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中等职业学校国家示范校建设项目电子技术应用专业教材PCB板制作与表面贴装实训(第一版)天津市机电工艺学院电气技术系专业教研组编天津市机电工业学校1目录项目一用雕刻法制作PCB板………………………………………………1-0-1任务一简易门铃的制作……………………………………………………………1-1-1任务二LM386音频放大器的制作…………………………………………………1-2-1任务三LM388桥式功率放大器的制作……………………………………………1-3-1项目二用多功能PCB快速制板系统制作PCB板……………………2-0-1任务一贴片收音机的制作……………………………………………………………2-1-1任务二贴片功放的制作………………………………………………………………2-2-1任务三八路抢答器的制作……………………………………………………………2-3-1项目三单片机开发板的制作………………………………………………………3-0-1任务一简单51单片机开发板的制作…………………………………………………3-1-1任务二贴片单片机AT89S52开发板的制作…………………………………………3-2-12项目一用雕刻法制作PCB板学习内容：1．简易门铃的制作；2．LM386音频放大器的制作；3．LM388桥式功率放大器的制作学习目标：1．通过制作PCB板，学会PCB板的制作过程，会用雕刻制板的方法，具备较熟练地制作PCB板的技能；2．通过学习门铃和放大器的焊接和调试，认识LM386集成电路的结构，具有焊接、调试的技能。学习指导：完成本任务将涉及到如何使用CircuitWorkstation软件将用ProtelDXP软件画好的PCB板图转换后用HW-3232线路板刻制机制作出实际使用的印刷电路板；如何根据图纸规范的进行单面线路的手工焊接；如何根据功能要求进行调试。这三部分技能在现在电子产品中使用非常广泛，也是同学们要掌握的操作技能。怎样才能制作出合格的PCB板是我们这个任务的重点；如何成功的实现电路的功能是难点。学习时要注意理论联系实际，反复实践，注重观察，多多讨论，只有通过不断地实践总结，才能牢固的掌握。建议学时：36课时3任务一：简易门铃的制作【任务描述】图1-1-1HW-3232线路板刻制机图1-1-2STR-FII环保型多功能快速制板机图1-1-3简易门铃原理图使用图1-1-1HW-3232线路板刻制机按照图1-1-3简易门铃原理图制作出印刷电路板，然后再进行手工焊接并进行调试。【任务分析】一、制作简易门铃的印刷电路板即PCB板1．使用ProtelDXP2004软件或Proteus软件制作PCB板图印刷电路板即PCB板传统制作的方法很落后，有很多缺点，制板精度低、只可制作单面板、无法制作双面板；需使用热转印纸，热转印机；所使用的药剂为三氯化铁，对人体有害，且污染环境。现在PCB板的制作方法有工厂化生产方式和手工制作方式。工厂化生产的工艺流程是：工艺流程：底片(光绘)→选材下料→钻孔→孔金属化→贴膜→图形转移→电镀→去膜蚀刻→表面涂敷→检验。手工制作的工艺流程是：计算机设计→打印→转印→修板→腐蚀→去膜→钻孔→水洗→涂助焊剂。而我们使用的PCB板可以有两种方式得到。一种是我们自己将设计好的PCB板图纸送到专业厂家进行加工。这样我们除了要考虑PCB板数量和价格外，还要从以下工艺方面考虑，包括：板材厚度、板材的平整度、印制板实际尺寸、阻焊、丝印、镀铅锡、镀金、通孔测试4（针床测试、非针测试）、厂家测试报告等。另外一种就是同学们自己使用专用设备进行手工制作。下面同学们就一起来吧。1.1使用ProtelDXP2004软件或Proteus软件制作出PCB板图打开ProtelDXP2004软件或Proteus软件建立一个新的工程即简易门铃,按照图1-1-3绘制原理图并进行封装，检查无误后生成PCB板图，然后进行手工布线、制作焊盘等。2．制作PCB板我们目前使用的制板设备有两类，一是使用HW-3232线路板刻制机，见图1-1-1，二是使用图1-1-2STR-FII环保型多功能快速制板机。刻制机可根据PCB线路设计软件设计的线路文件，自动、快速、精确地制作单、双面印刷线路板。同学们只需在计算机上完成PCB文件设计并根据其生成加工文件后，通过RS-232通讯接口传送给刻制机的控制系统，刻制机就能快速的自动完成钻孔、雕刻、割边等功能，制作出一块精美的线路板来。下面就使用HW-3232线路板刻制机一起来制作PCB板吧。3．刻制机的使用3．1输出标准Gerber加工文件在ProtelDXP2004下，如何输出标准Gerber加工文件呢？打开我们所画的的PCBDOC文件，执行“文件/输出制造文件/GerberFiles”命令，显示如图1-1-4所示的光绘文件设定对话框。其中含有5个选项卡，用于设置Gerber文件的精度和输入板层等参数。图1-1-4图1-1-5在“一般”标签中设置“单位”栏用公制单位毫米作为度量单位，设置“格式”栏为4:4，如1-1-4图所示。单击“层”标签，则对话框内容如图所示，在该对话框中选择输出的层，一次选中需要输出的所有的层。注意：请保持镜像栏的所有层为未选中，如图1-1-5所示。单击“钻孔制图”标签，如图1-1-6所示，取消其中所有选中项目。5图1-1-6图1-1-7单击“光圈”标签，然后选择“嵌入的光圈”，这时系统将在输出加工数据文件时，自动产生D码文件，如图1-1-7所示。单击“高级”标签，系统显示如图1-1-8所示。注意：在其他中，选中“用软件画弧线”，其余采用默认设置。（胶片尺寸和光圈匹配容许误差采用默认值，前导/殿后零字符选中“抑制前导零字符”，胶片上位置选中“参考相对原点”。）图1-1-8设置完毕后，单击确认按钮，ProtelDXP2004软件系统输出各层的Gerber文件，同时自动启动CAMtastic1，以图形方式显示这些文件，如图1-1-9所示。本设备需要三个Gerber文件：顶层文件*.gtl、底层文件*.gbl、禁止布线层文件*.gko，都自动保存在当前PCB文件的目录下。至此，各层加工文件输出完毕。6图1-1-93．2输出钻孔加工文件仍然使用PCBDOC文件界面，执行“文件/输出制造文件/NCDrillFiles”命令，在对话框中，选择单位为毫米，数据格式为4:4，前导殿后零字符设置为抑制殿后零字符，如图1-1-10所示。图1-1-10单击确认按钮，输出NC钻孔图形文件，如图1-1-11所示。加工所需的钻孔文件为*.txt，自动保存在当前PCB文件的目录下。7图1-1-113．3雕刻前的准备操作加工文件生成后，就要调整机器，来加工设计好的电路板了。下面介绍机器的使用。（1）固定电路板确认刻制机硬件与软件安装完成后，选取一块比设计线路板图略大的覆铜板，一面贴双面胶，贴胶要注意贴刀，然后将覆铜板贴于工作平台板的适当位置，并均刀用力压紧、压平。（注意：定位孔在线路板上下沿左右两边，因此请在覆铜板左右各空出1cm。）（２）安装刀具在线路板制作中，双面板的钻孔需要钻头，雕刻需要雕刻刀，割边需要铣刀，选取一种规格的刀具，使用双扳手将主轴电机下方的螺丝松开，插入刀具后拧紧。主轴电机钻夹头带有自矫正功能，可防止刀具安装的歪斜。注意：安装刀具时，请勿取下钻夹头，因为钻夹头已经高速动平衡校正。（３）开启电源开启刻制机电源，Z轴会自动复位，此时主轴电机仍保持关闭状态，向右旋转主轴电机启停钮，开启主轴电源，几秒钟后，电机转速稳定后即可开始加工。按下启停钮即可关闭主轴电机。注意：在电机未完全停止转动之前，请勿触摸夹头和刀具。3．4软件功能介绍（1）打开双击图标“”，打开CircuitWorkstation软件，主界面如图1-1-12所示：图1-1-128若设备未连接或主机电源未打开，会提示“设备无法连接，是否仿真运行？”，点击“是”，进入仿真状态，点击“否”，重试连接，点击“取消”，则直接退出程序。点击菜单“文件—打开”，出现文件导入窗口，选择单/双面板，单击工具栏上的“打开”按钮，弹出如图1-1-13对话框：图1-1-13根据所需加工的PCB文件类型选择单面板或双面板，再单击“打开”钮。若为单面板，请根据铜箔所在层设定铜箔在顶层或铜箔在底层，该选项将决定钻孔的位置，请根据实际情况设置。以打开双面板PCB文件为例，如图1-1-14所示，在窗口中选择加工文件夹中的任意后縀名的文件，如：成都市样板.GKO，再单击“打开”。图1-1-14正常打开后的默认显示层为线路板底层。见图1-1-15。9图1-1-15在窗口下方的状态栏中，显示当前光标的坐标位置、线路板的大小信息、主轴电机的设定与当前状态，及联机状态信息。默认的单位为英制mil，可通过主菜单“查看——坐标单位切换”将显示单位切换至公制mm。注意：如打开过程出现异常提示，请检查Gerber文件转换设置是否正确。（2）菜单“查看”菜单栏：放大、缩小、适中：可点击工具栏上的、、钮来放大、缩小、适中显示线路图，也可按键盘上的PageUp、PageDn来放大、缩小显示。在线路图上按住鼠标右键，可拖动整个板图。顶层、底层：可点击工具栏上的、钮，来切换显示顶层、底层线路。孔信息：显示所有钻孔信息。雕刻路线：显示雕刻走刀路径。用红色表示。坐标显示：显示当前鼠标位置坐标值。坐标单位切换：在公制/英制之间切换单位。“设置”菜单栏：通讯口：串口COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、COM6、COM7、COM8、USB选择；刀具库：也可点击快捷工具栏上的“”图标，如图1-1-16所示：10图1-1-16雕刻设置：可设置割边刀直径，以及KEEPOUT层按割边刀直径显示。主轴电机速度：预置了高速（48000rpm）、中速（33000rpm）、低速（24000rpm）三档可选。建议根据加工的精度和板材的材质选择合适的转速，线径线距越小，精度要求越高，刀尖选择越小，加工速度要求越快，另外，材质较硬的FR4板材，选择低速即可，对材质较软的柔性板材，必须选择高速。仿真运行：功能等同工具栏上的钮。按下时处于仿真运行状态。仿真运行速度：设置仿真的速度，有低速、中速、高速三种选择。完成后关闭主轴：可设置加工完成后自动关闭主轴。主轴电机运转时，工具栏上的指示标记为，当主轴电机停止时，指示图标变灰。完成后关闭电脑：可设置加工完成后自动关闭电脑。“操作”菜单栏:向导：可点击工具栏上的钮，或在菜单上选择“操作—向导”，进入向导界面。见图1-１-18向导是通过图形化界面快速操作方法。详见3．４．3节。铣平面：当工作平台上的孔过多或平面明显不平时，可使用铣平面功能。铣平面请使用3mmPCB铣刀。将平面的长和宽分别填入X、Y方向的空格中，深度可根据平面磨损程度设置，重叠率一般设为30%。见图1-１-17图1-１-1711（3）向导图1-１-18①定位双面板需打定位孔以保证翻面后雕刻的相对位置。打定位孔用2.0mm钻头，和定位销配套。定位孔深度需使得平台板上留下2mm左右深的孔，默认为3.5mm。钻定位孔时，钻头将以加工原点为参考，按线路板图的X方向最大长度，在上下沿左右两端分别向外6mm和8mm各钻一个孔，并在左下角的定位孔上多钻一个标志孔，用以区分正反面，如下图1-１-19所示。图1-１-19一面加工完毕，只需取下线路板，沿X方向翻转线路板，对准工作平台上留下的定位12孔，放置线路板，并用定位销固定。②钻孔设置各种孔径的实际钻头加工直径。线路板上需要的孔径全部列在左侧栏中，实际的使用的钻头直径列在右侧栏中，中间的下拉框中有工具库中设置的所有钻头。从左栏的第一行开始，根据需要孔径的大小，从下拉框中选择相近的钻头规格，然后点击“添加”按钮，右栏中就会出现对应的选择。点“删除”删除右栏中的选择。请确保所有需要孔径都有实际的钻头孔径与之相对应。“还原”钮用以删除右栏中所有的选择。挖空钻孔功能：用一种规格的挖空刀（0.8mm）把大于这个规格的孔全挖了出来。这样您在配件上的消耗减小了很多。实际加工中我们小于0.8mm的