專利名稱：低輻射鼠標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，具體地說，涉及一種應(yīng)用于低輻射計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的低輻射鼠標(biāo)。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)設(shè)備已廣泛應(yīng)用于涉密領(lǐng)域。在涉密信息的處理和傳輸中，信息技術(shù)設(shè)備不斷向外輻射帶有涉密信息的電磁波。人為采用竊收還原技術(shù)可截獲并復(fù)原涉密信息，造成失泄密事故。早在1985年就有人用專門改造的電視機(jī)在幾 百米外復(fù)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上的信息。信息技術(shù)設(shè)備的電磁輻射不僅對(duì)人體有害，而且嚴(yán)重威脅到信息安全。抑制信息技術(shù)設(shè)備的信息泄漏，研制低泄射信息技術(shù)設(shè)備是當(dāng)前信息安全領(lǐng)域迫切需要解決的ー個(gè)課題。美國(guó)從六十年代就開始對(duì)信息技術(shù)設(shè)備電磁信息泄漏的機(jī)理進(jìn)行研究，逐步形成了獨(dú)特的抑制信息技術(shù)設(shè)備電磁泄漏的技術(shù)，頒布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，研制出多種低輻射計(jì)算機(jī)，在八十年代后開始大量生產(chǎn)，供軍方采購(gòu)。我國(guó)從八十年代才開展抑制信息技術(shù)設(shè)備電磁泄漏技術(shù)的研究，九十年代研制出實(shí)用的信息技術(shù)設(shè)備。但是由于エ藝和測(cè)試條件所限，低泄射信息技術(shù)設(shè)備在外觀和性能方面還存在許多問題，至今未能趕上國(guó)際先進(jìn)水平。鑒于當(dāng)前我國(guó)黨政軍機(jī)關(guān)、部隊(duì)、電子政務(wù)、電子商務(wù)、金融等部門和領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)和現(xiàn)狀；提高信息安全保密的整體防御能力，確保計(jì)算機(jī)的信息安全，打破國(guó)外的技術(shù)封鎖的迫切需求，研發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高屏蔽性能設(shè)備是非常迫切的。中國(guó)實(shí)用新型申請(qǐng)CN200520005877. 6公開了ー種低輻射光電鼠標(biāo)，控制電路板采用四層板結(jié)構(gòu)，底層面整體覆銅為覆銅屏蔽地層，LC型濾波電路焊接于覆銅屏蔽地層上，控制電路板頂層面中下部有矩形地焊盤組成閉合正方形，圓形過孔均勻分布于矩形地焊盤上，屏蔽殼體與矩形地焊盤焊接?，F(xiàn)有的技術(shù)主要是利用在鼠標(biāo)主電路上添加獨(dú)立的屏蔽殼體來達(dá)到屏蔽的目的。此方法雖然能夠屏蔽掉大部分電磁輻射，但是由于鼠標(biāo)電路及其工作的特點(diǎn)，不能做到完全屏蔽。因此，不能達(dá)到軍用高等級(jí)屏蔽鼠標(biāo)的要求。另外，現(xiàn)有的技術(shù)中鼠標(biāo)線纜的屏蔽層采用單一金屬層，由于其對(duì)電磁波的物理特性，不能針對(duì)廣頻域(IOkHz到18GHz)都做到有效的屏蔽。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種低輻射鼠標(biāo)，保證了對(duì)IOkHz到18GHz的頻域內(nèi)的電磁波均有高效屏蔽性能。技術(shù)方案如下 一種低輻射鼠標(biāo)，包括印制電路板、電路模塊屏蔽裝置和鼠標(biāo)線纜，所述印制電路板設(shè)置在所述電路模塊屏蔽裝置內(nèi)，所述電路模塊屏蔽裝置由最上層地層，最下層地層和屏蔽蓋板密封構(gòu)成；所述鼠標(biāo)線纜的導(dǎo)線外表面包裹有至少兩層屏蔽層，所述至少兩層屏蔽層包括至少ー層銅網(wǎng)層和至少ー層錫紙層。進(jìn)ー步所述屏蔽層包括兩層銅網(wǎng)層和兩層錫紙層。進(jìn)一歩所述兩層銅網(wǎng)層和兩層錫紙層交互重疊覆蓋，從內(nèi)到外的層疊順序依次為錫紙層、銅網(wǎng)層、錫紙層、銅網(wǎng)層。進(jìn)ー步在所述屏蔽蓋板的前端右部設(shè)置有出線孔。進(jìn)ー步所述印制電路板包括至少ー層信號(hào)層、至少ー層電源層以及多層地層。進(jìn)ー步所述信號(hào)層和所述電源層共用ー層，所述地層為三層；所述印制電路板從上到下的層疊順序依次為所述最上層地層、信號(hào)和電源層、中間地層和所述最下層地層。進(jìn)一歩所述印制電路板上設(shè)置有接地孔和連接孔，其中，所述接地孔為導(dǎo)通孔，所述連接孔為盲孔。進(jìn)一歩所述低輻射鼠標(biāo)還包括鼠標(biāo)外殼、按鍵和滾輪，其中，所述按鍵和所述滾輪嵌裝在所述鼠標(biāo)外殼的上表面上，所述印制電路板和所述電路模塊屏蔽裝置設(shè)置在所述鼠標(biāo)外殼內(nèi)部底面上，所述鼠標(biāo)線纜通過設(shè)置在鼠標(biāo)外殼前端的出線孔引出。本實(shí)用新型的技術(shù)效果包括I、本實(shí)用新型采用了多層印制電路板，并且結(jié)合使用増加電路模塊屏蔽裝置以及鼠標(biāo)線纜采用ー層鋪錫層和ー層銅網(wǎng)層相結(jié)合的屏蔽結(jié)構(gòu)，達(dá)到了對(duì)鼠標(biāo)電路的全方位屏蔽。2、本實(shí)用新型利用錫和銅這兩種金屬對(duì)不同頻域內(nèi)電磁波的屏蔽特性，在保留其各自優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，互補(bǔ)了它們的不足之處，帶來了全新的屏蔽效果。

圖I為本實(shí)用新型低輻射鼠標(biāo)的組裝圖；圖2為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的低輻射鼠標(biāo)的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型電路模塊屏蔽蓋板的示意圖；圖4為本實(shí)用新型鼠標(biāo)線纜的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參考附圖和優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。如圖I所示，是本實(shí)用新型低輻射鼠標(biāo)的組裝圖。低輻射鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)包括鼠標(biāo)外殼I、按鍵2、滾輪3、鼠標(biāo)線纜4和印制電路板。按鍵2和滾輪3嵌裝在鼠標(biāo)外殼I的上表面上。印制電路板設(shè)置在電路模塊屏蔽裝置內(nèi)。電路模塊屏蔽裝置由最上層地層5、最下層地層8和屏蔽蓋板9密封構(gòu)成。印制電路板和電路模塊屏蔽裝置設(shè)置在鼠標(biāo)外殼I內(nèi)部底面上。鼠標(biāo)線纜4通過設(shè)置在鼠標(biāo)外殼I前端的出線孔引出。電路板的布局和設(shè)計(jì)是指以電磁兼容的理念，綜合電磁兼容設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出既滿足功能要求，又滿足電磁兼容要求的電路。作為電子器件的承載和最易產(chǎn)生電磁輻射的部分，印制電路板(PCB)在低輻射鼠標(biāo)的電磁兼容性設(shè)計(jì)中占據(jù)ー個(gè)非常重要的位置。在印制電路板(PCB)的電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)考慮中，首先便是層的設(shè)計(jì)。印制電路板(PCB)的層數(shù)由電源、地的層數(shù)和信號(hào)層數(shù)組成，電源層、地層、信號(hào)層的相對(duì)位置以及電源、地平面的分割對(duì)印制電路板(PCB)的電磁
兼容指標(biāo)至關(guān)重要。要設(shè)計(jì)規(guī)劃合理的層數(shù)，需要根據(jù) 印制電路板(PCB)的電源、地的種類、信號(hào)密度、板級(jí)工作頻率、有特殊布線要求的信號(hào)數(shù)量，以及綜合印制電路板(PCB)的性能指標(biāo)要求與成本承受能力，才可確定印制電路板(PCB)的層數(shù)。在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求的情況下，適當(dāng)增加地平面，乃是印制電路板(PCB)的電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)的殺手锏之一。對(duì)于低輻射鼠標(biāo)，設(shè)計(jì)其電路板的層數(shù)首先應(yīng)設(shè)計(jì)出總體的電路原理圖。如圖2所示，是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的低輻射鼠標(biāo)的電路原理圖。由圖2可以看出電路板由單ー電源供電，且關(guān)鍵芯片一光學(xué)感應(yīng)芯片(圖2中為PAN3512芯片)的時(shí)鐘信號(hào)頻率為24MHz，整個(gè)電路只有単一時(shí)鐘信號(hào)，不存在高次倍頻。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)電源層足夠了。信號(hào)的層數(shù)主要取決于功能實(shí)現(xiàn)，從電磁兼容(EMC)的角度出發(fā)，需要考慮關(guān)鍵信號(hào)網(wǎng)絡(luò)(強(qiáng)輻射網(wǎng)絡(luò)以及易受干擾的小、弱信號(hào))的屏蔽或隔離信息。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了節(jié)省成本，設(shè)計(jì)ー個(gè)信號(hào)層即可。在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，因?yàn)椴季€合理，所以，信號(hào)與電源共用ー層，即印制電路板包括ー層信號(hào)和電源層。印制電路板(PCB)的“地”通常有兩種含義一種是“大地”(安全地)，另ー種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”(信號(hào)地)。接地就是指在系統(tǒng)與某個(gè)電位基準(zhǔn)面之間建立低阻的導(dǎo)電通路?！敖哟蟮亍本褪且缘厍虻碾娢粸榛鶞?zhǔn)，并以大地為零電位，把電路基準(zhǔn)點(diǎn)與大地相連接。良好的印制電路板(PCB)接地，是抑制電磁干擾、提高印制電路板(PCB)的電磁兼容(EMC)性能的重要手段之一。正確的接地既能提高印制電路板(PCB)抑制電磁干擾的能力，又能減少它對(duì)外的電磁干擾。電源、地平面均能用于參考平面，且有一定的屏蔽作用。但相對(duì)而言，電源平面具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電位勢(shì)差。從屏蔽的角度，地平面一般均作了接地處理，并作為基準(zhǔn)電平參考點(diǎn)，其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面。因此，參考平面一般都會(huì)優(yōu)先選地平面。印制電路板(PCB)的接地方式有兩種單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地指整個(gè)系統(tǒng)中，只有ー個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都連接到這一點(diǎn)上。通常認(rèn)為單點(diǎn)接地適用于頻率較低的電路中(IMHz以下)。若系統(tǒng)的工作頻率較高，單點(diǎn)接地會(huì)帶來輻射的問題。多點(diǎn)接地指印制電路板(PCB)中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長(zhǎng)度最短。多點(diǎn)接地電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于工作頻率較高(>IOMHz)的場(chǎng)合。但多點(diǎn)接地可能會(huì)導(dǎo)致印制電路板(PCB)內(nèi)部形成許多接地環(huán)路，會(huì)帶來部分電磁干擾。地線回路之所以會(huì)導(dǎo)致電磁干擾，是因?yàn)槔硐氲貞?yīng)是ー個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體。但實(shí)際地本身即有電阻分量又有電抗分量，當(dāng)有電流通過該地時(shí)，就要產(chǎn)生電壓降。地會(huì)與其他線路(信號(hào)線、電源線)構(gòu)成回路，當(dāng)時(shí)變電磁場(chǎng)耦合到該回路時(shí)，就在地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并由地回路耦合到其他線路，構(gòu)成潛在的電磁干擾威脅。在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，由于電路的時(shí)鐘信號(hào)頻率已達(dá)到24MHz，因此，接地方式選擇為多點(diǎn)接地。針對(duì)多點(diǎn)接地帶來的和可能帶來的電磁輻射的問題，地層的層數(shù)設(shè)計(jì)為共三層。因此，印制電路板具有四層板結(jié)構(gòu)，從上到下依次為最上層地層5、信號(hào)和電源層6、中間地層7和最下層地層8。最上層地層5和最下層地層8的邊緣密封連接，包覆信號(hào)和電源層6與中間地層7，以便更好地屏蔽電磁輻射。[0037]印制電路板(PCB)的“孔”有5種，分別是導(dǎo)通孔(一種用于內(nèi)層連接的金屬化孔，其中并不用于插入元件引線或其它增強(qiáng)材料)；盲孔(從印制電路板內(nèi)僅延展到ー個(gè)表層的導(dǎo)通孔)；埋孔(未延伸到印制電路板表面的ー種導(dǎo)通孔)；過孔(從印制電路板的一個(gè)表層延展到另ー個(gè)表層的導(dǎo)通孔)；元件孔(用于元件瘋子固定于印制電路板及導(dǎo)電圖形電氣連接的孔)。從各孔的特點(diǎn)著手，導(dǎo)通孔最適合接地處理，而盲孔在滿足器件連接時(shí)的屏效最好。為了最大限度的抑制輻射，同時(shí)也充分考慮到エ藝與成本之間的關(guān)系，凡接地孔均做“導(dǎo)通孔”處理，其他的連接孔均做“盲孔”處理。如圖3所示，是本實(shí)用新型電路模塊屏蔽蓋板的示意圖。為了進(jìn)一步屏蔽電路模塊向空間輻射出的電磁波，本實(shí)用新型設(shè)置了電路模塊屏蔽蓋板9。屏蔽蓋板9與最上層地層5和最下層地層8密封連接構(gòu)成電路模塊屏蔽裝置。信號(hào)和電源層6與中間地層7設(shè)置在電路模塊屏蔽裝置內(nèi)。在屏蔽蓋板9的前端右部設(shè)置有出線孔10，以供引出鼠標(biāo)線纜4。在出線孔10處鼠標(biāo)線纜4的屏蔽層與屏蔽蓋板無孔縫連接，以保證屏蔽效能。在本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例中，屏蔽蓋板的形狀為不規(guī)則的八面體。此形狀能夠在保證屏蔽效能的前提下，最優(yōu)化利用鼠標(biāo)內(nèi)部已固定的空間，同時(shí)，能夠最大限度的節(jié)省材料成本，節(jié)省裝配過程中所耗費(fèi)的工作時(shí)間。 屏蔽蓋板9的材質(zhì)可以是黃銅、鋁、鐵、金或者銀。這些材質(zhì)的電阻率和單位價(jià)格如表I所示。在本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)對(duì)所需屏蔽頻率的理論計(jì)算及各常見的具有屏蔽功能的金屬的性價(jià)比，同時(shí)考慮到各金屬的延展性和工程可操作性，選用黃銅作為屏蔽蓋板9的材質(zhì)。關(guān)于銅板厚度的設(shè)定，則需要考慮到趨膚效應(yīng)。電磁感應(yīng)產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)，即導(dǎo)體與電源在電路上隔離，當(dāng)電源頻率増加吋，電流均只沿導(dǎo)體表面流動(dòng)。而趨膚效應(yīng)所影響到的透入深度，即電磁波在導(dǎo)體中傳播時(shí)場(chǎng)量的振幅按指數(shù)規(guī)律衰減，經(jīng)距離d衰減為原值e分之一，即O. 37倍，其中d叫透入深度，由下式?jīng)Q定d = [ 2 將 ω = 2 f, μ = μ Γμ 0,σ =丄代入得:d = 5.03 xlO2 /-^- (SI 制)
ν σμρV其中P為導(dǎo)體電阻率，μ ^為導(dǎo)體相對(duì)磁導(dǎo)率，f為電源頻率。由上面的公式，帶入實(shí)際的值黃銅P =6. O (10-8歐米)，1^ = 1，理論計(jì)算出黃銅板的最小厚度d = O. 39mm。經(jīng)過對(duì)黃銅板的最小厚度的理論計(jì)算和最大厚度的空間分析，以及對(duì)材料成本和工程可操作性和風(fēng)險(xiǎn)分析，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，選定黃銅板的厚度為O. 5mm。鼠標(biāo)線纜4的導(dǎo)線45外表面包裹有至少兩層屏蔽層，其中，至少ー層為銅網(wǎng)層以及至少ー層為錫紙層。如圖4所示，是本實(shí)用新型鼠標(biāo)線纜的剖面示意圖。在本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例中，鼠標(biāo)線纜4的導(dǎo)線45外表面包裹有四層屏蔽層。該四層屏蔽層包括兩層銅網(wǎng)層和兩層錫紙層，并且交互重疊覆蓋，即從內(nèi)到外依次是錫紙層44、銅網(wǎng)層43、錫紙層42、銅網(wǎng)層41。采用“銅”和“錫”這兩種金屬相結(jié)合，互補(bǔ)其電磁特性，從而實(shí)現(xiàn)了既保留這兩種金屬的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了它們的不足，達(dá)到了在IOkHz到18GHz內(nèi)都具有最優(yōu)的屏蔽效果的目的，同時(shí)也為和鼠標(biāo)同時(shí)工作的其他設(shè)備留出更大的屏蔽性能空間。以上所述，僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施例，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0047]表I常見具有屏蔽功能的金屬的電阻率和單位價(jià)格。
權(quán)利要求1.一種低輻射鼠標(biāo)，包括印制電路板、電路模塊屏蔽裝置和鼠標(biāo)線纜，其特征在于所述印制電路板設(shè)置在所述電路模塊屏蔽裝置內(nèi)，所述電路模塊屏蔽裝置由最上層地層，最下層地層和屏蔽蓋板密封構(gòu)成；所述鼠標(biāo)線纜的導(dǎo)線外表面包裹有至少兩層屏蔽層，所述至少兩層屏蔽層包括至少ー層銅網(wǎng)層和至少ー層錫紙層。
2.如權(quán)利要求I所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述屏蔽層包括兩層銅網(wǎng)層和兩層錫紙層。
3.如權(quán)利要求2所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述兩層銅網(wǎng)層和兩層錫紙層交互重疊覆蓋，從內(nèi)到外的層疊順序依次為錫紙層、銅網(wǎng)層、錫紙層、銅網(wǎng)層。
4.如權(quán)利要求I所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于在所述屏蔽蓋板的前端右部設(shè)置有出線孔。
5.如權(quán)利要求I所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述印制電路板包括至少ー層信號(hào)層、至少ー層電源層以及多層地層。
6.如權(quán)利要求5所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述信號(hào)層和所述電源層共用ー層，所述地層為三層；所述印制電路板從上到下的層疊順序依次為所述最上層地層、信號(hào)和電源層、中間地層和所述最下層地層。
7.如權(quán)利要求6所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述印制電路板上設(shè)置有接地孔和連接孔，其中，所述接地孔為導(dǎo)通孔，所述連接孔為盲孔。
8.如權(quán)利要求I所述的低輻射鼠標(biāo)，其特征在于所述低輻射鼠標(biāo)還包括鼠標(biāo)外殼、按鍵和滾輪，其中，所述按鍵和所述滾輪嵌裝在所述鼠標(biāo)外殼的上表面上，所述印制電路板和所述電路模塊屏蔽裝置設(shè)置在所述鼠標(biāo)外殼內(nèi)部底面上，所述鼠標(biāo)線纜通過設(shè)置在鼠標(biāo)外殼前端的出線孔引出。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低輻射鼠標(biāo)，包括印制電路板、電路模塊屏蔽裝置和鼠標(biāo)線纜，所述印制電路板設(shè)置在所述電路模塊屏蔽裝置內(nèi)，所述電路模塊屏蔽裝置由最上層地層，最下層地層和屏蔽蓋板密封構(gòu)成；所述鼠標(biāo)線纜的導(dǎo)線外表面包裹有至少兩層屏蔽層，所述至少兩層屏蔽層包括至少一層銅網(wǎng)層和至少一層錫紙層。通過本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，達(dá)到了對(duì)鼠標(biāo)電路的全方位屏蔽。另外，本實(shí)用新型利用錫和銅這兩種金屬對(duì)不同頻域內(nèi)電磁波的屏蔽特性，在保留其各自優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，互補(bǔ)了它們的不足之處，帶來了全新的屏蔽效果。
文檔編號(hào)G06F3/033GK202486727SQ20122005602
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者馮偉, 呂致恒, 朱安東 申請(qǐng)人:安方高科電磁安全技術(shù)(北京)有限公司