、讲演法教学材料：1、万用表、电子元器件2、电脑、Pro tel DXP 2004 软件3、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. 学习 SMT 的工艺特点、封装类型与标示认

3、读。2. 以团队为单位汇报SMT调频收音机的工作原理。3. 利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机的原理图。4. 利用万用表对电阻、电容、二极管、变容二极管、三极管、集成电路等元件的性能进 行检测。5. 根据 SMT 调频收音机的元件实物绘制元件封装库。6利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机的印制线路板PCB图。二、相关知识SMT 调频收音机是以表面贴装元器件组成的电子产品，它不同于传统的印制电路板的通孔 安装技术，它使电子产品体积缩小，重量变轻，功能增强，可靠性提高，推动着信息产业高 速发展。那么表面贴装技术的特点和工艺如何？ SMT调频收音机如何分析其

4、工作原理？如何利 用Protel DXP 2004设计SMT调频收音机的原理图及PCB图？接下来我们带着这三个问题展 开学习。(一) SMT简介SMT是Surface Mount Technology的简写，意思是表面贴装技术。也就是无需对PCB钻 插装孔而直接将元器件贴焊到PCB表面规定位置上的装联技术。1.SMT 的特点从表面贴装技术的定义上，我们知道SMT是从传统的通孔安装技术(THT)发展起来的， 但又区别于传统的THT。那么，SMT与THT比较它有什么优点呢？下面就是其最为突出的优点：(1) 组装密度高、电子产品体积小、重量轻。贴片元件的体积和重量只有通孔安装元件 的1/10左右，一

5、般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%60%，重量减轻60%80%。(2) 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。(3) 高频特性好。减少了电磁和射频干扰。(4) 易于实现自动化，提高生产效率。(5) 降低成本达 30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。因此， SMT 的特点可以简单概括为：高集成化、高可靠性、高性能、易于实现自动化、节 约成本。2. THT 与 SMT 的区别THT 与 SMT 的安装尺寸比较见图 1.1 ， THT 与 SMT 的区别见表 1-1 。印制板TFfT尤件SMC元件坤点图 1.1 THT 与 SMT 安装尺寸比较表 1-1 THT 与 SMT 的区别名

6、称年代技术 缩写代表元器件安装基板安装方法焊接技术通孔安装 技术20世纪6070年代THT晶体管，轴向 引线元件单、双面 PCB手工/半 自 动插装手工焊，浸焊7080年代单、双列直插 IC，轴向引线 元器件编带单面及多 层PCB自动插装波峰焊，浸 焊，手工焊表面安装 技术20世纪80 年代开始SMTSMC， SM片式 封装VSI,VLSI高质量SMB自动贴片 机波峰焊，再流 焊3. 表面贴装技术(SMT)的发展趋势我们知道了 SMT的优点，就要利用这些优点来为我们服务，而且随着电子产品的微型化 使得THT无法适应产品的工艺要求。因此，SMT是电子装联技术的发展趋势。其表现在：(1) 电子产品

7、追求小型化，使得以前使用的通孔安装元件已无法适应其要求。(2) 电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)因功能强大使引脚众多，已无法做成 传统的通孔元件，特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件的封装。(3) 产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求 及加强市场竞争力。(4) 电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用。( 5)电子产品的高性能及更高装联精度要求。( 6)电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。(二) 表面贴装器件封装(SMD)简介SMT元器件由于安装方式的不同，与THT元器件主要区别在于外形封装。由于SMT体积 小，故

8、SMT元器件以小功率元器件为主。又因为大部分SMT元器件为片式，故通常又称片状 元器件或表贴元器件，一般简称 SMD( Surface Mounting Devices)。1. 片状阻容元件片状表贴元件包括：表贴电阻、电位器、电容、电感、开关、连接器等。使用最广泛的 是片状电阻和电容，元件两端无引线，有焊端，外形为薄片矩形的表面组装元件。目前我国 市场上片状阻容元件以公制代码表示外形尺寸见表1-2。表 1-2 片状阻容元件外形尺寸公制/英制型号外形长L(mm/in)外形宽M(mm/in)额定功率P （W）最大工作 电压U（V）3225/12103.2/0.122.5/0.101/4200321

9、6/12063.2/0.121.6/0.061/82002012/08052.0/0.081.25/0.051/101501608/06031.6/0.060.8/0.031/16501005/04021.0/0.040.5/0.021/2050注：(1) linch=1000mil 25.4mm（2）片状电阻厚度为0.4mm0.6mm，片状电容元件厚度为0.9 mm4.0mm（3）最新片状元件为 1005/0402,0603/0201， 0402/010052. 小外形晶体管封装（SOT）封装采用小外形封装结构的表面组装晶体管。最常见的是SOT-23和S0T-89。3. 小外形二极管（SOD

10、）封装采小外形封装结构的表面组装二极管，常见有SOD-80。4表面贴装集成电路封装常用 SOP 和四列扁平封装，常见表面贴装器件封装形式见表1-3。表 1-3 表面贴装器件封装形式介绍CPGAPLCC:盘栅GAHB aTQFP（方形扁平封装）opsSOJ（J形引线小外形封装）CLCC（三）表面贴装器件标示认读1. 片状电阻的标识在片状电阻的本体上，通常都标有一些数值，它们代表电阻器的电阻值。其表示方法如下：标示值电阻值标示值电阻值2R22.2Q2222200Q22022Q22322000Q221220Q224220000Q2. 片式电容的标识在普通的多层陶瓷电容本体上一般是没有标识的,而在钽电

11、容本体上一般均有标识，其标识如下：标印值电容值标印值电容值0R20.2PF221220PF0202PF2222200PF22022PF22322000PF3. 电感器其容量值的表示法如下代码表示值代码表示值3N33.3nHR100.1uH 或 100nH10N10nHR220.22uH 或 220nH33033uH5R65.6uH 或 5600nH（四）表面贴装器件的包装SMT的元器件包装须适应设备的自动运转。目在SMT产业里的元器件常见包装主要有：纸 带式、塑带式、粘着带式、以及管装式。（五）电子产品电路工作原理分析步骤第一步：了解用途了解所分析的电路应用于何处及所起的作用，对于整个电路工作

12、原理、各部分功能以及 性能指标均具有指导意义。第二步：化整为零 将所分析电路分解为若干具有独立功能的部分。例如模拟电子电路可分为信号处理电路 波形产生电路、供电电源电路等。第三步：分析功能 根据已有知识选择合适的方法，分别分析所分解的每部分电路的工作原理和主要功能。 第四步：通观整体首先将每部分电路用框图表示，并用合适的方式（文字、曲线、表达式）精明扼要表达其功能；然后根据各部分的关系将框图连起来，得到整个电路的方框图。三、技能要点（一）元件封装识别以 SMT 调频收音机的元件和实训室元件库的元件为例，指导学生识别表面贴装集成电路封 装类型。（二） SMT调频收音机电路工作原理分析以团队为单位

13、，依据电子产品电路原理分析方法，组织学生讨论分析 SMT 调频收音机电 路工作原理。图 1.2 SMT 调频收音机电路原理图本电路的核心是单片收音机集成电路SC1088。它采用特殊的低中频（70KHz）技术，外 围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器，使电路简单可靠，调试方便SC1088采用SOT-16脚 封装形式。本电路主要分以下单元电路：1.FM 信号输入电路无线调频信号由耳机线馈入经 C14、C13、C15 和 L1 的输入电路进入 IC（SC1088） 的 11、12 脚混频电路。此处的 FM 信号没有调谐的调频信号，即所有调频电台信号均可进入,SC1088引脚功能见表1-4。2.本振调谐

14、电路本振电路中关键元器件是变容二极管，它是利用PN结的结电容与偏压有关的特性制成 的“可变电容”如图1.3 (a)变容二极管加反向电压Ud,其结电容Cd与Ud的特性如 图1.3 (b)所示，它们是非线性关系。这种电压控制的可变电容广泛用于电调谐、扫频等电 路。本电路中，控制变容二极管VI的电压由IC第16脚给出。当按下扫描开关S1时，IC 内部的RS触发器打开恒流源，由16脚向电容C9充电，C9两端电压不断上升，V1电容 量不断变化，由 V1、C8、L4 构成的本振电路的频率不断变化而进行调谐。当收到电台信号 后，信号检测电路使IC内的RS触发器翻转，恒流源停止C9充电，同时AFC(Autom

15、atic Freguency Control)电路作用下，锁住所接收的广播节目频率，从而可以稳定接收电台广播, 直到再次按下S1开始新的搜索。当按下开关S2时，电容C9放电，本振频率回到最低端。(PF(町Ud(V)图1. 3变容二极管特性曲线表1-4 SC 1088引脚功能表引脚功能引脚功能引脚功能引脚功能1静噪输出5本振调回路9IF输入13限幅失调电压 电容2音频输出6IF反馈10IF限幅放 大器的低通 电容器14接地3AFC环路滤 波71dB放大器 的低通电容 器11射频信号输 入15全通滤波电容 搜索调谐输入4Vcc8IF输出12射频信号输 入16电调谐AFC输出3.中频放大、限幅与鉴频

16、电路电路的中频放大，限幅及鉴频电路的有源器件及电阻均在IC内。FM广播信号和本振电 路，FM广播信号和本振电路频器检出音频信号，经内部环路滤波后由2脚输出音频信号。电 路中1脚的C10为静噪电容，3脚的C11为AFC环路滤波电容，6脚的C6为中频反馈电容, 7脚的C7为低通电容，8脚与9脚之间的电容C17为中频耦合电容，10脚的C4为限幅 器的低通电容，13脚的C12为中频限幅器失调电压电容，C13为滤波电容。4. 耳机放大电路由于用耳机收听，所需功率很小，本机采用了简单的晶体管放大电路，2 脚输出的音频 信号经电位器Rp调节电量后，由V3,V4组成复合管甲类功放。R1和C1组成音频输出负 载

17、，线圈 L1 和 L2 为射频与音频隔离线圈。这种电路耗电大小与有无广播信号以及音量大小 关系不大， L1 和 L2 为射频与音频隔离线圈。这种电路耗电大小与有无广播信号以及音量大 小关系不大，不收听时要关断电源。（三） SMT 调频收音机原理图设计学生利用 EDA 软件 Protel DXP 2004 进行原理图设计。1.SMT 调频收音机原理图设计（1）SMT 调频收音机原理图设计流程（2）SMT 调频收音机原理图设计要求 新建PCB工程项目，并命名为“SMT调频收音机.PrjPCB”并建立原理图文件“原理 图.SchDOC”，图纸大小设置为A4,线状栅格。SMT调频收音机元件材料清单见表

18、表1-5。 加载元件库文件“ Miscellaneous Devices.Intlib ”和“ Miscellaneous Connectors.Intlib”。 放置元件并进行适当的旋转完成布局。 完成布线并进行电气规则检查，对出现的错误进行纠正。 整个原理图看起来布局合理、美观。表 1-5 SMT 调频收音机材料清单类别序号规格型号/封装数量类别序号规格型号/封 装数量备注电阻R12220805(1/8W)1电 感L11磁环R21541L21色环R31221L370nH18匝R45621L478 nH15匝R56811晶 体 管V1BB9101电 容C122208051V2LED1C210

19、41V39014SOT-231NPNC32211V49012SOT-231PNPC43311塑料件、八、，刖盖1C52211后盖1C63321电位器钮1C71811开关钮（有缺口）1C86811开关钮（无缺口）1C96831金属件电池片3CIO1041自攻螺丝3C112231电位器螺钉1C121041其他耳机1C134711音量电位器（51K）1C143301S1、S2轻触按键2C158201XS （耳机插座）1C16104C173321C191041C18100uF电解电容1集成块SC108813）主要元器件检测音量电位器检测首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“

20、喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有 沙沙声，说明质量不好。 先用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不 动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。再检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良 好。用万用表的欧姆档测“1”、“2”（或“2”、“3”）两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋 至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大， 表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。如万 用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。 发光

21、二极管检测将万用表置RX10或RX1挡，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性 能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。用RX10K 档测量时，正向电阻约为1020KQ，反向电阻约为250KQ。 变容二极管检测将万用表置于 Rx1Ok 挡，红表笔接变容二极管的负极、黑表笔接其正极，测出的正向阻 值一般在200kQ左右，然后对调表笔测反向电阻，阻值应为a。数字万用表的二极管档，正常的变容二极管，在测量其正向电压降时，表的读数为 0.58 0.71V；测量其反向电压降时，表的读数显示为溢出符号“1”。在测量正向电压降时，红表 笔接的是变容二极管的正极

22、，黑表笔接的是变容二极管的负极。 电感线圈检测将万用表置于RX1挡，红、黑表笔各接电感器的任一引出端，此时指针应向右摆动。根 据测出的电阻值大小，可具体分下述两种情况进行鉴别：A被测电感器电阻值为零，其内部有 短路性故障。 B 被测电感器直流电阻值的大小与绕制电感器线圈所用的漆包线径、绕制圈数有 直接关系，只要能测出电阻值，则可认为被测电感器是正常的。 耳机检测用万用表RX1挡，将万用表任一表笔接耳机插头的一端，另一表笔去擦触耳机的另一端， 正常时耳机会发出“嚓嚓”声，万用表指针会随着偏转。 电解电容检测测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，147吓间的电容， 可用Rxl

23、k挡测量，大于47吓的电容可用RX100挡测量。将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大 偏度（对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大），接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时 的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容 的漏电阻一般应在几百kQ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电 的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏 电大或已击穿损坏，不能再使用。对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任 意测一下漏电阻，记住其大小，然后

24、交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次 便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。D使用万用表电阻挡，采用给电 解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量（四）SMT调频收音机PCB图设计（1）SMT 调频收音机 PCB 图设计流程（2） 创建贴片元件封装库注意事项 测量封装尺寸。根据实物测量或厂家资料确定外形尺寸，特别是引脚极性要做到元件 实物、元件封装与原理图中元件符号引脚的一致。 电阻电容元件采用 0805 片式元件封装形式，三极管采用 SOT-23 封装形式，集成电路 采用 SO-16 封装形式 指定元件封装的参考点。执行Edi

25、tJumpReference命令将指针定位到工作区（0,0）坐 标处。 在放置焊盘之前，点击设计窗口下方的Top Layer层标签。双击焊盘，在对话框将 Saple（形状）中的下拉菜单修改为Rectangle （方形）焊盘，同时调整焊盘大小X-Size和Y-Size 为合适的尺寸，将Layer（层）修改到“Toplayer”（顶层），将Hole Size（内经大小）修改为Omil, 再将Designator中的焊盘名修改为需要的焊盘名，再点击OK。 用画线段工具在 Top Overlay 层上创建元件外形轮廓。 对元件封装进行重新命名。（3）SMT调频收音机PCB图布局要求 贴片元件放置在 P

26、CB 底层。 元件分布均匀，间隔一致，排列整齐，不允许重叠，便于装拆。 属同一电路功能块的元件尽量放在一起。 输入级与输出级元件尽量远离，以减少干扰。 元件离板边缘有一定距离。 按信号流程安排功能单元，以SC1088核心元件为中心，其他元件围绕其布置。 输入、输出信号的接插件放置在板的边缘。 音量电位器应放置在便于调节的位置。（4）SMT调频收音机PCB图布线要求 信号线宽0.5mm,电源线宽0.8 mm,地线宽1.0mm。 电路板大小与定位孔位置，见图1.4。OC3oV3 斗lCpOCh) SMT曲片QI 一 卑一ini nr送心图 1.4 电路板大小与定位孔位置四、工作计划表序号工作内容备

27、注1熟悉电子制作室基本情况，了解各个设备的用途，填写工作台运行记录。养成填写工作台运行记录 和维修记录的习惯，注意保 持实验室环境卫生。2了解SMT特点和贴片兀件的封装形式。SMT的基础知识3团队汇报SMT调频收音机的工作原理利用已有的基础知识自行 分析，并由团队成员讨论解 决。4利用Pro tel DXP 2004对SMT调频收音机进行原理图的 设计。熟悉电子CAD软件使用5识别和检测电阻、变容二极管、电容、发光二极管、三 极管、电位器、耳机等元器件。利用万用表检测6利用Pro tel DXP 2004对SMT调频收音机进行印制线路 板PCB图设计熟悉电子CAD软件使用7整理工作台，做到物归

28、原位，保持清洁8完成工作任务单提交作业并存档五、任务实施在老师指导下，学生主动参与实践教学活动。1. 由团队制定设计方案，列写工作计划。2. 在了解SMT的工艺特点、封装类型与标示认读的基础上，会识别集成电路的封装形式, 并能读取标示中的相关参数。3. 利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机原理图。4. 列出元件清单、询价、购买元器件。实施过程：学生团队先列写元器件清单，然后通过淘宝网或当地元器件商行等了解各类 元件的价格与性能指标，在货比三家的基础上，购买价格适中、符合指标要求的元件。5. 利用万用表对元件的性能进行检测。 实施过程：依据课前收集有关元件检测的方法用万用表进行检测，检测完之后指定学生汇报检测的实施步骤。7. 根据元件实物绘制元件封装库。 实施过程：利用直尺或游标卡尺测量元件封装信息，结合原理图元件的电气符号，绘制元件的封装。8. 利用Pro tel DXP 2004绘制SMT调频收音机电路板PCB图。1. 了解在 Protel DXP 2004中打印 PCB 图时打印机设置方法（个人）。2. 利用化学腐蚀方式制作印制电路板的操作步骤（团队）。3. 了解 SMT 电子产品的自动焊接工艺与设备（团队）。4. 了解 SMT 电子产品的手工焊接工艺与设备（个人）。