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发布时间:2020-07-11 08:13:34

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作者:刘任庆

出版社:电子工业出版社

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电子产品生产工艺

电子产品生产工艺试读:

前言

电子产品生产工艺是一门实践性很强的课程。当前,随着电子信息产业的迅速发展,新知识、新技术、新工艺、新器件不断更新出现,对工程技术人员的综合技能的要求也越来越高。电子产品生产工艺是高职高专电子和自动化类专业的一门重要课程,应加强实践环节教学,培养学生深入了解工程观念,提高学生实践动手能力,弥补从基础理论到工程实践之间的不足。

本教材是根据电子产品生产工艺,参考信息产业部的“电子元器件检验员”证书考试大纲和劳动部《电子器件检测工》职业技能鉴定的有关要求,结合电子企业技术人员的意见和企业的实际需求而编写的,集电子产品生产工艺基础知识、电子CAD、焊接工艺(包括SMT技术)和学生实际制作于一体。教材紧密结合职业教育的特点,以项目为载体,内容编排力求简捷明快、深入浅出;学术理论与实践相结合,体现了“应用性、实用性、综合性和先进性”原则,重视基础知识、基本技能的培养和训练,突出内容的实用性和实践性,着重于实际应用能力的培养。

本教材适合于各类高职高专院校电子技术应用、应用电子技术、电子信息工程、电子工程、通信技术、电子检测、计算机主板与维修、自动化等相关专业使用。也可作为其他高等工科院校、中等职业学校电子类专业的教材,还可供有关教师与工程技术人员参考。本书的主要特点是实用性强,通俗易懂,适合于读者自学。

本书由株洲职业技术学院刘任庆主编(项目三和项目四),株洲职业技术学院彭铁牛(预备知识、项目一和项目二)、刘小兵(项目七和项目八)、辽宁机电职业技术学院杨雪(项目五和项目六)任副主编。刘任庆负责全书的统稿、修改和定稿工作。

由于时间匆忙和编者水平有限,错误与不足之处在所难免,恳请读者批评指正。

编者

预备知识 电子产品生产安全

电是现代物质文明的基础,同时又是危害人类的肇事者之一。触电事故不同于其他事故,往往无显示迹象,人们的感觉器官不能预先察觉,事故一旦发生,顷刻之间就可能造成人身伤亡和财产破坏的后果。从事电子装接工作一定要懂得安全用电常识,严格遵守安全操作规则,将安全用电的观念贯穿到工作的全过程。

一、人身安全

人体因触及带电流作用面造成局部受伤,甚至死亡的现象称为触电。根据伤害程度可分为电伤和电击。电伤是指电流通过人体外表造成局部的伤害;电击是指电流通过人体内部,使人体肌肉痉挛(抽筋),神经紊乱,导致呼吸停止,严重危害生命的伤害。触电对人体造成的电伤一般是非致命的,真正危害生命的是电击。(一)触电引起伤害的因素

触电对人体的伤害与多种因素有关,主要有电击强度、电流的途径和电流的性质等。

1.电击强度

电击强度是指通过人体的电流与通过时间的乘积。1mA的电流可引起肌肉剧烈收缩、神经麻木,电疗仪及电子针灸仪即是利用微弱电流对人体的刺激来达到治疗的目的的;十几毫安的电流可使肌肉剧烈收缩、痉挛、失去自控能力,无力使自己与带电体脱离;几十毫安的电流通过人体1s以上就可造成死亡;几百毫安的电流可以使人体严重烧伤,并立即停止呼吸;人体受到30mΑ·s以上的电击强度时,就会产生永久性的伤害。

2.电流的途径

电流流过人体造成的伤害不同,若电流不经过人体的脑、心、肺等重要部位,除了电击强度较大时会造成内部烧伤外,一般不会危及生命;若电流流经人体的心脏,则会引起心室颤动,较大电流还会造成心脏停跳;若电流流经人体的脑部,则会使人昏迷,直至死亡;若电流流经人体的肺部,则会影响呼吸,使呼吸停止。

3.电流的性质

电流对人体的伤害还与电流的性质有关,直流电不易使心脏颤动,人体忍受直流电击的电击强度要稍高一些;静电因随时间很快减弱,没有足够量的电荷,一般不会导致严重后果;高频(特别是高于20kHz)电流由于趋肤效应,使得体内电流相对减弱,故对人体伤害较小;40~300Hz的交流电对人体危害最大,当通过时间超过心脏脉动周期时,极易引起心室颤动而造成严重后果。其中工频(50Hz)信号人们接触最多,危害最大。(二)触电的原因

发生触电的主要原因,通常是人们没能遵守操作规程或粗心大意,直接触及或过分靠近电气设备的带电部分。不同的场合,引起触电的原因也不一样。

1.用电设备不合要求

电烙铁、电风扇绝缘损坏、漏电及其外壳无保护接地或接地线不良;开关、闸刀插座的外壳破损或相线绝缘老化,失去保护作用;绝缘线被电烙铁烫坏引起触电等。

2.用电不谨慎

违反布线规程,在室内乱拉电线,在使用中不慎造成触电;随意加大熔断器的规格或用铜丝代替熔丝,失去保险作用,引起触电;用湿布擦拭电线和电器,也容易造成触电。(三)触电对人体的危害

触电对人体的危害主要有电击和电伤两种。

1.电击

电击是指电流通过人体内部,影响呼吸、心脏和神经系统,造成人体内部组织的损坏乃至死亡。它对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、通电时间、电流途径及电流性质有关。

2.电伤

电伤是指由于电流的热效应、化学效应或机械效应对人体所造成的危害,包括烧伤、电烙伤、皮肤金属化等。它对人体的危害一般是体表的、非致命的。(1)烧伤:是指由于电流的热效应而灼伤人体皮肤、皮下组织、肌肉,甚至神经等。其表现形式是发红、起泡、烧焦、坏死等。(2)电烙伤:是指由于电流的机械效应或化学效应,使得触电点的皮肤变为带电金属体的颜色。(3)皮肤金属化:是指由于电流的化学效应,使得触电点的皮肤变为带电金属体的颜色。

二、触电的预防与急救

(一)触电的预防

生命是世间万物最宝贵的。安全保护首先应保护人身安全,预防触电是安全用电的核心。

1.安全用电制度

学习和遵守安全用电规则与工艺规程,学会使用这些规则和规程。当你走进实验室、实训室等一切用电场所时,千万不要忽略安全用电制度。

2.安全用电操作(1)任何情况下检修电路的电器都要先断开电源,拔下电源插头;(2)不要用湿手触及开关、插拔都要先断开电源,拔下电源插头;(3)不要同时触及两件电气设备;(4)遇到不明情况的电线,先认为它是带电的;(5)发现电气设备有打火、冒烟或其他不正常气味时,应迅速断开电源,并请专业人员进行检修;(6)使用的电烙铁应放在安全架上,禁止直接放在工作台或其他物体上,防止烧焦起火;(7)电气着火不要使用水灭火;(8)遇到较大体积的电容器先进行放电,再进行检修;(9)在非安全电压下作业时,应尽可能单手操作,并应站在绝缘胶上。

3.安全电压

安全电压是指在一定的皮肤电阻下,人体不会受到电击时的最大电压。我国规定的安全电压有42V、36V、24V、12V、6V等。

安全电压并不是指在所有条件下均对人体不构成危害,它与人体电阻和环境因素有关。人体电阻一般分为体内电阻和皮肤电阻。体内电阻基本上不受外界条件的影响,其值为500Ω左右。

皮肤电阻因人因条件而异,干燥皮肤的电阻大约为100kΩ,但随着皮肤的潮湿条件下,安全电压应为24Ⅴ或12Ⅴ,甚至6Ⅴ。(二)触电急救

触电急救的要点是动作迅速,救护得法。发现有人触电,首先要使触电者尽快脱离电源,然后根据具体情况,进行相应的救治。

1.脱离电源(1)如开关箱在附近,可立即拉下闸刀或拔掉插头,断开电源;(2)如距离闸刀较远,应迅速用绝缘良好的电工钳或有干燥木柄的利器(刀、斧、锹等)砍断电线,或用干燥的木棒、竹竿、硬塑料管等物迅速将电线拨离触电者;(3)若现场无任何合适的绝缘物(如橡胶、尼龙、木头等)可利用,救护人员也可用几层干燥的衣服将手包裹好,站在干燥的木板上,拉触电者的衣服,使其脱离电源;(4)对高压触电,应立即通知有关部门停电或迅速拉下开关,或由有经验的人采取特殊措施切断电源。

2.救治

对于触电者,可按以下三种情况分别处理:(1)对触电后神志清醒者,要有专人照顾、观察,情况稳定后,方可正常活动;对轻度昏迷或呼吸微弱者,可针刺或掐人中、十宣、涌泉等穴位,并送医院救治;(2)对触电后无呼吸但心脏有跳动者,应立即采用口对口人工呼吸;对有呼吸但心脏停止跳动者,则应立刻进行胸外心脏挤压法进行抢救;(3)如触电者心跳和呼吸都已停止,则须同时采取人工呼吸和俯卧压背法、仰卧压胸法、心脏挤压法等措施交替进行抢救。

三、三相用电安全

(一)三相电路的保护接零

电力系统的供电是将6kV以上的高压电经变压器降压后,送给工厂和用户使用。我国采用三相四线制供电,变压器负端中性点接地称为工作接地,从中性点引到用户的线称为工作零线。

用电设备外壳与工作零线相接称为保护接零。其优点是当绝缘损坏,有一相线碰壳时,通过外壳设备使该相线与零线形成短路(即短路碰壳),利用短路时产生的大电流,促使线路保护装置断开(如熔断器断开),以消除触电的危险。

必须注意零线不准接熔断器。

常用电子仪器、家用电器均采用交流单相220V供电,其中输电线一根为相线,一根为工作零线。

保护接零是指电器外壳要接地,即除火线、零线外,还应有一根保护零线,保护接零的措施是采用三芯接头。正确的接法是E接外壳,L接相线,N接工作零线。

必须注意不能把工作零线与保护零线接在一起,这样不仅不能起到保护作用,反而可能使外壳带电,当人体接触电器外壳时引起触电。

保护接零(地线)和工作零线相比,对地电压均为零,但保护零线不能接熔断器,而工作零线可以接熔断器。(二)三相电路的保护接地

在没有中性点接地的三相三线制电路系统中,用电设备的外壳与大地连接起来称为保护接地。

当一相线碰到用电设备的外壳而设备未接地时,人触及设备外壳要发生单相触电。当采用保护接地时,接地电阻远小于人体电阻。因此,当人体接触电外壳时,由于接地电阻(R)远小于人体电阻b(R),产生的大电流通过R到地,使电路保护装置动作,可避免人rb体的触电危险。

根据国家有关标准规定,接地电阻R≤4~10Ω。b(三)漏点保护开关

漏点保护开关也称为触电保护开关,是一种切断型保护安全技术,它比接地保护或接零保护更灵敏、更有效。漏电保护器有电压型和电流型两种,其工作原理基本相同,可把它看成是一种具有检测电功能的灵敏继电器。

漏点保护开关的主要作用是防止人身触电,在某些条件下,也能起到防止电气火灾的作用。

按照国家标准规定,电流型漏电保护开关电流与时间乘积(又称电击强度)小于等于30mΑ·s。实际产品额定动作电流一般为30mΑ,动作时间为1s(乘积为30mΑ·s),如果是在潮湿等恶劣环境,可以选用动作电流更小的规格。(四)装接操作

在电子产品装接工作中,除了要加强用电安全外,还要防止机械损伤和烫伤,相关的操作要求如下。(1)裂开、破损的或松动的工具柄,在使用前要进行替换或修理。(2)在印制板上剪元件引脚时,斜口钳的开口端应不朝向自己,以免线段弹伤脸部。(3)使用螺丝刀紧固螺钉时,应防止打滑伤及自己的手。(4)要把工具和材料放稳,不让其滑动、滚动或落下。(5)传递带尖工具时,其带尖端应背向对方。(6)使用钻床时,一定要用钻床台钳或其他夹具把工件夹牢。(7)拿电烙铁时,只能拿其手柄。(8)烙铁不用时,要放在专门的烙铁架上。(9)不能用手触摸在通电状态下的功率器件、散热片、变压器等,以免烫伤。(10)不要随意乱甩烙铁头上多余的锡。

四、静电防护

ESD(Electro Static Discharge)即静电放电,是一种广泛存在的自然现象。日常生活可以感觉到的静电现象包括人在地毯上行走及接触把手时的触电感、冬天穿毛衣时所产生的噼啪声等,这些对我们日常生活没有很大的影响,但对电子元件及电子线路板有很大的冲击。(一)静电的基本知识(1)静电:物体表面所带过剩或不足的相对静止不动电荷,称为静电。(2)静电放电(ESD):具有不同静电电位的物体,由于直接接触或静电感应引起物体间的静电电荷转移,在静电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质面进行放电的现象。(二)静电产生的原因

常状态下,原子的质子数和电子数相同,物质处于电中性状态,宏观上表现出不带电现象。当电子由于某种原因在不同原子间发生转移,物质失去电平衡,静电因此产生。(1)导致静电产生原因:摩擦、碰撞、剥离;静电感应;电容改变;压电效应;电磁辐射感应。(2)导致静电增加原因:低温度(空气干燥);一定的活动(走动、推动、移动、或滚动);快速运动;所接触的材料类型(特别是合成材料、普通塑料和绝缘体)。

常见物品的起电序列:(-)+)

金、银、铜、硬橡皮、棉花、纸、铝、羊毛、尼龙、人的头发、玻璃、人手(3)静电放电(ESD)与人体的反应:>3000V能感觉到;>4000V能听到;g>5000V能看到。(三)静电在电子工业中的危害

1.静电在电子工业中的危害(1)即时失效(约占10%):指一次性造成电子元件介质击穿或烧毁永久性失效。(2)延时失效(约占90%):造成器件的性能劣化或参数指标下降,仍可能通过所有检验和测试,但产品在使用中会过早出现故障和失效。

2.引起失效的几种情况(1)造成PN结软击穿,产品可靠性下降。(2)芯片内多晶硅或金属互连击穿,废品率上升。(3)芯片内引线击穿,废品率上升。

3.静电防护方法

在实际生产中,主要从两个方面进行静电防护,即防止静电的积聚和对已积聚的静电进行泄放。

常用的方法有以下几种。(1)接地法:接地能消除导体上的静电,接地电阻应小于100Ω。绝缘体直接接地反而容易发生静电放电,应在绝缘体与大地69之间保持10~10Ω的电阻。(2)泄漏法:增加空气的湿度可以降低绝缘体的绝缘性,增加静电通过绝缘体表面的泄放。使用导电橡胶或喷涂导电塑料效果也很好。(3)中和法:主要通过感应中和、离子风中和等方法将静电荷中和掉。(4)工艺控制法:从工艺流程、材料选用、设备安装和操作管理等方面实行一些措施,对静电加以控制。(5)消除人体的静电:穿戴防静电工作服和防静电鞋等。

4.常用静电防护器材(1)防静电工作台。(2)人员用的防静电碗带。(3)EOS防护桌面。(4)EOS防护地板、地垫。(5)建筑地面。(6)公共接地点。(7)大地。

5.静电的防护

工作人员在工作时要穿戴好防静电服,防静电鞋。戴好放静电手腕或防静电手套。工作台上要垫上防静电台垫,工作车间最好配上离子风机,设备要有良好的接地。(1)生产前的准备。

① 穿防静电工作服。

② 带好接地环(手腕带/脚腕带)。

③ 通过仪器测试。

④ 检查ESD装备是否完好。(2)操作过程。

① 拿元件前双手触摸工作台面。

② 将器件引脚向下放在消散静电的台面上。

③ 不要在任何表面上拖动或滑动。

④ 拿住集成块,而不是引脚。

⑤ 非导体应与静电安全工作区保持1m以上的距离。

⑥ 只有在静电安全工作区才将元器件及电路板从防静电包装盒中拿出。

⑦ 将静电敏感元器件放在抗静电容器内或包装盒中。

⑧ 将搬运次数减少到最低限度。

五、文明生产

文明生产,简单地讲就是生产要讲文明,生产要讲科学性。文明生产是保证产品质量和安全生产的重要条件。为了提高企业员工的整体素质,每一个人进入企业前,必须进行职前教育,经过培训,逐步形成遵守纪律和严格执行工艺操作规程的习惯。

文明生产的内容有以下7个方面。(1)生产场地必须清洁整齐。工作台案、工作台地面及常用仪器设备等要保持清洁整齐。光线充足,通风排气良好,周围环境的颜色也要和谐得当。(2)操作过程用的工具、仪表设备等要有条理地放在操作者附近,并自觉妥善使用和保管。(3)各种零件、部件等都要排列有序地放在合理的位置上,有的还要加防尘、防碰装置。(4)进入实训室或生产场地应按规定穿戴工作服、鞋、帽,必要时应戴手套。(5)必须保持工作室的安静,不要大声喧哗。讲究个人卫生,不得在工作室吃零食。(6)实训完毕,将工作台上的工具、仪器设备等复原,把无用的丢弃物放入专门容器内。(7)做到操作标准化、规范化。

项目一 常用工具的认识与使用

项目描述

电子产品的组装、调试及维修过程中,经常需要使用焊接、测量、拆卸等工具。正确地认识和使用这些常用工具,将直接影响组装、调试及维修过程中的工作效率和工艺质量。本项目通过对常用工具的结构和分类等介绍,来认识常用工具的特点,掌握常用工具的正确选用、使用方法、操作要领等基本技能。

知识准备

电子产品的组装、调试及维修过程中常用工具有电烙铁、热风枪、万用表、螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、斜口钳、镊子等,可用来进行焊接、测量和拆卸元器件及装配件。

1.1 电烙铁的认识与使用

电烙铁是电子焊接中最常用的工具,作用是将电能转换成热能对焊接点部位进行加热焊接,电烙铁是用来焊锡的,正确地选择合适的电烙铁,是保证焊接质量的基础。1.1.1 电烙铁结构与分类

根据不同的用途、结构、功率等有不同的分类方法,主要按加热元件的结构特点可分为以下5种类型。

1.外热式电烙铁

一般由烙铁头、烙铁芯、外壳、手柄、插头等部分所组成。烙铁头安装在烙铁芯内,以热传导性好的铜为基体的铜合金材料制成,外热式电烙铁的结构如图1-1-1所示。图1-1-1 外热式电烙铁的结构

烙铁头的长短可以调整(烙铁头越短,烙铁头的温度就越高),且有圆斜面形、圆锥形、凿式、尖锥式和弯形等不同的形状,以适应不同焊接面的需要,常用烙铁头的形状如图1-1-2所示。图1-1-2 常用烙铁头的形状

2.内热式电烙铁

内热式电烙铁的发热元件装在烙铁头的内部,由于发热芯子装在烙铁头里面,故称为内热式电烙铁。芯子是采用极细的镍烙电阻丝绕在瓷管上制成的,在外面套上耐高温绝缘管。烙铁头的一端是空心的,它套在芯子外面。内热式电烙铁的结构如图1-1-3所示。图1-1-3 内热式电烙铁的结构

3.感应式电烙铁

感应式电烙铁又称为速热烙铁或焊枪,如图1-1-4所示。它里面实际是一个变压器,这个变压器的匝数只有一匝。当变压器初级通电时,次级感应的大电流通过加热体,使同它相连的烙铁头迅速达到焊接所需的温度。这种电烙铁的特点是加热快,通电几秒钟就能达到焊接温度,特别适合于断续工作使用,不能用于电荷敏感器件的焊接。这种烙铁会因感应电荷的作用而击穿元器件,如绝缘栅MOS场效应晶体管和绝缘栅MOS电路等。图1-1-4 感应式电烙铁的结构

4.吸锡式电烙铁

在普通直热式烙铁上增加吸锡结构,使其具有加热、吸锡两种功能。也可将吸锡器做成单独的一种工具,使用吸锡器时,要及时清除吸入的吸渣,保持吸锡孔通畅。在检修电子整机产品时,经常需要拆下某些元器件或部件。使用吸锡式电烙铁能够方便地吸附印制电路板焊接点上的锡,使焊接件与印制板脱离,从而可以方便地进行检查和修理。

5.调温及恒温式电烙铁

调温电烙铁可有自动和手动两种。手动式调温实际上就是将电烙铁接到一个可调电源上,如调压器上,由调压器上刻度可调定电烙铁温度,如图1-1-5所示。图1-1-5 手动可调恒温电烙铁

自动调温电烙铁靠温度传感元件监测烙铁头温度,并通过放大器将传感器输出信号放大,控制电烙铁供电电路,从而达到恒温目的。轻便式调温电烙铁无需接控制台,它配备三个标准温度调节钮,分别是360℃、390℃、420℃,当需调节温度时,只需在电烙铁手柄上装上合适的温度调节钮。温度调节钮上标有电烙铁温度,容易确认操作温度。其中一些电烙铁将供电电压降为24V或12V低压供给发热元件,有利于焊接操作安全和防静电保护集成电路,如CMOS等器件,但相应的价格也高,使这种电烙铁的推广受到一些限制,其特点是恒温装在烙铁体内,核心是装在烙铁头上的强磁体传感器。强磁体传感器的特性是能够在温度达到时使磁性消失,这一特征正好用来作为磁控开关来控制加热元件的通断,从而控制烙铁的温度,如图1-1-6所示。图1-1-6 磁控恒温式电烙铁

6.其他电烙铁

除上述介绍的几种常见的烙铁外,还有一些特殊功能的电烙铁。电池电烙铁使用3节AA电池供电,功率5W,可在300℃的工作温度下工作40多分钟,适合于器件的现场维修焊接等。无铅电烙铁特别针对无铅焊料及其工艺要求设计,符合未来对电子产品的环保要求。1.1.2 电烙铁的选择

1.选用电烙铁一般遵循以下原则(1)烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度。(2)烙铁头的顶端温度要与焊料的熔点相适应,一般要比焊料熔点高30~80℃(不包括在电烙铁头接触焊接点时下降的温度)。(3)电烙铁热容量要恰当。烙铁头的温度恢复时间要与被焊件物面的要求相适应。温度恢复时间是指在焊接周期内,烙铁头顶端温度因热量散失而降低后,再恢复到最高温度所需时间。它与电烙铁功率、热容量及烙铁头的形状长短有关。

2.选择电烙铁的功率原则

对于一般科研、生产,可以根据不同焊接对象选择不同功率的普通电烙铁,通常就能够满足需要。表1-1-1提供了选择电烙铁的依据,可供参考。表1-1-1 电烙铁的选择依据1.1.3 电烙铁的使用

1.电烙铁的握法

电烙铁的握法分为反握法、正握法和握笔法三种,如图1-1-7所示。(1)反握法。用五指把电烙铁的柄握在掌内。此法适用于大功率电烙铁,焊接散热量大的被焊件。(2)正握法。此法适用于较大的电烙铁,弯形烙铁头一般也用此法。(3)握笔法。用握笔的方法握电烙铁,此法适用于小功率电烙铁,焊接散热量小的被焊件,如焊接收音机、电视机的印制电路板及其维修等。图1-1-7 电烙铁的握法

2.上锡

新的电烙铁在使用前先要上锡,接通电源后等一会儿烙铁头的颜色会变,证明烙铁发热了,涂上助焊剂,然后用焊锡丝放在烙铁头上给烙铁头上均匀地镀上锡,使烙铁不易被氧化。在使用中,应使烙铁头保持清洁,并保证烙铁的尖头上始终有焊锡,如图1-1-8所示。

3.电烙铁使用注意事项(1)根据焊接对象合理选用不同类型的电烙铁。图1-1-8 烙铁头上锡(2)电烙铁是捏在手里的,使用时千万注意安全。新买的电烙铁先要用万用表电阻挡检查一下插头与金属外壳之间的电阻值,万用表指针应该不动,否则应该彻底检查。(3)电烙铁不宜长时间通电而不使用,这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断,缩短其寿命,同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化,甚至被“烧死”不再“吃锡”。如果烙铁头“灰暗”看不见亮光、热的烙铁不能上锡,可用金属丝把烙铁头擦干净,再用焊锡丝镀上锡。实在不行就拔了电源,待烙铁凉了,用锉刀或砂纸打磨抛光烙铁头,重新上锡。(4)电烙铁应放在烙铁架上,并注意导线等物不要碰烙铁头。(5)使用过程中不要任意敲击电烙铁头以免损坏。内热式电烙铁连接杆钢管壁厚度只有0.2mm,不能用钳子夹以免损坏。在使用过程中应经常维护,保证烙铁头挂上一层薄锡。

1.2 热风枪的认识与使用

热风枪也称为热风工作台,主要是利用发热电阻丝的枪芯吹出的热风来对元件进行焊接与摘取元件的工具。用热风工作台很容易拆焊SMT元器件,能安全拆焊QEP(Quad Flat Package,方形扁平封装)、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier,有引线塑料芯片载体)、SOP、BGA(Ball Grid Array球栅阵列)等对温度敏感的元器件。1.2.1 热风枪的外形结构

热风枪主要由气泵、线性电路板、外壳、手柄等组件组成,如图1-2-1所示。图1-2-1 热风枪外形结构

它的内部是一个电热炉,用一把小风扇将电热丝产生的热量以风的形式送出。在风枪口有一个传感器,对吹出的热风的温度进行取样,再将热能转换成电信号来实现热风的恒温控制和温度显示。热风枪还有大小不等的风枪口的喷头,可以根据使用的具体情况来选择喷头的大小,热风枪面板结构如图1-2-2所示。图1-2-2 热风枪面板结构

面板左下侧有一个风量调节钮,顺时针旋转可以使风枪口输出的风量变大,逆时针旋转则减小。风量的调节范围共有个挡,在同一温度(指显示温度)下,风量越小,风枪口送出的实际温度就越高,反之越低。

面板右侧下方是设定温度调节钮,可调范围为100~480°C,顺时针旋动温度调节钮,可以提高热风枪输出的温度。上方有一个显示屏,显示的是当前风枪口送出的实际温度,按下显示屏右侧的按钮后显示设定的温度。1.2.2 热风枪的使用

1.热风枪的初步测试(1)把热风枪的手柄挂在专用支架上,将热风枪电源插头插入电源插座,电源开关打到ON位置。(2)在热风枪喷头前10cm处放置一纸条,调节热风枪的风量调节旋钮,当热风枪的风速在1至8挡变化时,观察热风枪的风力情况。(3)在热风枪喷头前10cm处放置一纸条,调节热风枪的温度调节旋钮,当热风枪的温度在1至8挡变化时,观察热风枪的温度情况。(4)完毕后,将热风枪电源开关OFF位置,先把设定温度调节钮调到最小并将气流调节钮调大,大概2~3分钟后,热风枪内的余热散尽时才可关掉电源。

2.使用热风枪拆装元器件(1)直插元件的拆卸。

根据焊盘大小换上合适的喷嘴,将电源开关打到ON位置使热风枪正常工作,按图1-2-3的握法,对准焊盘的根部加热。根据不同的线路基板材料和不同的焊盘,选择合适的温度和风量,如图1-2-4所示。图1-2-3 热风枪的握法图1-2-4 直插元件的拆焊

直插元件拆卸具体的操作技巧参见项目六THT元器件的拆装。(2)贴片元件的拆装。

① 贴片元件的拆卸。根据不同的线路基板材料选择合适的温度及风量,使喷嘴对准贴片元件的引脚,反复均匀加热,待达到一定温度后,用镊子稍加力量使其自然脱离主板。

② 贴片元件的安装。在已拆贴片元件的位置上涂上一层助焊剂,然后把焊盘整平,用热风把助焊剂吹匀,对准位置,放好贴片元件,用镊子进行固定。使喷嘴对准贴片元件的引脚,反复均匀加热,待达到一定温度后,冷却几秒后移开镊子即可。

贴片元件拆卸具体的操作技巧参见项目七SMT元器件的拆装。

1.3 万用表的认识与使用

万用表是一种多功能、多量程的便携式电子电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。有些万用表还可测量电容、电感、功率、晶体管共射极直流放大系数等。

万用表一般可分为指针式万用表和数字式万用表两种。1.3.1 万用表的结构

1.指针式万用表的外形结构

指针式万用表的形式很多,但基本结构是类似的。指针式万用表的结构主要由表头、转换开关(又称为选择开关)、测量线路等三部分组成,图1-3-1为MF47型万用表的面板结构图。

表头上的表盘印有多种符号、刻度线和数值。符号A-Ⅴ-Ω 表示这只电表是可以测量电流、电压和电阻的多用表。表盘上印有多条刻度线,其中右端标有“Ω”的是电阻刻度线,其右端为零,左端为∞,刻度值分布是不均匀的。符号“-”或“DC”表示直流,“~”或“AC”表示交流,“~”表示交流和直流共用的刻度线。刻度线下的几行数字是与选择开关的不同挡位相对应的刻度值。图1-3-1 MF47型万用表的面板图

转换开关用来选择被测电量的种类和量程(或倍率)。万用表的选择开关是一个多挡位的旋转开关,用来选择测量项目和量程(或倍率)。一般的万用表测量项目包括:“mA”直流电流、“V”直流电压、“V~”交流电压、“Ω”电阻。每个测量项目又划分为几个不同的量程(或倍率)以供选择。

表笔分为红、黑二只。使用时应将红色表笔插入标有“+”号的插孔中,黑色表笔插入标有“-”号的插孔中。另外MF47型万用表还提供2500V交直流电压扩大插孔以及5A的直流电流扩大插孔。使用时分别将红表笔移至对应插孔中即可。

在使用指针式万用表之前,应先进行“机械调零”,即在没有被测电量时,使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。

2.数字式万用表的外形结构

数字式万用表是指测量结果主要以数字的方式显示的万用表,图1-3-2为DT9205A型数字式万用表的实物图。

数字式万用表与指针式万用表相比,具有以下特点:(1)采用大规模集成电路,提高了测量精度,减少了测量误差。(2)以数字方式在屏幕上显示测量值,使读数变得更为直观、准确。(3)增设了快速熔断器和过压、过流保护装置,使过载能力进一步加强。图1-3-2 DT9205A型数字式万用表(4)具有防磁抗干扰能力、测试数据稳定,能使万用表在强磁场中也能正常工作。(5)具有自动调零、极性显示、超量程显示及低压指示功能。有的数字万用表还增加了语音自动报测数据装置,真正实现了会说话的智能型万用表。1.3.2 万用表的使用

1.万用表测量电阻(1)测量步骤。

① 机械调零(数字式万用表此步省略)。将万用表按放置方式(MF47型是水平放置)放置好;看万用表指针是否指在左端的零刻度上;若指针不指在左端的零刻度上则用一字形螺丝刀调整机械调零螺钉,使之指零。

② 初测。将红色表笔插入标有“+”号的插孔中,黑色表笔插入标有“-”号的插孔中,万用表的转换开关拨到Ω×100挡(数字式万用表将转换开关拨到Ω中任何意一挡)。红黑表笔分别接被测电阻的两引脚,进行测量。

③ 选择合适倍率(根据所示数值选择合适的Ω挡位)。

a.合适倍率的选择标准。指针式万用表:使指针指示在中值附近。最好不使用刻度左边三分之一的部分,这部分刻度密集,读数偏差较大,即指针尽量指在欧姆挡刻度尺的数字5~50之间。

数字式万用表:当被测量超过最大指示值时,即显示“1”时,转换到较大的挡位;当被测量超过最大指示值时,即显示“0”时,转换到较小的挡位。

b.快速选择合适倍率的选择方法:示数偏大,转换挡位增大;示数偏小,转换挡位减小。指针式万用表示数偏大或偏小是指相对刻度尺上数字5~50的区间而言,指针指在5的右边时称为示数偏小;指针指在50的左边时称为示数偏大。

④ 欧姆调零(数字万用表此步省略)。倍率选好后要进行欧姆调零,将两表笔短接后,转动零欧姆调节旋钮,使指针指在电阻刻度尺右边的“0”处。

⑤ 测量及读数。将红、黑表笔分别接触电阻的两端,读出电阻值大小。

指针式万用表读数方法:表头指针所指示的示数乘以所选的倍率值即为所测电阻的阻值。例如,选用R×100挡,指针指示40,则被测电阻值为40×100=4000Ω=4kΩ。

数字式万用表读数方法:直接读数×所在挡位的单位。(2)电阻挡测量注意事项。

① 当电阻连接在电路中时,首先应将电路的电源断开,决不允许带电测量。若带电测量则容易烧坏万用表,会使测量结果不准确。

② 指针式万用表内干电池的正极与面板上“-”号插孔相连,干电池的负极与面板上的“+”号插孔相连。数字式万用表内干电池的正极与面板上“+”号插孔相连,干电池的负极与面板上的“-”号插孔相连。在测量电容和晶体管等器件的电阻时要注意极性。

③ 每换一次倍率挡,指针式万用表都要重新进行欧姆调零。

④ 不允许用万用表电阻挡直接测量高灵敏度表头内阻,因为这样做可能使流过表头的电流超过其承受能力(微安级)而烧坏表头。

⑤ 不准用两只手同时捏住表笔的金属部分测电阻,否则会将人体电阻并接于被测电阻而引起测量误差,因为这样测得的阻值是人体电阻与待测电阻并联后的等效电阻的阻值,而不是待测电阻的阻值。

⑥ 电阻在电路测量时可能会引起较大偏差,因为这样测得的阻值是部分电路电阻与待测电阻并联后的等效电阻的阻值,而不是待测电阻的阻值。最好将电阻的一只引脚断开进行测量。

⑦ 用万用表不同倍率的欧姆挡测量非线性元件的等效电阻时,测出电阻值是不相同的。这是由于各挡位的中值电阻和满度电流各不相同所造成的,机械表中,一般倍率越小,测出的阻值越小。

⑧ 测量晶体管、电解电容等有极性元件的等效电阻时,必须注意两只表笔的极性。

⑨ 测量完毕,将转换开关置于交流电压最高挡或空挡。

2.万用表测量电压

若测量交流则将万用表电压挡使转换开关拨到交流(或AC)区域,测量直流则将万用表电压挡拨到直流(或DC)区域。(1)更换万用表转换开关至合适挡位。弄清楚要测的电压性质是直流电还是交流电,将转换开关转到对应的电压挡(直流电压挡或交流电压挡)。使用指针式万用表时若不清楚待测电压极性可按先用最高直流电压挡试测,指针动说明是直流电;指针不动,说明可能是量程太大或是交流电。(2)选择合适量程。根据待测电路中电源电压大小大致估计一下被测直流电压的大小选择量程。若不清楚电压大小,应先用最高电压挡试测量,后逐渐换用低电压挡直到找到合适的量程为止。

电压挡合适量程的标准是:指针尽量指在刻度盘的满偏刻度的2/3以上位置(与电阻挡合适倍率标准有所不同,要注意)。(3)测量方法。万用表测电压时应使万用表与被测电路相并联。将万用表红表笔接被测电路的高电位端即直流电流流入该电路端,黑表笔接被测电路的低电位端即直流电流流出该电路端。例如,测量干电池的电压时,将红表棒接干电池的正极端,黑表棒接干电池的负极端。(4)正确读数。

① 指针式万用表应找到所读电压刻度尺。仔细观察表盘,直流电压挡刻度线应是表盘中的第二条刻度线。表盘第二条刻度线下方有V符号,表明该刻度线可用来读交直流电压、电流。数字式万用表为读出数值×所在挡位的单位。

② 指针式万用表选择合适的标度尺。在第二条刻度线下方有三个不同的标度尺:0-50-100-150-200-250、0-10-20-30-40-50、0-2-4-6-8-10。根据所选用不同量程选择合适标度尺,例如:0.25V、2.5V、250V量程可选用0-50-100-150-200-250这一标度尺来读数;1V、10V、1000V量程可选用0-2-4-6-8-10标度尺;50V、500V量程可选用0-10-20-30-40-50标度尺。因为这样读数比较容易、方便。

③ 指针式万用表确定最小刻度单位。根据所选用的标度尺来确定最小刻度单位。例如,用0-50-100-150-200-250标度尺时,每一小格代表5个单位;用0-10-20-30-40-50标度尺时,每一小格代表1个单位;用0-2-4-6-8-10标度尺时,每一小格代表0.2个单位。

④ 读出指针示数大小。根据指针所指位置和所选标度尺读出示数大小。例如,指针指在0-50-100-150-200-250标度尺的100向右过2小格时,读数为110。

⑤ 读出电压值大小。根据示数大小及所选量程读出所测电压值大小。例如,所选量程是2.5V,示数是110(用0-50-100-150-200-250标度尺读数的),则所测电压值是(110/250)×2.5=1.1V。

⑥ 读数时,视线应正对指针,即只能看见指针实物而不能看见指针在弧形反光镜中的像所读出的值。

如果被测的电压大于1000V时,则可将1000V挡扩展为2500V挡。方法很简单,转换开关置1000V量程,红表棒从原来的“+”插孔中取出,插入标有2500V的插孔中即可测2500V以下的高电压了。

3.万用表测量电流

万用表除了进行电阻、电压的测量之外还能测量电流。MF47型万用表只可以测量直流电流,而不能进行交流电流的测量(因为交流电流测量所需场合较少)。测量交流则将万用表电压挡转换开关拨到A(或mA)区域。(1)测量步骤

① 机械调零(数字式万用表此步省略)。和测量电阻、电压一样,在使用之前都要对万用表进行机械调零。机械调零方法同前面测电阻、测电压的机械调零操作一样。

② 选择量程。根据待测电路中电源的电流大致估计一下被测直流电流的大小,选择量程。若不清楚电流的大小,应先用最高电流挡测量,逐渐换用低电流挡,直至找到合适电流挡(标准同测电压)

③ 测量方法。使用万用表电流挡测量电流时,应将万用表串联在被测电路中,因为只有串联连接才能使流过电流表的电流与被测支路电流相同。测量时,应断开被测支路,将万用表红、黑表笔串接在被断开的两点之间。特别应注意电流表不能并联接在被测电路中,这样做是很危险的,极易使万用表烧毁。同时注意红、黑表棒的极性,红表棒要接在被测电路的电流流入端,黑表棒接在被测电路的电流流出端(同直流电压极性选择一样)。

④ 正确使用刻度和读数。指针式万用表测直流电流时选择表盘刻度线同测电压时一样,都是第二道(第二道刻度线的右边有mA符号)。其他刻度特点、读数方法同测电压一样。数字式万用表读数方法:直接读数×所在挡位的单位。

如果测量的电流大于500mA时,可选用5A挡。操作方法:转换开关置500mA挡量程,红表棒从原来的“+”插孔中取出,插入万用表右下角标有“5A”的插孔中即可测5A以下的大电流了。(2)电流挡测量注意事项

① 测电流时转换开关的位置一定要置电流挡处。

② 万用表与被测电路之间的连接必须是串联关系。

③ 不能带电测量。测量中人手不能碰到表棒的金属部分,以免触电。

1.4 其他工具的认识与使用

1.4.1 螺丝刀

螺丝刀也称为起子或改锥,是电子产品制作常用的主要工具之一,不但用于装配紧固螺丝等,还用于调节电路中的某些元器件,如中周磁芯、微调电位器,以及各种可调部位等。

1.普通螺丝刀

普通螺丝刀常见有十字形螺丝刀与一字形螺丝刀两种形式,如图1-4-1所示。这两种形式的螺丝刀应备有不同的规格,以供不同场合使用。为了在操作时不致造成机内错误短路,可在螺丝刀上套一段塑料管。图1-4-1 普通螺丝刀

2.专用螺丝刀(1)无感螺丝刀。可用来调节中周磁芯,可用有机玻璃、胶木棒、不锈钢、木质、铜质材料自制而成,如图1-4-2所示图1-4-2 无感螺丝刀(2)纤细平口螺丝刀。可以用自行车钢丝条来做,也可用小平口螺丝刀磨制,其刀口宽约2mm,厚度为0.3~0.4mm,它主要用来拆卸小型电位器拨盘的紧固螺丝。(3)3.5mm话筒插座螺丝刀。用来拆卸话筒插座的紧固螺帽。它可以用刀口宽度为8mm的平口螺丝刀改造而成。改制时先将刀口退火,然后用小锉刀加工,加工完成再淬火后便可使用。

现在的十字形螺钉较多,故十字形螺丝刀的规格应备得全一些。1.4.2 钢丝钳

钢丝钳用来紧固、夹持元器件,也常用于剪断元器件多余的引脚等,如图1-4-3所示。图1-4-3 钢丝钳1.4.3 尖嘴钳

尖嘴钳比钢丝钳使用更为灵巧,在用力不大的场合下可代替钢丝钳,如图1-4-4所示。通常用来夹持小螺丝针、小螺母,或弯折、剪短元器件的引脚,特别是在拆装底板,在人的手伸不进的部位进行动作,就必须使用尖嘴钳。常用规格为4~5英寸。1.4.4 斜口钳

斜口钳是一种剪切焊接在印制电路板上元器件引脚的较佳工具,如图1-4-5所示。图1-4-4 尖嘴钳图1-4-5 斜口钳

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