1.5　电子元器件的安装和制作装配技术

1.5.1　电子元器件的安装

1.电子电路安装布局的原则

电子电路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。电子装置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都好布局，在空间尺寸受到限制且组成部分复杂的场合，则布局十分艰难，常常要对多个布局方案进行比较后才能确定，没有一个固定的模式，只有一些应遵循的原则：

①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底部，以降低电子装置的重心，还应注意电子装置前后、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，并应靠近装置的外壳，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，半导体元器件、热敏元器件、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，容易接受干扰的元器件（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（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。电路板的布置可以卧式，也可以立式，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是安装在面板附近。

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应分开走线。

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。

2.元器件安装要求

（1）元器件的处理

电子元器件引脚有保护塑料套管，套管颜色如下：

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。

按照元器件在印制电路板上的孔位尺寸要求弯脚及整形，弯脚半径大于0.5mm，弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上，决不允许从引脚的根部弯折。元器件型号及数值应朝向可读位置。

元器件引脚需经过镀锡处理（离开元器件本体应大于5mm，防止元器件过热而损坏）。

（2）元器件的排列

①采用卧式排列，高度尽量一致，布局整齐、美观。

②高、低频电路避免交叉，若为直流电源或功率放大元器件，则应采取相应的散热措施。

③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，排列时应力求操作、维修方便。

④输入与输出回路，高、低频电路的元器件应采取隔离措施，避免寄生耦合产生自激振荡。

⑤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电气性能。

⑥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。

⑦集成电路引脚与外围元器件引脚力求直而短，避免互相交叉。

（3）元器件的安装

①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。贴板安装的元器件大、机械稳定性好、排列整齐美观、元器件跨距大、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，元器件引脚与印制板之间留有5～10mm间隙。间隔安装适合元器件排列密集紧凑的产品，如微型收音机等许多小型便携式装置。

②电阻器和电容器的引脚应短些，以提高其固有频率，以免震动时引脚断裂。较大的电阻器和电容器应尽量卧装，利于抗震和散热，并与底板间用胶黏住。大型电阻器、电容器需加紧固装置，对陶瓷或易脆裂的元器件，则加橡胶垫或其他衬垫。

③微电路元器件多余的引脚应保留。两印制电路板间距不应过小，以免震动时元器件与另一底板碰撞。

④对继电器、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。

⑤产生电磁干扰或对干扰敏感的元器件在安装时应加屏蔽。

⑥对用插座安装的晶体管和微电路应压上护圈，防止松动。

⑦在印制板上插接元器件时，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。

⑧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，一一插入。

（4）功率元器件散热器的安装

①功率元器件与散热器之间应涂敷导热脂，使用的导热脂应对元器件表面层无溶解作用，使用聚二甲基硅油时应小心。

②散热器与元器件的接触面必须平整，其不平整和扭曲度不能超过0.05mm。

③功率元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。

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的，电路元器件和连线均插接在面包板（通用板）的孔中；焊接方式是在印制板上进行的，电路组件焊接在印制板上，电路连线为特制的印制线。不论采用哪一种组装方式，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，按主电路信号流向顺序布置各级集成块和晶体管。当元器件多而板面有限时，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，以利于第一级输入线、末级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安排其他元器件（电阻、电容、二极管等）位置的原则是，按级就近布置，即各级元器件围绕各级集成电路或晶体管布置。如果有发热量较大的元器件，则应注意与集成块或晶体管之间的间距应足够大。

③电路板结构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、电容等亦应如此。

④连线布置的原则是，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，间距应足够大，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，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采用另一种地线布置方式，即串联接地方式，各级地一级级地直接相连后，再接到公共地上。在这种接地方式中，各级地可就近相连，接地比较简单，但因存在地线电阻，所以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。

4.元器件的插接

元器件的插接主要用于局部电路的实验，无需焊接，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，以便于正规布线和查线。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）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，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，容易更改线路和元器件，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。插接方式最大的缺点是，插孔经多次使用后，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，延长面包板的使用寿命。

1.5.2　电子制作装配技术

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、印制板装配和束线装配。本着“先机械，后印制板，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。图1.36为电子制作装配工艺流程，在实施过程中可简化、合并步骤，灵活运用。

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印制板、电源变压器、继电器等固定件或插座安装在底板上；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应加弹簧垫圈和垫片；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。

2.整机连线和束线

电子产品电子线路中的套管，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）。

（1）走线原则

①以最短距离连线，是降低干扰的重要手段。在连线时需要松一些，要留有充分裕量，以便在组装、调试和检修时移动。

②直角连线利于操作，能保持连线质量稳定不变（尤其在扎成线束时）。

③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。

（2）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能耐高温。

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。

（3）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，稳定质量，少占空间