Giáo trình Thực hành Điện tử - Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in docx

Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 15 Bài 2: KỸ THUẬT XI HÀN VÀ THIẾT KẾ MẠCH IN I.THIẾT BỊ SỬ DỤNG: - Mỏ hàn điện 40W, đồ gác mỏ hàn điện. - Dây đồng mỗi học sinh khoãng 0,5m. - Chì hàn, nhựa thông hàn, kềm cắt và dao. - Mạch in mỗi học sinh 1tấm mạch in 4x5cm. - Thuốc ngâm mạch in. - Giấy nhám nhuyễn, bút lông dầu. II.MỤC TIÊU: - Nắm được phương pháp hàn và sử dụng mỏ hàn. - Thực hành các mối hàn cơ bản theo đúng thao tác kỹ thuật. - Hàn được các mối nối đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật. - Hàn linh kiện và vận hành vào mạch. - Thiết kế được mạch in theo đúng yêu cầu. III.NỘI DUNG: 3.1 KỸ THUẬT XI HÀN 3.1.1 Dụng cụ đồ nghề: 3.1.1.1 Mỏ hàn điện: - Sử dụng loại mỏ hàn dùng điện trở đốt nóng 40W (không dùng mỏ hàn đốt nóng theo nguyên lý ngắn mạch thứ cấp biến áp, để tránh ảnh hưởng của từ trường lên linh kiện khi hàn, nhất là đối với IC CMOS). - Đồ gác mỏ hàn: khi chưa sử dụng mỏ hàn ta phải gác mỏ hàn vào đồ gác mỏ hàn. Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 16 3.1.1.2 Chì hàn, nhựa thông: - Chì hàn được dùng trong quá trình lắp ráp các mạch điện tử. Chì hàn dễ nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 60 0 C ÷ 80 0 C, có đường kính 1mm, ruột rỗng chứa nhựa thông, hoặc được bọc nhựa thông bên ngoài. - Nhựa thông (chloro-phyll) ở dạng rắn màu vàng nhạt. Ta nên đựng nhựa thông vào hộp để tránh tình trạng vỡ vụn và dễ bảo quản hơn. Nhựa thông có hai công dụng: rửa sạch (chất tẩy) nơi cần hàn để chì dễ bám chặt, bảo vệ mối hàn với môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất…). 3.1.1.3 Các loại kềm: - Kềm cắt: - Kềm mỏ vòt: 3.1.1.4 Dao, giấy nhám nhuyễn: 3.1.2 Cách chuẩn bị mỏ hàn: - Kiểm tra đầu mỏ hàn nếu lỏng phải bắt lại vít đầu mỏ hàn. Kiểm tra dây cấp nguồn điện. - Làm sạch đầu mỏ hàn bằng giấy nhám. - Cấp điện, đợi mỏ hàn nóng phải tiến hành xi chì lên đầu mỏ hàn ngay, tránh để mỏ hàn nóng lâu sẽ bị oxy hóa. - Nếu chưa sử dụng phải gác mỏ hàn vào đồ gác mỏ hàn. 3.2.2. Trình tự thực hiện thao tác xi chì trên dây dẫn: - Tuốt lớp vỏ nhựa cách điện trên dây. - Dùng dao hay giấy nhám đánh sạch lớp oxide hay lớp men cách điện bao quanh dây dẫn. Nếu sử dụng dao phải đặt lưỡi dao nghiêng 45 0 so với mặt dây để tránh trầy xướt dây đồng. Dây được xem là sạch khi dây ửng màu đồng (màu hồng nhạt) bóng đều quanh vị trí vừa làm sạch. Điều quan trọng cần chú ý, sau khi làm sạch ta phải tiến hành xi chì ngay. - Muốn xi chì, đầu tiên phải làm nóng dây dẫn cần xi, đặt mỏ hàn bên dưới và vuông góc với dây. Khi truyền nhiệt quan sát nơi cần xi, màu hồng của dây Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 17 sẽ sẫm dần khi nhiệt độ gia tăng, trong lúc quan sát ta đưa chì hàn tiếp xúc lên dây dẫn, chì hàn đặt khác phía với đầu mỏ hàn. - Khi điểm cần xi chì đủ nhiệt độ, chì sẽ chảy ra và bọc quanh dây tại điểm xi chì. Nhờ thao tác này, nhựa thông có sẳn trong chì chảy ra tẩy sạch điểm cần xi, chì loang từ mặt trên xuống phía dưới và đi về phía nguồn nhiệt. Tuy nhiên nếu đưa quá nhiều chì vào điểm xi chì, lớp xi quá dầy hoặc bị bám màu nâu do nhựa thông chảy ra và cháy trên điểm xi chì. - Dây đồng phải luôn tiếp xúc với đầu mỏ hàn, thực hiện liên tục theo nguyên tắc tiến hai bước lùi một bước và xoay tròn dây đồng cho đến khi xong. 3.1.4 Các mối nối hàn dây cơ bản: 3.1.4.1 Hàn đấu hai đầu dây dẫn: Phương pháp hàn này còn gọi là mối hàn ghép đỉnh. Ta dùng phương pháp này khi muốn tạo các đoạn dây dẫn hình đa giác hoặc có thể nối dài hai dây dẫn ngắn. Tuy nhiên, mối hàn này khó thực hiện và có độ bền cơ kém hơn các kiểu khác. 3.1.4.2 Mối hàn ghép song song: Thường dùng để nối hai dây dẫn với nhau. Khoảng cách giao nhau thường được chọn tuỳ theo yêu cầu. Trong quá trình thực tập nên chọn khoảng cách giao nhau ngắn nhất là 5mm rồi tăng dần theo trình độ. 3.1.4.3 Mối hàn ghép vuông góc: Mối hàn đạt yêu cầu phải tạo chì bám đủ quanh điểm đặt hai dây dẫn vuông gốc. Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 18 3.1.4.4 Hàn xoắn: dùng để hàn gộp các dây dẫn nhiều sợi. 3.1.4.5 Hàn linh kiện lên mạch in: Khi hàn dùng chì hàn chấm nhanh lên chân linh kiện tại mối hàn. Không để mỏ hàn quá lâu tại mối hàn sẽ làm tróc đường mạch in. Chân linh kiện không để thò dài qua mối hàn. Đối với linh kiện không chịu được nhiệt phải dùng kẹp tản nhiệt. 3.1.5 CÁC BÀI THỰC TẬP - Học sinh tiến hành xi chì lên dây dẫn theo các bước đã được hướng dẫn. Thực hiện đúng các thao tác kỹ thuật cho đến khi đạt yêu cầu. - Thực hiện các mối hàn dây cơ bản. Khi thực tập cố gắng không để rơi vào các mối hàn không đạt yêu cầu. - Sinh viên dùng dụng cụ uốn cong, kết hợp với các cách hàn ghép tiến hành hàn tên của mình và các hình theo đúng yêu cầu kỹ thuật. - Thực hành hàn linh kiện lên board mạch nổi. 3.2 KỸ THUẬT MẠCH IN 3.2.1 Một số quy tắc khi thiết kế một mạch in: - Đơn giản hóa sơ đồ nguyên lý. - Phải biết nhận dạng và chân linh kiện, yêu cầu bố trí linh kiện. - Các linh kiện phải có chổ hàn chân linh kiện riêng, không hàn hai chân linh kiện vào một lỗ. - Đường mạch in có thể đi vào giữa hai chân linh kiện nhưng hai linh kiện không được nằm chồng chéo lẫn nhau. - Các đường mạch không tiếp xúc ở sơ đồ nguyên lý thì trên mạch sơ đồ mạch in không được giao nhau. Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 19 3.2.2 . Quy trình thiết kế mạch in trên giấy: - Dùng một tờ giấy chia ô ly và đặt các linh kiện lên đó. Sắp xếp hợp lý vị trí các linh kiện: các transistor hay IC công suất thì đặt nơi để bắt miếng nhôm tản nhiệt, các nút chỉnh đặt nơi không bị cản trở để điều chỉnh, các IC và các linh kiện bán dẫn khác phải đặt xa các linh kiện phát nhiệt mạnh. Nếu mạch làm việc ở tần số cao thì còn phải chú ý đến tham số ký sinh. - Dùng viết chấm các chân để gắn linh kiện. - Dùng viết tô đậm các đường nối mạch giữa các chân linh kiện. - Cố gắng đặt linh kiện sao cho đường nối mạch có tổng chiều dài ngắn nhất, chiều rộng to nhất và ít uốn cong nhất. - Chú ý linh kiện và các đường mạch nằm đối mặt nhau trên tấm mạch in nenâ ta phải làm sơ đồ bố trí linh kiện ngược với sơ đồ mạch in. Nên thiết lập cả hai sơ đồ tương ứng với hai mặt của tấm mạch in. 3.2.3 Các bước thực hiện một tấm mạch in: - Sau khi đã thiết kế mạch in trên giấy, tiến hành cắt tấm mạch in theo đúng kích thước đã thực hiện trên giấy. - Dùng giũa và giấy nhám chà phẳng các cạnh sắc của tấm mạch in. Dùng giấy nhám nhuyễn chà sạch lớp bẩn và oxy hóa bám ở trên bản mặt đồng của tấm mạch in. - Cắt tấm giấy vừa vẽ sơ đồ mạch in ở trên chập lên tấm mạch bề mặt đồng. Dùng pointou nhọn đánh dấu các điểm nút hay các điểm chân linh kiện lên mạch in (có thể dùng giấy than để in sơ đồ mạch đã vẽ lên bề mặt đồng). - Dùng viết lông dầu (dung môi aceton) tô các điểm hàn chân linh kiện và các điểm pad nối mạch, dùng thước để vẽ các đường nối mạch trên mặt đồng (dựa theo các điểm pointou vừa định vị và sơ đồ mạch đã vẽ trước). Lưu ý các đường tín hiệu vẽ mãnh còn các đường nguồn nên vẽ to; các mối hàn mass và mạch mass phải được thiết kế lớn và chạy bao quanh hệ mạch. - Sau khi đã vẽ xong các đường nối mạch, ta quan sát xem, có vị trí nào bị vẽ không liền nét hay không, độ đậm các đường phải đều nhau, đồng thời không bỏ sót đường mạch nào cả. Trường hợp cần thiết chờ cho mực khô hẳn rồi đồ lại một lần nữa. Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 20 - Dùng dao bén cạo sửa các biên của đường mạch sao cho đường mạch an tồn và đẹp. - Khi đã vẽ hoàn chỉnh, chờ cho mưc khô rồi cho bảng mạch ngâm vào dung dịch thuốc ngâm mạch in. Mặt đồng cho hướng xuống phía dưới, hố chất tẩy sẽ ăn mòn lớp đồng tại các vị trí không bám mực và để nguyên lớp đồng tại các vị trí được bao phủ bằng các đường vẽ mực. Muốn lớp đồng bị “ăn nhanh” thì nên pha bột ngâm với nước ấm, khi tẩy nên lắc tấm mạch in trong chậu thuốc. - Sau khi tẩy xong các vùng đồng không cần thiết, rửa mạch in với nước sạch nhiều lần, dùng xăng hoặc cồn lau sạch các đường mực. - Dung khoan (mũi khoan có đường kính 0,8mm ÷1mm) để khoan các lổ cắm chân linh kiện (có thể dùng máy đục lỗ). - Đánh sơ mạch in bằng giấy nhám nhuyễn và nước, làm sạch rồi sơn phủ lên một lớp dung dịch nhựa thông (nhựa thông có pha xăng) để có thể bảo quản mạch lâu ngày không bị lên lớp ten xanh hoặc ố đen. 3.2.4 CÁC BÀI THỰC TẬP: 3.2.4.1 Vẽ sơ đồ mạch in từ sơ đồ nguyên lý: Học sinh tiến hành thiết kế mạch in trên giấy từ một số sơ đồ mạch nguyên lý sau: - GND +VDC C 2200µF/25V R 560Ω led VAC + 220VAC Các cách xếp linh kiện điển hình theo các mẫu sau: Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 21 - Tiến hành thực hiện mạch in từ sơ đồ thiết kế trên theo sự hướng dẫn của giáo viên. 3.2.4.2 . Khôi phục sơ đồ nguyên lý từ sơ đồ mạch in: 3.2.4.3 Mạch in mẫu của mạch cầu chỉnh lưu : 3.2.4.3.1. Sơ đồ bố chí linh kiện mẫu: 3.2.4.3.1. Sơ đồ thiết kế mạch in mẫu: ~ ~ _ + 3.2.4.3.1. Sơ đồ thiết kế mạch in mẫu bằng chương trình máy tính: . Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 15 Bài 2: KỸ THUẬT XI HÀN VÀ THIẾT KẾ MẠCH IN I.THIẾT BỊ SỬ DỤNG: - Mỏ hàn điện 40W, đồ gác mỏ hàn điện. - Dây đồng mỗi học sinh khoãng. mỏ hàn. - Thực hành các mối hàn cơ bản theo đúng thao tác kỹ thuật. - Hàn được các mối nối đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật. - Hàn linh kiện và vận hành vào mạch. - Thiết kế được mạch in. nhau. - Các đường mạch không tiếp xúc ở sơ đồ nguyên lý thì trên mạch sơ đồ mạch in không được giao nhau. Bài 2: Kỹ thuật xi hàn và thiết kế mạch in 19 3.2.2 . Quy trình thiết kế mạch in trên