BÀI 3: HÀN LINH KIỆN SMD
1. Giới thiệu Công nghệ SMD
a. Công nghệ SMD là công nghệ hàn linh kiện một mặt (dán linh kiện), không cần phải khoan lỗ mạch in.
Board mạch SMD
chưa được phủ một lớp dung dịch nhựa thông hay chưa được phủ xanh), không nên để tay chạm vào mặt đồng của board SMD.
Board mạch in đã được làm sạch
b. Cho một ít chì hàn vào một chân linh kiện (chỉ cho một chân linh kiện). Chỉ nên cho vừa đủ không nên nhiều quá, trường hợp nếu cho hơi nhiều chì thì có thể dùng dây hút chì để hút bớt chì thừa.
c. Đặt linh kiện cần hàn vào vị trí. Dùng mỏ hàn nung nóng phần chì đã cho vào từ trước để hàn một chân linh kiện. Chú ý đặt linh kiện đúng trọng tâm.
Sau bước này thì linh kiện đã được cố định.
d. Tiếp tục cho chì hàn vào chân còn lại của linh kiện để hàn chân còn lại. Có thể dùng dây hút chì để hút bớt chì thừa ở chân linh kiện hoặc chỉnh sửa linh kiện (chỉ nên hạn chế chỉnh sửa linh kiện, do mạch SMD rất nhỏ nên có thể làm hỏng mạch)
3. Các bước hàn một chip SMD
a. Dùng giấy nhám đánh sạch board SMD trước khi hàn linh kiện (nếu board chưa được phủ một lớp dung dịch nhựa thông hay chưa được phủ xanh), không nên để tay chạm vào mặt đồng của board SMD.
Board mạch in đã được làm sạch
b. Đặt thử linh kiện cần hàn lên board mạch để kiểm tra xem vị trí và hướng đặt linh kiện đã thật sự chính xác hay chưa. Sau đó hàn hai chân ở phía 2 góc của linh kiện để định vị linh kiện.
c. Sau khi linh kiện đã được cố định, cho một ít nhựa thông vào các chân linh kiện. Nhựa thông sẽ làm cho mối hàn bóng đẹp, và làm sạch các bụi cũng như chống oxy hóa sau khi hàn.
d. Bước tiếp theo là hàn tất cả các chân còn lại của linh kiện. Đừng lo ngại nếu lỡ bị dính các chân lại với nhau (việc này rất thường xuyên xảy ra), cứ tiếp tục hàn các chân còn lại.
Dây đồng hút chì
e. Sử dụng dây đồng hút chì, nhúng vào nhựa thông sau đó đặt dây đồng này vào giữa chân linh kiện (bị dính chân do nhiều chì) và mũi hàn. Nung nóng chì hàn ở điểm này, dây đồng sẽ hút bớt chì ở vị trí này và sẽ tách chân linh kiện ra (xem hình).
VI. Cách đánh giá
ắ Sản phẩm hàn: chắc chắn, cỏc chõn linh kiện khụng bị dớnh với nhau, sản
ắ Hệ số điểm của bài thực hành: 5%
II. Nội dung
ắ Giới thiệu một số dụng cụ thường dựng để hỳt linh kiện.
ắ Giới thiệu kỹ thuật hỳt linh kiện.
III. Dụng cụ
ắ Mỏ hàn, chỡ hàn, nhựa thụng, hỳt chỡ
ắ Board mạch SMD (đó hàn linh kiện), Board mạch thường (đó hàn linh kiện)
IV. Yêu cầu bài thực hành
ắ Thao tỏc thành thạo đồ dựng hỳt chỡ, cũng như kết hợp với mỏ hàn thỏo các lịnh kiện hư ra khỏi mạch.
ắ Yờu cầu sinh viờn thỏo linh kiện ra khỏi board mạch
Tháo điện trở thường (2 chân)
Tháo Transitor (3 chân)
Tháo điện trở SMD
V. Phương pháp thực hiện 1. Giới thiệu:
Khi làm mạch vì một số nguyên nhân như hàn sai linh kiện, linh kiện bị hư,…. Nếu mạch không hư quá nhiều thì chuyện thay thế linh kiện là điều tất nhiên. Nhưng để thay thế linh kiện mới ta phải lấy linh kiện cũ ra. Vì hàn chì khá là chắc nên để lấy được chân linh kiện cũ ra khỏi board mạch thì ta cần phải có dụng cụ để thao tác:
ắ Đồ dựng để hỳt chỡ
ắ Mỏ hàn.
ắ Nhựa thụng.
ắ Chỡ hàn.
2. Giới thiệu công dụng của các dụng cụ thường dùng:
a. Mỏ hàn:
Mỏ hàn có nhiệm vụ làm cho chì hàn ở chân linh kiện cần hút từ dạng rắn trở thành dạng lỏng.
b. Đồ dùng hút chì:
Hút bớt chì trên chân linh kiện để việc tháo linh kiện ra khỏi board mạch dễ dàng hơn
Cây hút chì: khi chì ở trạng thái lỏng thì ta có thể dễ dàng hút nó với những thao tác như dưới đây:
- Sử dụng mỏ hàn làm nóng chì ở mối hàn
- Nhẹ nhàng đưa cây hút chì vào mối hàn và hút chì ra khỏi mối hàn
Dụng cụ hút chì
c. Nhựa thông: Để việc hút chì ra khỏi board mạch dễ dàng hơn, ta có thể thêm một ít nhựa thông
d. Chì hàn: Trong một số trường hợp do lượng chì quá ít nên rất khó để làm nóng chảy toàn bộ mối hàn mà không làm mất pad, thì ta có thể thêm một ít chì vừa đủ để việc tháo linh kiện dễ dàng hơn
3. Các điều lưu ý khi hút linh kiện ra khỏi board mạch:
a. Việc hút chì cũng cần phải cẩn thận vì nếu không cẩn thận có thể làm bay pad chân linh kiện, và như thế thì chúng ta sẽ khó mà hàn linh kiện mới vào. Đầu tiên ta phải đặt cây hút chì vào gần chỗ cần hút chì sau đó dùng mỏ hàn để làm chảy chì ra. Khi chì chảy ra thì ta chỉ cần bấm nút trên cây hút chì thì chì sẽ được hút gần như hết chỗ chân linh kiện, lúc này ta có thể dễ dàng lấy linh kiện hư ra.
b.Nhưng cũng tuỳ vào loại lịnh kiện mà việc thay thế linh kiện sẽ có độ khó khác nhau. Linh kiện càng nhiều chân thì càng khó để lấy ra khi bị hư.
c. Đối với linh kiện 2, 3 chân thì việc thay thế linh kiện có thể không cần dùng tới đồ hút chì mà chỉ dùng mỏ hàn, nhưng với những linh kiện nhiều chân hơn thì bắt buộc ta phải dùng đồ hút chì hút cẩn thận từng chân một sau đó kết hợp với mỏ hàn để rút ra từ từ. Hầu hết nhưng thao tác này đều cần sự khéo léo cũng nhưng kinh nghiệm khi làm.
CHƯƠNG 2: LÀM MẠCH IN
BÀI 5: LÀM MẠCH IN
I. Mục đích bài thí nghiệm 1. Giới thiệu các công nghệ làm mạch.
2. Giới thiệu các phần mềm thông dụng được sử dụng trong quy trình chế tạo mạch in
3. Giúp sinh viên nắm được các kiến thức và quy trình cơ bản chế tạo mạch in 4. Thi công một mạch in theo sơ đồ có sẵn
II. Yêu cầu bài thực hành
1. Sinh viên phải nắm được các công nghệ làm mạch hiện tại 2. Sử dụng tốt các phần mềm hỗ trợ làm mạch in
a. Sử dụng Capture CIS vẽ sơ đồ nguyên lý b. Sử dụng LayOut để vẽ sơ đồ mạch in.
3. Nắm được quy trình và thi công được mạch in theo sơ đồ có sẵn. Dựa trên những kiến thức đã biết về công nghệ làm mạch hiện tại để thực hiện:
a. Sử dụng sơ đồ mạch in có sẵn, sinh viên phải tự tạo film âm bản b. Chụp quang, rửa mạch, phủ nhựa thông.
III. Nội dung:
1. Vẽ sơ đồ nguyên lý
a. Giới thiệu OrCAD, Capture CIS
ắ OrCAD: OrCAD là một cụng cụ phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế mạch điện tự động được sử dụng rất thông dụng hiện nay. OrCAD bao gồm nhiều công cụ nhỏ hơn như: Capture CIS, LayOut Plus, OrCAD PCB Editor, …
ắ Capture CIS: Capture CIS là cụng cụ hỗ trợ vẽ sơ đồ nguyờn lý
ắ Mở Capture CIS:
Vào Start → All Programs → OrCAD 10 → Capture CIS
Cửa sổ làm việc của công cụ Capture CIS sẽ xuất hiện (xem hình)
ắ Tạo project (sơ đồ nguyờn lý) mới
Chọn File → New → Project hoặc chọn vào biểu tượng để tạo project mới, cửa sổ New Project xuất hiện (xem hình)
Nhập tên Project ở textbox Name, và nhập đường dẫn lưu trữ project hoặc nhấn Browse để chọn nơi lưu trữ.
Chọn Schematic và sau đó nhấn OK
Chọn cửa sổ SCHEMATIC1: PAGE1 để xuất hiện cửa sổ làm việc (xem hình).
b. Các thao tác căn bản:
ắ Lựa chọn kớch thước trang vẽ
Chọn Option → Schematic Page Properties cửa sổ chỉnh kích thước bản vẽ hiện ra:
Tùy thuộc bản vẽ lớn hay nhỏ, chọn kích thước bản vẽ phù hợp để dễ dàng trong quá trình in ấn cũng như quản lý.
Đối với bài thực hành này chọn kích thước B.
Chọn tab Grid Reference chỉnh các tham số về lưới canh đặt linh kiện.
ắ Cỏc thao tỏc căn bản và phớm tắt
Các thao tác cần thiết để vẽ mạch có trên menu Place hay thanh công cụ bên phải. Trên menu Place phím tắt ghi là Shift + …, thực tế chỉ cần nhấn phím
… tương ứng. Thanh công cụ có hỗ trợ top tip text.
Các thao tác căn bản:
• Place Part (P ): lấy linh kiện từ thư viện linh kiện đặt lên bản vẽ.
• Place Wire (W ): tạo kết nối đơn các chân của hai linh kiện.
• Place Bus (B ): đặt kí hiệu gôm các dây dẫn thành bó. Ví dụ: từ một Port của một vi điểu khiển có tám đường dữ liệu, thay vì phải vẽ tám đường riêng rẽ, chỉ cần vẽ Bus để thể hiện kết nối, từ Bus phải vẽ Bus Entry và đặt nhãn cho Bus Entry để hoàn thành kết nối về điện.
• Place Junction (J ): đặt/xóa điểm nối giữa hai dây dẫn đặt chéo lên nhau.
• Place Bus Entry (E ): Đặt các đầu dây của Bus để nối vào chân của các linh kiện khác. Mỗi Bus Entry phân biệt thông qua nhãn của chúng, các Bus Entry có cùng nhãn xem như cùng một dây dẫn trong bus.
• Place Net Alias (N ): Đặt nhãn cho dây nối (wire). Các dây có cùng nhãn sẽ có kết nối với nhau về điện.
• Place Power (F ): đặt ký hiệu điện thế khác điện thế tham khảo (điện thế đất hay GND).
• Place Ground (G ): đặt ký hiệu điện thế đất.
• Place No Connect (X ): đặt ký hiệu không kết nối vào các chân không nối dây.
• Đặt hình vẽ vào bản vẽ : thêm thẩm mỹ và tính dễ đọc cho bản vẽ.
Phóng to/thu nhỏ: vào View → Zoom→ In (phím I)/Out (phím O).
Kết thúc một lệnh: Right click → End mode/nhấn phím Escape.
Xoay linh kiện: Right click → Rotate/nhấn phím R
Lật ngược linh kiện: Right click → Mirror Horizontally/Vertically
Chọn đối tượng (linh kiện, dây dẫn…): trỏ chuột đến đối tượng → click, nhấn giữ phím Ctrl + click để chọn nhiều đối tượng, chọn khối đối tượng bằng cách giữ phím trái chuột vẽ hình chữ nhật bao quanh khối đối tượng.
Copy: chọn đối tượng → (Right click → copy)/(Edit →copy)/(Ctrl+C) → click chuột ở vùng trống → Paste. Một cách nhanh hơn: chọn đối tượng, trong khi chuột nằm trên đối tượng được chọn, nhấn giữ phím Ctrl và di chuyển đến nơi trống, thả ra.
Xóa: chọn đối tượng → (Edit → delete)/(Right click → delete)/(nhấn phím Delete)
Di chuyển đối tượng: chọn đối tượng, trong khi chuột nằm trên đối tượng được chọn (chuột có hình bốn mũi tên), giữ chuột trái và di chuyển đến nơi cần chuyển đến.
ắ Lấy, thao tỏc và đặt linh kiện
Chọn tất cả các thư viện (Ctrl + click/click → Shift + click), chọn Open. Gõ vào tên link kiện, thông tin về linh kiện hiện phía góc phải dưới. Sau khi tìm thấy linh kiện, chọn OK.
Sau khi chọn vị trí để đặt, nhấn chuột trái.
Tương tự, đặt các linh kiện còn lại. Nếu linh kiện có hướng không mong muốn, xoay lại về hướng mong muốn. Ưu tiên đặt các linh kiện đơn giản trước. Các khối giống nhau chúng ta kết nối thành một khối hoàn chỉnh, sau đó copy. Khi đặt các linh kiện tiếp theo, các linh kiện trong cùng một khối kết nối với nhau dùng chức năng auto connection bằng cách rê linh kiện sao cho các điểm muốn kết nối hiện lên chấm đỏ.
ắ Đặt đất (GND), nguồn (VCC)
Đặt đất (GND): Chọn Place → Ground/nhấn phím G cửa sổ xuất hiện, gõ GND:
Nhấn OK, đặt kí hiệu đất (GND) lên bản vẽ. Trên hình vẽ, chân còn lại của SW1 cần được nối đất, sau khi nhấn OK, rê đến chân còn lại của SW1 cho đến khi dấu đỏ xuất hiện, thả ra, kết nối được tự động thực hiện. Di chuyển nếu thấy không đẹp.
Trên hình vẽ, đầu còn lại của R1 cần nối vào VCC, sau khi nhấn OK, đặt kí hiệu VCC vào đầu còn lại của R1.
ắ Kết nối cỏc linh kiện
Có nhiều cách để thực hiện kết nối giữa hai đối tượng: đặt dây nối trực tiếp, đặt cùng nhãn, đặt điểm kết nối.
Nối dây: Trên bản vẽ, có hai kí hiệu nối dây là Place Wire và Place Bus.
Chọn Place → Wire (phím W)/Bus (phím B), click vào điểm bắt đầu, di chuyển đến điểm đích click và kết thúc lệnh (nhấn escape/right click → end mode). Trên đường từ điểm đầu đến điểm kết thúc, click tại điểm muốn rẽ để chuyển hướng dây.
Khi đặt bus, bus entry phải dùng để tạo các điểm vào ra bus. Xoay (phím R) bus entry nếu cần. Để nhanh hơn chọn Edit → Repeat Place
Đặt Nhãn: mỗi dây dẫn có một tên để phân biệt (net name), đặt nhãn là thao tác thay đổi tên mặc định của dây, do đó hai dây có cùng tên sẽ nối với nhau. Đặt nhãn giúp giảm sự chằng chéo của các dây dẫn trong bản vẽ.
Chọn Place → Alias/(phím N), điền tên dây dẫn trong cửa sổ hiện ra sau đó chọn OK, click vào đây dẫn cần đặt tên.
Khi sử dụng bus, bắt buột dùng bus entry và net alias để tạo kết nối.
Xoay nhãn nếu cần. Khi tạo mới một nhãn có chữ số ở cuối (vd: IN1), sau khi đặt nhãn này, chỉ số sẽ tự động tăng lên cho nhãn kế tiếp.
Đặt điểm kết nối (Junction): khi hai dây dẫn chéo lên nhau, chương trình cảnh báo sẽ tự tạo kết nối, đặt junction nếu không muốn hai dây nối nhau.
Ngược lại, khi hai dây chéo nhau mà chưa có nối (dấu chấm hồng) đặt junction để nối hai dây lại.
Đặt kí hiệu không nối (No Connection): Đặt kí hiệu không kết nối vào các chân trống của các linh kiện trên bản vẽ. Điều này có ý nghĩa trong quá trình kiểm tra bản vẽ.
c. Chỉnh sửa thông tin linh kiện
ắ Hiệu chỉnh tờn, giỏ trị của linh kiện
Khi linh kiện vừa được đặt vào bản vẽ, các linh kiện có các thuộc tính mặc định. Để xem/hiệu chỉnh các thuộc tính chọn linh kiện → right click → edit properties. Hai thuộc tính cần quan tâm là Part name (part reference) và Part value (vd: U3,7447). Trên bản vẽ Part name là duy nhất. Một linh kiện có thể có nhiều thành phần chức năng giống nhau (vd: IC 7400 có bốn cổng NAND), các thành phần phân biệt nhau thông qua chữ cái cuối (vd: U3A, U3B, U3C, U3D). Tên U3A với U2A là hai thành phần chức năng trên hai IC khác nhau, do đó để dùng hết các cổng trên một IC thì tên sẽ là U3A, U3B …
Double click vào Part reference hay Part Value để chỉnh sửa
Ý nghĩa các tham số:
Name: tên thuộc tính (trên hình là thuộc tính Part Reference)
Value: Giá trị thuộc tính (trên hình là SW1) khác với giá trị của linh kiện
Trên hình vẽ chân số 5 quá sát bìa.
Hiệu chỉnh linh kiện thường là thay đổi vị trí chân, thay đổi tên chân, thay đổi kiểu chân. Để thay đổi vị trí: click +drag chân cần di chuyển. Để thay đổi thuộc tính chân: right click + edit properties
Ngoài ra còn có các thuộc tính chung của linh kiện, để xem/chỉnh double click vào nền trắng của cửa sổ soạn thảo:
• Chú ý: Đối với chân nguồn/đất, nếu có tên là VCC/GND sẽ tự động kết nối với đường (net) nguồn/đất trong mạch nếu có tên tương ứng là VCC/GND.
d. Vẽ một linh kiện mới
ắ Tạo thư viện linh kiện riờng
Tạo thư viện với mục đích tập hợp các linh kiện thường dùng tiện cho các lần sử dụng sau hay tạo các linh kiện mới.
Chuyển về màn hình quản lý project: Window → *.opj (có dấu check) hoặc nhấn vào biểu tượng cây thứ bậc gần dấu ? trên tool bar.
Khi ở màn hình quản lý project, chọn File → New → Library. Trong thư mục Library sẽ xuất hiện file library1.olb. File này có tên mặc định là library1, để đổi tên, khi save điền tên mong muốn trong họp thoại Save.
ắ Vẽ một linh kiện
Khi click vào New Part, cửa sổ hiện ra:
Ý nghĩa các tham số:
Name: tên của linh kiện, là thuộc tính value của linh kiện trong bảng vẽ.
Part Reference Prefix: ví dụ: U cho IC, D cho diode, C cho capacitor, R cho Resistor, L cho Inductor.
PCB Footprint: kiểu chân trên mạch in, bỏ trống.
Multiple-Part Package: Một link kiện có nhiều thành phần chức năng, để mặc định.
Chọn OK, cửa sổ vẽ linh kiện hiện ra:
Vẽ linh kiện gồm hai phần, vẽ chân và vẽ hình dáng/ký hiệu của linh kiện.
Dưới đây là ví dụ vẽ led 7 đoạn, các linh kiện khác thực hiện tương tự.
- Trước tiên xác định linh kiện có hình dáng đặt trưng là gì, có bao nhiêu chân, mỗi chân có tên và loại gì.
- Chọn biểu tượng hình chữ nhật/Place → Rectangle vẽ đường bao.
- Chọn biểu tượng đoạn thẳng vẽ hình đặt trưng là số 8, Escape → Right click → edit properties chọn nét đậm nhất.
- Chọn Place → Pin, điền thông tin tên và số của chân. Tên và số theo thứ tự chúng ta quy định (vd: led 7 đoạn có hai hàng chân, đánh số từ 1 đến 10 theo chiều chữ C ngược nếu nhìn từ mặt hiển thị, kí hiệu đoạn A, B, C, D, E, F, G theo thứ tự các đoạn của hình số 8 theo chiều kim đồng hồ, đoạn G ở giữa, chân số 5 là dấu chấm, chân 3, 8 là chân chung CA hay CK. Với thứ tự đó, chân 1 là đoạn E, chân 2 là D, chân 4 là C, chân 6 là B, chân 7 là A, chân 9 là F, chân 10 là G).
- Đặt các chân còn lại với thông tin trên hình. Nhớ lưu lại vào library1.obl trước khi tắt.