高頻電路調試工具的研究

陜西凌云電器集團有限公司 薛亞瑞 李寶強

高頻電路調試工具的研究

陜西凌云電器集團有限公司 薛亞瑞 李寶強

本文對電子產品生產中，微帶印制板電路的調試復雜問題進行研究。通過對影響調試效率的重點因素的分析，分析貼片電容的使用，以及鑷子、電容和微帶印制板之間相互作用的關系，找到導致調試復雜的主要原因，即鑷子、貼片電容與微帶印制板間不易固定。提出解決措施，即將貼片電容固定在調試筆的一端，將微帶印制板電路的調試由鑷子、電容和微帶印制板三者共同完成，變為由調試筆與微帶印制板二者來完成。通過調試筆的實際使用，證明調試筆能有效降低調試復雜程度，提高調試效率。

微帶印制板；調試筆；絕緣；焊錫

一、概述

近年來，電子產品技術含量越來越高，對高頻、微波新技術的應用也越來越多，不少產品都應用了微帶印制板，如各類電子產品的接收機和發射機等高頻電路。

為保證高頻通道信號良好的傳輸性，高頻通道電路的印制板一般采用微帶板，在工作時，安裝有電子元器件的微帶板印制線是指標敏感部位，對微帶線上傳輸信號的功率、頻譜、波形等指標非常敏感。微帶電路的調試也正是利用微帶電路指標敏感的這一特點，將反射材料或者貼片電容安裝在微帶電路的不同位置，以及在同一位置處安裝不同調試元件，或者通過在微帶板貼裝小型金屬片、改變微帶板印制線的粗細、長短、大小來調整該處電路的電抗參數，將電路指標調整到最佳狀態。

對于早期設計的性能穩定的產品，微帶板的調試依然采用改變印制線、安裝反射材料或者貼片電容等調試元器件和材料來調試。調試時，首先采用改變印制線的方法，即貼小型金屬片，或者切割印制線，這都是通過改變印制線的形狀達到改變電路參數的目的，這種調試方式比較好操作；其次，通過在印制線安裝電容達到改變電路參數的目的，其中經常會用到貼片電容，用貼片電容進行微帶電路的調試，比較常用，但操作比較費時、復雜。

用貼片電容進行微帶板調試時，調試人員的手不能接觸調試元件體任何部位，更不能接觸微帶板。為此，調試人員通常用鑷子夾取貼片電容，將其放置在微帶線敏感部位，并用鑷子微調該電容的位置，同時要用鑷子將電容體的絕緣部位壓緊，使電容腳與微帶線接觸良好；通過調整電容的位置和電容值，使電路指標最佳，而金屬鑷子則不能接觸電容的任何一腳（焊接安裝的金屬端），更不能接觸微帶印制線的任何部位，只能接觸貼片電容中間的絕緣體部分。

二、現象簡述

通常使用的調試電容外形為0603型、0805或1206型。0603型或0805型調試電容最大產度為約2mm，去掉金屬腳，鑷子可以接觸的部位很小。調試時，由于鑷子與電容接觸的部位較小，鑷子容易觸碰電容某一端的焊盤。當鑷子觸碰貼片電容的焊盤時，因金屬鑷子、貼片電容焊盤均為金屬，二者接觸時，在電性能上金屬鑷子通過貼片電容焊盤與微帶線相連接；調試者手捏鑷子，此時加在微帶處的電抗參數不再僅僅是電容的電抗參數，調試者和鑷子的電抗參數也部分加載在微帶板上。這將使電路指標異常，導致調試失敗。

另外，當鑷子沒壓在電容頂部的正中間位置時，由于電容與微帶板的接觸面積很小，同時鑷子要在電容上施加一定的壓力，該壓力有時不能垂直作用于微帶板，或者電容底部的印制板不平（旁邊元器件腳周邊有焊錫），在這兩種情況下，電容容易側翻，無法與微帶板良好接觸，導致調試失敗。

三、機理分析

從上述簡述可以發現，導致調試失敗的直接原因有兩個，第一是調試工具（鑷子）與電容接觸不良，第二是電容與微帶板接觸不良。

貼片電容體積很小，調試時鑷子要壓在電容頂部合適的位置，而該處鑷子可接觸的面積更小，0603型的可接觸面積約為0.8mm2，0805型電容可接觸面積約為1.2mm2，1206型可接觸面積約為3.2mm2。鑷子可接觸的面積小導致鑷子不易按壓到電容頂部最佳位置，需要調整鑷子按壓電容的位置，造成調試不便；另一方面，電容的位置需不斷調整，每次調整后，調試人員得仔細觀察，又得重新將鑷子壓在電容體上，又會出現鑷子與電容體接觸不良的現象。

電容與微帶板接觸不良則是由于貼片電容上下表面積太小以及微帶板上有焊錫造成的。微帶板上的電路器件裝焊時，焊錫會在器件焊盤周邊自然溢出，這使器件與微帶板結合的更可靠，同時溢出的焊錫也使焊盤周邊不平整，而這些器件的周邊又大多是指標敏感部位，同時也可能是調試電容最佳安裝位置。當電容放置到有焊錫的微帶板處時，電容與微帶板接觸不良，容易出現電容側翻現象，當按壓電容的力較大時，電容會從微帶板上彈出，芝麻大的電容彈離視線，難以尋找，增加調試工作量。

若將電容固定在某一絕緣工裝上，當調試人員用手將工裝放置至微帶板的某處，同時微調并按壓該工裝，電容就容與易與微帶板良好接觸，電容相對調試人員和微帶板不再有移動的可能，且通過工裝很容易再次調整電容的位置，這樣會提高調試效率。

四、制定措施

我們設計制作一塊適合安裝貼片電容的長條形PCB調試筆，在調試筆端頭的頂層和底層均放置有一長方形小焊盤，用于焊裝貼片電容。將貼片電容焊裝在該PCB調試筆的兩端，模擬貼片電容在微帶板上的實際安裝狀態，這樣調試電容就與PCB結合為一體。調試人員拿著該PCB調試筆的某一端，將焊接電容另一端加在微帶板上，調試電容也就被動的加在微帶板上，電容通過焊錫與調試筆緊密結合，不會出現脫落、彈出現象，更不會出現通過金屬接觸人體的問題；可通過調節PCB調試筆，使調試電容與微帶板良好接觸，通過移動PCB調試筆就移動了調試電容。用這樣的調試筆工具調試，接觸不良的問題就應消除，且能提高效率。

設計調試筆為雙面板，左右兩端均可安裝貼片電容，端頭放置的焊盤大小為：2mm X 1mm，能夠安裝0603型、0805型以及1206型貼片電容。裝焊貼片電容的PCB調試筆實物外形如圖1所示。

圖1 調試筆實物圖

五、實際使用

用調試筆進行調試的實際使用如圖2所示。

貼片電容在實際使用時裝焊在PCB上，兩端會被少量焊錫包裹，裝焊在調試筆上的電容兩端也會被同樣的焊錫包裹，這正好模擬出貼片電容實際的使用狀態，將與調試筆同容值的貼片電容焊裝在調試筆探試出的位置，就完成了該處電路的調試。

圖2 調試筆實際使用圖

經試用，效果很好。調試筆輕便，操作簡單方便，通過調整調試筆，電容位置可以迅速調整到位，縮短了時間。在約1秒內即可放置好調試電容的位置，再次調整，也用時約1秒；相比鑷子夾取、調整、按壓電容約3～5秒甚至更長的總時間，用時減少、操作便捷、效率倍增。

在微帶電路的調試中使用調試筆，能明顯縮短調試時間，降低調試過程的復雜程度。

[1]李曉麟．電子聯裝常用元器件及其選用[J]．北京：電子工業出版社,2011．

[2]李曉麟．印制電路組件裝焊工藝與技術[J]．北京：電子工業出版社,2011．

[3]劉兆維．無線電調試工[J]．北京：中國勞動出版社,2011．