Đang tải... (xem toàn văn)
Sau khi học xong giáo trình Chế tạo mạch in và hàn linh kiện người học phải biết sử dụng thành thạo các dụng cụ hàn. Có được kỹ năng thiết kế, chế tạo các mạch in đơn giản, từ đó có cơ sở để phân tích và thiết kế các mạch in phức tạp. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Chế tạo mạch in hàn linh kiện NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Thương mại Vĩnh Phúc, năm 2020 MỤC LỤC TRANG MỤC LỤC Bài 1: KỸ THUẬT HÀN 1.1 Giới thiệu dụng cụ cầm tay 1.2 Phương pháp hàn tháo hàn cấu hình vi điều khiển PIC 18f4520 1.3 Phương pháp xử lý mạch sau hàn 18 Bài 2: CHẾ TẠO MẠCH IN 25 2.1 Thiết kế mạch in 25 2.2 Chế tạo mạch in 27 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… 50 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: CHẾ TẠO MẠCH IN VÀ HÀN LINH KIỆN Mã mô đun: MĐCC14010091 Thời gian thực mô đun: 75 giờ: (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập 57 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun - Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy sau học xong mơn học chuyên môn linh kiện điện tử, đo lường điện tử, mạch điện tử học trước học mô đun chuyên sâu vi xử lý, PLC - Tính chất mơ đun: Là mô đun bắt buộc - Ý nghĩa mô đun: Sau học xong mô đun “Chế tạo mạch in hàn linh kiện” người học phải biết sử dụng thành thạo dụng cụ hàn Có kỹ thiết kế, chế tạo mạch in đơn giản, từ có sở để phân tích thiết kế mạch in phức tạp II Mục tiêu mô đun - Kiến thức: Hiểu phương pháp hàn , tháo gỡ linh kiện chế tạo mạch in mạch điện, điện tử - Kỹ năng: + Hàn tháo mối hàn mạch điện, điện tử an toàn + Chế tạo mạch in đơn giản thiết kế đạt chất lượng tốt + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận, xác học tập thực công việc - Về lực tự chủ trách nhiệm: Dự lớp đầy đủ theo quy định, rèn luyện tác phong công nghiệp, biết cách làm việc nhóm III Nội dung mơ đun Nội dung tổng quát phân bổ thời gian Thời gian (giờ) Số TT Tên mô đun Tổng Lý Thực hành, số thuyết thí nghiệm, Kiểm tra thảo luận, tập Bài 1: Kỹ thuật hàn 28 20 Bài 2: Chế tạo mạch in 47 37 Cộng 75 15 27+30 BÀI KỸ THUẬT HÀN * Mục tiêu bài: Sau học xong học này, sinh viên - Sử dụng dụng cụ cầm tay nghề điện tử kỹ thuật - Hàn tiêu chuẩn kỹ thuật - Tháo hàn an toàn cho mạch điện linh kiện - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh công nghiệp * Nội dung bài: 1.1 Giới thiệu dụng cụ cầm tay a Dụng cụ hàn Dụng cụ hàn bao gồm: Mỏ hàn đế mỏ hàn (xem hình vẽ 1) - Mỏ hàn dụng cụ sử dụng để nung nóng chảy chì hàn, giúp hàn chặt chân linh kiện với bảng mạch, hay linh kiện với - Đế mỏ hàn: nơi giữ mỏ hàn khơng dùng (vẫn cịn nóng) Vì sử dụng mỏ hàn nóng gây nguy hiểm cho người sử dụng vật dụng xung quanh chạm phải Ngoài đế mỏ hàn nơi giữ nhựa thông để thuận tiện cho cơng việc hàn mạch Hình 1.1 Mỏ hàn đế mỏ hàn v Cách sử dụng mỏ hàn: (Thời gian đầu cho sinh viên hàn board mạch, người giữ linh kiện người cịn lại hàn, sau hốn đổi lại vai trị cho nhau) Trình tự thực sử dụng mỏ hàn để hàn linh kiện: - Chấm mỏ hàn vào nhựa thông để rửa mỏ hàn, giúp việc hàn mạch dễ dàng Cho mỏ hàn tiếp xúc với mối hàn để truyền nhiệt Cho chì hàn vào mối hàn, chì hàn chảy khắp mối hàn Đồng thời rút chì hàn mỏ hàn khỏi mối hàn Kiểm tra lại mối hàn: + Mối hàn phải chắn + Mối hàn hao chì + Mối hàn bóng đẹp v Chú ý: Chọn mỏ hàn điện sử dụng điện trở đốt nóng, khơng dùng dạng mỏ hàn đốt nóng theo nguyên lý ngắn mạch thứ cấp biến áp Công suất mỏ hàn thông thường 40W Sử dụng mỏ hàn với công xuất lớn phát sinh vấn đề sau: - Nhiệt lượng lớn từ mỏ hàn tiếp xúc với linh kiện làm hỏng linh kiện - Nhiệt lượng lớn gây tình trạng oxy hóa bề mặt dây dẫn đồng lúc hàn, mối hàn lúc khó hàn Ngồi nhiệt lượng lớn làm cháy nhựa thông (dùng kèm hàn) bám thành lớp đen mối hàn, làm giảm độ bóng tính thẩm mỹ mối hàn - Nhiệt lượng lớn đòi hỏi người sử dụng phải khéo léo để truyền nhiệt thật nhanh đủ vào nơi hàn - Nhiệt lượng lớn làm gãy mũi hàn v Một vài điểm lưu ý sử dụng mỏ hàn: - Sau hàn xong phải tắt mỏ hàn ngay, để bảo vệ đ ầ u mỏ hàn Tránh tình trạng gãy mũi mỏ hàn cấp nguồn cho mỏ hàn lâu mà không dùng - Mỏ hàn tạm thời không sử dụng phải đặt vào đế mỏ hàn, tránh gây nguy hiểm cho vật xung quanh người dùng b Chì hàn nhựa thơng - Chì hàn:(xem hình 1.2) Chì hàn sử dụng để kết nối mối hàn - Chì hàn dùng trình lắp ráp mạch điện tử loại chì hàn dễ nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy khoảng 60oC đến 80o C Loại chì hàn thường gặp thị trường Việt Nam dạng sợi ruột đặc (cuộn lõi hình trụ), đường kính sợi chì hàn khoảng 1mm Sợi chì hàn bọc lớp nhựa thơng mặt ngồi (đối với số chì hàn nước ngồi, lớp nhựa thông thường nằm lõi sợi chì hàn) Lớp nhựa thơng dùng làm chất tẩy q trình nóng chảy chì điểm cần hàn Hình 1.2 Chì hàn - Đối với loại chì hàn có bọc sẵn lớp nhựa thơng màu sắc bóng sợ chì khơng có lớp nhựa thơng bên ngồi Nhựa thơng:( xem hình 1.3) - Nhựa thơng có tên gọi chloro-phyll, loại diệp lục tố lấy từ thơng, thường nhựa thơng dạng rắn, có màu vàng nhạt (khi khơng chứa tạp chất) Ngồi việc sử dụng nhựa thơng lúc hàn nhựa thơng cịn pha với hỗn hợp xăng dầu lửa để phủ lên mạch in, nhằm mục đích bảo vệ mạch in tránh bị oxy hóa, đồng thời giúp cho việc hàn mạch in sau dễ dàng Ngồi việc phủ lớp nhựa thơng mạch in cịn tăng tính thẩm mỹ cho mạch in Hình 1.3 Nhựa thơng v Cơng dụng nhựa thông: Rửa (dùng làm chất tẩy) nơi cần hàn để chì dễ bám chặt Sau hàn nhựa thơng phủ bề mặt mối hàn làm cho mối hàn bóng đẹp, đồng thời cách ly mối hàn với môi trường xung quanh (tránh bị oxy hóa, bảo vệ mối hàn khỏi nhiệt độ, độ ẩm, …) - Giảm nhiệt độ nóng chảy chì hàn v Các lưu ý sử dụng chì hàn nhựa thơng - Chì hàn hàn nên đưa vào mối hàn, tránh đưa chì hàn vào mỏ hàn (mỏ hàn hút chì hàn gây hao chì) - Khi sử dụng nhựa thơng nên để vào đế mỏ hàn để tránh vỡ vụn nhựa thông c Kềm Trong q trình lắp ráp, sửa chữa thơng thường ta phải dùng đến hai loại kềm thông dụng là: kềm cắt kềm mỏ nhọn (đầu nhọn) Kềm cắt (xem hình 1.4) Hình 1.4 Kềm cắt v Công dụng: - Cắt chân linh kiện trình hàn mạch - Cắt đoạn dây chì - Cắt dây dẫn nối mạch v Lưu ý: - Mỗi loại kềm cắt cắt dây dẫn có đường kính tối đa thích hợp - Nếu dùng loại kềm cắt nhỏ để cắt vật dụng có đường kính q lớn làm hư hỏng kềm Kềm mỏ nhọn(xem hình 1.5) Hình 1.5 Kềm mỏ nhọn v Công dụng: - Dùng để giữ đoạn dây đồng (khi xi chì) - Dùng để giữ chân linh kiện hàn - Dùng để giữ đoạn dây - Dùng để bóc vỏ dây dẫn v Lưu ý: - Không dùng kềm mỏ nhọn để bẻ vật cứng gây hỏng kềm (nên dùng kềm kẹp mỏ để bẻ hay uốn vật cứng) - Khơng dùng kềm búa Vì điều làm cho kềm mỏ nhọn bị cứng mở hay đóng lại, gây khó khăn sử dụng d Các dụng cụ khác: Ngoài dụng cụ thơng thường giới thiệu lúc thực hành, sinh viên cần sử dụng thêm vài loại dụng cụ khác: - Dao: Sử dụng để cạo lớp oxit bao quanh dây, đoạn chân linh kiện hay mối hàn Dao sử dụng để gọt lớp nhựa bao quanh dây dẫn - Giấy nhám: Sử dụng thay dao cần phải làm lớp oxit - Nhíp gắp linh kiện: sử dụng để tháo lắp linh kiện mạch Phương pháp hàn tháo hàn cấu hình vi điều khiển PIC 18f44520 a Kỹ thuật hàn nối, ghép v Phương pháp hàn dây đồng Để hàn hai dây đồng dính vào với nghệ thuật Cái gần giống với sắt - Dùng dao hay giấy nhám đánh lớp oxyt hay lớp men bọc quanh dây (nếu dùng dây đồng tráng men ê may) Dây xem ửng màu đồng (màu hồng nhạt), bóng quanh vị trí vừa làm Điều quan trọng cần ý, sau làm ta phải thực việc xi chì ngay, để lâu, lớp oxyt phát sinh lại Tuy nhiên, vị trí vừa làm lớp oxyt, ta dùng mỏ hàn có cơng suất q lớn (phát sinh nhiều nhiệt lượng) để hàn phát sinh lại lớp oxyt điểm hàn nhiệt - Muốn xi chì, phải làm nóng dây dẫn cần xi, ta đặt đầu mỏ hàn bên dây cần xi để truyền nhiệt (dây dẫn đầu mỏ hàn đặt vng góc) Khi truyền nhiệt, quan sát màu hồng dây, màu hồng sẫm dần nhiệt độ gia tăng, quan sát ta đưa chì hàn (có bọc nhựa thơng) tiếp xúc lên dây dẫn, chì hàn đặt khác phía với đầu mỏ hàn - Khi điểm cần xi đủ nhiệt, chì hàn chảy bọc quanh dây điểm cần xi, chì loang từ mặt xuống phía (đi phía nguồn nhiệt, tức đầu mỏ hàn) Nhờ thao tác này, nhựa thông có sẵn chì tan trước tẩy điểm xi, tránh oxyt hóa, đồng thời chì nóng chảy sau dễ bám lên dây Tuy nhiên, đưa nhiều chì vào điểm xi (quá mức yêu cầu), lớp xi dày bị bám màu nâu nhựa thông chảy cháy điểm xi - Dây đồng phải tiếp xúc với đầu mỏ hàn thực liên tục theo nguyên tắc tiến hai bước lùi bước xoay tròn dây đồng, bước khoảng 2mm Điều quan trọng cần nhớ (khi thực điểm xi nhau), khớp tiếp giáp hai khoảng xi phải thực cho tích tụ chì thành lớp dày Chú ý: trình xi chì, ta tránh động tác sau: - Dùng đầu mỏ hàn kéo rê chì dây cần xi, làm cho lớp chì khơng 36 Bước 3: Gỡ lớp giấy in (hình 2.19) - Pha thau nước xà phòng đủ để ngâm phủ toàn board - Bỏ board vào ngâm khoảng 20 phút Hình 2.19 Ngâm mạch xà phịng - Lấy board Lúc lớp giấy bị phân hủy tróc xem hình 2.20 37 Hình 2.20 Mạch sau ngâm xà phịng - Dùng tay gỡ nhẹ lớp giấy giấy bề mặt mạch in hết xem hình 2.21 Hình 2.21 Mạch sau gỡ giấy Do trình gỡ ủi có nhiều chỗ mạch bị xước khơng có mực nên ta dùng bút lơng dầu tơ lại chỗ khơng có mực để làm xong mạch không bị rỗ hay bị đứt mạch Bước 4: Rửa mạch in (xem hình 2.22) 38 Dùng thuốc rửa pha với nước Sau pha xong ta cho mạch in vào dung dịch sau lắc cho mạch in bị ăn hết lớp đồng không cần thiết Hình 2.22 Rửa mạch in Khi lớp đồng bị ăn hết, ta lấy rửa nước khô sấy khô, dùng giấy nhám nhuyễn chà lớp mực in board cho xem hình 2.23 Hình 2.23 Mạch sau rửa Fe2Cl3 Bước 5: Khoan mạch in 39 Dùng khoan tay để khoan (có thể dùng khoan máy) với linh kiện thường trở, tụ, IC ta dùng mũi 0.8mm cịn IC 78xx, triac thù ta dùng mũi 1.2mm hình 2.24 Hình 2.24 Mạch in khoan lỗ Bước 6: Hàn linh kiện test mạch Sau làm xong tất bước ta tiến hành hàn linh kiện test mạch Hoàn thiện mạch in Sau vẽ hoàn chỉnh sơ đồ mạch in giấy, bước sang giai đoạn thực mạch in Trình tự thực tiến hành theo bước sau: Bước 1: Dùng giấy nhám nhuyễn đánh lớp oxit hóa bám mạch in (phía có tráng lớp đồng), trước vẽ đường mạch Bước 2: Tạo đường mạch in mặt đồng có phương pháp sau: - In mạch in vẽ giấy để in lụa ép nhiệt để tạo mạch in đồng - Dùng viết lơng có dung môi acetone để vẽ nối đường mạch mặt đồng (dựa theo điểm pointou vừa định vị sơ đồ mạch vẽ trước giấy) Trong vẽ ta ý, có hai phương pháp để vẽ điểm pad hàn mạch in Điểm pad hàn vẽ theo hình trịn hình vng Thơng thường điểm pad trịn dễ thực lại tính mỹ thuật điểm pad vuông.Muốn thực điểm pad vng, ta dùng viết tơ rộng (quanh vị trí cần tạo điểm pad vng), sau dùng đầu mũi dao nhọn thước kẻ tỉa bớt mực để trì vùng mực bám hình vng cho điểm pad cần thực 40 Cơng việc địi hỏi nhiều thời gian tỉ mỉ thực - Sau tạo đường mạch mặt đồng mạch in, ta quan sát xem có vị trí bị vẽ khơng liền nét, độ đậm đường phải nhau, đồng thời không bỏ sót đường mạch Trong trường hợp cần thiết, sinh viên phải chờ cho mực khô hẳn đồ lại lần Bước 3: Sau vẽ hoàn chỉnh, sinh viên chờ khô mang mạch in nhúng vào thuốc tẩy Hóa chất tẩy ăn mịn lớp đồng vị trí khơng bám mực để nguyên lớp đồng vị trí bao phủ đường vẽ mực Khi nhúng mạch in thuốc tẩy, muốn phản ứng hóa học xảy nhanh, cần thực thao tác sau để tăng tốc độ phản ứng: - Lắc mạch chậu thuốc - Nên đặt chậu thuốc tẩy nơi có ánh sáng mặt trời để tăng cường tốc độ phản ứng nhờ hiệu ứng quang - Nếu thuốc tẩy nung nóng khoảng 50oC thời gian tẩy nhanh thuốc tẩy có nhiệt độ thấp (bằng nhiệt độ môi trường) Bước 4: Sau tẩy xong phần đồng không cần thiết, nên ngâm mạch vào nước lã dùng giấy nhám nhuyễn chà đường mực vẽ Công việc chấm dứt đường mạch đánh bóng sáng Trước dùng nhựa thông lỏng phủ bảo vệ lớp đồng, ta dùng khoan (đường kính lưỡi khoan khoảng 0,8 -1mm) để khoan lỗ ghim linh kiện Trong vài trường hợp, ta dùng máy dập bấm lỗ thay khoan Tuy nhiên, lỗ dập khơng trịn dập dễ làm mẻ lớp bakelite tốc độ thi công nhanh hơn, dễ thao tác phương pháp khoan Bước 5: Sau khoan (hay dập) lỗ xong, cần đánh sơ lại lần mạch in (phía có đường đồng) giấy nhám nhuyễn, làm lớp oxit hóa lần cuối nhúng mạch vào dung dịch nhựa thông pha với xăng dầu lửa Khi nhúng xong mạch, để phơi khô lớp sơn phủ hàn linh kiện lên mạch Chọn mũi khoan phù hợp với lỗ chân cắm không chọn to làm hết phần bao lỗ khoan cẩn thận tránh rách mạch Khi cúng ta khoan hết lỗ khoan rửa lại toàn mạch cho Đầu tiên dùng axeton để rửa lớp mực bám lên phíp đồng Khi để lại đường mạch đẹp sáng 41 Khi loại bỏ hết lớp mực phải bảo vệ lớp đồng để tránh bị oxy hóa Bằng cách quét lớp mỏng nhụa thông pha sẵn Khoan lỗ chân linh kiện Pha dung dịch bảo vệ: nhựa thông hòa tan xăng Dùng chổi quét dung dịch nhựa thông lên mặt đồng Đem phơi bế mặt khơ hồn tồn CÂU HỎI ƠN TẬP: Câu 1: Nêu bước thiết kế mạch in? Gợi ý: có bước Bước 1: Vẽ sơ đồ bố trí linh kiện Bước 2: Tạo sơ đồ mạch in board mạch in Câu 2: Nêu bước chế tạo mach in? Gợi ý: Quá trình chế tạo mạch in trải qua bước sau: v Vẽ tay: thực qua bước v Làm mạch in phương pháp ủi: Phương pháp dùng mạch in sẵn giấy, sau đặt lên phím đồng dùng bàn ủi để ủi, lúc tác dụng nhiệt làm nóng chảy mực in giấy dính vào phím đồng, bao gồm bước v Hồn thiện mạch in: bao gồm bước Bài tập1: Thiết kế hàn linh kiện mạch điện tử sau: 42 Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.26 Mạch Layout 43 Hinh 2.27 Mạch in Bài tập 2: Làm mạch trái tim Gợi ý: Hình 2.28 đèn led hình trái tim 44 Hình 2.29 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.30 45 Hình 1.31 Mạch in Hình 1.32 Mạch sau rửa xong FeCl3 46 Hình 2.33 mạch sau tẩy xong Hình 2.34 Mạch sau hàn xong linh kiện lớp Hình 2.35 Mạch hàn xong lớp 47 Hình 2.36 Vị trí link kiện bên chip Hình 2.37 Mạch hồn chỉnh sau gắn chíp Hình 2.38 nối chân led 48 Bẻ chân dương(anode) lại với chân cathode bẻ riêng Hình 2.39 Hình 2.39 nối chân led Sau nối trở vào chân âm loại 220Ω 330 Ω hình 2.40 Hình 2.40 nối trở vào led 49 Ø YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP KẾT THÚC BÀI: Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày bước thực chế tạo tạo mạch in + Về kỹ năng: chế tạo mạch in đơn giản theo phương pháp thủ cơng + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá phương pháp viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Được đánh giá phương pháp thực hành + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh công nghiệp 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay linh kiện điện tử cho người thiết kế mạch (R H.WARRING người dịch KS Đoàn Thanh Huệ - nhà xuất Thống kê) [2] Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng (TS Nguyễn Viết Nguyên Nhà xuất Giáo dục) [3] Kỹ thuật mạch điện tử (Phạm Xuân Khánh, Bồ Quốc Bảo, Nguyễn Viết Tuyến, Nguyễn Thị Phước Vân - Nhà xuất Giáo dục) [4] Kĩ thuật điện tử - Đỗ xuân Thụ NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 (Đỗ xuân Thụ - NXB Giáo dục) [5] Sổ tay tra cứu tranzito Nhật Bản (Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế) ... mạch in trình hàn linh kiện cắm linh kiện dán lên board mạch in f Kỹ thuật hàn xuyên lỗ Kỹ thuật hàn xuyên lỗ thực theo bước sau: - Bước 1: Làm mạch trước hàn linh kiện 12 + Trước hàn linh kiện. .. khoảng cách lỗ hàn + Cắm linh kiện vào lỗ hàn + Bẻ nghiêng chân linh kiện phía bên mặt hàn để linh kiện bám vào mạch in tránh trường hợp linh kiện bị rơi hàn, việc bẻ nghiêng chân linh kiện có tác... cầu - Mỏ hàn - Chì hàn - Nhựa thông - Panh gắp linh kiện - Board mạch SMD 15 Hình 1.13 board mạch SMD - Các linh kiện SMD i Hàn điện trở dán, tụ dán v Thực - Bước 1: Xi chì hàn lên điểm hàn mạch