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整机装配布局布线优化指南

电子产品质量在很大程度上取决于装配工艺。整机装配是指根据设计文件、工艺流程和技术要求,将多种元器件和配件装配固定在电路板或机箱的特定位置,形成集成系统,经测试检验合格后成为成品,包装后分销至全球销售网点。

批量生产电子产品的工艺文件实际上由整个制造流程各阶段技术特征文件组成,主要分为:装配准备、分装和整机装配三个阶段。
a. 装配准备——指针对分装和整机装配在物料、工艺、制造组织方面的系列准备工作。
b. 制造组织准备——依据工艺文件确定作业流程和装配方式,分配作业操作和工程人员。
c. 装配工具设备准备——电子产品装配过程中常用的手动工具在整个装配流程中发挥重要作用。

整机装配的主要特点

a. 电气特性体现在印制电路板(PCB)作为底板的元器件电路焊接;结构特性体现在机械集成和机箱装配,采用从内到外、通过元件固定的顺序实施装配。
b. 整机装配工艺包含元器件质量检验与成型、导线线束加工、焊接、装配等多种工艺技术。
c. 装配质量主要通过目检和手感检查,而非定量分析。例如焊接质量靠目检,旋钮拨盘装配质量靠手感判断。

整机装配方式

从装配原则看,整机装配有三种方式:

a. 功能方式——将电子产品按功能模块分成若干部分,每个部件(称功能部件)在功能和结构上相对完整,可独立装配检验。不同功能部件在结构、体积、连接规格、装配规格上差异大,难以制定统一规定。主要优势是降低整机装配密度,一般适用于依靠分立元件或真空电子器件实现功能的产品。
b. 部件方式——指外形规格和装配规格统一的多部件制造。优势在于电气装配统一和装配标准化提升,常用于集成器等器件装配。
c. 功能部件方式——结合功能方式和部件方式优势,能制造出功能集成、结构尺寸标准化的部件,最适合微电路产品。

整机装配布局与布线

布局原则

整机装配布局原则是:确保产品技术指标达标,满足结构要求,布局便利,有利于散热、检修和返修。详细规则如下:

a. 电源。电源应置于设备底部。为整机提供工作能量的电源通常由电源变压器、整流管、电解电容和调整元件组成,这些元件体积大、重量重、发热量大,故置于底部。此外,高压部分与低压部分应保持距离;高压端子和高压线应与机箱或机架绝缘,远离其他导线和地线;开关应装配在至少1kV耐压的电源上。电源控制机构应与机箱连接,机箱应可靠接地。
b. 控制机构与指示仪表。应装配在面板上,便于操作、监控和维修。
c. 易损元件。指易故障、易损坏的元件,应布置在易维护、易更换位置,如断路器、电解电容。真空管应易于插拔。需频繁检测的测试点应合理布局,便于测量。
d. 大功率元件。工作时发热大,应布置在整机散热良好处。如大功率晶体管通常装在底板外侧并配散热器,必要时加装风扇或恒温装置。
e. 高频电路。除遵循一般元件布局规则外,还须符合以下要求:

  1. 高频电路与低频电路共用底板或在同一电路板时,应实施隔离措施。单元电路应作为屏蔽结构,具备高屏蔽性能和可调性。电子管屏蔽应独立进行。
  2. 金属元件不应安装在未知屏蔽线附近,以免降低线圈电感和品质因数。必须安装时应保持足够距离。
  3. 高频高压元件及连接线应远离机箱或屏蔽墙,以减少分布电容。连接线不长时,应用镀银硬铜线,使位置固定、分布参数稳定、介质损耗低。
  4. 为避免额外寄生耦合,高频电路元件应靠自身结构固定,而非外部固定件。

布线

a. 接地。采用金属底板时,最佳做法是在底板底部铺设粗铜线作地线。PCB地线通常采用大面积铺铜,布置在板边缘,元件就近接地或所有地点单点接地。高频地线通常用扁铜线以降低地线阻抗。
b. 线束。线束应固定在设备底板或机架上。高频电路导线应先混入线束再屏蔽。不同回流路径的高频导线不应放在同一线束或平行排列,可垂直交叉。
c. 元件引线与连接线。应尽可能短且直,但不能拉得过紧,需保留足够柔性以便调试维修。高频电路连接线应尽量减小直径和长度。绝缘材料不应使用高介电常数或高介质损耗材料。导线必须平行时,应尽量增大间距。

您的设计只有依托合格可靠的整机装配商,才能转化为最优现实产品。请依据本文规则准备设计文件,交付给有能力的装配商,将设计转化为真实产品。

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