1.5 电子制作装配技术

1.5.1 电子元器件的安装

1.5.1.1 电子电路安装布局的原则

电子电路的安装布局分为电子装置整体结构布局和电路板上元器件安装布局两种。整体结构布局是一个空间布局问题，应从全局出发，决定电子装置各部分的空间位置。例如，电源变压器、电路板、执行机构、指示与显示部分、操作部分等，在空间尺寸不受限制的场合，这些都好布局，而在空间尺寸受到限制且组成部分复杂的场合，布局则十分艰难，常常要对多个布局方案进行比较后才能确定。整体结构布局没有一个固定的模式，只有一些应遵循的原则。

（l）注意电子装置的重心平衡与稳定。为此，变压器和大电容等比较重的元器件应安装在装置的底部，以降低装置的重心。还应注意装置前后、左右的重量平衡。

（2）注意发热部件的通风散热。为此，大功率管应加装散热片，并布置在靠近装置的外壳，且开凿通风孔，必要时加装小型排风扇。

（3）注意发热部件的热干扰。为此，半导体器件、热敏器件、电解电容等应尽可能远离发热部件。

（4）注意电磁干扰对电路正常工作的影响，容易受到干扰的元器件（如高放大倍数放大器的第一级等）应尽可能远离干扰源（变压器、高频振荡器、继电器、接触器等）。当远离有困难时，应采取屏蔽措施（即将干扰源屏蔽或将易受干扰的元器件屏蔽起来）。

（5）注意电路板的分块与布置。如果电路规模不大或电路规模虽大但安装空间没有限制，则尽可能采用一块电路板，否则可按电路功能分块。电路板的布置可以为卧式、也可以为立式，这要视具体空间而定。此外，与指示和显示有关的电路板最好安装在面板附近。

（6）注意连线的相互影响。强电流线与弱电流线应分开走线，输入级的输入线应与输出级的输出线分开走线。

（7）操作按钮、调节按钮、指示器与显示器等都应安装在装置的面板上。

（8）注意安装、调试和维修的方便，并尽可能注意整体布局的美观。

1.5.1.2 元器件安装要求

1）元器件处理

a. 电子元器件引脚分别有保护塑料套管，元器件各电极套管颜色如下所述。

① 二极管和整流二极管：阳极为蓝色，阴极为红色。

② 晶体管：发射极为蓝色，基极为黄色，集电极为红色。

③ 晶闸管和双向晶闸管：阳极为蓝色，门极为黄色，阴极为红色。

④ 直流电源电极“+”为棕色，“-”为蓝色，接地中线为淡蓝色。

b. 按照元器件在印制电路板上孔位尺寸的要求，进行弯脚及整形，引线弯角半径大于0.5mm，引线弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上，绝不允许从引线的根部弯折。元器件型号及数值应朝向可读位置。

c. 各元器件引线须经过镀锡处理（离开元器件本体应大于 5mm，防止因元器件过热而损坏）。

2）元器件排列

a. 元器件排列原则上采用卧式排列，高度尽量一致，布局整齐、美观。

b. 高、低频电路避免交叉，对直流电源与功率放大器件采取相应的散热措施。

c. 需要调节的元器件，如电位器、可变电容器、中频变压器、操作按钮等元器件，排列时力求操作、维修方便。

d. 输入与输出回路，高、低频电路的元器件采取隔离措施，避免寄生耦合产生自激振荡。

e. 晶体管、集成电路等元器件排列在印制电路板上，电源变压器放在机壳的底板上，保持一定距离，避免变压器的温升影响它们的电气性能。

f. 变压器与电感线圈分开一定距离排列，避免二者的磁场方向互相垂直，产生寄生耦合。

g. 集成电路外引线与外围元器件引线距离力求直而短，避免互相交叉。

3）元器件安装

a. 元器件在印制电路板上的安装方法一般分为贴板安装和间隔安装两种。贴板安装的元器件大、机械稳定性好、排列整齐美观、元器件的跨距大、走线方便。间隔安装的元器件体积小、重量轻、占用面积小，单位面积上容纳元器件的数量多，元器件引线与印制电路板之间留有 5～10mm 间隙。这种安装方式适合于元器件排列密集紧凑的产品，如微型收音机等小型便携式装置。

b. 电阻器和电容器的引线应短些，以提高其固有频率，以免振动时引线断裂。对较大的电阻器和电容器应尽量卧装，以利于抗振和散热，并在元器件和底板间用胶粘住。大型电阻器、电容器需加紧固装置，对于陶瓷或易脆裂的元器件，则加橡胶垫或其他衬垫。

c. 微电路器件多余的引脚应保留。两印制电路板间距不应过小，以免振动时元器件与另一底板相碰撞。

d. 对于继电器、电源变压器、大容量电解电容器、大功率晶体管和功放集成块等重量级元器件，在安装时，除焊接外，还应采取加固措施。

e. 对于产生电磁干扰或对干扰敏感的元器件，在安装时应加屏蔽。

f. 对于用插座安装的晶体管和微电路，应压上护圈，防止松动。

g. 在印制电路板上插接元器件时，参照电路图，使元器件与插孔一一对应，并将元器件的标识面向外，便于辨认与维修。

h. 集成电路、晶体管及电解电容器等有极性的元器件，应按一定的方向，对准板孔，将元器件一一插入孔中。

4）功率器件散热器的安装

a. 功率器件与散热器之间应涂敷导热脂，使用的导热脂应对器件芯片表面层无溶解作用，使用聚二甲基硅油时应小心。

b. 散热器与器件的接触面必须平整，其不平整和扭曲度不能超过0.05mm。

c. 功率器件与散热器之间的导热绝缘片不允许有裂纹，接触面的间隙内不允许夹杂切屑等多余物。

1.5.1.3 电路板结构布局

在一块板上按电路图把元器件组装成电路，其组装方式通常有两种：插接方式和焊接方式。插接方式是在面包板上进行，电路元器件和连线均接插在面包板（通用板）的孔中；而焊接方式是在印制电路板上进行，电路组件焊接在印制电路板上，电路连线则为特制的印制线。不论选用哪一种组装方式，首先必须考虑元器件在电路板上的结构布局问题。

电路板结构布局也没有固定的模式，不同的人所进行的布局设计不相同，但有以下参考原则。

（1）首先布置主电路的集成块和晶体管的位置。安排的原则是，按主电路信号流向的顺序布置各级集成块和晶体管。当芯片多而板面有限时，则布成一个“U”字形，“U”字形的口一般靠近电路板的引出线处，以利于第一级的输入线、末级的输出线与电路板引出线之间的连线。此外，集成块之间的间距应视其周围组件的多少而定。

（2）安排其他电路元器件（电阻、电容、二极管等）的位置。其原则为按级就近布置，即各级元器件围绕各级的集成电路或晶体管布置。如果有发热量较大的元器件，则应注意它与集成块或晶体管之间的间距应足够大。

（3）电路板的布局还应注意美观和检修方便。为此，集成块的安置方式应尽量一致，不要横竖不分，电阻、电容等元件也应如此。

（4）连线布置。其原则为第一级输入线与末级输出线、强电流线与弱电流线、高频线与低频线等应分开走，其间距离应足够大，以避免相互干扰。

（5）合理布置接地线。为避免各级电流通过地线时产生相互间的干扰，特别是末级电流通过地线对第一级的反馈干扰，以及数字电路部分电流通过地线对模拟电路产生干扰，通常采用地线割裂法，使各级地线自成回路，然后再分别一点接地。换句话说，各级的地是割裂的，不直接相连，然后再分别接到公共的一点地上。

根据上述一点接地的原则，布置地线时应注意如下几点：①输出级与输入级不允许共享一条地线；②数字电路与模拟电路不允许共享一条地线；③输入信号的“地”应就近接在输入级的地线上；④输出信号的“地”应接公共地，而不是输出级的“地”；⑤各种高频和低频退耦电容的接“地”端应远离第一级的地。显然，上述单点接地的方法可以完全消除各级之间通过地线产生的相互影响，但接地方式比较麻烦，且接地线比较长，容易产生寄生振荡。因此，在印制电路板的地线布置上常常采用另一种地线布置方式，即串联接地方式，各级地一级级直接相连后再接到公共的地上。在这种接地方式中，各级地线可就近相连，接地比较简单，但因存在地线电阻，各级电流通过相应的地线电阻产生干扰电压，影响各级工作。为了尽量抑制这种干扰，常常采用加粗和缩短地线的方法，以减小地线电阻。

1.5.1.4 元器件的插接

元器件的插接主要用于局部电路的实验，无须焊接，方便、快捷、节省时间。其方法是在面包板上插接电子元器件引脚即可。面包板（通用板）在市面上很容易获得，在面包板上组装电路应注意以下几点。

（1）所有集成块的插入方向要保持一致，以便正规布线和查线。不能为了临时走线方便或为了缩短导线长度而把集成电路倒插。

（2）对于多次用过的集成电路的引脚，必须修理整齐，引脚不能弯曲，所有的引脚应稍向外偏，使引脚与插孔接触良好。

（3）分立组件插接时，不用剪断引线，以利于重复使用。

（4）关于连线的插接。准备连线时，通常用0.60mm 的单股硬导线（导线太细易接触不良，太粗会损伤插孔）。根据布线要求的连线长度剪好导线，剥去导线两头绝缘皮（剥去6mm左右），然后把导线两头弯成直角。把准备好的连线插入相应位置的插孔中。插接连线时，应用镊子夹住导线后垂直插入或拔出插孔，不要用手插拔，以免把导线插弯。

（5）连线要求贴紧面包板，不要留空隙。为了查线和美观，连线应用不同的颜色（一般正电源线用红色、负电源线用蓝色、地线用黑色、信号线用黄色等），连线尽量采用横平竖直的布线，不准连线跨接在集成电路上，也不准导线重叠。一个插孔只准插一根线，不准插两根线。

（6）插孔允许通过的电流一般在 500mA 以下，因此，电流大的负载不能用插孔接线，必须改用其他接线方式。用插接方式组装电路的最大优点是：不用焊接，不用印制电路板，容易更改线路和器件，而且可以多次使用，使用方便，造价低廉。因此，在产品研制、开发过程中和课程设计中得到了广泛的采用。但是，插接方式最大的缺点是：插孔经多次使用后，其簧片会变松，弹性变差，容易造成接触不良。因此，对多次使用后的面包板应从背面揭开，取出弹性差的簧片，用镊子加以调整，使弹性增强，以延长面包板的使用寿命。

1.5.1.5 元器件的焊接装配

电子制作的焊接装配是在元器件加工整形、导线加工处理之后进行的，要求焊点牢固、配线合理、电气连接良好、外表美观，保证焊接装配的工艺质量。

1.5.2 电子制作的装配技术

电子制作的整机装配工序和操作内容从大的方面分为机械装配、印制电路板装配和束线装配。本着“先机械，后印制电路板，最后束线连接”的顺序进行。虽然因整机的种类、规格、构造不同而有所差异，但工序是基本相同的。如图1-17所示为整机装配工艺流程，在实施过程中可简化、合并步骤，灵活运用。

1.5.2.1 机械装配

机械装配包括机壳装配、机壳前后面板和底板上元器件的安装固定、印制电路板的安装固定等。装配步骤如下：①组装机壳及壳内用于固定其他元器件和组件的支撑件，如接线端等；②在前面板上安装指示灯、指示仪表、按钮等，在后面板上安装电源插座、熔丝、输入/输出插座等；③将印制电路板、电源变压器、继电器等固定件或插座件安装在底板上；④为了防止运输和使用过程中螺母松动，螺钉和螺栓连接固定时加弹簧垫圈和垫片，对于易碎零件应加胶木垫圈；⑤继电器的安装应避免使衔铁运动方向与受振动方向一致，以免误动作，空中使用的产品应尽量避免选用具有运动衔铁的继电器。

1.5.2.2 整机连线和束线

电子产品的电子线路中的套管可以防止导线断裂、焊点间短路，具有电气安全保护（高压部分）作用。电子产品整机连线时要考虑导线的合理走向，杂乱无章的连线不仅看起来不美观，而且还会影响质量（性能特性、可靠性）。

走线原则如下所述。

（1）以最短距离连线：以最短距离连线是降低干扰的重要手段。但是，在连线时则需要松一些，要留有充分余量，以便在组装、调试和检修时移动。

（2）直角连线：直角连线利于操作，而且能保持连线质量稳定不变（尤其在扎成线束时）。

（3）平面连线：平面连线的优点是，容易看出接线的头尾，便于调试、维修时查找。

在实际连线过程中，还应注意下述几个问题。

（1）沿底板、框架和接地线走线，可以减小干扰、固定方便。

（2）高压走线要架空，分开捆扎和固定，高频或小信号走线也应分开捆扎和固定，减小相互间的干扰。电源线和信号线不要平行连接，否则交流噪声经导线间静电电容而进入信号电路。

（3）走线不要形成环路，环路中一有磁通通过就会产生感应电流。

（4）接地点都是同电位，应把它们集中起来，一点接机壳。

（5）离开发热体走线，因为导线的绝缘外皮不耐高温。

（6）不要在元器件上面走线，否则会妨碍元器件的调整和更换。

（7）线束要按一定距离用压线板或线夹固定在机架或底座上，要求在外界机械力作用下（冲击、振动）不会变形和位移。

电子装置的连接导线较多时，要对其进行扫描，归纳捆扎，变杂乱无章为井然有序，这样能稳定质量和少占空间。