专利名称：低辐射鼠标的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机鼠标，具体地说，涉及一种应用于低辐射计算机系统的低福射鼠标。
背景技术：
随着信息技术的飞速发展，信息技术设备已广泛应用于涉密领域。在涉密信息的处理和传输中，信息技术设备不断向外辐射带有涉密信息的电磁波。人为采用窃收还原技术可截获并复原涉密信息，造成失泄密事故。早在1985年就有人用专门改造的电视机在几百米外复现了计算机显示器屏幕上的信息。信息技术设备的电磁辐射不仅对人体有害，而且严重威胁到信息安全。抑制信息技术设备的信息泄漏，研制低泄射信息技术设备是当前信息安全领域迫切需要解决的一个课题。美国从六十年代就开始对信息技术设备电磁信息泄漏的机理进行研究，逐步形成了独特的抑制信息技术设备电磁泄漏的技术，颁布了相关标准，研制出多种低辐射计算机， 在八十年代后开始大量生产，供军方采购。我国从八十年代才开展抑制信息技术设备电磁泄漏技术的研究，九十年代研制出实用的信息技术设备。但是由于工艺和测试条件所限，低泄射信息技术设备在外观和性能方面还存在许多问题，至今未能赶上国际先进水平。鉴于当前我国党政军机关、部队、电子政务、电子商务、金融等部门和领域面临的严峻形势和现状；提高信息安全保密的整体防御能力，确保计算机的信息安全，打破国外的技术封锁的迫切需求，研发有自主知识产权的高屏蔽性能设备是非常迫切的。中国实用新型申请CN200520005877. 6公开了一种低辐射光电鼠标，控制电路板采用四层板结构，底层面整体覆铜为覆铜屏蔽地层，LC型滤波电路焊接于覆铜屏蔽地层上， 控制电路板顶层面中下部有矩形地焊盘组成闭合正方形，圆形过孔均匀分布于矩形地焊盘上，屏蔽壳体与矩形地焊盘焊接。现有的技术主要是利用在鼠标主电路上添加独立的屏蔽壳体来达到屏蔽的目的。 此方法虽然能够屏蔽掉大部分电磁辐射，但是由于鼠标电路及其工作的特点，不能做到完全屏蔽。因此，不能达到军用高等级屏蔽鼠标的要求。另外，现有的技术中鼠标线缆的屏蔽层采用单一金属层，由于其对电磁波的物理特性，不能针对广频域(IOkHz到18GHz)都做到有效的屏蔽。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种低辐射鼠标，保证了对IOkHz到18GHz的频域内的电磁波均有高效屏蔽性能。技术方案如下 一种低辐射鼠标，包括印制电路板、电路模块屏蔽装置和鼠标线缆，所述印制电路板设置在所述电路模块屏蔽装置内，所述电路模块屏蔽装置由最上层地层，最下层地层和屏蔽盖板密封构成；所述鼠标线缆的导线外表面包裹有至少两层屏蔽层，所述至少两层屏蔽层包括至少一层铜网层和至少一层锡纸层。进一步所述屏蔽层包括两层铜网层和两层锡纸层。进一步所述两层铜网层和两层锡纸层交互重叠覆盖，从内到外的层叠顺序依次为锡纸层、铜网层、锡纸层、铜网层。进一步所述屏蔽盖板的材质为黄铜、铝、铁、金或者银。进一步在所述屏蔽盖板的前端右部设置有出线孔。进一步所述印制电路板包括至少一层信号层、至少一层电源层以及多层地层。进一步所述信号层和所述电源层共用一层，所述地层为三层；所述印制电路板从上到下的层叠顺序依次为所述最上层地层、信号和电源层、中间地层和所述最下层地层。进一步所述最上层地层和所述最下层地层的材质为锡。进一步所述印制电路板上设置有接地孔和连接孔，其中，所述接地孔为导通孔， 所述连接孔为盲孔。进一步所述低辐射鼠标还包括鼠标外壳、按键和滚轮，其中，所述按键和所述滚轮嵌装在所述鼠标外壳的上表面上，所述印制电路板和所述电路模块屏蔽装置设置在所述鼠标外壳内部底面上，所述鼠标线缆通过设置在鼠标外壳前端的出线孔引出。本发明的技术效果包括I、本发明采用了多层印制电路板，并且结合使用增加电路模块屏蔽装置以及鼠标线缆采用一层铺锡层和一层铜网层相结合的屏蔽结构，达到了对鼠标电路的全方位屏蔽。2、本发明利用锡和铜这两种金属对不同频域内电磁波的屏蔽特性，在保留其各自优点的同时，互补了它们的不足之处，带来了全新的屏蔽效果。
图I为本发明低辐射鼠标的组装图；图2为本发明的优选实施例的低辐射鼠标的电路原理图；图3为本发明电路模块屏蔽盖板的示意图；图4为本发明鼠标线缆的剖面示意图。
具体实施例方式下面参考附图和优选实施例，对本发明作详细描述。如图I所示，是本发明低辐射鼠标的组装图。低辐射鼠标的结构包括鼠标外壳I、 按键2、滚轮3、鼠标线缆4和印制电路板。按键2和滚轮3嵌装在鼠标外壳I的上表面上。 印制电路板设置在电路模块屏蔽装置内。电路模块屏蔽装置由最上层地层5、最下层地层8 和屏蔽盖板9密封构成。印制电路板和电路模块屏蔽装置设置在鼠标外壳I内部底面上。 鼠标线缆4通过设置在鼠标外壳I前端的出线孔引出。电路板的布局和设计是指以电磁兼容的理念，综合电磁兼容设计经验，设计出既满足功能要求，又满足电磁兼容要求的电路。作为电子器件的承载和最易产生电磁辐射的部分，印制电路板(PCB)在低辐射鼠标的电磁兼容性设计中占据一个非常重要的位置。在印制电路板(PCB)的电磁兼容(EMC)设计考虑中，首先便是层的设计。印制电路板(PCB)的层数由电源、地的层数和信号层数组成，电源层、地层、信号层的相对位置以及电源、地平面的分割对印制电路板(PCB)的电磁兼容指标至关重要。要设计规划合理的层数，需要根据印制电路板(PCB)的电源、地的种类、信号密度、板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量，以及综合印制电路板(PCB)的性能指标要求与成本承受能力，才可确定印制电路板(PCB)的层数。在符合相关标准指标要求的情况下，适当增加地平面，乃是印制电路板(PCB)的电磁兼容(EMC)设计的杀手锏之一。对于低辐射鼠标，设计其电路板的层数首先应设计出总体的电路原理图。如图2 所示，是本发明的优选实施例的低辐射鼠标的电路原理图。由图2可以看出电路板由单一电源供电，且关键芯片一光学感应芯片(图2中为PAN3512芯片)的时钟信号频率为24MHz，整个电路只有单一时钟信号，不存在高次倍频。 因此，设计一个电源层足够了。信号的层数主要取决于功能实现，从电磁兼容(EMC)的角度出发，需要考虑关键信号网络(强辐射网络以及易受干扰的小、弱信号)的屏蔽或隔离信息。为了优化设计，同时也为了节省成本，设计一个信号层即可。在本发明的优选实施例中，因为布线合理，所以， 信号与电源共用一层，即印制电路板包括一层信号和电源层。印制电路板(PCB)的“地”通常有两种含义一种是“大地”(安全地)，另一种是 “系统基准地”(信号地)。接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。 “接大地”就是以地球的电位为基准，并以大地为零电位，把电路基准点与大地相连接。良好的印制电路板(PCB)接地，是抑制电磁干扰、提高印制电路板(PCB)的电磁兼容(EMC)性能的重要手段之一。正确的接地既能提高印制电路板(PCB)抑制电磁干扰的能力，又能减少它对外的电磁干扰。电源、地平面均能用于参考平面，且有一定的屏蔽作用。但相对而言， 电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电位势差。从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面。因此，参考平面一般都会优先选地平面。印制电路板(PCB)的接地方式有两种单点接地和多点接地。单点接地指整个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都连接到这一点上。通常认为单点接地适用于频率较低的电路中(IMHz以下)。若系统的工作频率较高，单点接地会带来辐射的问题。多点接地指印制电路板(PCB)中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。多点接地电路结构简单，适用于工作频率较高(> IOMHz)的场合。但多点接地可能会导致印制电路板(PCB)内部形成许多接地环路，会带来部分电磁干扰。地线回路之所以会导致电磁干扰，是因为理想地应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际地本身即有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地时，就要产生电压降。地会与其他线路(信号线、电源线)构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到其他线路，构成潜在的电磁干扰威胁。在本发明的优选实施例中，由于电路的时钟信号频率已达到24MHz，因此，接地方式选择为多点接地。针对多点接地带来的和可能带来的电磁辐射的问题，地层的层数设计为共三层。因此，印制电路板具有四层板结构，从上到下依次为最上层地层5、信号和电源层6、中间地层7和最下层地层8。最上层地层5和最下层地层8的边缘密封连接，包覆信号和电源层6与中间地层7，以便更好地屏蔽电磁辐射。印制电路板(PCB)的“孔”有5种，分别是导通孔(一种用于内层连接的金属化孔，其中并不用于插入元件引线或其它增强材料)；盲孔(从印制电路板内仅延展到一个表层的导通孔)；埋孔(未延伸到印制电路板表面的一种导通孔)；过孔(从印制电路板的一个表层延展到另一个表层的导通孔)；元件孔(用于元件疯子固定于印制电路板及导电图形电气连接的孔)。从各孔的特点着手，导通孔最适合接地处理，而盲孔在满足器件连接时的屏效最好。为了最大限度的抑制辐射，同时也充分考虑到工艺与成本之间的关系，凡接地孔均做“导通孔”处理，其他的连接孔均做“盲孔”处理。如图3所示，是本发明电路模块屏蔽盖板的示意图。为了进一步屏蔽电路模块向空间辐射出的电磁波，本发明设置了电路模块屏蔽盖板9。屏蔽盖板9与最上层地层5和最下层地层8密封连接构成电路模块屏蔽装置。信号和电源层6与中间地层7设置在电路模块屏蔽装置内。在屏蔽盖板9的前端右部设置有出线孔10，以供引出鼠标线缆4。在出线孔10处鼠标线缆4的屏蔽层与屏蔽盖板无孔缝连接，以保证屏蔽效能。在本发明优选的实施例中，屏蔽盖板的形状为不规则的八面体。此形状能够在保证屏蔽效能的前提下，最优化利用鼠标内部已固定的空间，同时，能够最大限度的节省材料成本，节省装配过程中所耗费的工作时间。屏蔽盖板9的材质可以是黄铜、铝、铁、金或者银。这些材质的电阻率和单位价格如表I所示。在本发明优选的实施例中，根据对所需屏蔽频率的理论计算及各常见的具有屏蔽功能的金属的性价比，同时考虑到各金属的延展性和工程可操作性，选用黄铜作为屏蔽盖板9的材质。关于铜板厚度的设定，则需要考虑到趋肤效应。电磁感应产生的趋肤效应，即导体与电源在电路上隔离，当电源频率增加时，电流均只沿导体表面流动。而趋肤效应所影响到的透入深度，即电磁波在导体中传播时场量的振幅按指数规律衰减，经距离d衰减为原值e 分之一，即O. 37倍，其中d叫透入深度，由下式决定d =丨 2 将 ω = 2 f, μ = μ Γμ 0,σ =丄代入得:d = 5.03 xlO2 (SI 制)
ν σμpV其中P为导体电阻率，μ ^为导体相对磁导率，f为电源频率。由上面的公式，带入实际的值黄铜P = 6. O (10-8欧米)，Ur = l，理论计算出黄铜板的最小厚度d = O. 39mm。经过对黄铜板的最小厚度的理论计算和最大厚度的空间分析，以及对材料成本和工程可操作性和风险分析，在本发明的优选实施例中，选定黄铜板的厚度为O. 5mm。鼠标线缆4的导线45外表面包裹有至少两层屏蔽层，其中，至少一层为铜网层以及至少一层为锡纸层。如图4所示，是本发明鼠标线缆的剖面示意图。在本发明优选的实施例中，鼠标线缆4的导线45外表面包裹有四层屏蔽层。该四层屏蔽层包括两层铜网层和两层锡纸层，并且交互重叠覆盖，即从内到外依次是锡纸层44、铜网层43、锡纸层42、铜网层 41。采用“铜”和“锡”这两种金属相结合，互补其电磁特性，从而实现了既保留这两种金属的优点，又弥补了它们的不足，达到了在IOkHz到18GHz内都具有最优的屏蔽效果的目的， 同时也为和鼠标同时工作的其他设备留出更大的屏蔽性能空间。以上所述，仅为本发明的优选的实施例，并非用于限定本发明的保护范围。
表1常见具有屏蔽功能的金属的电阻率和单位价格
权利要求
1.一种低辐射鼠标，包括印制电路板、电路模块屏蔽装置和鼠标线缆，其特征在于所述印制电路板设置在所述电路模块屏蔽装置内，所述电路模块屏蔽装置由最上层地层，最下层地层和屏蔽盖板密封构成；所述鼠标线缆的导线外表面包裹有至少两层屏蔽层，所述至少两层屏蔽层包括至少一层铜网层和至少一层锡纸层。
2.如权利要求I所述的低辐射鼠标，其特征在于所述屏蔽层包括两层铜网层和两层锡纸层。
3.如权利要求2所述的低辐射鼠标，其特征在于所述两层铜网层和两层锡纸层交互重叠覆盖，从内到外的层叠顺序依次为锡纸层、铜网层、锡纸层、铜网层。
4.如权利要求I所述的低辐射鼠标，其特征在于所述屏蔽盖板的材质为黄铜、铝、铁、 金或者银。
5.如权利要求I所述的低辐射鼠标，其特征在于在所述屏蔽盖板的前端右部设置有出线孔。
6.如权利要求I所述的低辐射鼠标，其特征在于所述印制电路板包括至少一层信号层、至少一层电源层以及多层地层。
7.如权利要求6所述的低辐射鼠标，其特征在于所述信号层和所述电源层共用一层， 所述地层为三层；所述印制电路板从上到下的层叠顺序依次为所述最上层地层、信号和电源层、中间地层和所述最下层地层。
8.如权利要求7所述的低辐射鼠标，其特征在于所述最上层地层和所述最下层地层的材质为锡。
9.如权利要求7所述的低辐射鼠标，其特征在于所述印制电路板上设置有接地孔和连接孔，其中，所述接地孔为导通孔，所述连接孔为盲孔。
10.如权利要求I所述的低辐射鼠标，其特征在于所述低辐射鼠标还包括鼠标外壳、 按键和滚轮，其中，所述按键和所述滚轮嵌装在所述鼠标外壳的上表面上，所述印制电路板和所述电路模块屏蔽装置设置在所述鼠标外壳内部底面上，所述鼠标线缆通过设置在鼠标外壳前端的出线孔引出。
全文摘要
本发明公开了一种低辐射鼠标，包括印制电路板、电路模块屏蔽装置和鼠标线缆，所述印制电路板设置在所述电路模块屏蔽装置内，所述电路模块屏蔽装置由最上层地层，最下层地层和屏蔽盖板密封构成；所述鼠标线缆的导线外表面包裹有至少两层屏蔽层，所述至少两层屏蔽层包括至少一层铜网层和至少一层锡纸层。通过本发明的设计，达到了对鼠标电路的全方位屏蔽。另外，本发明利用锡和铜这两种金属对不同频域内电磁波的屏蔽特性，在保留其各自优点的同时，互补了它们的不足之处，带来了全新的屏蔽效果。
文档编号G06F3/033GK102591495SQ20121004046
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者冯伟, 吕致恒, 朱安东 申请人:安方高科电磁安全技术(北京)有限公司