电子工艺实习指导书——MF47型万用表装配

电子工艺实习指导书——MF-47型万用表装配
2010.09
目录
第一章焊接技术与电装工艺 (3)
第一节焊接技术 (3)
一、焊接工具、焊料 (3)
二、对焊点的质量要求 (5)
三、错焊元件的拔除 (7)
四、手工焊接操作方法 (8)
五、表面贴片元件的手工焊接技巧 (10)
第二节电装工艺 (11)
一、元件的处理 (11)
二、元件的成型 (11)
三、元器件的插装 (12)
四、连接 (13)
五、装配的一般原则 (14)
第二章MF-47型万用表装配 (16)
第一节装配知识要点 (16)
1、学会看电路原理图和装配图 (16)
2、提高对色环电阻器标称值、二极管、电容的辨认能力 (16)
3、熟悉MF-47型万用表的各部分结构 (16)
4、分析故障原因，排除故障 (18)
5、校对万用表各量程档位，进一步熟练掌握万用表的使用 (19)
6 实习总结 (19)
第二节万用表的简介 (19)
一、概述 (19)
二、指针式万用表的参数及标识 (20)
三、识别万用表上的字符及说明 (21)
四、万用表读数转换为示值原则 (21)
五、万用表的结构（五部分组成） (21)
第三节MF-47型万用表原理 (22)
一、直流电流（DCA）档原理 (22)
二、直流电压（DCV）档原理 (24)
三、交流电压（ACV）档 (25)
四、电阻（Ω档）原理 (26)
第三章专用仪器设备使用说明 (28)
第一节DJ1403数字式电表校验仪 (29)
第二节T606线性测试仪 (29)
第一章焊接技术与电装工艺
电子整机装配中各元件之间要进行连接，电子整机中的连接是指将组成整机的各个元器件，通过导线、印刷电路板、接线架等使用连接的方法牢固的结合在一起。

一部电子整机连接点少则几百，多则几千、上万个焊点，其中只要有一个焊点有问题，都会影响电子整机的可靠性，甚至使整机不能工作。

因此，连接是电子整机装配中的重要工序。

连接有几种方式：压力方式、热方式等。

热方式最常用的是锡焊，通常用烙铁熔化焊锡完成连接，又称焊接。

焊接是电子工程制作中最常见，最基本的操作。

焊接技术是电子工程技术人员的一项基本技能。

对焊接的基本要求是机械强度高、导电性能好、外形美观。

第一节焊接技术
一、焊接工具、焊料
1．电烙铁
电烙铁是最主要的焊接工具。

分内热、外热两种。

内热一般有20W（温度可达300~400摄氏度〕；35W（温度可达350~450摄氏度）；50W等几种。

外热式一般有45W、75W、100W等。

在焊接过程中主要是烙铁头接触焊点。

因此，对烙铁头提出一些要求，主要有：表面要干净，不腐蚀，易上锡。

为了保持一定的温度，烙铁头要有一定体积，以适应不同的焊点。

焊接电子产品一般选用20W~35W内热式电烙铁。

新烙铁使用前应用锉刀把烙铁头两边修改成如图1-1（1）所示型状，并将烙铁头部倒角磨光，以防焊接时毛刺将印刷电路板焊盘损坏。

如采用长寿命烙铁头则无须加工。

烙铁修改完成即可接通电源，在温度渐渐上升的过程中，给烙铁头部上锡，使烙铁头上沾附一层光亮焊锡。

烙铁温度和焊接时间要适当，焊接时应让烙铁头加热到温度高于焊锡熔点，并掌握正确的焊接时间，一般不超过3秒钟。

时间过长会使印刷电路板铜箔翘起，损坏电路板及电子元器件。

焊接的步骤如图1-1，包括被焊部分加热、加锡、撤去锡线、拿开烙铁。

图1-1 焊接步骤
2．烙铁头的质料：
一般用紫铜制成，有裸铜和电镀两种。

裸铜头在工作温度下氧化很快，且它们的氧化物是隔热体，一方面阻隔热量传到元件上，一方面使烙铁头温度升高，加速氧化，故在使用中要及时去除。

电镀烙铁头（镀铁；镀镍；镀金）的电镀层能保护烙铁头，使用寿命长。

3．焊料
（l）焊锡
焊锡是一种最常用的焊料。

它是一种锡铅合金，常做成lmm到2mm的焊丝，中间夹有松香，具有熔点低、凝结快、易流动的特点。

其机械强度及导电性能也很好。

含锡量达61％的焊锡称为“共晶焊锡”，其熔点和凝固点相同，不经过半凝状态。

故焊点凝结迅速，缩短了焊接时间，还能承受较大的拉力与张力，强度较好。

（2）助焊剂
在焊接中还要使用助焊剂。

最常用的是酒精松香溶液。

电子元器件的引线在空气中会生成一层氧化层或沾染杂质，在焊接时不易粘锡。

而助焊剂能破坏金属表面的氧化层，使杂质成为悬浮物，这样焊锡才能和被焊物牢固结合。

助焊剂的另一个作用是涂覆在印刷电路板表而，保护印制板，使其不被氧化。

此外，还有多种助焊剂的配方，需要时可查相关资料。

对助焊剂的基本要求：
l）熔点应低于焊锡。

2）浸润金属表面的能力要强。

并有较强的破坏金属表面氧化层的能力。

3）它的组成成分不能与焊料或金属有相互作用。

无腐蚀性，要呈中性，不易吸湿。

4）易于清洗去除。

（3）助焊剂的成份：
1）组膜成分：能在焊接温度下形成一层防止氧化的保护膜，冷凝后形成残渣覆盖在焊点上。

通常用松香、热熔性树脂、凡士林、石蜡、甘油或胺类物质。

2）还原剂：在焊接温度下能充分还原焊料和金属表面的氧化物，一般用盐酸、氯化锌、氯化铵等卤素盐类。

3）络合剂，活化剂，固化剂等。

（助焊剂的配方在制版工艺中介绍）
为便于在被焊工件上均匀涂覆助焊剂，可以采用液态助焊剂。

中性配方：松香20%～30%；乙醇80%～70%。

还有一种助焊剂是焊油，去污力很强，但有腐蚀作用，适用于焊接黄铜、铁等焊点。

但焊接完成后必须用酒精擦净！
二、对焊点的质量要求
焊点基本上能反映出焊接质量，对焊点的要求是：电接触性良好，机械性能牢固、可靠、外型美观。

1、基本要求：
（l）圆滑光亮。

无气孔、无尖角、无拖尾。

（2）焊锡量要适中，即要使焊锡充满焊盘，又不得堆锡，更不能粘连。

（3）焊点大小一致。

（4）无虚焊，错焊。

虚焊是焊接工作中的大敌。

虚焊若出现在民用电器中会造成电器设备的不稳定，若出现在工业电器电子设备中，则会给企、事业单位造成经济损失，若出现在国防工业中，其后果不堪设想。

造成虚焊的原因主要有以下几个方面：
1）元件的可焊性差造成的虚焊
元件的表面有氧化层，装配前没有处理好造成的虚焊。

引脚表面的氧化层影响了焊锡与引脚之间的融合，因此焊锡不能在助焊剂的作用下渗透元件引脚的表层，造成了这种虚焊。

因为这种虚焊发作快，所以在质量检验中或调试中可以被查出来。

2)焊盘的可焊性差造成的虚焊
焊点象落在荷叶上的水珠不能渗透荷叶一样，焊锡也没能渗透焊盘的表层，这种虚焊是在预热时未能给焊盘加热，而送锡时是向引脚或烙铁头上送，滴落在焊盘上，也会形成同样的效果。

3)元件引脚有局部氧化斑造成的虚焊
这种虚焊不能被检查出来，但他又确实存在于焊点内。

氧化斑在焊接过程中沾上了酸性助焊剂而成为酸性物质，在它的两侧分别是铜和锡，从而形成了一个原电池，这个电池给焊点留下了一个严重的隐患，多则一两年、少则几个月，这个焊点连同焊盘都要被腐蚀掉。

2、焊点的直观检查
通常对焊点的直观检查能鉴别焊点的质量。

正常的焊点近似园锥形而表面微凹呈慢坡状。

焊锡牢固地粘附在元件引线及焊盘上。

参见图1-2，从外表直观看典型焊点，对它的要求是：
图1-2 典型焊点的外观
（1）形状为近似圆锥而表面稍微凹陷，呈漫坡状，以焊接导线为中心，对称成裙形展开。

虚焊点的表面往往向外凸出，可以鉴别出来。

（2）焊点上，焊料的连接面呈凹形自然过渡，焊锡和焊件的交界处平滑，接触角尽可能小。

（3）表面平滑，有金属光泽。

（4）无裂纹、气孔、夹渣。

其他常见焊点的形状见图1-3：焊点a一般焊接比较牢固；焊点b为理想状态，一般不易焊出这样的形状；焊点c焊锡较多，当焊盘较小时，可能会出现这种情况，但是往往有虚焊的可能；焊点d、e焊锡太少；焊点f提烙铁时方向不合适，造成焊点形状不规则；焊点g烙铁温度不够，焊点呈碎渣状，这种情况多数为虚焊；焊点h焊盘与焊点之间有缝隙为虚焊或接触不良；焊点I引脚放置歪斜。

一般形状不正确的焊点，元件多数没有焊接牢固，一般为虚焊点，应重焊。

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图1-3常见焊点形状
焊点的形状俯视见图1-4，焊点a、b形状圆整，有光泽，焊接正确；焊点c、d温度不够，或抬烙铁时发生抖动，焊点呈碎渣状；焊点e、f焊锡太多，将不该连接的地方焊成短路。

图1-5 焊点常见的不良现象
焊接时一定要注意尽量把焊点焊得美观牢固。

焊点常见的不良现象（见图1-5）
此外，在焊接过程中还常用到一些辅助工具，如：镊子、尖嘴钳、斜口钳、剪刀、各种罗刀等，其作用是为元件做型、剪腿，或夹持元件帮助其散热等。

焊接前一定要注意，烙铁的插头必须插在右手的插座上，不能插在靠左插座上；如果是左撇子就插在左手边。

烙铁通电前应将烙铁的电线拉直并检查电线的绝缘层是否有损坏，不能使电线缠在手上。

通电后应将电烙铁插在烙铁架中，并
图1-4 焊点的形状（俯视）
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检查烙铁头是否会碰到电线、书包或其他易燃物品。

烙铁加热过程中及加热后都不能用手触摸烙铁的发热金属部分，以免烫伤或触电。

三、错焊元件的拔除
当元件焊错时，要将错焊的元件拔除。

先检查焊错的元件应该焊在什么位置，正确位置的引脚长度是多少，如果引脚较短，为了便于拔出，应先将引脚剪短。

在烙铁架上清除烙铁头上的焊锡，将线路板绿色的焊接面朝下，用烙铁将元件脚上的锡尽量刮除，然后将线路板竖直放置，用镊子在黄色的面将元件引脚轻轻夹住，在绿色面，用烙铁轻轻烫，同时用镊子将元件向相反方向拔除。

拔除后，焊盘孔容易堵塞，有两种方法可以解决这一问题。

a、烙铁稍烫焊盘，用镊子夹住一根废元件脚，将堵塞的孔通开；
b、将元件做成正确的形状，并将引脚剪到合适的长度，镊子夹住元件，放在被堵塞孔的背面，用烙铁在焊盘上加热，将元件推入焊盘孔中。

注意用力要轻，不能将焊盘推离线路板，使焊盘与线路板间形成间隙或者使焊盘与线路板断裂。

焊接是一项通过实际操作才能掌握的技术。

本讲仅就其基本操作方法作了简单的介绍，实际操作中会遇到许多具体情况，要在实际工作中不断地摸索，不断地总结
四、手工焊接操作方法
电烙铁有三种握法，如图1-6所示。

反握法的动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作；正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件时，多采用握笔法。

图1-6 握电烙铁的手法示意图
烙铁斜面紧靠元器件引脚，烙铁
尖抵住印刷电路焊盘进行加热
1、手工焊接操作的基本步骤
掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点（见图1-7）。

正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤，如图1-8所示。

⑴步骤一：准备施焊（图(a)）
左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。

要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。

⑵步骤二：加热焊件（图(b)）
烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为1～2秒钟。

对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。

例如，图(b)中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀加热。

⑶步骤三：送入焊丝（图(c)）
焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。

注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！
⑷步骤四：移开焊丝（图(d)）
当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。

⑸步骤五：移开烙铁（图(e)）
焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。

从第三步开始到第五步结束，时间大约也是1~2s。

图1-8 锡焊五步操作法
对于热容量小的焊件，例如印制板上较细导线的连接，可以简化为三步操作。

①准备：同以上步骤一；
②加热与送丝：烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。

③去丝移烙铁：焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移开烙铁，并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。

另需要注意的是温度过低、烙铁与焊接点接触时间太短、热量供应不足、焊点锡面不光滑，结晶粒脆，象豆腐渣一样，那就不牢固容易形成虚焊和假焊。

反之焊锡易流散，使焊点锡量不足，也容易不牢，还可能出现烫坏电子元件及印刷电路板的情况。

五、表面贴片元件的手工焊接技巧
现在越来越多的电路板采用表面贴装元件，同传统的封装相比，它可以减少电路板的面积，易于大批量加工，布线密度高。

贴片电阻和电容的引线电感大大减少，在高频电路中具有很大的优越性。

表面贴装元件的不方便之处是不便于手工焊接。

为此，本文以常见的PQFP封装芯片为例，介绍表面贴装元件的基本焊接方法。

1、所需的工具和材料
焊接工具需要有25W的铜头小烙铁，有条件的可使用温度可调和带ESD保护的焊台，注意烙铁尖要细，顶部的宽度不能大于1mm。

一把尖头镊子可以用来移动和固定芯片以及检查电路。

还要准备细焊丝和助焊剂、异丙基酒精等。

使用助焊剂的目的主要是增加焊锡的流动性，这样焊锡可以用烙铁牵引，并依靠表面张力的作用光滑地包裹在引脚和焊盘上。

在焊接后用酒精清除板上的焊剂。

2、焊接方法
（1）在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂，用烙铁处理一遍，以免焊盘镀锡不良或被氧化，造成不好焊，芯片则一般不需处理。

（2）用镊子小心地将PQFP芯片放到PCB板上，注意不要损坏引脚。

使其与焊盘对齐，要保证芯片的放置方向正确。

把烙铁的温度调到300多摄氏度，将烙铁头尖沾上少量的焊锡，用工具向下按住已对准位置的芯片，在两个对角位置的引脚上加少量的焊剂，仍然向下按住芯片，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。

在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。

如有必要可进行调整或拆除并重新在PCB板上对准位置。

（3）开始焊接所有的引脚时，应在烙铁尖上加上焊锡，将所有的引脚涂上焊剂使引脚保持湿润。

用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚。

在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。

（4）焊完所有的引脚后，用焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。

在需要的地方吸掉多余的焊锡，以消除任何短路和搭接。

最后用镊子检查是否有虚焊，检查完成后，从电路板上清除焊剂，将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭，直到焊剂消失为止。

贴片阻容元件则相对容易焊一些，可以先在一个焊点上点上锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一头。

要真正掌握焊接技巧需要大量的实践。

第二节电装工艺
装配和焊接过程是产品质量的关键环节，因此也是实习过程的重点之一。

上面围绕着如何焊好焊点介绍了焊点的质量要求，操作方法。

而在操作中的另一个问题是元件的处理、成型和插装。

元件处理是在焊接前完成的。

一、元件的处理
元件在出厂时其引脚都作过防氧化与助焊处理，引脚上都镀银。

但由于长期的商业周转或库存也会使其氧化，给焊接工作带来困难，对于这样的元件在上机之前一定要严格处理。

所谓元件的处理就是将元件引线的氧化膜及污物去掉，然后镀上一层锡。

作法：用钢锯条或镊子等刮元件引线。

使其露出原金属本色，引线全刮完后涂助焊剂。

一手用镊子夹住引线，一手执烙铁镀锡。

操作时用电烙铁沾饱焊锡，并用它将被镀锡的元件引脚压在松香快上，待松香融化后将元件引脚从烙铁头与松香之间慢慢抽出，抽出时引脚一定要在融化的焊锡包裹之中。

注意时间不可过长，并用镊子帮助散热。

也可用锡锅浸锡
二、元件的成型
元件的成型目的在于使其便于在电路板或其他固定物上安装。

经过镀锡的元件应视元件大小和在印刷电路板上的位置为其成型。

作法是用镊子或尖嘴钳弯曲元件引线，使其具有一定形状。

成形后的元件能方便的插入元件孔内。

元件成形一般分卧式和立式两种，可根据实际情况选择。

一般尽量选用卧式，当元件密度大时可采用立式。

元件成型应考虑以下几点：
1）造型精致、美观。

2）元件引线开始弯曲处距元件体至少3mm。

3）元件的弯曲半径应为引线直径的二倍。

如图1-9所示：
图1-9元器件引线弯曲成形
这几种在元器件引线的弯曲形状中，图(a)比较简单，适合于手工装配；图(b)适合于机械整形和自动装焊，特别是可以避免元器件在机械焊接过程中从印制板上脱落；图(c)虽然对某些怕热的元器件在焊接时散热有利，但因为加工比较麻烦，现在已经很少采用。

三、元器件的插装
成型后的元件便可以在印制板上插装。

插装应遵循以下原则：
1）插装到印制板上的元件，标记应朝外向上侧。

2）插装高度视元件而定，阻容件、二极管距板面约l—3mm。

3）不论元件采用哪种插装方式，其引线穿过印制板焊盘小孔后应留2mm 长度。

图1-10元器件的插装
各种元器件的安装，应该尽量使它们的标记（用色码或字符标注的数值、精度等）朝上或朝着易于辨认的方向，并注意标记的读数方向一致（从左到右或从上到下），这样有利于检验人员直观检查；卧式安装的元器件，尽量使两端引线的长度相等对称，把元器件放在两孔中央，排列要整齐；立式安装的色环电阻应该高度一致，最好让起始色环向上以便检查安装错误，上端的引线不要留得太长以免与其他元器件短路，如图1-10所示。

有极性的元器件，插装时要保证方向正确。

当元器件在印制电路板上立式装配时，单位面积上容纳元器件的数量较多，适合于机壳内空间较小、元器件紧凑密集的产品。

但立式装配的机械性能较差，抗振能力弱，如果元器件倾斜，就有可能接触临近的元器件而造成短路。

为使引线相互隔离，往往采用加套绝缘塑料管的方法。

在同一个电子产品中，元器件各条引线所加套管的颜色应该一致，便于区别不同的电极。

因为这种装配方式需要手工操作，除了那些成本非常低廉的民用小产品之外，在档次较高的电子产品中不会采用。

四、连接
除了上述在印刷电路板上焊接外，还有一些装配在接线架上或焊片上，在焊接前要连接。

连接有几种形式，见图1-11。

图1-11 连接形式
1、连接中的导线的处理：
导线应分为安装导线和电磁线两类。

常见的电力电子系统中和家用电器上，及电子电路系统中使用的裸线、胶皮线、塑料线等都被称为安装导线。

而变压器、电动机、发电机等使用的导线常被称为电磁线。

导线的处理应根据实际情况决定，首先应根据电路中电流的大小确定导线的线径，其次根据结构和电路参数的需要确定线型、长短等参数，然后对导线进行处理。

2、裸线的处理：
电子工程中使用的裸线通常是铜的合金材料制成，在其外面镀银以防止其氧化并便于焊接。

对于这类导线只需按其长度下料，按设备要求整形后在需要焊接的部位镀锡即可。

3、漆包线的处理：
漆包线属于电磁线，它的外表由一层环氧漆做保护层兼作绝缘层。

漆包线不能做小角度弯折，不能与锐器硬接触以免损伤外层环氧漆破坏绝缘性，处理时只需将焊接部位的漆皮刮净并镀上锡备用。

4、胶皮线与塑料线的处理：
胶皮线表皮的温度特性比较好，能够抗较高和较低的温度并且有很好的柔韧性。

塑料皮的特性比胶皮差，但其价格要比胶皮低廉。

两种导线在使用前都要将焊接部位的表皮剥去，然后将露出的部分拧紧成30°左右。

如图1-12所示：并将拧紧的线头镀锡备用。

安装导线的剥头长度视具体情况而定。

焊接在电路板上的导线的剥头长度一般在3mm左右，若与其他元件引脚连接时需要绕焊，此时的剥头长度应在10mm,甚至更长(见图1-12、1-13)。

图1-12 导线和端子的绕焊
图1-13 导线与导线的绕焊
连接应注意以下几点：
1）连接时导线应紧贴在连接点上，不留空隙。

2）导线收头应向内收紧。

3）多股线连接不得散股，断股，特别注意磁性天线线圈。

五、装配的一般原则
装配中，以元件在电路板上的高度为参考时，应遵循从低到高的原则，即按照下面的次序安装：飞线——电阻——二极管——集成电路或电路插座——非电解电容器——晶体管——电解电容器——其他专用的大型器件。

有的电路中设计有特殊元件，如大功率晶体管、四连可变电容、变压器等需要用螺钉固定的元件，这时还要考虑它们的安装顺序，在与其他元件的安装不矛盾时，尽可能靠后，以使电路板的重量在前期操作中尽可能轻些。

产品在定型时的装配原则中应综合以上因素统筹安排。

第二章MF-47型万用表装配
万用表是电工、电子必备的仪表之一，每个学电子专业的学生都应该熟练掌握其工作原理及使用方法。

在教学实践中，通过MF-47型万用表的装配实习，要求学生了解万用表的工作原理，掌握焊接技术和整机装配工艺，掌握万用表的使用与故障排除方法。

第一节装配知识要点
1、学会看电路原理图和装配图
要对MF-47型万用表的工作原理有一定的了解，基本能看懂电路原理图，最基本要熟悉直流电压档、交流电压档、电流档、欧姆档的测量线路，电路中用了哪些元器件要做到心中有数，对照原理图结合装配图能熟练地在印制板上找到元器件相应的位置。

2、提高对色环电阻器标称值、二极管、电容的辨认能力
该表使用偏差为±1%的五环制精密色环电阻器，在套件的色环电阻器中可看到数字0-9所对应的色环及金、银色乘数环(第四环)，电阻器的偏差环即第五环为棕色，在最右边。

棕色偏差环与邻环的间距较其它环与环相邻间距要大些，但有些厂家生产的色环电阻器看不出这样的特点。

对于这种情况，需要分别从左右两边开始读数进行比较，通常MF-47型万用表采用的电阻阻值不会超过10MΩ。

二极管、电解电容要学会通过使用万用表测量或者从外观辨认正负极性。

3、熟悉MF-47型万用表的各部分结构
3.1 套件材料的清点
打开包装袋时请小心，不要将塑料袋撕破，以免材料丢失。

清点材料时请将万用表后盖当容器，将所有的东西都放在里面。

注意要按材料清单一一对应，记清每个元件的名称与外形。

清点完后请将材料放回塑料袋。

弹簧和钢珠要小心放好，避免滚掉。

3.2 后盖组件及面板组件的安装。