序言

? ?? ??適逢學(xué)校的80周年校慶。一次偶然機(jī)會(huì)，我接到了設(shè)計(jì)一個(gè)流水燈電路活。本想著隨手幫幫，結(jié)果卻成為了這個(gè)電路的總負(fù)責(zé)，從設(shè)計(jì)到成品幾乎全程經(jīng)過(guò)我手（被當(dāng)工具人使）。本文在此記錄下電路設(shè)計(jì)到成品的全過(guò)程。其過(guò)程可作為設(shè)計(jì)電路時(shí)的參考，少走彎路，當(dāng)然如果本文對(duì)你也有幫助，可以點(diǎn)一個(gè)贊OwO。

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? ? ???因?yàn)檫@是學(xué)校的工作，在標(biāo)注信息時(shí)不會(huì)標(biāo)注我的ID，只會(huì)標(biāo)注所在大學(xué)、組織信息，以及真實(shí)姓名。此文將會(huì)對(duì)部分敏感信息去除處理。

目錄

1.0_設(shè)計(jì)要求

??1.1_甲方要求

??1.2_其它要求

??1.3_電氣要求

2.0_原理圖設(shè)計(jì)

??2.1_LED設(shè)計(jì)

??2.2_IC設(shè)計(jì)

??2.3_輔助電路設(shè)計(jì)

3.0_PCB設(shè)計(jì)

??3.1_LED布局

??3.2_IC布局

??3.3_其它電路布局

4.0_PCB樣板生產(chǎn)

??4.1_生成Gerber文件，BOM表，坐標(biāo)文件

??4.2_PCB下單，SMT下單

??4.3_收貨焊接

5.0_批量生產(chǎn)&訂貨

??5.1_PCB下單，激光鋼網(wǎng)下單

??5.2_元器件下單

??5.3_收貨

6.0_焊接

??6.1_SMT焊接——回流焊

??6.2_SMT焊接——人肉流水線

??6.3_焊接培訓(xùn)

7.0_售后（誤）

??7.1_短路故障

??7.2_斷路故障

??7.3_IC故障

??7.4_其它故障

正文

1.0_設(shè)計(jì)要求

? ? ???任何一個(gè)電路，都是為了達(dá)成某個(gè)目的而被設(shè)計(jì)出來(lái)的?；蛘哒f(shuō)是為了完成某個(gè)目的才去設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電路，這個(gè)因果關(guān)系要分清。目的即是要求，在完成目的的前提下，同時(shí)也會(huì)伴隨很多附加要求。這些附加要求需要盡量滿足，但要注意的是，有時(shí)候所有附加要求并不能同時(shí)滿足。所以設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)附加要求進(jìn)行一定量的取舍。

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1.1_甲方要求

? ? ???甲方可以是你自己，也可以是提交任務(wù)給你的人/組織。在這次流水燈設(shè)計(jì)中，甲方就是老師了。甲方要電路實(shí)現(xiàn)的作用、效果，即是目的，電路必須滿足。

? ? ???為慶祝80周年校慶，同時(shí)也要為了培訓(xùn)大一焊接，需要設(shè)計(jì)一個(gè)流水燈電路板。電路板要有80周年校慶元素，要求美觀。也借此機(jī)會(huì)進(jìn)行焊接培訓(xùn)，要讓大一焊接出成品，最終成品要來(lái)展示給領(lǐng)導(dǎo)看。

? ? ???甲方bb一大堆，應(yīng)該過(guò)濾廢話，同時(shí)細(xì)聽出話中話，找出附加要求。如果有要求不確定，一定要找甲方核實(shí)清楚，最終要列一個(gè)表，看看要求有哪些：

(1)?流水燈效果的電路板；

(2)?使用通孔安裝的LED燈，有利于大一新手焊接；

(3)?LED的擺放要凸顯“80周年”的元素；

(4)?成本控制在2000元以內(nèi)（單板成本在10元以內(nèi)）

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1.2_其它要求

? ? ? ?除了甲方布置之外，如果是團(tuán)隊(duì)協(xié)作，還要聽取其他團(tuán)隊(duì)成員意見，并調(diào)整設(shè)計(jì)方案。在此次設(shè)計(jì)方案中，經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)間協(xié)調(diào)，確定下LED的基本排布，也從此確定下LED的數(shù)量。

1.3_電氣要求

? ? ???電路板在設(shè)計(jì)前，就要確定電路工作的環(huán)境，其中包括輸入電氣參數(shù)等等。這些一般甲方不會(huì)提到，或者提起較少，畢竟這不是甲方擅長(zhǎng)的，而是設(shè)計(jì)者（我）擅長(zhǎng)的。如果某些不確定，一定要問清楚甲方。本次LED電氣要求有：

(1)?直流供電

(2)?直流電壓5--24V（可根據(jù)最終產(chǎn)品調(diào)整）

(3) 直流電流應(yīng)該盡量小，因?yàn)樽罱K是大量板子并聯(lián)。

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PS：還有電路安全，不會(huì)燒毀爆炸，是電路設(shè)計(jì)者的最基本底線，這些就算沒有提到也必須遵守。

PS：設(shè)計(jì)期間，團(tuán)隊(duì)某人要我偷工減料，設(shè)計(jì)一個(gè)能亮5分鐘，5分鐘后是燒了還是爆炸關(guān)我屁事的電路。抱歉，這種電路有違我的良心，我不會(huì)聽你的。

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2.0_原理圖設(shè)計(jì)

? ? ? ?電路設(shè)計(jì)，從原理圖開始。

2.1_LED設(shè)計(jì)

? ?????LED也就是發(fā)光二極管。點(diǎn)亮一堆LED，最直接的想法就是并聯(lián)了。不過(guò)LED是半導(dǎo)體器件，實(shí)際上是不適合并聯(lián)的（雖然說(shuō)并聯(lián)也可以用）。

? ??? ?并聯(lián)電路，特性是每個(gè)元件的電壓相等，而電流是所有元件電流之和。但是元件之間的電流不一定相同。而串聯(lián)電路剛好相反，串聯(lián)電路，特性是每個(gè)元件的電流相等，而電壓是所有元件電壓之和，但是元件之間的電壓不一定相同。

? ?? ? LED主要材料是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體一般是負(fù)溫度系數(shù)的，溫度越高其電阻越小。在并聯(lián)電路中，當(dāng)某盞LED溫度偏高（和世界上不會(huì)有兩片一樣的樹葉一樣，LED總有差異，不可能全部等溫），它的電阻就減小，電阻減小電流增大，電流增大耗散增大，溫度就升高，而溫度升高導(dǎo)致電阻又減小……（簡(jiǎn)化就是：T↑、R↓、I↑、P↑、T↑）。一盞LED電流偏大的同時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致其它LED電流偏小，于是乎：I↓、P↓、T↓、R↑、I↓。所以在LED并聯(lián)電路中，這種電流不均現(xiàn)象是朝著更加不均的方向發(fā)展。長(zhǎng)久以往，就會(huì)導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷的LED提早燒毀。

? ? ?? LED的亮度和通過(guò)它的電流呈正相關(guān)的（亮度∝電流）。而LED的電流和LED的電壓是呈指數(shù)關(guān)系（電流∝e^電壓）。也就是說(shuō)，LED電壓小幅度變化，就會(huì)引起電流大幅度變化。而且溫度也會(huì)時(shí)刻影響這個(gè)指數(shù)關(guān)系。所以控制LED亮度，不宜控制電壓，而應(yīng)該控制電流。

? ? ???所以LED應(yīng)該使用串聯(lián)連接（雖然這樣會(huì)增加維修難度），并且每個(gè)串聯(lián)回路，必須加上電阻限流（或者恒流源）。但是LED串聯(lián)不宜過(guò)多，因?yàn)橐粋€(gè)LED串聯(lián)導(dǎo)通壓降在2--3V，串聯(lián)過(guò)多，則需要較高的電壓來(lái)啟動(dòng)，而電氣要求中規(guī)定了供電電壓不能太高。

? ? ???效率問題上，這是展示流水效果的LED，不是照明用大功率LED，其限流電阻導(dǎo)致的效率降低不是主要問題。同時(shí)一個(gè)簡(jiǎn)單的流水燈電路，就沒有必要制作一個(gè)恒流源電路或者一個(gè)升壓電路，畢竟成本問題還是要考慮的。

? ? ???綜合考慮下，這次電路設(shè)計(jì)，使用2盞LED串，2串為一組。LED排布確定了4盞一組，而4盞串聯(lián)需要的電壓過(guò)高，3盞不好湊整，于是2盞一組。

? ? ???LED最終采用5mm直徑的通孔安裝LED，通孔插件為培訓(xùn)大一焊接所需，5mmLED尺寸也容易手拿，不會(huì)過(guò)小。

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? ? ???電阻方面，為了節(jié)省空間，電阻均采用SMT，0805封裝，0805尺寸比較小，但也不至于太小，有利于手工焊接。同時(shí)0805的電阻功率是1/8W。除了1k及以下的電阻在12V以上會(huì)超過(guò)額定功率外，其它阻值均不會(huì)超過(guò)額定功率。選用10k電阻限流，LED亮度剛好適中（取決于LED型號(hào)和顏色），既能看到流水效果，也不至于亮瞎眼。

2.2_IC設(shè)計(jì)

? ? ???控制LED流水效果的話，自然需要一個(gè)芯片來(lái)控制LED的通斷，最初團(tuán)隊(duì)想法就是使用51單片機(jī)，或者是STM32。51單片機(jī)的體積過(guò)大（好像有小體積的版本？），在PCB的布局中不好擺放。STM32體積雖然小，但是一塊成本就超過(guò)每板子成本10元的要求，而且PCB布線難度增大。在學(xué)長(zhǎng)的建議下，使用CD4060（二進(jìn)制分頻器）來(lái)制作流水效果（雖然實(shí)際流水不如51），一個(gè)芯片即可解決，而且還不需要燒程序。順帶，CD4060有10個(gè)分頻輸出，剛好對(duì)應(yīng)需要控制的LED組數(shù)，真是巧合。

? ? ? ?除了分頻器控制LED組外，還需要一個(gè)時(shí)鐘。NE555定時(shí)器可算是經(jīng)久不衰的IC，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的外圍電路組合，即可做出一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)鐘源（矩形波）。經(jīng)典的電路搭建如下：

? ? ???這種外圍電路搭建方式，通過(guò)理論計(jì)算即可得知，時(shí)鐘周期T=(R30+2*R31)*C1*ln(2)，頻率f=1/T。代入計(jì)算可得時(shí)鐘頻率在41Hz左右。（電容充放電公式推導(dǎo)可查看本人往期專欄，查閱NE555相關(guān)手冊(cè)即可推算出時(shí)鐘周期公式）

? ?????設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際上是先確定頻率，再選定外圍元件。Clock經(jīng)過(guò)信號(hào)發(fā)生器調(diào)試，在40Hz其流水燈效果較好。于是通過(guò)選擇R30、R31、C1來(lái)確保其振蕩頻率在40Hz附近即可。對(duì)于電容的選擇，一般優(yōu)先選擇較小容量的電容，比如100nF。因?yàn)?span id="s0sssss00s" class="color-blue-02">電容容量越小，其誤差百分比就越小（目前人類的生產(chǎn)能力導(dǎo)致），同時(shí)容量小也可以減少電流損耗。而電阻誤差一般在1%，大電阻帶來(lái)的誤差相比大電容的誤差小很多。確定C后，再通過(guò)尋找R的組合，反復(fù)計(jì)算，找到接近40Hz的組合。因?yàn)槭忻嫔想娮璧淖柚凳菐讉€(gè)確定的數(shù)字，不存在3.14159Ω，或者1.414Ω的電阻（除非訂做，成本++）。因?yàn)榱魉疅魧?duì)頻率要求不高，帶來(lái)的偏差不大即可接受。所以選定步驟是：確定頻率為40Hz→采用100nF電容→反復(fù)調(diào)整R30和R31→計(jì)算頻率→頻率非常接近40Hz可接受，ok || 頻率相差很大不可接受，重新調(diào)整R30和R31。

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PS：R30和R31都需要一定的阻值，不能選擇超低阻值甚至0Ω，雖然配比方便了，但是R30過(guò)小會(huì)導(dǎo)致NE555損壞，R31過(guò)小會(huì)導(dǎo)致定時(shí)誤差過(guò)大&輸出矩形波占空比過(guò)大。

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2.3_輔助電路設(shè)計(jì)

? ? ? ?值得注意的是，CD4060的IO口，其拉電流和灌電流能力很弱，LED不能直連IC，否則會(huì)燒毀芯片。一般情況下，會(huì)考慮接一個(gè)三極管，小電流控制大電流。經(jīng)過(guò)考慮，由于CD4060拉電流能力奇差，干脆使用MOS。MOS輸入電阻非常高，向IC索取的電流近乎為0。由于頻率很低，不用考慮Cgs充放電延時(shí)。MOS經(jīng)過(guò)一番選擇，采用型號(hào)HX2302，封裝SOT-23，增強(qiáng)型N溝道，Ugs=±12V，Uds=20V，Id=2.5A，成本0.067元/個(gè)（SOT-23太小很難手工焊接，但是市面上沒有直插的信號(hào)MOS，而且大點(diǎn)的貼片MOS成本至少翻10倍）。MOS選擇好后，12V也就成為了最大輸入電壓了，輸入超過(guò)12V就會(huì)導(dǎo)致柵源擊穿。

? ? ???為保證電壓穩(wěn)定，在主供電中加入一個(gè)100uF的鋁電解電容（容量可能給得太大了），最后為了對(duì)稱性好看，再加了一個(gè)鋁電解。加了鋁電解，就要防止某些小天才 接反正負(fù)極。鋁電解接反正負(fù)極，是會(huì)爆炸的。于是順手接一個(gè)反向的二極管。在正常給電時(shí)，二極管不導(dǎo)通，接錯(cuò)正負(fù)極時(shí)，將直接短路，以犧牲自己的方式換取其它部分不要燒毀（emmm雖然這個(gè)設(shè)計(jì)不是太明智）。犧牲一者換取其元件的方式，在電路中很常見。

本次LED流水燈的原理圖（去除部分敏感信息）

3.0_PCB設(shè)計(jì)

? ? ???原理圖做好后，就進(jìn)入實(shí)際的布線了，PCB電路板，就是在一個(gè)玻璃纖維板上走二維導(dǎo)線，把各個(gè)元器件連接起來(lái)。

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3.1_LED布局

? ? ???LED布局就是按照之前的設(shè)計(jì)圖案，把LED擺放整齊。因?yàn)長(zhǎng)ED串聯(lián)關(guān)系，串聯(lián)的LED一定就近擺放，為了走線盡可能短，其編號(hào)采用的是1 2 4 3、5 6 8 7、9 10 12 11的排法。LED正極全部朝外，即有利于布線，也有利于大一焊接時(shí)分辨正負(fù)極。中間的“80”電流走向也是盡量統(tǒng)一，一來(lái)方便走線，二來(lái)照顧大一焊接時(shí)分辨正負(fù)極，三是滿足強(qiáng)迫癥。

? ? ? ?電阻和MOS，擺放規(guī)則和LED一樣。朝向統(tǒng)一有規(guī)律（除非迫不得已更改）。位置均塞到板子背面，正面就是眼不見心不煩了。

3.2_IC布局

? ? ? ?IC基本上就是安裝在靠下的位置。外圍的電容電阻這些就近擺放。需要注意的是，IC的VCC（VDD）供電端旁邊有一個(gè)10uF的退耦電容，這些電容一定要越靠近IC的電源管腳越好。圖3.1中，就有兩個(gè)貼片電容緊貼在IC底下。

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3.3_其它電路布局

? ? ? ?大部分布線還是遵循PCB布線規(guī)則進(jìn)行布線，本文就略過(guò)不談了。一些注意的點(diǎn)談一談：

(1)防反接的二極管，越靠近電源輸入越好。

(2)VCC的主供電線，繞一圈供電時(shí)，不能閉合起來(lái)，即只能呈現(xiàn)U形不能是O形。

(3)即使軟件上沒有提示未連接網(wǎng)絡(luò)，也得親自分析下電流的走向，比如GND回路。本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)LED的電流全部從MOS管S極跑入底層GND，但是底層GND鋪銅已經(jīng)被大量的走線分割成七零八塊，但是又有少量細(xì)銅連接那種。從軟件來(lái)說(shuō)，GND已經(jīng)全部連通，但人工分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，電流跑下來(lái)后，必須經(jīng)過(guò)迷宮般的GND鋪銅，拐來(lái)拐去才跑到IC的GND端，借助焊盤跑到頂層GND（頂層GND幾乎完整的大面積鋪銅），從頂層回去電源輸入的GND?？梢娺@樣的GND回路是很繞的，干擾也大。所以我在每個(gè)MOS的S級(jí)附近就打大量過(guò)孔，讓從S級(jí)出來(lái)的電流直接跑上頂層GND。

(4)鋪淚滴，走線也寬一點(diǎn)，有利于防止大一焊接時(shí)掉焊盤。

PS：然后部分大一焊接時(shí)，把焊盤連同整條銅皮撕扯下來(lái)。。

_(: /」∠)_

(5)圖3.3.2 四角處有8個(gè)非金屬化孔，其中有4個(gè)直徑較小，且不在同一直線上，這四個(gè)孔是定位孔，JLC進(jìn)行SMT貼片時(shí)用到。本次PCB是JLC公司打樣的，其4個(gè)定位孔有特殊要求，具體需要去JLC網(wǎng)站下載相應(yīng)規(guī)定，按照規(guī)定打孔。如果不使用JLC的SMT貼片服務(wù)，這4個(gè)孔可以不打。

本次PCB布局圖

4.0_PCB樣板生產(chǎn)

? ? ???PCB文件畫好后，下一步就是找廠家生產(chǎn)，獲得成品。

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4.1_生成Gerber文件，BOM表，坐標(biāo)文件

? ?????雖然說(shuō)直接把PCB源文件提交給工廠，工廠也可以生產(chǎn)，但是使用Gerber文件能避免轉(zhuǎn)換時(shí)因?yàn)槟愫蛷S家之間版本不兼容導(dǎo)致出錯(cuò)。按我的個(gè)人習(xí)慣，一般先全部導(dǎo)出Gerber文件后，再打包發(fā)給廠家。至于如何導(dǎo)出Gerber文件，不同軟件操作不同，可以上網(wǎng)查找教程，本文不在此贅敘。

? ? ? ?BOM（Bill of Material）物料清單表，對(duì)著物料清單表，能為后續(xù)元器件的統(tǒng)計(jì)，購(gòu)買帶來(lái)極大方便。在給JLC進(jìn)行SMT貼片時(shí)，要去掉不貼的元件（不想貼裝的SMT和通孔插件元件），把表格簡(jiǎn)化后，再提交給JLC。

? ? ? ?同樣，機(jī)器貼裝時(shí)機(jī)器要知道元件的位置，也是需要導(dǎo)出坐標(biāo)文件。

4.2_PCB下單，SMT下單

? ? ???不同廠家下單PCB步驟不同，本人在JLC下的單。下單前請(qǐng)仔細(xì)查看制作工藝，以及廠家相關(guān)規(guī)定，訂貨合同，以避免因發(fā)生錯(cuò)誤或者雙方誤解導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。

? ??? ?SMT和PCB差不多，也需要仔細(xì)閱讀相關(guān)規(guī)定以及合同。不過(guò)SMT有一個(gè)很大的問題：很多元器件是有極性（分正負(fù)極）的。然后在下單時(shí)我看到這個(gè)界面：

? ? ???因廠家封裝庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和我的封裝庫(kù)并不相同，由于標(biāo)準(zhǔn)差異導(dǎo)致電路板中所有的二極管正負(fù)極搞反，所有的MOS管扭轉(zhuǎn)了90°。折騰了兩天和廠家溝通，才調(diào)整到正確的極性。以后的話，，自己修改坐標(biāo)文件吧。

(′?_?`)

4.3_收貨焊接

? ? ? ?等了近1個(gè)星期總算收到貨惹，貼片已經(jīng)機(jī)器貼裝完成，剩下就是手工把插件焊上去，本人花了50min全部焊好，成品如下：

? ? ? ?首次上電即運(yùn)行正常。電壓在5--12V內(nèi)均可工作（燈亮度稍微變化），工作電流小于10mA。

? ?????下一步就提交給甲方（老師）審核。然后那個(gè)老師約了2天才成功約出來(lái)審核。直接通過(guò)。

=。=

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5.0_批量生產(chǎn)&訂貨

? ? ???如果僅僅是個(gè)人打幾塊板子來(lái)用，整個(gè)電路設(shè)計(jì)過(guò)程基本就到此結(jié)束了。但是我這邊卻還沒完，因?yàn)橐o大一焊接的。樣板經(jīng)過(guò)老師審核通過(guò)后，然后就是返單了，這時(shí)候生產(chǎn)數(shù)量不再是5個(gè)，而是250個(gè)（數(shù)量也是按照大一新生數(shù)量來(lái)定）。批量生產(chǎn)，我突然間從電路板設(shè)計(jì)師變成了采購(gòu)商。此時(shí)考慮最多的，就是成本因素了。

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5.1_PCB下單，激光鋼網(wǎng)下單

? ? ? ?在2020/10/31我在閱讀JLC的公告時(shí)突然發(fā)現(xiàn)一個(gè)嚴(yán)重的問題：JLC不支持批量訂單的SMT貼裝。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，生產(chǎn)30個(gè)PCB（含30個(gè)），可以進(jìn)行SMT貼裝服務(wù)，而大于30個(gè)不貼。。艸！

? ? ? ?然后緊急召集團(tuán)隊(duì)成員開會(huì)，請(qǐng)示甲方（老師），得到結(jié)果卻很無(wú)語(yǔ)：【1】不能找JLC貼片?！?】也禁止找貼片工廠貼（要顯得是我們學(xué)生手工焊接的）。【3】合格率要90%以上。

? ? ???客觀地說(shuō)，大一新生總體平均焊接水平是非常低的（這里不否認(rèn)有個(gè)別已經(jīng)焊熟悉了，或者有靈性上手超級(jí)快的），大部分人連焊臺(tái)烙鐵都沒見過(guò)，烙鐵是啥都不知道，通孔插件能焊好就不錯(cuò)了，什tm要大一焊接SMT，里面還有SOT-23封裝的MOS，最后的合格率要90%簡(jiǎn)直要命。甲方：我不管，誰(shuí)叫你用SMT，這種事情你們自己解決，我只要結(jié)果，大不了你們自己手焊。（此處省略大量開會(huì)解決過(guò)程）

? ? ???那能怎樣？認(rèn)命手工焊SMT唄。不過(guò)倒是可以開激光鋼網(wǎng)來(lái)加快手工焊接速度。

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????【鋼網(wǎng)】，名字上乍一聽以為是一個(gè)鐵（鋼）絲網(wǎng)，實(shí)際上它是一個(gè)鋼片，然后在鋼片上打洞。洞的位置和SMT貼裝位置是對(duì)齊的。所以鋼網(wǎng)是一塊上面按設(shè)計(jì)圖打了洞的鋼片。使用時(shí)，把鋼片貼在PCB上，鋼片上的洞都會(huì)剛好和PCB上的SMT焊盤對(duì)齊（錫膏鋼網(wǎng)），然后在鋼片上無(wú)腦糊錫膏，再一刀刮過(guò)去，錫膏會(huì)留在洞里，多余的被刮走，鋼網(wǎng)一取走，PCB的SMT焊盤上都被均勻的上了一層薄薄的錫膏。

? ? ???正常的鋼網(wǎng)是一個(gè)面積非常大的鋼片，周圍有一個(gè)大鋁框。由于我們是手動(dòng)焊接，完全沒有必要使用如此大的鋼網(wǎng)，下單時(shí)選擇沒有鋁框的鋼網(wǎng)，同時(shí)備注讓鋼片切小一點(diǎn)。

以下是下單界面

然后又花了一整天向甲方要資金。。QAQ

PS：聽說(shuō)JLC在2021年會(huì)開放小批量SMT訂單。不過(guò)在當(dāng)時(shí)就沒法享受了=-=。

PS：團(tuán)隊(duì)中某人想到個(gè)歪點(diǎn)子，既然大于30個(gè)不貼，那我下9個(gè)訂單，每個(gè)訂單30個(gè)PCB不就行了？我只能說(shuō)，他想得到，我比他早就想得到，廠家比他更早想到。廠家都寫在下單要求里了：“八：同一款板（特價(jià)范圍內(nèi)的）有意分多次拆單下單，嘉立創(chuàng)有權(quán)不接受訂單或退單處理！”

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5.2_元器件下單

? ? ???借助BOM表羅列出要購(gòu)買的元器件，再進(jìn)行貨比三家，最終制成了下圖這個(gè)表。元器件購(gòu)買時(shí)，不僅僅要注意它的價(jià)格，電氣參數(shù)一點(diǎn)都不能忽視，決不允許為了便宜而購(gòu)買電氣參數(shù)不合格的器件。在電氣參數(shù)滿足要求的前提下再去購(gòu)買便宜的。

? ?????其中大部分元器件都在立創(chuàng)商城購(gòu)買，主要還是看重立創(chuàng)商城的商品質(zhì)量高，元器件各個(gè)參數(shù)標(biāo)注清晰，起碼比某寶一些商家強(qiáng)，元器件參數(shù)標(biāo)注不全。缺點(diǎn)就是運(yùn)費(fèi)太貴，不適宜小量購(gòu)買。這次大批量購(gòu)買這點(diǎn)運(yùn)費(fèi)可以不用太在意。

? ? ???元器件購(gòu)買時(shí)要留出余量，不能全部恰恰好。因?yàn)楹附又型究隙ㄓ胁糠謸p耗的（比如掉地上找不見、焊廢了的）。一般按照購(gòu)買量多出一定的百分比，雖然這次我把每個(gè)東西都買多一點(diǎn)，但是大一實(shí)際焊接時(shí)的損耗，也真的非常多，已經(jīng)超出購(gòu)買時(shí)的余量。

? ? ? ?還有注意的一點(diǎn)是，在tb購(gòu)買時(shí)，一定要問清楚商家元器件參數(shù)，最好全部問全，一個(gè)都不能少。比如電容，某些商家只標(biāo)容量和封裝，不標(biāo)注耐壓和誤差。等買來(lái)了才發(fā)現(xiàn)電容耐壓根本不夠（已被坑過(guò)）?；蛘哒f(shuō)電容應(yīng)該買個(gè)C0G或者X7R的，結(jié)果人家給你發(fā)了個(gè)Y5V……

? ? ? ?比如此次就遇到一個(gè)商家，發(fā)過(guò)來(lái)的電容尺寸不對(duì)，導(dǎo)致我還得跟他協(xié)商換貨。自己還得掏近50元的運(yùn)費(fèi)。以后，一定要溝通清楚才買！QAQ

5.3_收貨

? ?????發(fā)貨時(shí)間剛好撞上雙十一，快遞啥的都比平時(shí)慢了許多，，大把東西無(wú)端端停留了24小時(shí)后才繼續(xù)動(dòng)。。下面就是收到的貨的圖片。

第一次這樣大批量買電子元器件也是挺激動(dòng)的qwq。

6.0_焊接

? ? ???材料全部到了就是焊接了。為了降低大一的負(fù)擔(dān)（提高合格率），我們自己只能先焊好SMT。

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6.1_SMT焊接——回流焊

? ? ???如果說(shuō)單個(gè)SMT焊接就沒啥好說(shuō)的了，都是那樣的步驟。只是目前需要大批量焊接，單個(gè)貼片來(lái)焊顯得效率低下，所以我想了一個(gè)新的方式來(lái)焊——回流焊。

? ??? ?靈感取之于機(jī)器貼片的過(guò)程。首先用鋼網(wǎng)蓋在PCB上，刷一遍錫膏，取走鋼網(wǎng)后，每個(gè)焊盤上都有了均勻且量都一定的錫膏，不多不少。然后再手動(dòng)把SMT貼片貼到對(duì)應(yīng)位置。因?yàn)殄a膏會(huì)自動(dòng)粘住SMT，不用怕SMT跑掉（別被異物擦或者大風(fēng)吹走就好），只要大概擺對(duì)位置，不要偏差太離譜，SMT就自動(dòng)貼好了。貼好后就整個(gè)板子上熱風(fēng)槍焊接，機(jī)器生產(chǎn)是整個(gè)PCB進(jìn)入爐中加熱的，手工沒這個(gè)條件只能熱風(fēng)槍了。熱風(fēng)槍的風(fēng)不宜過(guò)大，以避免把SMT吹跑。吹一會(huì)后，錫膏熔化，在液體表面張力的作用下，SMT就自動(dòng)對(duì)齊貼好。其貼片效果不亞于機(jī)器。在加熱時(shí)能盡量保證兩個(gè)焊盤同時(shí)熔化就好，0805貼片還算比較大的，不容易產(chǎn)生立碑現(xiàn)象。而且是人工進(jìn)行，拿個(gè)鑷子可以隨時(shí)修正。

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6.2_SMT焊接——人肉流水線

? ?????即使是這樣，其焊接速度提升也不大。以我的速度，大概半小時(shí)一個(gè)板子。由于貨全部到齊時(shí)已經(jīng)很晚，距離大一焊接日期不足5天。在這點(diǎn)時(shí)間里焊接100個(gè)板子（我負(fù)責(zé)的部分）還是有點(diǎn)嗆。但是這次參與焊接的同學(xué)不僅僅是我一人，我可以模仿工廠生產(chǎn)過(guò)程，組成人肉流水線。

? ?? ? SMT焊接過(guò)程：上錫膏→貼SMT→加熱焊接，三步。其中貼SMT過(guò)程，就是手工拿個(gè)鑷子，把一個(gè)個(gè)元件擺到PCB上。電路中不同類型的元件很多。如果讓一個(gè)人全部貼完一個(gè)板子，在找元件、分辨元件上，就會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，而且容易出錯(cuò)。這一部分完全可以分開成不同的同學(xué)完成。比如A同學(xué)，只負(fù)責(zé)貼10k電阻，貼完后就把PCB給B同學(xué)，B同學(xué)只負(fù)責(zé)貼47k電阻，C同學(xué)只負(fù)責(zé)貼100k電阻……。這樣一來(lái)，貼片過(guò)程分工化，其出錯(cuò)率也大大減少。

? ? ???期間總計(jì)進(jìn)行了3次這樣的人工流水線焊接，在短短的時(shí)間內(nèi)，肝了80個(gè)板子，最快時(shí)，3個(gè)小時(shí)焊完25個(gè)板子，不到10秒一個(gè)SMT元件（平均一個(gè)焊點(diǎn)小于5秒）。而且每個(gè)板子的合格率也非常高，起碼在我負(fù)責(zé)的這批中，我合格率是最高的hhh。

? ? ? ?至于為什么最后只焊了80個(gè)，還是和人員調(diào)動(dòng)有關(guān)。很多人只干了一次就不干了（我承認(rèn)貼SMT過(guò)程真的很傷眼睛），每次組織時(shí)都幾乎完全換了一批人，所以都是先培訓(xùn)后焊接。所以最后肝了80個(gè)也挺不容易的。也證明這種人肉流水線是可行的。

PS：我主要是負(fù)責(zé)刷錫膏的部分，錫膏是含鉛的，想想一堆鉛粉弄在手上，感覺自己都吸收了不少重金屬。QAQ

PS：雖然這種做法效率很高，但是挺折磨人的，以后這種工作還是讓給機(jī)器干吧。

PS：期待2021時(shí)JLC早點(diǎn)開放批量訂單的SMT服務(wù)，艸。

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6.3_焊接培訓(xùn)

? ? ???這篇主要是敘事了。

? ? ???培訓(xùn)一幫連焊臺(tái)都沒見過(guò)的大一新生挺不容易的，還是感謝培訓(xùn)過(guò)程研究院的其他同學(xué)&學(xué)長(zhǎng)的幫助。萬(wàn)分感謝！

? ? ? ?培訓(xùn)時(shí)廢了許多口舌去講如何焊接，后來(lái)發(fā)現(xiàn)其實(shí)講了也沒用，還是不會(huì)的。不如把講的時(shí)間讓他們?nèi)ッ飨吕予F怎么使用更強(qiáng)。。

? ??? ?很驚奇的是，我既然沒有接到一個(gè)新生是焊反正負(fù)極的，特別是電解電容。沒有一個(gè)焊反正負(fù)極（但是有把電解電容焊接到供電接口上。。），可能“電解電容接反正負(fù)極通電會(huì)爆炸”這話，嚇得他們都不敢焊反了hhh。

? ?????烙鐵溫度也是很頭疼，溫度設(shè)置在300℃--350℃就足夠焊接了。但是有很多烙鐵已經(jīng)嚴(yán)重氧化，或者顯示誤差啥的，得開到400℃才夠熔焊錫。結(jié)果后來(lái)很多大一去用我的烙鐵補(bǔ)焊時(shí)，開到400℃甚至450℃?？粗易约浩綍r(shí)經(jīng)常用的烙鐵被糟蹋成那樣欲哭無(wú)淚。。

? ? ???烙鐵溫度過(guò)高也伴隨著掉阻焊掉焊盤等等。我發(fā)現(xiàn)很多大一焊接出來(lái)的PCB，原本是黑色的阻焊，竟然露出銅的顏色。后來(lái)確實(shí)發(fā)現(xiàn)，過(guò)高溫的烙鐵一刮，就把黑色的阻焊給弄走了（不知道綠油阻焊有沒有這種情況）。另一個(gè)就是掉焊盤，高溫一直加熱焊盤，把焊盤焊掉導(dǎo)致板子報(bào)廢的很多。也有是錫未完全熔化，就大力出奇跡強(qiáng)行拔下元器件，把焊盤扯掉，也有把整條銅皮導(dǎo)線扯走的。

? ? ? ?順帶一提還是有很多大一在剪元件引腳的操作非常不規(guī)范，和我沒有講有關(guān)。引腳直接朝著天，一剪引腳直接飛出去，飛到眼睛里就……。

? ? ? ?冬天干燥，衣服很容易產(chǎn)生靜電的。剛好板子在焊了貼片沒焊插件的情況下，MOS管的柵級(jí)是懸空的。非常怕ESD?？赡苣承W(xué)生就帶電觸碰板子，直接導(dǎo)致全板MOS報(bào)廢。（設(shè)計(jì)電路時(shí)沒考慮到給MOS做保護(hù)……）

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7.0_售后（誤）

? ?????這些電路并不是出售商品，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)不算是售后。但是大一焊接了之后，總會(huì)有各種各樣的問題，總得修的。畢竟還是要交差的嘛（修好也能滿足大一新生的成就感）。

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7.1_短路故障

? ??? ?見得比較多的是LED短路，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是LED被短接。大一新生焊接時(shí)有些下錫過(guò)多，導(dǎo)致兩個(gè)焊盤之間搭橋了，大部分都是LED兩個(gè)引腳之間，導(dǎo)致LED被短接不發(fā)光。另一種是剪元件引腳時(shí)候，剪法不正確，把LED兩個(gè)引腳強(qiáng)行接觸在一起。最后一種比較少見，主要是烙鐵溫度過(guò)高或者其它原因，導(dǎo)致LED損壞，內(nèi)部短路。

? ?? ??因?yàn)殡娐钒逯械腖ED都是2盞串聯(lián)的。同一串內(nèi)，一盞不亮另外一盞卻亮了，可以馬上斷定是發(fā)生短路故障。

? ? ???還有一種短路并不是發(fā)生在LED，而是發(fā)生在貼片上。由于我只焊接了80，有20個(gè)倒霉的需要手動(dòng)焊接SMT。他們焊接SMT中，部分人下錫過(guò)多，在貼片元件下方發(fā)生短路。有導(dǎo)致LED限流電阻被短路，導(dǎo)致LED亮瞎眼。也有退耦電容被短路（直接短路VCC和GND），直接全板不亮，大幅增加排查難度。后來(lái)我是通過(guò)強(qiáng)制通電，讓5A的短路電流進(jìn)入板子，通過(guò)發(fā)熱尋找到短路點(diǎn)的。

7.2_斷路故障

? ? ???與短路故障排除相反，串聯(lián)電路中一旦一個(gè)元件發(fā)生斷路，全部都不工作，大幅增加排查難度。斷路故障發(fā)生的概率遠(yuǎn)大于短路。

? ? ???最常見的是兩盞LED不亮，一般都是串聯(lián)的兩盞。只能通過(guò)外部給電的方式，分辨出故障的LED和正常的LED。LED斷路大部分都是烙鐵溫度過(guò)高和長(zhǎng)時(shí)間加熱LED導(dǎo)致的，LED焊接需要快速，大一新生往往不熟練，反復(fù)加熱，最終導(dǎo)致LED斷路損壞。

? ?? ??大部分是LED斷路可以通過(guò)換燈解決，不過(guò)有小部分?jǐn)嗦钒l(fā)生在限流電阻上。概率很小，只見過(guò)兩個(gè)。其中有一個(gè)是剪元件引腳時(shí)，把貼片電阻給剪了一半（牛啤……）。

? ?? ??另一種情況是大量LED不亮，往往4盞整組不亮。這種情況基本可以直接找MOS，因?yàn)镸OS一次性控制4盞燈。同時(shí)燒毀2盞而且還是同一組內(nèi)的概率較小。大部分是我們焊接SMT時(shí)，源極虛焊，補(bǔ)焊即可。少數(shù)是柵極虛焊。

? ? ???還有一種是掉焊盤，扯出整條導(dǎo)線導(dǎo)致的斷路，這種要么看情況飛線，要么就沒得救。比如我遇到一個(gè)因?yàn)榘殃P(guān)鍵位置的焊盤弄掉了，導(dǎo)致整條VCC主供電斷掉的情況，大片燈無(wú)法獲得供電。

7.3_IC故障

? ? ? ?大部分大一焊接最大的問題是虛焊。為了讓大一好上手，避免燙壞LED，我培訓(xùn)焊接時(shí)都是要求他們先焊IC座（也不直接焊接IC，免得燙壞，IC座不怕燙壞），所以IC座虛焊是普遍現(xiàn)象。很多都是下錫過(guò)少，只是粘了一點(diǎn)點(diǎn)，部分甚至都沒有焊接。在插上IC后，IC因?yàn)椴糠忠_沒有接好導(dǎo)致故障。

? ?? ??普遍的是，流水效果不正常，大部分是閃爍過(guò)快。主要問題出在NE555時(shí)鐘上。由于虛焊，導(dǎo)致時(shí)鐘并不是40Hz，而且上到了10kHz甚至100kHz以上。在高頻時(shí)鐘下，流水效果被加速N倍，但是CD4060里面最高有14分頻的，14分頻端經(jīng)過(guò)肉眼還是能看出正在閃爍。一眼就能看出時(shí)鐘頻率過(guò)高。大部分可以通過(guò)加錫補(bǔ)焊即可修復(fù)。小部分是SMT沒焊好，其中有NE555用于RC振蕩的電容。電容虛焊相當(dāng)于沒了個(gè)電容，振蕩頻率直接飆升。

? ? ???當(dāng)然，IC有一個(gè)腳沒插，大力出奇跡，插錯(cuò)IC、插反IC，然后直接通電導(dǎo)致IC損壞的也占到一定比例。這種基本可以換IC解決。

7.4_其它故障

? ? ???見得較多的是，燈全部亮，但是沒有流水效果的。經(jīng)過(guò)示波器測(cè)試波形可以排除IC故障后，只能懷疑是ESD導(dǎo)致。因?yàn)殪o電原因?qū)е翸OS管全部擊穿損壞，這種情況一般只能全部換MOS解決。

? ? ???另一種就是JLC廠家生產(chǎn)時(shí)的小概率不合格品。比如我遇到一個(gè)倒霉的，他的PCB有一個(gè)孔沒有鉆透，這種只能說(shuō)在板子生產(chǎn)的鉆孔環(huán)節(jié)出問題。

? ? ??也有一種可能是銅皮似通非通，藕斷絲連，這種板子有時(shí)正常，有時(shí)又不正常那種，就像薛定諤的貓一樣。這種情況很無(wú)奈，不過(guò)大一既然焊了，也允許他通過(guò)此次培訓(xùn)。

教訓(xùn)

? ? ???接手這個(gè)任務(wù)后，從2020/10/17到2020/11/28，我相繼當(dāng)了 工程師→采購(gòu)商→培訓(xùn)項(xiàng)目總負(fù)責(zé)→維修師。期間經(jīng)歷了太多心理壓力和苦。不過(guò)這些并不是主要的，畢竟也沒人愿意看是吧。這里的話把期間總結(jié)的一些教訓(xùn)說(shuō)一說(shuō)，希望讀過(guò)此篇文章的可以避免踩坑。

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· 接手項(xiàng)目前，請(qǐng)確保完全知曉整個(gè)項(xiàng)目或者大體過(guò)程，不要為了好心為了幫人就隨手接了，以避免后期產(chǎn)生糾紛。

· 盡量完全知曉甲方的意圖、要求，以避免后期才知道也有這個(gè)要求而被迫改設(shè)計(jì)或者將就。

· JLC目前不支持批量訂單進(jìn)行SMT焊接（至少目前2020年是），這些信息應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)就得知曉。（據(jù)說(shuō)2021年可以，未證）

· JLC的SMT焊接參照的封裝庫(kù)，不一定和本人電腦上的封裝庫(kù)對(duì)應(yīng)，有可能導(dǎo)致大批貼錯(cuò)、貼反。下單前請(qǐng)注意。

· 元器件購(gòu)買時(shí)，請(qǐng)盡量確定全部參數(shù)，不確定要問客服，特別是tb。比如電容參數(shù)標(biāo)注不全，鋁電解尺寸隨機(jī)發(fā)。（已被坑兩次）

· 立創(chuàng)商城里的無(wú)貨元件就不要買了，不僅要等到貨，而且起訂量至少得一大批（比如某電容必須2000個(gè)起），個(gè)人DIY小量購(gòu)買需注意，企業(yè)大批量購(gòu)買請(qǐng)忽略。

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結(jié)語(yǔ)

? ??? ?這次經(jīng)歷雖然困難重重，經(jīng)歷了很大的心理壓力，但最終也任務(wù)也完成了。其中也收獲了不小。比如第一次使用JLC的SMT貼片服務(wù)，第一次下激光鋼網(wǎng)，第一次用立創(chuàng)商城，體驗(yàn)了一回采購(gòu)商的感覺。這些是平時(shí)個(gè)人DIY打樣板訂單所不會(huì)使用、體驗(yàn)到的。吃一塹長(zhǎng)一智，以后再次使用JLC此類服務(wù)就可以避免踩坑了。而且這些也是大學(xué)生活中寶貴的經(jīng)歷，這是別人所體會(huì)不到的。

? ? ???再此感謝期間幫助我的人，也慶祝中北大學(xué)80周年校慶，希望學(xué)校以后越辦越好！

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? ? ???本文為 中北大學(xué)_儀器與電子學(xué)院_創(chuàng)新精英研究院 成員，個(gè)人撰寫，非學(xué)校官方。真實(shí)姓名暫匿。

2020/12/5

聲明：本人并非刻意為JLC打廣告，JLC也無(wú)要求本人推廣。文中出現(xiàn)JLC為文章結(jié)構(gòu)所需。