集成电路的焊接方法范文

导语：如何才能写好一篇集成电路的焊接方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词 数字集成电路 CMOS数字集成电路 逻辑功能 内部设计 注意事项

中图分类号：TN79 文献标识码：A

1关于数字集成电路逻辑功能及其内部设计的分析

日常生活中的数字集成电路产品是非常多的，通过对其电路结构的分析，可以分为TTL系列及其MOS系列。TTL数字集成电路进行了电子及其空穴载流子的导电，我们称之为双极性电路。MOS数字集成电路进行了载流子导电电路的应用，其中的电子导电部分，我们称之为NMOS 电路，将那种空穴导电电路称之为PMOS电路。PMOS电路及其NMOS的组合电路，我们称之为CMOS电路。

相对于TTL数字集成电路，CMOS数字集成电路具备良好的应用优势，其工作电源的电压范围比较宽，并且其静态功耗水平比较低，其抗干扰能力比较强，具备较高的输入阻抗，并且其应用成本比较低。介于这些优势，CMOS数字集成电路得到了广泛的应用。在日常生活中，数字集成电路的品种是非常多的，包括门电路、计数器、触发器、编译码器、存储器等。

我们可以将数字逻辑电路分为时序逻辑电路及其组合逻辑电路。在组合逻辑电路的分析中，任意时刻的输出取决于其当时的输入，这跟电路的工作状态没有关系。比较常见的组合逻辑电路有编码器、译码器及其数据选择器。在时序逻辑电路中，任意时刻的输出取决于该时刻的输入，与电路的原先状态存在联系。时序逻辑电路具备记忆的功能，其内部含有存储单元电路，比较常见的时序逻辑电路有移位寄存器、计数器等。

实际上，不同组合的逻辑电路及其时序逻辑电路是非常多的，其应用比较广泛，并且有很多标准化、系列化的集成电路产品，我们把这些产品称之为通用集成电路。我们把那些专门用途设计制作的集成电路称之为专用集成电路。

数字电路是由组合逻辑及其寄存器构成的，组合逻辑是由基本门组成的函数，其输出与当前的输入存在关系。比如组合逻辑的逻辑计算。时序电路包含基本门，也包括一系列的存储元件，进行过去信息的保存。时序电路的稳态输出与当前的输入有关，跟过去的输入状态也有关。时序电路在进行逻辑运算的同时，也会进行处理结果的存储，从而方便下一次的运算。

从功能上来说，数字集成电路分为数据通路及其控制逻辑部分。这些部分都由一系列的时序逻辑电路构成，都是同步的时序电路，时序电路被多个触发器及其寄存器分为若干的节点。这些触发器在时钟控制下会进行同样节拍的工作，从而进行设计的简化。

2 CM0S系列集成电路的一般特性与方式

（1）CMOS系统集成电路是数字集成电路的主流模式。其集成电路的工作电源电压范围是3～18V，74HC系列是2～6V，党电源电压VDD=5V时，其CMOS电路的静态功耗分别为：中规模集成电路类是25～100%eW，缓冲器及其触发器类是5～20%eW，门电路类是2.5～5%eW，其输入阻抗非常高，CMOS电路几乎没有驱动电路功率的消耗。

该电路也具备良好的抗干扰能力，其电源电压的允许范围比较大，其输出高低电平的摆幅也比较大，其抗干扰能力非常强，其噪音容限值也非常的大，其电源电压越高，其噪声容限值非常的大，CMOS电路电源的利用系数非常的高。

CMOS数字集成电路也具备良好的扇出能力，在进行低频工作时，其输出端可以进行50个数量以上的CMOS器件的驱动，其也具备良好的抗辐射能力。CMOS管是一种多数载流子受控导电器件，针对载流子浓度，射线辐射的影响不大。CMOS电路特别适合于进行航天、卫星等条件下的工作。CMOS集成电路的功耗水平比较低，其内部发热量比较小，集成度非常的高，电路自身是一种互补对称结构，环境温度的不断变化，其参数会进行相互补偿，因此，能够保证良好的温度稳定性。

（2）相对于TTL集成电路，CMOS集成电路的制造工艺更加的简单，其进行硅片面积的占用也比较小，比较适合于进行大规模及其超大规模集成电路的制造及其应用。在CMOS电路的应用过程中，不能进行多余输入端的悬空，否则就可能导致静电感应的较高电压的产生，从而导致器件的损坏情况，这些多余的输入端需要进行YSS的接入，或者实现与其它输入端进行并联，这需要针对实际情况做好相关的决定。

CMOS电路输入阻抗水平是比较高的，容易受到静电感应发生击穿情况，为了满足实际工作的要求，我们需要做好静电屏蔽工作。在CMOS电路焊接过程中，需要做好焊接时间的控制，保证焊接工具的良好应用，进行焊接温度的良好控制。

3结语

在数字集成电路的设计过程中，很多标准通用单元得到积累，比如选择器、比较器、乘法器、加法器等，这些单元电路的形状规则更加方便集成，这说明数字电路在集成电路中得到更好的发展及其应用，这是数字集成电路应用体系的主要工作模式。

参考文献

[1] 黄越.数字集成电路自动测试生成算法研究[D].江南大学，2012.

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关键词：印制电路板(PCB)焊接布线装配

1．印制电路板

1.1 印制电路板简介

印制电路板可实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性，为自动焊接提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

12设计印制电路板的大体步骤

在设计电路板时，首先应对电子制作中的所有元件的引脚尺寸、结构封状形式标注详细真实的具体数字，应注意的是有时同一型号的元件会因生产厂家不同在数值及引脚排列上有所差异；其次，根据所设计的电原理图，模拟出元件总体方框图：最后，根据方框图及电性要求，画出电路板草图。在画各元件的详细引脚及其在电路板上的位置时，应注意处理好元器件体积大小及相互之间的距离、周边元件距边缘的尺寸，输入、输出、接地及电源线，高频电路、易辐射、易干扰的信号线等。

2．印制电路板设计遵循的原则

2，1 元件布局

首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后，了解各个元件的属性信息，包括电气性能、外形尺寸、引脚距离等，再确定元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局，需要注意以下几个方面：

1)元件排列一般按信号流向，从输入级开始，到输出级终止。每个单元电路相对集中，并以核心器件为中心，围绕它进行布局。尽可能缩短高频元器件之间的连线，减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。对于可调元件布置时，要考虑到调节方便。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

2)对称式的电路，如推挽功放、差分放大器、桥式电路等，应注意元件的对称性。尽可能使分布参数一致，有铁芯的电感线圈，应尽量相互垂直放置，且远离，以减小相互间的耦合。

3)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

4)元件排列均匀、整齐、紧凑，密度一致，尽量做到横平竖直，不能将元器件斜排或交叉重排。单元电路之间的引线应尽可能短，引出线数目尽可能少。

5)位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。各元件外壳之间的距离，应根据它们之间的电压来确定，不应小于0.5 mm。

2.2布线

元件布局确定后，就可开始实施布线，印制电路板布线时应注意以下几点：

1)布线要短，尤其是晶体管的基极、高频引线、高低电位差比较大而又相邻的引线，要尽可能的短，间距要尽量大，拐弯要圆，输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。 2)-般公共地线布置在边缘部位，便于将印制电路板排在机壳上。

3)印制电路板同一层上不应连接的印制导线不能交叉。印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02~ 0.3mm导线宽度。

4)印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状。这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

2.3焊盘

焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D-般不小于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+l.O)mm。

3．印制电路板的装配

3.1 元器件引线成型

为使元件在印制电路板上排列整齐、美观，避免虚焊，将元器件引线成型也是非常重要的一步。一般用尖嘴钳或镊子成型。元器件引线成型有多种，基本成型方法、打弯式成型方法，垂直插装成型方法、集成电路成型方法等。

3.2元器件引线及导线端头焊前处理

为保证焊接质量，元件在焊接前，必须去掉引线上的杂质，并作浸锡处理。带绝缘层的导线按所需长度截断导线，按导线的连接方式决定剥头长度并剥头，多股导线捻头处理并上锡，这样可保证引线介接入电路后装接可导电良好且能承受一定拉力而不致产生断头。

3，3元器件的插装方法

电阻器、电容器、半导体器件等轴向对称元件常用卧式和立时两种方法，采用哪种插装方法与电路板的设计有关，看具体的要求。元件插装到电路板上后，其引线穿过焊盘后应保留一定的长度，一般l-2mm左右，直插式的，引脚穿过焊盘后不弯曲，拆焊方便，半打弯式将引脚弯成45度，具有一定的机械强度，全打弯式，引脚弯成90度左右，具有很高的机械强度，要注意焊盘中引线弯曲的方向。

3.4元器件的焊接

在焊接电路时，将印制电路板按单元电路区分，一般从信号输入端开始，依次焊接，先焊小元件，后焊大元件。焊接电阻时，使电阻器的高低一致，电容要注意“+”，“一”极性不能接错，二极管的阴阳极性不能接错，三极管在焊接时焊接的时间尽可能短，用镊子夹住引线脚，以利散热。集成电路线焊接对角的两只引脚，然后再从左到右自上而下逐个焊接，焊接时，烙铁头一次粘锡量以能焊2-3只引脚为宜，烙铁头先接触印制电路板上的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时不宜超过3S，且要使焊锡均匀包住引脚，焊后要检查是否漏焊、碰焊、虚焊，并清理焊点处焊料。

3.5 焊接质量检验

1)目测检查

从外观上检查焊接质量是否合格，是否漏焊，焊点周围是否残留焊剂，有无连焊、桥焊，焊盘有无裂纹，焊点是否光滑，有无拉尖现象等。

2)手触检查

用手触摸元器件，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，焊点在摇动时，上面的焊锡是否有脱落现象。

4．结束语

电子产品与我们的生产生活息息相关，我们在进行印制电路板的设计与制作时，上述的设计制作技巧，可使电路原理图的设计进一步规范化，质量检测对产品的性能、可靠性、安全性有更一步的保障。

参考文献：

[1]田夏军.PROTEL 99SE仿真在电路设计中的应用[J]．河北工业科技，2004，(6).

[2]赵伟军.Prote199se教程[M]．北京：人民邮电出版社，2004.

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岁月的潮水冲刷着我的记忆，使我淡忘了很多事情。然而，其中有一件事，却给我留下了很深的印象，让我难以忘怀

那天，是我去参加夏令营的最后一次课，指导老师对我们说：“同学们，今天是夏令营的最后一次课，为了检验你们这几天的学习成果，我们就来焊接一个录音机。”说着，打开了一个小盒子，“ 这里面有电阻、电容、集成电路等焊接录音机的必要材料，还有一张说明书。现在，同学们就按照说明书所写的去焊。”说完，给我们每人都发了一个小盒子。

我打开小盒子，拿出了里面的元器件，再按照说明书所写的内容，拿起了一个电阻，插入了电路板相应的孔里，然后将电烙铁的插头插入电源。当电烙铁发热后， ，我便涂上了一点松香，拿出一根焊锡丝对准插孔，再用电烙铁将焊锡丝融化，然后将锡丝轻轻的抽出来，这样，一个焊接点就焊好了，我照着这种方法继续焊了起来。渐渐的，我焊接的速度越来越快，焊接的也越来越好。慢慢的，桌子上的零件越来越少，而我的电路板上的零件越来越多。

正当我埋头苦干时，突然，我闻到一股焦糊味。一看，原来是电线被电烙铁烫到了。我赶紧将电线移开，又做了一些措施，便继续焊了起来。可是“一波未平，一波又起”，当我焊到集成电路时，却犯了难，其他同学也有些不知所措：集成电路有许多焊接点，且每个接点挨得很近，如果不小心，就会将两个焊接点焊在一起，造成短路。我拿起电烙铁，小心翼翼的焊了起来。可是事与愿违，尽管我小心再小心，可还是将两个点焊在了一起。这可怎么办啊。我急得如热锅上的蚂蚁—团团转。望着这个半成品，我几乎都要放弃了。这时，我忽然发现：电烙铁竟然可以把凝固的锡融化！有了，我机灵一动：我可以用电烙铁把这两个点化开呀！说干就干，我拿起电烙铁，用最前端的部分靠近那两个点的中间，终于将它们分开了。

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微电子封装主要是将数十万乃至数百万个半导体元件(即集成电路芯片)组装成一个紧凑的封装体，并由外界提供电源，且与外界进行信息交流。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装(SCP)设计和制造，多芯片封装(MCM)设计和制造，芯片后封装工艺，各种封装基板设计和制造，芯片互连与组装，封装总体电性能、力学性能、热性能和可靠性设计、封装材料等多项内容。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、力学性能、光性能和热性能，影响其可靠性和成本，还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性和成本，微电子封装越来越受到人们的重视。目前，表面贴装技术(SMT)是微电子连接技术发展的主流，而表面贴装器件、设备及生产工艺技术是SMT的三大要素。因而在微电子封装技术发展过程中，微电子连接技术也随之发展，自动化程度越来越高，加工过程也越来越精细。

 

2微电子封装的发展历程及其连接技术的应用

 

2.1发展历程

 

回顾集成电路封装的历史，其发展主要划分为3个阶段：

 

第一阶段，在20世纪70年代之前，以插装型封装为主。包括最初的金属圆形(TO型)封装、后来的陶瓷双列直插封装(CDIP)、陶瓷一玻璃双列直插封装(CerDIP)和塑料双列直插封装(PDIP)。尤其是PDIP，由于性能优良、成本低廉又能批量生产而成为主流产品。插装型器件分别通过波峰焊接和机械接触实现器件的机械和电学连接。由于需要较高的对准精度，因而组装效率较低，器件的封装密度也较低，不能满足高效自动化生产的需求。

 

第二阶段，在20世纪80年代以后，以表面安装类型的四边引线封装为主的表面安装技术迅速发展。它改变了传统的插装形式，器件通过再流技术进行焊接，由于再流焊接过程中焊锡熔化时的表面张力产生自对准效应，降低了对贴片精度的要求，同时再流焊接代替了波峰焊，也提高了组装良品率。此阶段的封装类型如塑料有引线片式裁体(PLCC)、塑料四边引线扁平封装(PQFP)、塑料小外形封装(PSOP)以及无引线四边扁平封装等。由于采用了四面引脚，引线短，引线细，间距小，因此，在很大程度上提高了封装和组装的密度，封装体的电性能也大大提高，体积减小、质量减轻、厚度减小，满足了自动化生产的需求。表面安装技术被称为电子封装技术的一大突破。

 

第三阶段，在20世纪90年代中前期，集成电路发展到了超大规模阶段，要求集成电路封装向更高密度和更高速度发展，因此集成电路封装从四边引线型向平面阵列型发展，发明了球栅阵列封装(BGA)，堪称封装技术领域的第二次重大突破，并很快成为主流产品。到了90年代后期，电子封装进入超高速发展时期，新的封装形式不断涌现并获得应用，相继又开发出了各种封装体积更小的芯片尺寸封装。也就是在同一时期，多芯片组件(MCM)蓬勃发展起来。MCM将多个集成电路芯片和其他片式元器件组装在一块高密度多层互连基板上，然后封装在外壳内，是电路组件功能实现系统级的基础。可见，由于封装技术的发展越来越趋向于小型化、低功耗、高密度方向发展，目前典型的就是BGA技术和CSP技术。

 

2.2球栅阵列封装

 

20世纪90年代，随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种一一球栅阵列封装，简称BGA。其采用小的焊球作为元件和基板之间的引线连接。这种BGA突出的优点包括[3]:①电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出路径短，减少了引脚寄生效应;②封装密度更高：由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。③BGA的节距与现有的表面安装工艺和设备完全相容，安装更可靠;④由于奸料熔化时的表面张力具有‘自对准”效应，避免了传统封装引线变形的损失，大大提高了组装成品率;⑤BGA引脚牢固;⑥焊球引出形式同样适用2.3芯片尺寸封装

 

1994年9月，日本三菱电气公司研宄出一种芯片面积/封装面积=1:1.1的封装结构，其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，命名为芯片尺寸封装，简称CSP。CSP是整机小型化、便携化的结果。它定义为封装后尺寸不超过原芯片的1.2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。倒装焊和引线键合技术都可以用来对CSP封装器件进行引线。它具有更突出的优点：①近似芯片尺寸的超小型封装;②保护裸芯片;③便于焊接、安装和修整更换;④便于测试和老化;⑤电、热性能优良。

 

3微电子焊接及微连接技术3.1微电子焊接研宄的重要性

 

在微电子元器件制造和电子设备组装中，焊接(或称连接)技术是决定产品最终质量的关键一环。在一个大规模集成电路中，少则有几十个焊点，多则达到几百个焊点，而在巨型计算机的印刷线路板上焊点数目达到上万。这些焊点中只要有一个焊点失效就有可能导致整个元器件或整机停止工作。有统计数字表明[4]，在电子元器件或电子整机的所有故障原因中，60%以上为焊点失效所造成的。可见焊接(连接)技术是电子工业生产技术中较为薄弱的环节。

 

3.2芯片焊接技术

 

3.2.1引线键合技术

 

引线键合(WB)技术是将芯片I/O焊盘和对应的封装体上的焊盘用细金属丝一一连接起来，一次连接一根。引线键合时，采用超声波焊将一根细引线——一般是直径25m的金属丝的两端分别键合到IC键合区和对应的封装或基板键合区上[5]。这种点到点工艺的一大优点是具有很强的灵活性。该技术通常采用热压、热超声和超声方法进行。热压键合和热超声键合都是先用高压电火花使金属丝端部形成球形，然后在IC芯片上球焊，再在管壳基板上楔焊，故又称球楔键合。其原理是：对金属丝和压焊点同时加热加超声波，接触面便产生塑性变形，并破坏了界面的氧化膜，使其活性化，通过接触面两金属之间的相互扩散而完成连接。球焊条件一般为：毛细管键合力小于0.98N，温度150300°C，毛细管和引线上施加的超声波频率在60420kHz。球楔键合在IC封装中是应用最广泛的键合方法。

 

超声键合是利用超声波的能量，使金属丝与铝电极在常温下直接键合。由于键合工具头呈楔形，故又称楔压焊。其原理是：当劈刀加超声功率时，劈刀产生机械运动，在负载的作用下，超声波能量被金属丝吸收，使金属丝发生流变，并破坏工件表面氧化层，暴露出洁净的表面，在压力作用下丝。在高密度封装中，焊盘的中心间距缩小，当中心间距小于120um时，球焊难以实现，需要采用超声波楔焊。目前，!25um金属丝、!90um焊盘中心间距的超声波楔焊机已成功地进入应用领域。

 

3.2.2载带自动键合技术

 

载带自动焊(TAB)是一种将IC安装和互连到柔性金属化聚合物载带上的IC组装技术。载带内引线键合到IC上，外引线键合到常规封装或PWB上，整个过程均自动完成。为适应超窄引线间距、多引脚和薄外形封装要求，载带自动键合(TAB)技术应用越来越普遍。虽然载带价格较贵，但引线间距最小可达到150um，而且TAB技术比较成熟，自动化程度相对较高，是一种高生产效率的内引线键合技术。

 

3.2.3倒装芯片键合技术

 

倒装芯片键合技术是目前半导体封装的主流技术，是将芯片的有源区面对基板键合。在芯片和基板上分别制备了焊盘，然后面对面键合，键合材料可以是金属引线或载带，也可以是合金奸料或有机导电聚合物制作的凸焊点。倒装芯片键合引线短，焊凸点直接与印刷线路板或其它基板焊接，引线电感小，信号间窜扰小，信号传输延时短，电性能好，是互连中延时最短、寄生效应最小的一种互连方法。

 

倒装芯片技术一般有2个较为关键的工艺。一是芯片的凸焊点的制作，另一个是凸焊点UBM的制作。凸焊点的制作方法有多种，较为常用的有：电镀法、模板印刷法、蒸发法、化学镀法和钉头法。其中化学镀法的成本最低，蒸发法成本最高。但是，化学镀法制作的凸焊点存在一个很大的问题：镀层的均匀性比较差。特别是对于Au凸焊点，化学镀镀层均匀性有可能不能满足凸焊点高度容差的要求。而钉头法制作Au凸焊点时，凸焊点下不需要有一多层金属薄膜——焊点下金属，即UBM，因而可以大大降低成本，但是，由于钉头法是逐个制作凸点，而且凸点尺寸较大，它仅适用于较少I/O端数的IC的封装(目前只占市场的0.3%)。因此，目前凸焊点的大批量制作普遍采用电镀法，占70%以上，其次是蒸发法和模板印刷法，除了部分钉头法和化学镀法制作的凸焊点外，凸焊点下都需要有UBM。UBM处于凸焊点与铝压焊块之间，主要起粘附和扩散阻挡的作用。它通常由粘附层、扩散阻挡层和漫润层等多层金属膜组成。UBM的制作是凸焊点制作的一个关键工艺，其质量的好坏将直接影响到凸焊点质量、倒装焊接的成功率和封装后凸焊点的可靠性。UBM通常采用电子束蒸发或溅射工艺，布满整个圆片。需要制作厚金属膜时，则采用电镀或化学镀工艺。

 

3.3微电子封装与组装中的焊接技术

 

微电子焊接一般用锡基奸料的奸焊技术，锡奸焊方法有多种，但适合自动化、大批量生产的主要是波峰焊和再流焊技术。

 

3.3.1波峰焊

 

波峰焊是通孔插装最常用的焊接方法[6]。组装板一般被放在一夹具上，该夹具夹着组装板通过波峰焊接机，要经历助焊剂的供给、预热区域、焊峰焊接以及与助焊剂类型有关的清洗工艺。在进行波峰焊接时，板的底部刚好碰到奸料，所有元件的引脚同时被焊接。波峰焊有时采用氮气等惰性气体来提高奸料的润湿性能。奸料和板的整个底面接触，但只是没有阻焊剂的板上金属表面才被奸料润湿。

 

波峰焊技术适合于插装型电子线路的规模化生产，在当前的电子工业中仍具有重要地位，但随着IC电路高密度、小型化的发展，体积更小的表面贴装型电路占的比例越来越大。在焊接形状变化多样、管脚间距极小的元件时，波峰焊技术有一定局限性。与此相应的再流焊技术越来越显示出其重要性。目前波峰焊技术的主要发展方向是适应无铅焊接的耐高温波峰焊。

 

3.3.2再流焊

 

所谓的再流焊(reflowsoldering)就是通过加热使预置的奸料膏或奸料凸点重新熔化即再次流动，润湿金属焊盘表面形成牢固连接的过程[7]。常用的再流焊热源有红外辐射、热风、热板传导和激光等。

 

再流焊温度曲线的建立是再流焊技术中一个非常关键的环节。按照焊接过程各区段的作用，一般将其分为预热区、保温区、再流区和冷却区等4段。预热过程的目的是为了用一个可控制的速度来提高温度，以减少元件和板的任何热损坏。保温主要是为了平衡所有焊接表面温度，使SMA上所有元件在这一段结束时具有相同的温度。再流区域里加热器的温度设置得最高，使组件的温度快速上升至峰值温度，一般推荐为焊膏的熔点温度加20-40°C。而冷却过程使得奸料在退出加热炉前固化，从而得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。

 

目前再流焊工艺中比较成熟的是热风再流焊和红外再流焊。随着免清洗和无铅焊接的要求，出现了氮气焊接技术。适应无铅焊接的耐高温再流焊成为该技术重要的发展方向。

 

4无铅奸料的发展

 

长期以来，锡铅(Sn37Pb)奸料以其较低的熔点、良好的性价比以及易获得而成为低温奸料中最主要的奸料系列，研宄结果表明，铅在Sn-Pb奸料中起着重要作用：①有效降低合金的表面张力，进而促进润湿和铺展;②能阻止锡瘟”发生;③促进奸料与被焊件之间快速形成键合。但是铅是一种具害。随着人类环保意识的日益增强，大范围内禁止使用含铅物质的呼声越来越高。

 

目前，国际上公认的无铅奸料定义为：以Sn为基体，添加了Ag，Cu，Sb，In其它合金元素，而Pb的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软奸料合金。

 

选择Sn-Pb奸料的替代合金应满足以下要求[8_10]:①其全球储量足够满足市场需求;②无毒性;③能被加工成需要的所有形式;④相变温度(固/液相线温度)与Sn-Pb奸料相近;⑤合适的物理性能，特别是电导率、热导率、热膨胀系数;⑥与现有元件基板/引线及PCB材料在金属学性能上兼容;⑦足够的力学性能：抗剪强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热机疲劳抗力、金属学组织的稳定性;⑧良好的润湿性;⑨可接受的成本价格。

 

5结语

 

在微电子封装技术方面经历了双列直插、四方扁平等阶段。目前球栅阵列封装已经成为主流产品，现在芯片尺寸封装和多芯片组件也在蓬勃发展。今后微电子封装将继续向高性能、高可靠性、多功能、小型化、薄型化、便携式及低成本方向发展，相关的连接技术也必须符合这种发展趋势。在所使用的封装材料方面有金属、陶瓷、塑料，而低成本的塑料是应用的主要方向。

 

对奸料而言，锡铅共晶奸料虽有许多优点，但鉴于Sb及其化合物的剧毒性对人类健康和生活环境的危害，要求生产各种无铅奸料。目前最吸引人的是Sn-Ag-Cu系列，另外还有Sn-0.7Cu，Sn-3.5Ag，Sn-Zn和Sn-Ag-Bi等无铅奸料。从世界发展趋势看，新型无铅奸料的成分设计趋向于合金的多元化，因多种合金元素的加入可提高其力学性能和可靠性。随着现代工业的发展，人们也更注重免清洗无铅奸料的开发和应用，这是降低生产成本和能耗、提高产品性能的有效途径。

 

参考文献：

 

[1]范琳，袁桐，杨士勇.微电子封装技术与聚合物封装材料的发展趋势[J].新材料产业，2005，7(8)：88-97.

 

[2]李枚.微电子封装技术的发展与展望[J].半导体杂志，2000，25(2)：32-36.

 

[3]刘劲松，郭俭.BGA/CSP封装技术的研宄[J].哈尔滨工业大学学报，2003，50(5)：602-604.

 

[4]王春青.微电子焊接及微连接[J].电子科技导报，1995,2(4)：30-31.

 

[5]王春青，李明雨，田艳红.电子封装中的微连接技术[A].第十次全国焊接会议论文集[C].黑龙江哈尔滨：黑龙江人民出版社，2001.107-118.

 

[6]贾永平.波峰焊接技术的应用[J].航天制造技术，2003，22(3)：6-8.

 

[7]吴念租，蔡均达.锡焊技术与可靠性[M].北京：人民邮电出版社，1993.69-89.

 

[8]WilliamB，Hampshire.T^esearchforlead-freesolders[J].Soldering&SurfaceMountTechnology，1993，14：49.

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关键词：电子设备 产品 生产流程

一、计算机类产品

1.计算机类产品的主要特点

（1）有自动控制能力。（2）处理速度快。（3）记忆能力强。（4）能进行逻辑判断。（5）支持人机互动。（6）通用性强。计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去，直至遇到停止指令。程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

2.计算机的性能指标主要有

（1）运算速度。（2）内存储器的容。（3）外存储器的容量。具体内容有：PCPERSONAL COMPUTER的缩写，就是个人计算机。主板，又叫主机板，它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。 主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

3.外部设备大致可分为三类

（1）人机交互设备，如打印机，显示器，绘图仪，语言合成器。（2）计算机信息的存储设备，如磁盘，光盘，磁带。（3）机-机通信设备。USB硬盘是移动存储设备的一种，它是用一个专门的控制芯片实现USB接口与IDE接口之间的通讯，在这个芯片基础上就可以通过安装不同容量的硬盘，并利用USB进行移动存储，而且由于硬盘容量比较容易提升，因此可以通过USB-IDE技术轻松地实现高容量移动存储。

二、通讯类产品通信类产品

手机从性能分，分为智能手机和非智能手机，一般智能手机的性能比非智能手机好，但是非智能手机比智能手机稳定。手机国产的主要有步步高、联想、华为等。欧美主要有苹果、摩托罗拉、黑莓等。手机的工作原理：手机能相互通信，主要是由三部分协调工作的结果，分别为射频部分、逻辑部分和电源部分。手机的性能指标：屏幕分辨率;摄像头像素是否自动对焦;手机材质外观;多媒体功能;待机时间，是否支持java扩展，上网类型和速度，操作系统，待机时间。 GPS全球定位系统是一个无线电空间定位系统，它利用导航卫星和地面站为全球提供全天候、高精度、连续、实时的三维坐标（纬度，经度，海拔）、三维速度和定位信息，地球表面上任何地点均可以用于定位和导航。电话机产品按其功能可以分为普通按键电话机、主叫号码显示电话机、录音电话机、免提电话机、短信电话机、无绳电话机等。电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。

三、广播电视及仪器仪表产品

1.电视产品按成像的原理来分类，有阴极射线管（CRT）电视机、液晶（LCD）电视机、等离子（PDP）电视及有机电致发光体（OEL）电视机之分。电视机通过天线或有线电视线，接收电视台发射过来的高频电视信号――经过高频头选频，选到所需要的频率，再经过变频，变成中频信号――送给电视机的中放电路――放大、处理后将音频、视频和同步信号分离――音频信号送给功放放大――推动喇叭发出声音。视频信号送视频解码器――分离出红、绿、兰、信号，分别送给显像管的R＼G＼B电子枪，驱动显像管，还原图像。

2.液晶电视机主要的厂家有三星、海尔等。它的工作原理：首先液晶显示器必须先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。液晶电视机的主要性能指标有：液晶板面，对比度，亮度，响应时间等。

3.电子测量仪器有模拟电压表、数字电压表、数字万用表、低频信号发生器、高频信号发生器、函数发生器、电子计数器、通用示波器、数字存储示波器、万用电桥、高频表、晶体管特性图示仪、失真度测试仪、扫频仪、频谱分析仪、逻辑分析仪和虚拟仪器等。

四、电子器件产品

电子元件产品和电子材料产品元器件种类包括二级管，三极管，电阻，电容等。电子元件指工厂加工时不改变成分的成品，包括电阻，电容，电感器。电子器件是指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品，包括主动器件和分立器件。 电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料、光电子材料以及其他相关材料。二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分。三级管主要是作为放大器来工作的，它可分为高频三级管，低频三极管等，它主要是利用PN结将小电流放大电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类。

五、集成电路产品

集成电路产品是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，应用半导体制造工艺把晶体管、场效应管、电阻、小容量电容等许多件以及它们之间的连线都做在同一芯片上，然后封装在管壳里。它具有体积小、重量轻、性能好、功耗低、可靠性高的特点。集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路。模拟集成电路按其特点又可分为集成运算放大器等。集成电路主要的元件有晶体管、电阻、电容。 集成运算放大器，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。按其参数可分为：通用型运算放大器，高阻型运算放大器，低温漂型运算放大器，高速型运算放大器，低功耗型运算放大器，高压大功率型运算放大器单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机储存器RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机通常根据应用领域、总线类型来分可分为工控型/家电型，总线型/非总线型，通用型/专用型。除运算，时钟控制等功能外，还自带存储功能。

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关键词：教学原理；删繁就简；注重实践

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1009-0118（2012）05-0139-02

我校电子专业课程设置中有《电视机原理及电路分析》和《电视机维修技术》这两门课，在教学中我根据实际需要，把这两门课内容穿插结合起来，讲清理论、重在实践，变理论知识为实践能力，在实践中自觉培养学生运用基本知识原理解决实际问题的能力，收到良好的教学效果。

一、删繁就简讲清基本理论知识，打好学生实践基础

《电视机原理及电路分析》和《电视机维修技术》这两门课内容多，照本宣科,那么所安排的教学时数完成不了教学任务。针对这种情况和学生的接受程度，对课本内容进行了删减。确定教学目标，讲究课程内容的实用性，使同学们感到所学知识能用得上，从而提高学生学习的专业课的兴趣。

（一）μPC系列集成电路

在教学上以μPC系列集成电路组成的黑白机型为主，它包含三块集成电路：1、中放集成电路μPC1366C,可完成中放、视频检波、AGC、ANC、预视放等功能；2、伴音集成电路μPC1353C,可完成伴音中放、鉴频、音频的前置放大和功放等整个伴音通道的功能；3、场扫描集成电路μPC1031C,可完成场振荡、场激励、场输出等整个场扫描电路的功能。注意讲清各部分电路的组成、功能（略去原理），而后要求学生对整机电路进行分析。

（二）扫描电路的振荡级

在讲授行扫描电路的振荡级时,先指出它的任务是产生周期为64μs、脉冲宽度为18—20μs、幅度为2—4V的矩形脉冲波，然后画出具有代表性的电感三点式振荡器电路，它是由振荡管、自耦式振荡线圈和基极电阻、电容、发射极电阻及集电极负载等组成，再把这电路的工作过程做简单介绍：1、振荡管从导通到饱和就是接通电源后,在振荡管各极将相继出现电流,必在线圈中产生自感电动势,经过一个连锁式正反馈过程,振荡管很快就达到饱和；2、保持饱和就是等效于将线圈直接与电源相接,造成线圈的电流还是缓慢上升,另一方面向发射电容充电形成电流,使得发射电位上升以维持饱和,又经振荡管向基极电容充电使基极电位上升,由于发射极电容充电较基极电容时局快达到稳定值；3、从饱和到截止就是基极电流控制集电极电流,在线圈中产生反向自感电动势,又经过连锁式的正反馈,振荡管很快就趋向截止；4、从截止到再导通这四个阶段，结合图形进行讲解，使学生掌握这种典型电路的工作过程。

为了让学生对电视机各部分电路故障有一感性认识，在电视机示教板上各部门电路创设故障，开机试验，要求学生针对屏幕上出现的现象，应用所学的知识来分析，寻找故障点的位置，我根据学生所判断的位置，并做相应的修理，当场验证，结果证明，对于一般性故障，判断准确率达80%。当判断错误或无法排除故障时，教师给予启发帮助排除故障。例如,黑白机开机后荧光屏上呈现出一条水平亮线,表明行扫描电路和显像管电路工作基本正常,故障一定在场扫描电路,是由于电子束集中轰击荧光屏上一个非常窄小的部分,时间长了会损伤荧光粉而留下痕迹,因此亮度不能太亮,只要能观察到亮线就行,对场扫描电路的检测一般分成两步进行,第一步先检测后级,常用人体感应电压注入法(也可叫碰触法或干扰法),即手持镊子或螺丝刀的金属部分,碰触场扫描电路后级的输入端,同时观察碰触瞬间荧光屏上亮线的变化,若此时亮线变成了亮带,说明后级有放大能力,基本正常,故障在于前级无锯齿波信号输出;若此时亮线完全无反映,说明故障在后级,前级很可能是有锯齿波信号输出;如果我们们觉得人体感应信号太小,荧光屏上的反映不明显,还可以用一个人0.047μF左右的电容隔直,从电源变压器次级交流18V处取出50HZ的交流信号,由后级电路输入端注入,若此时水平亮线变成有一定高度的扫描光栅,这就更清楚地说明后级级基本正常;若荧光屏上无反映,则故障在后级。这样的教学方法，既活跃了课堂气氛，又激发了学生的思维，加强了学生对整机电路原理的理解和记忆，为学生自己组装和维修打下基础。

二、加强课堂实践教学，培养学生操作能力

（一）为了满足学生实践锻炼的需要，达到对电子专业实践操作预定目标，我校安排专项实践资金购买黑白电视机套件，划出整体的实习时间，让学生对电视机进行整机组装实习。教师精心组织指导，严格把好六关，即：1、管脚上锡关；先用砂纸或小刀把元件引脚上氧化层或污垢去掉，然后用电烙铁上锡；2、元件测试关：即要求把电阻、电容、晶体管、集成电路等元件逐个用万能表或测试仪进行测试,不符合要求予以剔除；3、元件插入关：把测试好的元件对照所发给的电路图，逐个插入印刷电路板上，插完后要求学生进行互查，并对插错的个别元件做好记录；4、焊接关：在整机板上元件插入并通过检查后，严格按照焊接的规范化进行，即注意控制烙铁温度，焊接时间，被焊点吃锡量的大小，严防假焊；5、调试关:当整机线路全部焊接完毕，并检查无误后，可进行整机调试，调试过程遵循先粗后细原则，在整机各关键点电压正常情况下，先调出图像、声音，然后再用仪器（如扫频仪、电视信号发生器）仔细调准通频带、图象幅度、线性等；6、μPC1366C、μPC1031C、μPC1353C三片集成块的测试关:如μPC1366C及全部元件安装完成后,先用万用表进行检测,再用扫频仪进行调试。例如，对μPC1366C关键引出脚的电压进行检测：电源加载端七脚电压应为了10.5V；十二脚为内部稳压输出,供图像中频放大器使用,其电压应为6.8V左右；四脚电压大约2.2V左右;当其拔到有信号频道时电压上升,在强信号频道时最高可达4.2V。调节2W1时,使五脚电压为5.4—5.6V,六脚电压应略有上升,一般规律是当四脚电压超过3.8V时，六脚电压即开始上升,表明内部中放和高放AGC电路正常。当学生实践操作遇到困难时，教师现场给予指导并鼓励他们耐心、细致、大胆地操作，通过学生自己对电视机元件的测试、安装、焊接、调试、检修等，大大地提高了他们分析问题能力和实际操作能力。

（二）加强电子专业实验室建设，提高实验课的开出率。学校单独组建了电子实验室，新添了示波器、扫频仪、信号发生器等一些电子测试设备，根据教学需要，我们自制了黑白电视机示教板，在课堂教学上应用，以它独有的直观性，趣味性、科学性等优势、极大地集中了学生的上课注意力，调动了学生学习的积极性。

（三）为了让学生学到知识有用武之地，提高学生对自身价值的认识，学校还创办了家电维修室，开展第二课堂活动，经常由有教学，维修经验的教师，利用节假日、星期天时间分批带领学生上街免费为民维修家用电器，并部分家用电器收集回校，让学生寻找资料独立完成，使他们在完成维修任务同时，体会到理论知识学习的重要性。两年来，通过这一活动的开展发现，全班40名学生，有36名能够排除黑白电视机常见故障，其中8名学生还能检修彩色电视机、录相机等常见故障。

三、注重课余动手,提高学生操作水平

（一）加强实践训练管理，做到有计划、有措施、有总结

首先根据课程特点，制定了实践训练项目与考核标准，使学生在实习时有目的地自发进行，每个项目的实习，记有成绩评定，如黑白电视机组装，采取人人过关，着重从焊点的光滑程度，各金属支架，塑料配件，紧固罗丝等安装是否牢靠，内部连接导线排列是否规范，调试后图像伴音质量情况等来确定实习成绩。在每一次实习后，要求学生进行总结，并以书面材料上交，总结内容包括：实习器材选择，过程记录，所发生问题及解决的方法，实习电路的改进、建议等。这样，使学生对理论知识提高了认识，加深了记忆。期末还增设了实践考试科目、通过考核发现，学生的实践技能操作能力明显提高。

（二）进一步开发学生智力，开展“三小活动”

即结合其它电子专为科目课程，开展小发明、小创造、小制作竞赛活动，每学期要求每位学生上交两种以上自制电子作品，如某一电子电路的改进、电路设计、新颖电路介绍、小制作电子产品等项目，期末进行评选，评出获奖作品，对获奖学生按不同档次以一定的比例计分加入技能考核成绩中。

参考文献：

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【关键词】电子元件 失效分析 技术 发展

1 失效分析的常用方法

1.1 拔出插入法

拔出插入法是监视将组件板上的电子元件拔出又插入的过程，通过监视判断故障是否发生，确定失效的具体部位。这种方法看似操作简单，但拔出插入法不一定有效，因为有时会存在特殊情况，例如焊接不牢和接触不良，这些因素会使技术人员产生错误的判断，影响下一步分析的实行。

1.2 感官辨别法

感官判断法就是通过人体的一些感官判断是否故障。包括眼睛观察电子元件外形是否正常，手触摸电子元件判断电子元件的温度、软硬程度等，鼻子嗅电子元件的味道是否正常，耳朵倾听电子元件的声音判断电子元件工作过程中发声是否正常。感官辨别法的优势是操作简单，节约成本，但要求工作人员有丰富的经验，并且技术人员的判断容易受到环境和感官敏感程度的影响。

1.3 电源拉偏法

电源拉偏法就是将正常电源电压升高或降低，使器件的工作处于异常状态，从而使损坏的电子元件将故障或薄弱环节暴露，以此确定故障电子元件的的位置。但是电源拉偏法通常适用于器件工作较长时间后造成的故障或是电压波动造成的故障，而且不管是拉高电源还是拉低电源都对电子元件会产生一定的破坏性，会对器件造成一定的损伤，操作不慎就会使器件完全损坏。

1.4 换上备件法

换上备件法就是将怀疑有问题的那个电子元件取下，换上一个新的、合格的备件，如果换上后，整个器件工作正常，说明换下的电子元件是有问题的，如果没有正常工工作则说明有问题的电子元件不是换下的电子元件。这样通过一次次的换上备件法可最终确定器件的故障部分。但这种方法的缺陷之一是耗时长，操作不便。

2 失效分析的思路

失效分析不仅受技术的限制，还收思路的影响。为了对电子元件进行准确有效的分析，清晰的思路是必备的。一般情况下，电子元件的失效分析思路有以下几步：（1）确定电子元件是否失效。（2）从失效的现象入手，运用理论分析确定某些可能失效的电子元件。（3）确定排除疑点的方案，对可能失效的电子元件一个个分析。（4）通过实践，运用分析方法找出失效的电子元件。（5）结合理论，分析失效可能存在的原因。（6）用分析方法进行检验找出失效的电子元件。（7）针对电子元件失效的原因提出可行性的建议。（8）用大量实验检验建议是否有效。（9）通过对进一步的实验结果进行分析找到更可行、更合理的方案。

3 失效技术挑战

电子元件的发展中最有代表性的产品就是集成电路，未来的集成电路必将向更精细，更精密，更复杂的方向发展，但现有分析技术已经不能适应集成电路的发展。随着集成电路的发展，分析技术必须实现相应的发展速度才能适应它的变化。

3.1 失效定位与电测

失效定位是通过各种各样的分析方法一步步缩小电子元件故障的范围，并最终确定失效的具体部位。如果是对集成电路进行失效分析，可以将范围从整个电路板缩小到某个范围更小的部分，通过进一步的分析、判断、试验，最终确定失效的具置。但是未来的集成电路是朝着规模更大，精细度越高的方向发展，这会使失效定位变得越来越困难。

3.2 系统级芯片

失效分析的另一个难题就是系统级芯片。随着科技发展，集成电路的电路也会变得越来越复杂，晶体管数量越来越大，互联层的数量也变得越来越多使得失效分析越来越困难，同时由于一般的系统级芯片的频率都较高，要想使电子元件故障再现，通过系统级芯片是难以实现的。

3.3 新材料处理

失效分析中至关重要的一步是物理分析，对物理分析影响较大的是金属化层，传统的金属化层材料，如二氧化硅、氮化硅、铝等都已经找到相应的处理方法，分析技术已经发展得较为成熟。但随着集成电路的快速发展，越来越多的新材料也被应用在集成电路上，同时因为新材料的应用，技术人员对新材料的相关属性并不了解，这使新材料的处理面临着难题。

电子设备提高其可靠性是通过不断与失效作斗争实现的，通过对电子元件进行失效分析，研究失效原因，找到失效的原因，发现电子元件本身存在的缺陷，针对电子元件自身缺陷进行工艺上的改良，使电子元件的可靠性得以提高，最终使电子设备和电子系统运行正常，某种程度上也会使电子设备或电子系统的寿命增加。

4 结语

随着科技的发展，对电子元件的失效分析技术发展的也也越来越快，很多都使用到高科技产品进行失效分析，例如光学显微镜分析技术、红外分析技术、声学显微镜分析技术、液晶热点检测技术、光辐射显微分析技术、微分析技术等。但传统的分析方法仍然有它自己的优势，在依赖高科技产品进行分析的同时也要注重传统分析方法及技术。

参考文献

[1]徐爱斌，刘发.破坏性物理分析（DPA）技术促进国产电子元器件质量提高[J].电子产品可靠性与环境试验，2002（05）.

[2]武金锋，万传波，徐皓，毛玉鹏.角度传感器失效分析及工艺控制[J].仪表技术与传感器，2013（04）.

[3]张军，陈铮，唐建锋，刘超.DC/DC模块输入端电压反加后的影响分析[J].电子设计工程，2012（03）.

[4]付军.安富利公司电子元件部推出的“未来之家”在2004中国数字家电展览会上抢尽风头[J].集成电路应用，2005（01）.

[5]何小龙，吴先献.对电子元件质量监督抽查结果的综合分析[J].电子产品可靠性与环境试验，2000（06）.

作者简介

刘逸潇（1990-），男，四川省广安市人。大学本科学历。研究方向为机械电子。

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案列一：

北广的BGTV3151型的 8CH1KW电视发射机在工作中突发伴音全为“哗哗”声的噪音，无电视伴音的故障。经询问值机人员确认，故障为突然发生，并非伴音逐渐由正常伴音变为“哗哗”声的。故障发生后，值机人员果断改用备用激励器保证了播出正常。故障检修时首先检查送入音频信号正常。断开音频信号，用频率计测伴音中频为30.9MHZ。并且很稳定，查看说明书，伴音中频应为30.5MHZ，可以确定故障原因为伴音中频偏离，电视伴音为调频发送方式，伴音中频偏离后，电视接收机因无伴音载频而产生“哗哗”噪音。电视伴音中频为压控振荡器（VCO）产生，由锁相环电路进行频率稳定。基本原理如下：

检修时，将激励器断电后再通电，伴音中频能很快正常锁定，并且频率能很稳定地锁定在30.9MHZ。长时间通电测量频率也很稳定。初步判定压控振荡器、环路滤波器、分频器、鉴相器基本工作正常。

本中频调制器中采用集成电路MC45151P2，内部集成了外接晶振的标准信号振荡器、可编程分频器2、鉴相器。

用数字频率计测量晶振频率为3.2MHZ且很稳定，考虑到中频输出30.9MHZ很稳定，且正常锁相，由此判断晶振正常。晶振故障一般为不起振、振荡不稳、频率偏移，这会造成不能锁相的现象。

因集成电路MC45151P2 插装在板上的IC插座，更换集成电路MC45151P2后故障依旧。检查集成电路插座在线路板上的焊接及电路板连线均正常。整形电路、固定分频、环路滤波器部分故障都将导致不能锁相，维修陷入困境。

根据电路板绘制出集成电路MC45151P2分频器编程引脚接线方法，（如表1）

直接测量集成块分频编程地址11―25脚与地电阻与正常值比较发现13脚未接地， 13脚与插座接触不良，多次重新插入不行，判断IC插座内部断裂，造成分频器编程错误。用跳线集成电器13脚直接地后正常。

根据维修经验，一般IC插座接触不良通过重新拔插都能排除，本例中为内部断裂较为少见造成误判。

案列二：

一部大功率覆盖要程配发的北广的39CH1KW电视发射机，使用2年多，发生无伴音故障，对发射机加上视音频信号，开机测试，用耳机试听发现音频处理小盒处理后无音频信号输出。打开小合注入音频信号，用耳机顺信号流向检查发现音频信号到15K低通滤波网络处消失，断开L1测量发现滤波网络对地有15Ω阻值，确定有一电容短路。滤波网络如下图：

因滤波网络中对地电容较多，全为纸介电容，具体哪一只对地漏电不易确定，如每只拆下测量，极易损坏电路板。考虑到滤波网络中无对地电阻元件，于是用5v稳压电源串接20Ω功率电阻从L2和L3中间加在滤波网络上，利用漏电电容因有漏电流的存在会发热的特点，用手触摸各对地电容温度很快确定C8-3损坏。

同一发射机出现输出功率230瓦故障现象，有时早晨开机正常，但工作半小时后出现故障，故障时查看激励器输出功率正常，前级功放电流略有减小，三个未级工放工作电流均减小。同时根据据公式，额定功率1000W，故障时输出功率230W得出N=2，也就是某一通道中由两路功率放大损坏一路时出现的故障现象。查看图纸，只有前级功放采用功率二分配、放大、功率合成的方式，由此判断故障在前级功放中。前级功放中又由三级功放组成，每一级由功率分配成两路再合成组成如下所示：

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本文介绍《流水灯电路的组装与调试》项目的由来、设计思路、电路原理图、工作原理、组装所需的元器件清单、实际组装和调试的过程等。展现了一个完整的一体化教学项目，适用于有一定理论知识与技能操作基础的学生。

关键词：流水灯；NE555；CD4017；组装与调试

【分类号】TP368.1

前言

我们学校历来非常重视教学模式的改革和创新。我们教研组的老师也经常进行集体备课，教学模式的探索和教学资源的优化。我们这次的教学任务《流水灯电路的组装与调试》就进行了新的探索和尝试。首先，我介绍一下这次任务的由来，我们在进行疏散演习的时候，同学就会发现楼道里的指示灯并不很明显，处在中间的同学不容易找到出口，同学就提出了一个想法，我们能不能自己设计一个动态的流水灯，辅助这个疏散灯，这样使同学更容易找到安全出口。于是，我们就有了这次的项目。一般的一体化教学任务是由企业的生产实践中的典型工作任务提炼而来的。虽然他有针对性和实践性，但是缺少了学生的参与在里面。而我们这次，就进行了二者有机的集合，广泛征求了学生的意见和想法，由教研组老师进行讨论，最后确定了基本方案，由老师带领学生进行了电路的设计。我们将这次任务设计成引导型，开发型的。在电路的设计当中我们预留了许多可以改进的地方，给同学一个发挥的空间，让他们对电路进行改进。这样让他们觉得设计电路并不难，引发他们对电路设计的兴趣，从而，引起他们对专业课深入学习的兴趣。

一、设计思路

1. 十个LED灯相继被点亮，形成流水灯。

2. 要做双面印制电路板，电路元件要兼顾贴片式的和通孔的。（为了增加一定的组装难度，也为了让学生发现它的不完美，从而进行改进）

3.可以一块电路板单独使用，也可以级联起来多个一起使用。

4.不需要程序设计，只用硬件电路实现。（适用于职校二年级的学生，还没有学到程序设计，也为后面的继续学习打下伏笔）

二、电路原理图

由NE555、CD4017和三极管控制的流水灯电路原理图如下图所示，该电路图由专业老师带领兴趣小组的同学进行设计，用Protel DXP 2004 软件画出来的。

三、电路工作原理

1.CD4017的用途和引脚功能

1）CD4017的用途

CD4017集成电路是十进制计数/时序译码器，又称十进制计数/脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产4017，在国外的.产品典型型号为CD4017，在我国，早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。

2）CD4017C管脚功能

CMOS CD4017采用标准的双列直插式16脚塑封，如下图。

其引脚功能如下：①脚（Y5）：第5输出端；②脚（Y1）：第1输出端，③脚（Y0）：第0输出端，电路清零时，该端为高电平；④脚（Y2）：第2输出端；⑤脚（Y6）：第6输出端；⑥脚（Y7）：第7输出瑞；⑦脚（Y3）：第3输出端；⑧脚（Vss）：电源负端；⑨脚（Y8）：第8输出端，⑩脚（Y4）：第4输出端； 11脚（Y9）：第9输出端，12脚（Qco）：级联进位输出瑞，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲。因此，进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号，13脚（EN）：时钟输入端，脉冲下降沿有效；l4脚（CP）：时钟输入端，脉冲上升沿有效；（15）脚：清零输入端，在“R”端加高电平或正脉冲时，CD407计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端YO为高电平，16脚（VDD）：电源正端，3―18V直流电压。

CP端在输入时钟脉冲的上升沿计数，时钟允许端EN为0时允许时钟脉冲输入，为“1”时，禁止时钟脉冲输入。在输入时钟脉冲的作用下，Q0―Q9的十个输出端依次为高电平。 R为复位端， 当R=1时， 计数器清零，Q0为1，其余Q1―Q9均为0。CO为进位输出端，CD4017计满10个数后，C0端输出一个正的进位脉冲。

2.NE555引脚功能

NE555是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式有，一是DIP双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。

Pin 1 （接地） -地线（或共同接地） ，通常被连接到电路共同接地点。

Pin 2 （触发点） -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。

Pin 3 （输出） -当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。

Pin 4 （重置） - 一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin 5 （控制） -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin 6 （重置i定） - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。

Pin 7 （放电） -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin 8 （VDD） -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。

3.电路工作原理

本流水灯电路由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。本文选用的脉冲发生器是由NE555与R21、R22、W1及电容器C2组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器W1进行调节。由于W1的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。

灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端（Q0～Q9）将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。10个电阻与CD4017的10个输出端Q0～Q9相连，当Q0～Q9依次输出控制脉冲时10个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。电源电路所采用的电源为6V。

四、PCB板图

用Protel DXP 2004 软件设计的双面PCB板图，正面是十个发光二极管，其余元器件都在反面。发光二极管、电容器、电位器采用通孔的，其余元器件都采用贴片式的。

五、元器件清单

六、电路的组装与调试

1.电路的组装方法和步骤

1）按照电路图明细表的型号及规格对所有的元器件进行编号，将所有元器件按先小后大、先低后高、先一般后特殊的顺序依据图示方向装接到件1（印制板）对应位置上，静电敏感器件最后要在防静电工作台上进行操作装接（图中IC1、IC2为静电敏感器件）。

2）贴焊电阻器R1--R22。

3）贴焊贴片三极管VT1-VT10。

4）将电容器C1-C2、电位器W1、插座J1、发光二极管VD1-VD10元器件的引线浸锡。

5）电容器C1、C2引线腿成型。

6）插焊电容C1-C2、电位器W1、插座J1元器件，插装时应注意电位器中心头方向，并将电位器W1、插座J1紧贴印制板放正、放平。

7）在防静电工作区台上贴焊IC1、IC2静电敏感器件，按图示方向贴装后，采取对角焊接原则，即先焊接一个引脚，调整器件使之所有的引脚与印制板上所对应焊盘对齐后，再焊接另一个引脚，然后再逐个焊接，

8）将VD1-VD10发光二极管插焊在印制板的背面，插装时将二极管短引线腿插入印制板标志圆缺的一侧，并确保发光二极管高度一致。

9）严格按照图纸技术要求施工。

10）所有元器件焊接位置应确保正确，焊点光滑、平整、牢固。

2.电路调试与故障排除

本电路无需多少调试，只要检查电路有无插错元器件，检查元器件的极性有无接错，电路连接是否正确，焊接是否良好，无虚焊等缺陷，然后接通电源+6V， 观察灯闪是否按照从第1组到第10组灯顺序依次点亮成流水状即可。如有问题，先用万用表电压档测量IC （CD4017）的（14）脚的时钟信号是否正常。如正常，则是CD4017及其后面的电路问题，需检查元器件是否插错，电路连接是否正确，焊接是否到位等。如不正常，则是该振荡器没有产生振荡，说明IC（555）及其电路有问题，需检查相应元器件及其电路。

七、成品图片展示

这是学生完成的作品，95%以上的学生都能一次性组装调试成功，有个别学生的有点小问题，经过修复，最后也都调试成功，同学们对这次实训项目都很满意。

八、总结

通过这次教学项目，锻炼了学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题的能力。这次课设在老师的指导下以及各个小组人员的共同努力下，顺利地完成，这次项目，不仅提高了学生的动手能力，更培养了团队精神，让学生在独立思考解决问题的同时，又相互配合，顺利完成项目。

同时很多同学也提出了改进意见：

（1）所有元器件都用贴片式的

（2）用不同颜色的发光二极管

（3）用5伏电压，带USB接口

（4）印制板的尺寸和形状进行改变

经过同学们的实验，有些方面已经实现。

参考文献：

[1] 康华光主编. 电子技术基础（模拟部分第五版）.高等教育出版社， 1999.6

篇10

电路可以一次性统装后调试，也可分单元电路装接调试。若将电视机按电源电路（直流电压）、行扫描电路及显象管附属电路（水平一条线）、场扫描电路（满幅光栅）、视放电路（外接视频源可以看图像）、伴音低放电路（外接音频源可以听声音）、图象通道（接受并收看电视图像信号）、伴音中放及鉴频电路（接受并欣赏电视图声信号）的顺序分别按序进行安装各单元电路，那么每一个过程均能调试出相关的光、图、声效果，这样可以更好地激发电子爱好者的学习兴趣。

一、DS666AB型黑白电视机信号流程

如图1，电视信号由天线接收后送入电调谐高频头TDQ的1脚，高频电视信号（48MHz以上）在这里经过高放、混频后，产生38MHz的图像中频和31.5MHz的第一伴音中频信号。然后从高频头的9脚输出送至晶体管Q1进行预中放。Q1的信号输出送至声表面滤波器SBM，SBM它具有电视机所要求的特殊的中放幅度频率特性，它只让38MHz的图像中频和31.5MHz的第一伴音中频信号按一定的要求通过，其他信号则被滤除或被吸收。经过声表面滤波器SBM后，图像中频和第一伴音中频信号进入ICl集成电路的l脚和28脚，由内部中放级对图像信号放大1000倍以上，送往视频检波级。内部视频检波级将图像中频信号还原成视频信号，并对伴音中频信号混频生成6.5MHz的第二伴音中频信号，以送入伴音通道。视频信号在经过前置视放级进行预先放大和消除噪声干扰后，由ICl集成电路5脚输出复合全电视信号（包含0～6MHz视频信号、6.5MHz第二伴音信号、行场同步信号等），

ICl集成电路5脚输出的复合全电视信号分三路输出。一路经由6.5MHz的滤波器滤掉6.5MHz的第二伴音中频信号后送往末级视放管Q8进行图像信号放大，放大后再输入显像管阴极，这个信号的瞬时值就代表屏幕上某一像素亮度的大小（改变阴极发射电子的强弱）；第二路经电容C17、陶瓷滤波器Y1把选出的6.5MHz的第二伴音中频信号送往ICl的7脚至内部伴音通道电路，首先进行60dB左右的限幅放大，去除幅度干扰，再由鉴频（调频检波）器解调，解调后的音频信号去加重后，再送入IC2集成电路进行音频放大，放大后的信号去推动扬声器，使扬声器发出声音；第三路把全电视信号经R15、R16、C72等元件构成的带阻滤波电路由6脚输入至集成块内部的同步分离电路。

其中，送入同步分离电路的视频信号，被切割出电平最高的复合同步信号，放大后输入内部的积分电路和行AFC电路进行分离。积分电路选出场同步信号去控制场振荡电路，以对场振荡器的频率进行同步控制；行AFC电路将行同步信号和行逆程脉冲进行相位比较，产生误差电压控制行振荡电路的频率和相位，实现行扫描的同步。于是，行、场振荡器的频率和相位与电视台发射的信号保持严格—致（做到同频、同相），只有做到了这一点，才能在屏幕上形成稳定的图像。

该电路中所用的大规模单片专用集成电路CD5151CP有28个脚，内部包含黑白电视机所有小信号的处理功能，如图2。

总的来说，黑白电视机可以分为信号通道和扫描两大部分，由于篇幅所限，在此只作粗略介绍。

二、安装与检查

根据电视机提供的电原理图和印制板图进行装配、焊接，要求成形、插装符合电子工艺且应装接正确无误。要注意电解电容、二极管元件、晶体管、高频调谐器等有极性元件的装接，集成电路插座安装时要注意缺口方向，焊装四针插座要注意与外接元件的接法。插装时，还应按以下顺序来插装：跨接线电阻二极管晶体管电容电感与中周可调电阻与电位器其它元件（如高频头、插座等）。电源调整管Q2及散热器、高频调谐器，行输出变压器应最后安装。

因为该电路元器件较多，不管是采用统装还是分单元电路安装的形式，安装完后都应对照原理图和元器件清单认真检查元件规格、型号有无装配错误，对印制板要求按图作线路检查，重点检查有无短路、搭焊、漏焊与虚焊现象。要求不漏装、错装，不损坏元器件，焊点圆滑、光亮、防止虚焊、搭焊、散锡和搭锡，元器件排列整齐并符合工艺要求，剪脚留头在焊面以上0.5±0.2mm。

三、调试与检测

整机调试时应先调稳压电源输出电压，在稳压电源正常的情况下，再检测集成电路相关引脚尤其是电源供电脚的电压，正常后再关机插上集成电路CD5151，以防止电源电压过高而损坏集成电路。

1.直流电源电路的调试。

直流电源的稳压输出直流电压应调整在额定输出电压10±0.2V的范围内，本机的额定输出电压为10V，即应调整在9.8～10.2V之间，然后看电源输出的调节范围，应在±2V左右可调，调节可变电阻W4，电源输出至少在8～12V之间可调。测稳压管两端的电压（基准电压）为6.2V左右。此电路中晶体管Q2、Q3、Q4应处于放大状态。

2.行扫描电路和显像管附属电路的调试

将行输出管Q10的集电极断开，在断开点测量，行输出电路的不带载电流正常值应该在250～300mA左右（不接偏转线圈），带载正常电流约为500mA左右，当然这也可以通过直接测量保险丝总电流分析判定。当测得行输出管基极和集电极电压分别为-1.2V，17V左右时，则可判定行输出电路基本正常，测CD5151CP（17）脚电压为1.2V，行推动管Q9基极电压在0.4V左右，则集成电路内部行扫描电路基本工作正常。若结合显像管附属电路的调试，接上偏转线圈后，这时可看见一条水平扫描线。

调试前暂不插显像管的插座，用万用表直流电压250V挡，测显像管第6脚第一阳极为110～120V左右；测量管座第3脚灯丝电压，由于灯丝电压是由行输出变压器输出的脉冲电压，因此要用交流电压挡来测量，本机灯丝电压为9V（有效值）。调节亮度电位器，并同时测量第2脚阴极电压应该能在10～45V左右可调。如果以上电压都正常，把显像管座插上，此时荧光屏应有水平扫描线产生。调节亮度电位器，光栅应有亮度变化。

在行扫描电路正常的情况下，分别测量集成电路IC1的16～22脚电压，并和参考值比较。测量行激励管Q9、行输出管Q10各电极的电压，两管应处于开关状态。

用示波器观察CD5151的17脚、Q9的基极和集电极、行输出管Q10集电极的波形，测量其幅度和周期并绘制波形，标明参数，注意和相关标称数据进行比较。

调节行频调节电位器W7，用示波器测量CD5151的17脚的行频同步范围，要求应≥15625HZ±300HZ。

3.场扫描电路的调试

先测CD5151CP的24、25、26脚电压应与参考值—致。测量C37正极电位，应该为电源电压的—半近5V左右。若按顺序分单元组装调试，这时可在屏幕上看见整幅光栅。

调节场频电位器使光栅出现闪烁，再调节场频电位器使闪烁消失，这时场频基本接近50HZ。调节场频电位器，在场频调至最高和最低时，光栅应该出现滚动闪烁现象，而在调至约50HZ时，光栅不闪烁。

用示波器或频率计可以测试场偏转线圈的锯齿波的周期和场频同步范围。

使电视机接收到电视信号发生器产生的测试信号，调节可变电阻器W5可改变场幅和场线性，并使测试信号的圆变得更圆，上下幅度对称且同步。

测量场输出级Q5、Q6、Q7三个晶体管各电极的电位，三个晶体管应工作于放大状态。

4.公共通道的调试

此前一定要将行、场扫描电路及显像管附属电路调好。一般较简单的调试方法如采用电压与电流测试法、直观监测调试法。公共信号通道包括高、中频通道、视频输出电路、同步分离电路。本电路的频率特性通常由声表面滤波器决定，一般不需要调试。

调节调谐电位器，高频调谐器4脚电压应在0～30V之间变化，高频调谐器8脚电压在9.1V左右，并检查高频调谐器其他相关引脚电压。测量并记录预中放管Q1各脚电压，B、C、E各脚电压分别应为3.1V、9V、2.4V左右，处于放大状态，若偏离过大则应检查电路。

将高频调谐器置于空频道，用万用表测CD5151CP第28、1、2、3、4、5、14、15脚电压应与参考电压一致，特别是3、4、5脚。调节调台电位器使电视机收到图像信号，用万用表监测CD5151CP（5）脚电压，有无信号该脚电压变化较大。（该机型选配的38M选频元件固定不好调）。

测量并记录视放管Q8各极电压，基极电压为3～4V左右，集电极电压为80V左右，发射极电压为3V左右，若偏差太大，应认真检查对应的电路。

如果荧光屏上有图像，但有十多条回扫线，则应注意视放管发射极消隐电路的调试检查。

测量集成电路CD5151CP（2）脚的直流电压，并调整可变电阻W1的阻值，使其对地直流电压（AGC调整电压）约为5.6V。测其3脚电压约为1.9V～2.0V，这时AGC延迟值即调好。若不可调或偏差太大，则需查找AGC电路，直至排除故障。

5.伴音电路的调试

首先检查伴音功放部分是否正常。接通电源，测量IC2的6脚，应为9V左右，测量IC2的5脚约为4.5V，然后检查集成电路其它引脚电压是否正常，否则功放电路就需要检查。接入外部音频信号源（AV状态），扬声器应有声音。

然后进一步调试检测伴音前置处理电路。接通电源，检测CD5151CP的7、8、9、10、11脚电压，应与参考值一致。接收到电视信号后，用无感螺丝刀微调9、10脚外接的6.5M电感线圈（一般无须调试），使S形曲线上下波形对称，曲线零点6.5MHZ不偏移，这时电视伴音最清晰，噪音最小。注意运用干扰法来调试检测伴音电路。

6.整机总调与总装

整机总调有多项测试内容，这里主要就中心位置、光栅幅度和线性的调整进行说明。

光栅是否良好，我们可利用电视信号发生器配合调节。

首先，拨正偏转线圈紧贴CRT管壁，使画面无倾斜，然后锁紧固定螺丝；另外，转动中心磁环，使信号圆处于CRT正中位置，可打白胶固定。

其次，调整场幅可变电阻W5，使场幅满足规定要求11.2±0.3棋盘格。

再次，调整行幅规定要求14.6±0.4棋盘格，若达不到要求，可调整逆程电容满足要求，使行场重现率>90%以上。

最后，按装配图要求固定偏转线圈、印制电路板、装好扬声器、各功能按钮，机壳合拢。