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1、電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試1電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求111 電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝12 電子產(chǎn)品的基本要求13 電子產(chǎn)品的可靠性要求211 電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝的發(fā)展。2. 熟悉現(xiàn)代化電子產(chǎn)品的特點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,電子產(chǎn)品的性能越來(lái)越好、體積越來(lái)越小、功能越來(lái)越強(qiáng),并向著微型化、智能化方向發(fā)展。本節(jié)主要介紹電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝的發(fā)展,以及現(xiàn)代化電子產(chǎn)品的特點(diǎn)。3第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求電子產(chǎn)品的性能是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的,電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了變化。早期的電子產(chǎn)品采用木箱結(jié)構(gòu),電氣元件均固定在一塊絕緣板上,并水平放置在一個(gè)木箱上,主要電氣

2、元件都位于絕緣板的外圍,箱內(nèi)主要用裸導(dǎo)線連接,安裝方式為螺釘連接。一、電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝的發(fā)展4電子管的出現(xiàn)大大推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展,以電子管為中心的電子技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,這時(shí)的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為一塊水平底板放置在箱中,箱前安裝一塊裝有調(diào)節(jié)旋鈕的膠木板。20 世紀(jì) 20 年代電子產(chǎn)品的外殼開(kāi)始采用金屬材料,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的布局由一個(gè)水平放置的金屬底板和一個(gè)垂直放置的面板構(gòu)成,各元器件通過(guò)絕緣座或絕緣支撐布置在金屬底板的上面,阻容元件及其連線被布置在底板下面,面板上放置控制器、顯示器及輸入和輸出的接線端子,外面配上機(jī)箱。20 世紀(jì) 30 年代由于晶體管的出現(xiàn)及應(yīng)用,使電子技術(shù)發(fā)生了一場(chǎng)革命,推動(dòng)了單、雙面印

3、制電路板的大量使用以及同軸電纜和微帶傳輸線的應(yīng)用。20 世紀(jì) 50 年代隨著大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),電子產(chǎn)品為了提高可靠性、降低能耗和成本,大量采用了集成電路及高密度印制電路板,這就是微型電子 產(chǎn)品。電子產(chǎn)品開(kāi)始向固體化、小型化、高可靠性和多功能等方向發(fā)展,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也隨之向 更高層次過(guò)渡。20 世紀(jì) 80 年代第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求自 20 世紀(jì)初至今,電子技術(shù)經(jīng)歷了電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代、集成電路時(shí)代、中大規(guī)模集成電路時(shí)代和超大規(guī)模集成電路時(shí)代。當(dāng)電子產(chǎn)品本身及其使用的部件是高指標(biāo)、新技術(shù)、新器件、多功能、小型化、低成本和低消耗時(shí),就可以稱為現(xiàn)代化電子產(chǎn)品。正

4、因?yàn)楝F(xiàn)代化電子產(chǎn)品具有這些特點(diǎn),使其在各領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代信息社會(huì)的重要標(biāo)志,而且在不久的將來(lái),會(huì)有更多越來(lái)越智能化的電子產(chǎn)品涌現(xiàn)出來(lái)。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求6由于各領(lǐng)域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品要求的多樣化,使得電子產(chǎn)品的功能呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)?,F(xiàn)代化電子產(chǎn)品的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面:二、電子產(chǎn)品的特點(diǎn)(1)設(shè)備組成復(fù)雜、元器件密度增大隨著電子產(chǎn)品功能的不斷提升和產(chǎn)品向小型化方向發(fā)展,大規(guī)模集成電路、貼片元件、多層印制電路板的廣泛使用,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,電路元器件的安裝密度也越來(lái)越大,如圖所示的某顯示器主板。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求7(2)設(shè)備使用范圍廣、工

5、作環(huán)境復(fù)雜隨著電子產(chǎn)品的使用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,對(duì)電子產(chǎn)品的工作環(huán)境要求越來(lái)越苛刻,電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸中必須充分考慮環(huán)境溫度、濕度、電磁場(chǎng)等工作環(huán)境對(duì)產(chǎn)品使用的影響。如圖所示為手持式手機(jī)信號(hào)屏蔽器,該屏蔽器采用手持式結(jié)構(gòu),使用方便、靈活。其工作環(huán)境條件為:工作溫度-1045,存儲(chǔ)溫度-4055,相對(duì)濕度90%(RH),大氣壓力86106kPa。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求8(3)設(shè)備可靠性要求高、使用壽命長(zhǎng)。常用電器的使用壽命見(jiàn)下表。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求9(4)設(shè)備要求高精度、多功能和自動(dòng)化隨著新型電子元器件的出現(xiàn),電子產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)不斷提高,并向多功能、

6、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。如圖所示的無(wú)線數(shù)碼智能防范報(bào)警系統(tǒng)具有高精度和自動(dòng)報(bào)警功能。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求101. 舉例說(shuō)明電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝的發(fā)展主要經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段。 2. 現(xiàn)代化電子產(chǎn)品主要有哪些特點(diǎn) ?思考與練習(xí)收集一些關(guān)于常用電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、類型的材料,總結(jié)現(xiàn)代化電子產(chǎn)品的特點(diǎn)。想一想第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求12 電子產(chǎn)品的基本要求學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解工作環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品的要求。 2. 掌握電子產(chǎn)品的使用與生產(chǎn)要求。設(shè)計(jì)與制造電子產(chǎn)品時(shí),應(yīng)充分考慮電子產(chǎn)品的電氣性能、使用環(huán)境以及生產(chǎn)、運(yùn)輸、維修等方面的要求。本節(jié)主要介紹工作環(huán)境、使用方面與生產(chǎn)方面對(duì)電子產(chǎn)品的

7、具體要求。12第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求工作環(huán)境從各方面影響著電子產(chǎn)品的性能,其破壞作用常會(huì)降低電子產(chǎn)品的使用壽命,有些電子產(chǎn)品甚至在投入使用前的運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中就已經(jīng)損壞。工作環(huán)境的這種破壞作用迫使人們?cè)谶M(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其影響,并根據(jù)特定的應(yīng)用環(huán)境對(duì)設(shè)備提出特殊的設(shè)計(jì)、制造和使用要求。需要指出,很多電子產(chǎn)品故障是由氣候條件、機(jī)械振動(dòng)及電磁干擾等工作環(huán)境引起的,因此,應(yīng)重點(diǎn)研究這些環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,盡可能降低它們對(duì)電子產(chǎn)品的不利影響,確保電子產(chǎn)品運(yùn)行的穩(wěn)定性。一、工作環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品的要求13氣候條件對(duì)電子產(chǎn)品安全性能產(chǎn)生影響的因素主要包括高溫、低溫、濕度、

8、太陽(yáng)輻射、雨雪、鹽霧等。高溫易導(dǎo)致電路發(fā)生溫漂,增大電路發(fā)熱量,使設(shè)備局部溫度過(guò)高,加速元器件氧化,造成絕緣材料、防護(hù)層的老化,使設(shè)備的電氣性能降低,結(jié)構(gòu)損壞;低溫則會(huì)使相對(duì)濕度增大,產(chǎn)生凝露現(xiàn)象,使設(shè)備的絕緣性能降低。濕度大,易在電子產(chǎn)品內(nèi)部及工作表面產(chǎn)生凝露,影響產(chǎn)品內(nèi)部元器件的性能及工作穩(wěn)定性,甚至引起泄漏、斷路等問(wèn)題;濕度小,則容易產(chǎn)生靜電,導(dǎo)致電子元器件擊穿。1. 氣候條件對(duì)電子產(chǎn)品的不利影響及防護(hù)第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求14太陽(yáng)輻射的危害主要是引起戶外產(chǎn)品溫度的升高,從而造成電子產(chǎn)品損壞或加速老化。雨雪、鹽霧可加速設(shè)備的腐蝕,使設(shè)備的絕緣性能降低、可靠性下降。為了減少

9、和防止溫升的影響,電子產(chǎn)品應(yīng)采取相應(yīng)的散熱措施,并要求設(shè)備能夠承受高低溫循環(huán)時(shí)的冷熱沖擊。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求15如圖所示的 GeForce 9800GT被動(dòng)散熱式顯卡就采取了相應(yīng)的散熱措施。防止潮濕、鹽霧的措施很多,最有效、使用最多的是密閉,密閉就是將元件、部件一些復(fù)雜裝置甚至整機(jī)安裝在不透氣的封閉盒內(nèi),使其與外界隔離。1. 氣候條件對(duì)電子產(chǎn)品的不利影響及防護(hù)第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求16機(jī)械環(huán)境主要是指電子產(chǎn)品出廠后在運(yùn)輸、搬運(yùn)和使用過(guò)程中所承受的機(jī)械振動(dòng)、沖擊等機(jī)械作用,機(jī)械作用會(huì)使電子產(chǎn)品的緊固件松脫、機(jī)械部件或元器件損壞。為了減少這種機(jī)械環(huán)境的影響,可以

10、對(duì)電子產(chǎn)品采取有效的防振動(dòng)與防沖擊措施,保證電子產(chǎn)品的可靠運(yùn)行。其基本方法有兩種:一種是采取隔離措施,利用減振裝置把設(shè)備保護(hù)起來(lái)或把振動(dòng)源隔離開(kāi);另一種是選用合適的材料和合理的安裝技術(shù),使設(shè)備正常工作時(shí)足以耐受沖擊或振動(dòng),如在較重或易振動(dòng)的元器件下加裝彈簧墊圈或橡膠墊緩沖等。2. 機(jī)械環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品的不利影響及防護(hù)第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求17在電子產(chǎn)品工作的空間中存在著各種因素產(chǎn)生的電磁信號(hào),這些信號(hào)絕大多數(shù)都是電子產(chǎn)品的干擾信號(hào),其使設(shè)備工作的穩(wěn)定性大為降低,甚至不能工作。造成電磁干擾的因素很多,如周圍空間的電磁場(chǎng)、電磁波、電氣噪聲干擾以及內(nèi)部相互干擾等。3. 電磁環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)

11、品的不利影響及防護(hù)第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求18為了保證電子產(chǎn)品能夠在電磁干擾的環(huán)境中正常工作,必須提高電子產(chǎn)品的電磁兼容能力,常采取的有效措施為接地、屏蔽和濾波。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求如圖所示是現(xiàn)代家庭內(nèi)部的電磁環(huán)境,各種平臺(tái)產(chǎn)生的電磁波互相干擾,造成設(shè)備工作不穩(wěn)定。19電子產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)是基于使用的,因此,應(yīng)充分考慮使用方面對(duì)設(shè)備的要求,主要應(yīng)考慮體積、質(zhì)量及操作與維修方面的要求。二、電子產(chǎn)品的使用要求1. 體積與質(zhì)量要求電子產(chǎn)品能得以廣泛使用的主要原因是它的體積與質(zhì)量日益減小,這具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義。在軍用電子產(chǎn)品中,減小其體積和質(zhì)量直接影響著部隊(duì)的戰(zhàn)斗力和

12、裝備使用的靈活性。例如,野戰(zhàn)部隊(duì)背負(fù)式通信機(jī),其寬度不應(yīng)超過(guò)人的雙肩寬度(平均為 400 mm),高度在背負(fù)時(shí)不能碰到臀部(平均為 500 mm),質(zhì)量不超過(guò) 18 kg。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求20如圖所示是背負(fù)式 HF-90E通信機(jī),其質(zhì)量為 6 kg,適合軍隊(duì)、警察等在野外執(zhí)行任務(wù)時(shí)徒步使用。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求1. 體積與質(zhì)量要求212. 操作與維修要求對(duì)電子產(chǎn)品的操作與維修要求,應(yīng)根據(jù)電子產(chǎn)品的發(fā)展和使用場(chǎng)所的變化來(lái)制訂,通常包括以下幾個(gè)方面。 (1)操作簡(jiǎn)單,能很快進(jìn)入工作狀態(tài),并為操作者提供良好的工作條件。(2)設(shè)備運(yùn)行安全、可靠,有良好的保護(hù)功能

13、,能防止誤操作所引起的設(shè)備損壞及人身傷害。(3)便于維修(在設(shè)備發(fā)生故障時(shí),便于打開(kāi)或快速更換零部件)。例如,采用插入式或折疊式結(jié)構(gòu)、快速裝拆結(jié)構(gòu)、可調(diào)元件以及將測(cè)試點(diǎn)布置在同一面等。 第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求22(4)元器件的組裝密度不宜過(guò)大,設(shè)備的體積填充系數(shù)(電子元器件總體積與設(shè)備型腔容積之比)應(yīng)盡可能低一些(最好不超過(guò) 0.3),以保證元器件有足夠的空間,便于拆裝與維修。(5)設(shè)備應(yīng)有過(guò)載保護(hù),危險(xiǎn)處應(yīng)有明顯的警示標(biāo)志,以確保操作與維修人員的安全。 (6)設(shè)備最好具備檢測(cè)裝置和故障預(yù)報(bào)裝置,能使操作與維修人員盡早發(fā)現(xiàn)故障或預(yù)測(cè)失效元件,及時(shí)維修,縮短維修時(shí)間并防止擴(kuò)大故障

14、。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求2. 操作與維修要求23 電子產(chǎn)品在研制完成之后就要投入生產(chǎn),生產(chǎn)廠商的設(shè)備情況、技術(shù)水平、工藝水平、 生產(chǎn)能力、管理水平等因素都屬于生產(chǎn)條件。要確保電子產(chǎn)品能順利投產(chǎn),并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,生產(chǎn)條件必須滿足以下四點(diǎn)要求:(1)產(chǎn)品中的零部件、元器件的品種和規(guī)格盡可能少,并采用專業(yè)廠商生產(chǎn)的零部件,其技術(shù)參數(shù)、形狀、尺寸應(yīng)規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化,這樣不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量,而且便于管理,并能降低成本,保持產(chǎn)品的繼承性。三、電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求1. 電子產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)條件的要求 24第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求(2)產(chǎn)品中的機(jī)

15、械零部件必須有較好的結(jié)構(gòu)工藝,采用先進(jìn)的工藝方法和流程,盡可能降低原材料的消耗,縮短工時(shí)。例如,零件的結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀的合理設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)工序的自動(dòng)化。 (3)產(chǎn)品加工精度的要求與技術(shù)條件要求相適應(yīng),不允許無(wú)根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下,其精度等級(jí)應(yīng)盡可能低一些,盡量不進(jìn)行選配和修配,以便于自動(dòng)流水生產(chǎn)。 (4)設(shè)備中使用的原材料,其品種和規(guī)格越少越好,立足于使用國(guó)產(chǎn)材料和來(lái)源多、價(jià)格低的材料。1. 電子產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)條件的要求 25電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從使用經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面來(lái)考慮,主要應(yīng)考慮以下四個(gè)方面的內(nèi)容:(1)研究和分析產(chǎn)品的技術(shù)條件、設(shè)計(jì)參數(shù)、性能和使用條件,制訂

16、正確的設(shè)計(jì)方案和確定產(chǎn)品的復(fù)雜程度,這是產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的首要條件。 (2)由產(chǎn)量確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)類型。產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模,進(jìn)而影響生產(chǎn)方式的類型。 第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求2. 電子產(chǎn)品對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求 26(3)在保證產(chǎn)品性能的條件下,按經(jīng)濟(jì)優(yōu)先的生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)和選擇零部件;在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下,選用最經(jīng)濟(jì)、合理的原材料和元器件,以降低產(chǎn)品的成本。 (4)周密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),使產(chǎn)品具有較好的操作、維修性能和使用性能,降低設(shè)備的維修和使用費(fèi)用。下表所列是汽車電子鎖和機(jī)械鎖的功能對(duì)比,通過(guò)對(duì)比可以了解電子鎖相對(duì)于機(jī)械鎖的優(yōu)點(diǎn),從而進(jìn)一步了解電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性

17、。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求2. 電子產(chǎn)品對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求 27第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求281. 舉例說(shuō)明氣候條件對(duì)電子產(chǎn)品有何影響。2. 機(jī)械條件包含哪些因素?它對(duì)電子產(chǎn)品有何影響? 3. 如何提高電子產(chǎn)品的電磁兼容能力? 4. 簡(jiǎn)述電子產(chǎn)品的使用要求。 5. 簡(jiǎn)述電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。思考與練習(xí)電子產(chǎn)品在使用方面除了體積與質(zhì)量要求外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還應(yīng)該考慮哪些因素?想一想第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求13 電子產(chǎn)品的可靠性要求學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解可靠性的概念和主要指標(biāo)。 2. 掌握電子產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)原則以及提高電子產(chǎn)品可靠性的途徑。不論是機(jī)械、電子產(chǎn)品,還

18、是機(jī)電一體化產(chǎn)品,都需要有一定的可靠性,可靠性是反映產(chǎn)品質(zhì)量好壞的綜合性指標(biāo)。了解、掌握和使用可靠性技術(shù),不僅與設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)有密切的關(guān)系,而且對(duì)產(chǎn)品使用、保管與維修也同樣重要??煽啃缘闹饕笜?biāo)有可靠度、故障率、失效率、平均使用壽命及平均維修時(shí)間。提高可靠性的途徑可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及使用方面考慮。本節(jié)主要介紹可靠性的概念和主要指標(biāo)、電子產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)原則及提高其可靠性的途徑。30第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性的概念包含以下三層含義:一、可靠性概述首先,產(chǎn)品的可靠性是以“規(guī)定的條件”為前提的。其次,產(chǎn)品的可靠性與“

19、規(guī)定的時(shí)間”密切相關(guān)。最后,產(chǎn)品的可靠性是用完成“規(guī)定的功能”來(lái)衡量的。31第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求電子產(chǎn)品功能的發(fā)揮,在很大程度上取決于電子產(chǎn)品可靠性的高低。衡量可靠性的指標(biāo)很多,電子產(chǎn)品可靠性的主要指標(biāo)見(jiàn)右表。32 在滿足產(chǎn)品性能的前提下,要盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案,減少所用元器件的數(shù)量,選用可靠性高的元器件,這是提高電子產(chǎn)品可靠性的重要環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)階段,一定要按可靠性要求進(jìn)行設(shè)計(jì),具體做到以下幾點(diǎn)。 二、電子產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)原則第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求1. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案 (4)盡量采用數(shù)字電路。 (5)盡量采用集成電路。 (6)邏輯電路要進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和

20、電路應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 (2)盡量選用成熟結(jié)構(gòu)和典型電路。 (3)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單化、積木化、插件化。33提高產(chǎn)品的可靠性,會(huì)使生產(chǎn)和研發(fā)費(fèi)用增加,即生產(chǎn)成本增加,但產(chǎn)品的售后維修費(fèi)用將隨產(chǎn)品可靠性的提高而降低,因此,總費(fèi)用不一定增加。若降低產(chǎn)品的可靠性,雖然研發(fā)和生產(chǎn)費(fèi)用下降了,但其使用和維修費(fèi)用將上升,總費(fèi)用仍有可能增加。因此,在進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí),合理地確定可靠性指標(biāo),以總費(fèi)用最低為設(shè)計(jì)原則,具體做到以下幾點(diǎn)。 (1)對(duì)性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)要綜合考慮,避免盲目追求高性能、高指標(biāo)。 (2)應(yīng)盡量采用傳統(tǒng)工藝和習(xí)慣的操作方法。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求 2. 注意可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系34(1)

21、元器件的可靠性組成產(chǎn)品的元器件的可靠性是影響產(chǎn)品可靠性的直接因素,元器件可靠性的高低直接決定產(chǎn)品可靠性的優(yōu)劣,元器件的可靠性通常用失效率來(lái)表示。實(shí)踐證明,普通元器件和半導(dǎo)體元器件的失效規(guī)律有相同的地方,同時(shí)也有不同之處。了解元器件的失效規(guī)律,對(duì)于正確選用元器件、提高電子產(chǎn)品的可靠性是非常有益的。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求3. 元器件的可靠性與產(chǎn)品的可靠性351)元器件的失效規(guī)律。普通電子元器件的失效規(guī)律曲線如圖所示, 通常稱為船形曲線或浴盆曲線。它分為三個(gè)階段:早期失效期、偶然失效期和耗損失效期,失效期的定義、特點(diǎn)及使用要求見(jiàn)下表。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求36第一章

22、電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求37半導(dǎo)體元器件與普通電子元器件失效規(guī)律的比較見(jiàn)下表。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求2)使用條件與元器件可靠性的關(guān)系。使用條件包括工作環(huán)境條件和負(fù)荷條件。元器件所處的工作環(huán)境越惡劣、負(fù)荷越大,其可靠性越低、失效率越高。同一元器件在不同的工作環(huán)境和負(fù)荷下工作,它的可靠性會(huì)有很大的區(qū)別。38(2)產(chǎn)品的可靠性。元器件是組成產(chǎn)品的最小單元,元器件的可靠性直接影響產(chǎn)品的可靠性??梢愿鶕?jù)元器件的可靠性求得產(chǎn)品的可靠性,同樣也可以根據(jù)產(chǎn)品的可靠性分配各元器件的可靠性。一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品可以由多個(gè)子系統(tǒng)或部件組成,這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以采用串聯(lián)形式,也可以采用冗余形式。而對(duì)于產(chǎn)

23、品可靠性的提高,要著重提高基礎(chǔ)件(或子系統(tǒng))的可靠性。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求3. 元器件的可靠性與產(chǎn)品的可靠性39考慮電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的同時(shí),還應(yīng)考慮可維修性。所謂可維修性,是指產(chǎn)品零部件、元器件經(jīng)維修使之可靠而采取的措施??删S修性是可靠性的重要因素之一,可靠性要求在電子產(chǎn)品的使用中出現(xiàn)失效的可能性最小,提高結(jié)構(gòu)的可靠性,能減少維修的次數(shù)和工作量。所以可靠性是可維修性的基礎(chǔ),提高可靠性,有助于改善可維修性。在可靠性設(shè)計(jì)中,要與可維修性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。如在設(shè)計(jì)時(shí),加入報(bào)警、自動(dòng)關(guān)機(jī)、自動(dòng)保護(hù)等安全裝置,這些裝置是技術(shù)措施的一部分,屬于可維修性的內(nèi)容。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和

24、可靠性要求4. 可靠性與可維修性40使用新技術(shù)以提高電子產(chǎn)品的可靠性。 (1)應(yīng)不斷采用新的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。 (2)若采用新電路,應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化。 (3)采用新技術(shù)時(shí)要充分注意繼承性。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求5. 加工工藝的可靠性6. 新技術(shù)的合理使用加工工藝必須保證元器件在加工過(guò)程中不受到熱力、機(jī)械和電氣的損傷,并嚴(yán)格按照工藝文件的要求進(jìn)行加工。應(yīng)當(dāng)把可靠性設(shè)計(jì)與加工的可靠性密切配合起來(lái),以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。41第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求三、提高電子產(chǎn)品可靠性的途徑42電子產(chǎn)品可靠性的高低與組成產(chǎn)品的電子元器件的合理選用與使用有很大關(guān)系。電子產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中要正確地選用

25、元器件,所用元器件必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢查和老化篩選,以排除早期失效的元器件,然后將合格、可靠的元器件按工藝要求進(jìn)行裝配。1. 合理選用與使用元器件(1)選用元器件應(yīng)遵循的原則 1)綜合考慮電氣性能指標(biāo)和使用條件,使用條件不得超出元器件的技術(shù)參數(shù)范圍和環(huán)境條件,并留有余量。 2)在滿足產(chǎn)品功能的前提下,盡可能地壓縮元器件的品種和數(shù)量,提高復(fù)用率。 3)組成電子產(chǎn)品的所有元器件在組裝之前都要按不同的要求進(jìn)行可靠性篩選。 4)對(duì)于同類元器件,應(yīng)擇優(yōu)選用,并注意積累元器件在使用中的性能與可靠性方面的資料,作為以后選用的重要依據(jù)。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求43(2)電子元器件的合理使用 電子元器件

26、的工作條件對(duì)其使用壽命和失效率影響很大,減輕負(fù)荷可以有效提高可靠性。降額使用是提高電子產(chǎn)品可靠性的最有效措施之一。所謂降額使用,就是使元器件在低于其額定值的條件下工作,即元器件的額定參數(shù)高于實(shí)際應(yīng)用參數(shù)。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求44產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)是最大限度地滿足用戶的要求,即以最低的購(gòu)置費(fèi)用、在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到可靠的使用效果。設(shè)計(jì)、制造電子產(chǎn)品的原則是提高其技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),因此,先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)和良好的可靠性、工藝性、使用性是達(dá)標(biāo)的基本保證。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求2. 合理設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品45(1)進(jìn)行環(huán)境影響因素試驗(yàn) 1)定性試驗(yàn)。將產(chǎn)品置于人工模擬的環(huán)境中

27、,按照技術(shù)指標(biāo)的要求,考核產(chǎn)品抵抗每一種環(huán)境影響因素的能力。例如,耐溫、耐濕、耐壓的穩(wěn)定性,不滲水性以及耐振動(dòng)、沖擊、加速度等各種穩(wěn)定性試驗(yàn)。2)綜合性試驗(yàn)。考察產(chǎn)品在綜合因素的作用下所能達(dá)到的性能指標(biāo)。這種試驗(yàn)比較接近于實(shí)際使用情況,所以在環(huán)境試驗(yàn)中占有重要地位。第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求3. 提高電子產(chǎn)品工作和使用的可靠性(六點(diǎn))46(2)設(shè)計(jì)故障指示和排除裝置。 (3)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境防護(hù)措施的研究,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。(4)合理采用冗余系統(tǒng)(備份系統(tǒng))。(5)合理存儲(chǔ)與保管。 (6)正確使用。在使用之前認(rèn)真閱讀使用說(shuō)明書(shū),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。(7)定期檢查與維修。第一章 電子產(chǎn)品的工

28、作環(huán)境和可靠性要求471. 舉例說(shuō)明什么是電子產(chǎn)品的可靠性及衡量可靠性的指標(biāo)有哪些。 2. 如何合理選擇電子元器件,以提高電子產(chǎn)品的可靠性?3. 簡(jiǎn)述電子產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)原則及提高電子產(chǎn)品可靠性的途徑。思考與練習(xí)結(jié)合自己的生活實(shí)踐,比較生活中同類型電子產(chǎn)品的可靠性有何不同。想一想第一章 電子產(chǎn)品的工作環(huán)境和可靠性要求實(shí)訓(xùn) 1 數(shù)字式萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)剖析11. 進(jìn)一步掌握現(xiàn)代化電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。2. 進(jìn)一步了解電子產(chǎn)品的使用要求。一、實(shí)訓(xùn)目的各種型號(hào)的數(shù)字式萬(wàn)用表若干。二、實(shí)訓(xùn)所需器材1. 以小組為單位,剖析數(shù)字式萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)。2. 查閱相關(guān)資料,結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)數(shù)字式萬(wàn)用表的使用要求。 3

29、. 上網(wǎng)收集關(guān)于各種型號(hào)數(shù)字式萬(wàn)用表的相關(guān)材料,分析、對(duì)比各種型號(hào)數(shù)字式萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)。4. 組長(zhǎng)總結(jié),并進(jìn)行匯報(bào)。 5. 撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容注意事項(xiàng):1. 每位同學(xué)必須獨(dú)立完成資料收集工作。 2. 討論完成后,每位同學(xué)都應(yīng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)收獲總結(jié)。49電子產(chǎn)品的防護(hù)221 電子產(chǎn)品的防潮、防腐和防老化22 電子產(chǎn)品的散熱23 電子產(chǎn)品的防振與緩沖5024 電子產(chǎn)品的電磁兼容與防護(hù)21 電子產(chǎn)品的防潮、防腐和防老化學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解潮濕、鹽霧、霉菌及金屬腐蝕對(duì)電子產(chǎn)品的危害。2. 掌握對(duì)潮濕、鹽霧、霉菌及金屬腐蝕的防護(hù)措施。 3. 了解有機(jī)材料的老化現(xiàn)象及防老化措施。電子產(chǎn)品在一定的環(huán)境中存儲(chǔ)

30、、運(yùn)輸和使用,必然會(huì)遇到不同的氣候環(huán)境。本節(jié)主要介紹潮濕、鹽霧、霉菌及金屬腐蝕等對(duì)電子產(chǎn)品的危害及防護(hù)措施,以及有機(jī)材料的老化現(xiàn)象及防老化措施。潮濕的環(huán)境會(huì)促使霉菌快速繁殖,也會(huì)助長(zhǎng)鹽霧的腐蝕作用,所以對(duì)環(huán)境要素的防護(hù)也主要是防潮濕、防鹽霧和防霉菌,俗稱“三防”。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 潮濕的危害性 (1)引起金屬腐蝕及加快腐蝕速度。 (2)使非金屬材料性能變壞、失效。(3)水是一種極性介質(zhì),能夠改變電氣元件的參數(shù)。(4)在一定的溫度條件下,潮濕有利于霉菌的生長(zhǎng)和繁殖,使非金屬材料腐爛。 (5)當(dāng)溫度升高或空氣中含有雜質(zhì)(如灰塵、電解質(zhì)等)時(shí),潮濕的影響和危害將加劇。一、潮濕的防護(hù)52第二

31、章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 潮濕的防護(hù)措施 (1)合理選用材料(2)憎水處理(3)浸漬作為防潮濕的輔助手段,有時(shí)可以對(duì)某些產(chǎn)品用定期通電加熱的方法來(lái)驅(qū)除潮氣。例如,家用電器不能長(zhǎng)期閑置不用,否則會(huì)由于潮濕產(chǎn)生電路短路、金屬腐蝕等損害,應(yīng)定期通電驅(qū)潮。也可以用吸潮劑吸掉潮氣,常用硅膠作為吸潮劑,它具有很大的吸水性,在貨物包裝中常用廉價(jià)的生石灰作為吸潮劑。53(4)灌封(5)密封第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)3. 各種防潮措施的適用范圍 憎水處理只能作為輔助性的防潮手段,它多用來(lái)作為其他防潮處理后的輔助處理,以進(jìn)一步加強(qiáng)其防潮性能。 浸漬主要用于繞線產(chǎn)品,如變壓器繞組、電感線圈等。 灌封多適用于小型的單元、部

32、件及元器件,如小型變壓器、密封插頭、固體電路、微膜組件及集成電路等。 密封主要用于惡劣的氣候條件,如水下、高空用的無(wú)線電設(shè)備和野外用攜帶式無(wú)線電設(shè)備等。54第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 鹽霧的防護(hù) (1)鹽霧的形成鹽霧是一種含有鹽分的霧狀氣體,主要發(fā)生在海上和沿海地區(qū)離海岸 線較近的大氣中。在陸地上也可以因鹽堿被風(fēng)吹刮起或鹽水蒸發(fā)而引起。 (2)鹽霧的危害鹽霧的危害主要是對(duì)金屬及各種金屬鍍層的強(qiáng)烈腐蝕。二、鹽霧和霉菌的防護(hù)55第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(1)鹽霧的形成 (2)鹽霧的危害(3)鹽霧的防護(hù)措施 1)進(jìn)行電鍍加工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行電鍍工藝,保證鍍層厚度,并選擇適當(dāng)?shù)腻儗臃N類。 2)采用密封機(jī)殼

33、或機(jī)罩,使設(shè)備與鹽霧環(huán)境隔開(kāi)。 3)對(duì)關(guān)鍵元器件進(jìn)行灌封或增加其他密封措施。56第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 霉菌的防護(hù) (1)霉菌的形成(2)霉菌的危害 1)由于霉菌在生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中從有機(jī)物材料中攝取營(yíng)養(yǎng)成分,從而使材料結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞、強(qiáng)度降低及物理性能變壞。 2)霉菌在新陳代謝過(guò)程中分泌出二氧化碳及其他酸性物質(zhì),引起金屬腐蝕和絕緣材料的性能惡化。(3)霉菌的防護(hù)措施1)控制環(huán)境條件,抑制霉菌的生長(zhǎng)。2)密封防霉。573)采用防霉劑。4)使用防霉材料。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 金屬腐蝕對(duì)電子產(chǎn)品的危害金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的介質(zhì)(氣體或液體)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而遭到破壞的過(guò)程。三、金屬

34、腐蝕的防護(hù)58第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù) 2. 金屬的防腐蝕措施 (四點(diǎn))(1)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。(2)選擇耐蝕材料。(3)采用表面涂覆方法。1)金屬覆蓋層是用電鍍或化學(xué)涂覆的方法在金屬表面2)化學(xué)覆蓋層是用化學(xué)或電化學(xué)的方法在金屬表面形成一層致密而穩(wěn)定的金屬化合物(多是金屬的氧化物、磷酸鹽類),以達(dá)到防腐蝕的目的。3)涂料覆蓋層是將有機(jī)物涂于零部件表面,其能自行起物理和化學(xué)變化,并干結(jié)成一 層堅(jiān)韌的薄層,使被涂表面與大氣隔絕,從而起到保護(hù)和裝飾的作用。59第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(4)合理設(shè)計(jì)金屬件的結(jié)構(gòu)1)腐蝕余量設(shè)計(jì);2)避免接觸腐蝕; 在其中一種金屬上鍍上允許與第二種金屬相接觸的金屬鍍

35、層,或者在兩種金屬上均鍍上同一種金屬鍍層。 在兩種金屬之間涂覆絕緣保護(hù)層或加放絕緣襯墊。 盡可能擴(kuò)大陽(yáng)極性金屬的表面積,縮小陰極性金屬的表面積。60第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)3)金屬件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì); 不合理的結(jié)構(gòu)形式常引起機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力等各種應(yīng)力,使水和水汽停留或積存在其上,造成局部金屬的腐蝕,所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免。 在易發(fā)生腐蝕和最大腐蝕的部位加厚構(gòu)件尺寸。 對(duì)易腐蝕損壞而必須經(jīng)常維修、更換的零部件,結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證其易于修理。 降低金屬件的表面粗糙度值,也可以提高它的抗腐蝕能力。61第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 有機(jī)材料的老化現(xiàn)象 (1)熱老化 (2)濕老化(3)氧老化(4)光老化(5)生物老化四

36、、有機(jī)材料的老化現(xiàn)象及防老化622. 預(yù)防措施 (1)熱老化的預(yù)防(2)濕老化的預(yù)防(3)氧老化的預(yù)防(4)光老化的預(yù)防(5)生物老化的預(yù)防1. 結(jié)合實(shí)際說(shuō)明潮濕對(duì)電子產(chǎn)品有哪些影響,應(yīng)采取哪些措施進(jìn)行防護(hù)。 2. 結(jié)合實(shí)際說(shuō)明鹽霧、霉菌對(duì)電子產(chǎn)品有哪些影響,應(yīng)采取哪些措施進(jìn)行防護(hù)。 3. 結(jié)合實(shí)際說(shuō)明金屬腐蝕對(duì)電子產(chǎn)品有哪些影響,應(yīng)采取哪些措施進(jìn)行防護(hù)。 4. 結(jié)合實(shí)際說(shuō)明有機(jī)材料老化對(duì)電子產(chǎn)品有哪些影響,應(yīng)采取哪些措施進(jìn)行防護(hù)。思考與練習(xí)第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)實(shí)訓(xùn) 2 剖析常見(jiàn)電子產(chǎn)品的防護(hù)措施21. 了解常見(jiàn)電子產(chǎn)品的使用環(huán)境要求。 2. 了解常見(jiàn)電子產(chǎn)品的防護(hù)措施。一、實(shí)訓(xùn)目的一字旋

37、1 把十字旋具 1 把精密旋具 1 套收納盒 1 個(gè)對(duì)講機(jī) 1 部手機(jī) 1 部二、實(shí)訓(xùn)所需器材1. 查閱相關(guān)資料,分析總結(jié)對(duì)講機(jī)、手機(jī)的使用環(huán)境要求。 2. 拆卸對(duì)講機(jī)、手機(jī),觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu),分析其防護(hù)措施。 3. 分組討論、總結(jié),得出結(jié)論。4. 撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容64根據(jù)要求完成下表的填寫(xiě)。65注意事項(xiàng):1. 拆卸時(shí)要輕拿輕放,拆卸下來(lái)的組件、零部件要放在收納盒中,防止丟失。 2. 拆卸過(guò)程中要注意對(duì)設(shè)備的維護(hù),防止零部件的損壞。 3. 實(shí)訓(xùn)完成后,要將對(duì)講機(jī)、手機(jī)結(jié)構(gòu)恢復(fù)原樣。實(shí)訓(xùn) 2 剖析常見(jiàn)電子產(chǎn)品的防護(hù)措施222 電子產(chǎn)品的散熱學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射的概念

38、及相應(yīng)的增強(qiáng)散熱的措施。2. 掌握電子產(chǎn)品自然散熱及散熱的主要措施。3. 掌握功率晶體管的散熱原理及散熱器的類型。4. 掌握電子產(chǎn)品的強(qiáng)迫散熱方式。電子產(chǎn)品工作時(shí)其功率損失一般都是以熱能的形式散發(fā)出來(lái)的。實(shí)際上,電子產(chǎn)品內(nèi)部任何具有實(shí)際電阻的載流元器件都是一個(gè)熱源,同時(shí)電子產(chǎn)品的工作性能與溫度有著密切的關(guān)系。本節(jié)主要介紹電子產(chǎn)品散熱的相關(guān)知識(shí)。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)熱能的傳播方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三種。 一、熱的傳導(dǎo)方式671. 熱傳導(dǎo)的概念及增強(qiáng)傳導(dǎo)散熱的措施(1)在考慮綜合因素的前提下,選用導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料制造導(dǎo)熱零件(2)盡量縮短熱傳導(dǎo)路徑,熱傳導(dǎo)路徑中不應(yīng)有絕熱或隔熱材料(3)

39、增大熱傳導(dǎo)零件間的接觸面積,也可在兩接觸面間涂硅脂或墊入軟金屬箔,如銦片、銅箔等第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 熱對(duì)流的概念及增強(qiáng)對(duì)流散熱的措施 (1)盡量增大溫差,即盡量降低周圍對(duì)流介質(zhì)的溫度(2)加大與對(duì)流介質(zhì)的接觸面積,如將散熱器做成肋片、直尾形、叉指形(3)增大周圍介質(zhì)的流動(dòng)速度,以帶走更多的熱量3. 熱輻射的概念及增強(qiáng)熱輻射散熱的措施(1)發(fā)熱物體表面越粗糙,熱輻射的能力越強(qiáng)(2)加大輻射體的表面積(3)加大輻射體與周圍環(huán)境的溫差,即周圍介質(zhì)溫度越低越好68第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)電子產(chǎn)品在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而使設(shè)備的溫度上升,從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行,將這些熱量迅速地散發(fā)出去是保證

40、電子產(chǎn)品正常工作的前提。1. 自然散熱的要點(diǎn)(1)對(duì)于封閉式機(jī)箱,設(shè)備內(nèi)部的熱量散發(fā)途徑如圖所示二、電子產(chǎn)品自然散熱及散熱的主要措施69第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(2)對(duì)于敞開(kāi)式機(jī)箱,設(shè)備內(nèi)部的熱量散發(fā)途徑如圖所示70確保良好自然散熱的主要任務(wù)是在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì),將產(chǎn)品內(nèi)部的熱量暢通無(wú)阻地、迅速地排到設(shè)備外部,使產(chǎn)品工作在允許的溫度范圍內(nèi)。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 機(jī)殼的散熱設(shè)計(jì) (1)增加機(jī)殼內(nèi)外表面的黑度,提高機(jī)殼的熱輻射能力(2)選擇導(dǎo)熱性能好的材料做機(jī)殼(3)增加換熱表面積(4)在機(jī)殼上合理地開(kāi)通風(fēng)孔,可以加強(qiáng)氣流的對(duì)流換熱作用,常用通風(fēng)孔的結(jié)構(gòu)形式如圖所示。71第二章 電子產(chǎn)品

41、的防護(hù)3. 電子產(chǎn)品內(nèi)部的自然散熱 (1)電子元器件的散熱 1)電阻和小功率的電感、電容、二極管。2)變壓器。723)晶體管。4)集成電路。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(2)電子產(chǎn)品內(nèi)部元器件的合理布置 1)為了增強(qiáng)熱對(duì)流散熱,各元器件、結(jié)構(gòu)件之間應(yīng)保持一定的距離,以利于空氣流動(dòng)。 2)在印制電路板上安裝元器件時(shí),應(yīng)將發(fā)熱量大的元器件和不耐熱的元器件置于容易降溫之處。73第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)3)對(duì)熱敏感的元件,在結(jié)構(gòu)上可采取“熱屏蔽”的方法解決,即采取措施切斷熱傳播的通道,使設(shè)備內(nèi)部某部分的熱量不能傳到另一部分,形成熱區(qū)和冷區(qū)(如圖),從而對(duì)熱敏元件進(jìn)行有效的保護(hù)。4)添加某些與電路原理無(wú)關(guān)的零部

42、件。為了有效地散熱,在電路條件允許時(shí),添加一些與電路無(wú)關(guān)的零部件,進(jìn)行引導(dǎo)散熱。 74第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù) (3)設(shè)備內(nèi)部印制電路板的合理放置若設(shè)備中只有一塊印制電路板,水平或垂直放置均可。(4)機(jī)箱內(nèi)結(jié)構(gòu)件的合理布置1)合理設(shè)計(jì)進(jìn) / 出風(fēng)口的位置,盡量增大進(jìn) / 出風(fēng)口的距離和它們的高度差,增強(qiáng)自然對(duì)流散熱。2)對(duì)于大面積的元器件,應(yīng)特別注意其放置位置,如機(jī)箱底的底板、隔熱板、屏蔽板等。若位置安排不合理,可能阻礙或阻斷自然對(duì)流的氣流。75第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 功率晶體管的散熱原理晶體管在工作時(shí),直流電源功耗有一部分要消耗在管子上,這就是集電極功耗 PC。三、功率晶體管的散熱及散熱器

43、的類型76第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 散熱器的類型77第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(1)平板式散熱器是最簡(jiǎn)單的一種散熱器,它由厚 1.5 3 mm 的金屬薄板制成,一般多為正方形或長(zhǎng)方形的鋁板或鋁合金板。(2)鋁型材(平行筋片)式散熱器在功率損耗較大時(shí)具有較小的熱阻,因而其散熱能力強(qiáng),一般用作大、中功率晶體管的散熱器。 (3)叉指形散熱器制作工藝簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)形式多樣,可作為大、中功率晶體管的散熱器。 (4)星形散熱器的熱對(duì)流和熱輻射作用較好,適用于柱狀元件的散熱(5)針形散熱器是一種新型散熱器,它是在金屬平板上均布圓柱形或圓錐形針柱的散熱器,針柱使得散熱面積增大,大大增強(qiáng)了其散熱能力,而且使用起來(lái)十分

44、方便。78第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 強(qiáng)迫風(fēng)冷(1)單個(gè)元件的強(qiáng)迫風(fēng)冷。在電子產(chǎn)品(如整機(jī)的機(jī)柜)中只有單個(gè)電子元件需要冷卻時(shí),可以選擇合適的通風(fēng)機(jī)和設(shè)計(jì)一個(gè)專用的風(fēng)道,將需要冷卻的元件(如大功率電子管)裝入該風(fēng)道內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng),如圖所示。四、電子產(chǎn)品的強(qiáng)迫散熱方式79第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(2)整機(jī)的抽風(fēng)冷卻 1)有風(fēng)管的抽風(fēng)系統(tǒng) 2)無(wú)風(fēng)管的抽風(fēng)系統(tǒng)(3)整機(jī)的鼓風(fēng)冷卻2. 液體冷卻由于液體的導(dǎo)熱系數(shù)及比熱容均比空氣大,與強(qiáng)迫風(fēng)冷相比,液體冷卻可以大大減小各有關(guān)換熱環(huán)節(jié)的熱阻,提高冷卻效率,因此,用它作為散熱介質(zhì)的效果比用空氣要好。801. 電子產(chǎn)品中常用的散熱措施有哪些? 2. 傳熱有哪

45、幾種方式?可以采取哪些措施提高各種傳熱方式的傳熱能力?試舉例說(shuō)明。 3. 結(jié)合實(shí)際說(shuō)明在電子產(chǎn)品中有哪些散熱方式,各有什么特點(diǎn)。4. 電子產(chǎn)品中常用的散熱器有哪幾類?思考與練習(xí)第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)實(shí)訓(xùn) 3 剖析功放電路的散熱措施21. 能分析功放電路中各個(gè)元器件的散熱措施。 2. 了解功放電路中散熱器的選用類型。 3. 了解功放電路的整體散熱布局。一、實(shí)訓(xùn)目的一字旋 1 把十字旋具 1 把精密旋具 1 套收納盒 1 個(gè)音響功放 1 臺(tái)(A81C 精品功放)二、實(shí)訓(xùn)所需器材1. 通過(guò)上網(wǎng)或其他渠道收集 A81C 功放的相關(guān)資料,總結(jié) A81C 功放的性能特點(diǎn)。 2. 打開(kāi)功放外殼,觀察其內(nèi)部結(jié)

46、構(gòu),分析其整體散熱措施及各個(gè)元器件的具體散熱方法,識(shí)別散熱器的類型。 3. 根據(jù)要求完成下表的填寫(xiě)4. 撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容82根據(jù)要求完成下表的填寫(xiě)。83實(shí)訓(xùn) 2 剖析常見(jiàn)電子產(chǎn)品的防護(hù)措施223 電子產(chǎn)品的防振與緩沖學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解機(jī)械作用的分類。 2. 了解振動(dòng)與沖擊對(duì)電子產(chǎn)品的危害。 3. 了解隔振、隔沖的基本原理。 4. 了解減振器的類型、選用原則及布置。 5. 掌握電子產(chǎn)品防振和緩沖的一般措施。振動(dòng)和沖擊對(duì)電子產(chǎn)品的影響是多方面的,一般振動(dòng)引起的是元器件或材料的疲勞損害,而沖擊則是由于瞬時(shí)加速度很大而造成元器件和材料的應(yīng)力損壞。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 周期性振動(dòng) 周期

47、性振動(dòng)是指機(jī)械力的周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)干擾,并使設(shè)備做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。表征周期性振動(dòng)的主要參數(shù)有振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率。 2. 非周期性干擾非周期性干擾是指機(jī)械力在做非周期性擾動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的作用。其特點(diǎn)是作用時(shí)間短暫,但加速度很大。根據(jù)對(duì)設(shè)備作用的頻繁程度和強(qiáng)度大小,非周期性擾動(dòng)力可以分為碰撞和沖擊兩類。一、機(jī)械作用的分類85第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)3. 離心加速度 離心加速度是指運(yùn)載工具做非直線運(yùn)動(dòng)時(shí)設(shè)備受到的加速度。864. 隨機(jī)振動(dòng) 隨機(jī)振動(dòng)是指機(jī)械力的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)干擾。隨機(jī)振動(dòng)在數(shù)學(xué)分析上不能用確切的函數(shù)來(lái)表示,只能用概率和統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)描述其規(guī)律。隨機(jī)振動(dòng)主要是由外力的隨機(jī)

48、性引起的。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)機(jī)械作用力會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品造成影響,其中危害最大的是振動(dòng)與沖擊,如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng),就會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品的損壞或無(wú)法工作。造成的破壞主要有兩種形式,一種是強(qiáng)度破壞,設(shè)備在某一激振頻率下產(chǎn)生振幅很大的共振,最終振動(dòng)加速度所引起的應(yīng)力超過(guò)設(shè)備所能承受的極限強(qiáng)度而破壞,或者由于沖擊所產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力超過(guò)設(shè)備的極限強(qiáng)度而破壞;另一種是疲勞破壞,振動(dòng)或沖擊引起的應(yīng)力雖遠(yuǎn)低于材料的極限強(qiáng)度,但由于長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)或多次沖擊而產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度,使材料發(fā)生疲勞損壞。 二、振動(dòng)與沖擊對(duì)電子產(chǎn)品的危害87第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(1)沒(méi)有附加鎖緊裝置的接插裝置會(huì)從插座中彈出來(lái),并碰撞其他元器件

49、而造成破壞。 (2)電真空器件的電極變形、短路、折斷,或者由于各電極做過(guò)多的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生噪聲,使其不能正常工作。 (3)振動(dòng)使彈性元件產(chǎn)生變形,使具有觸點(diǎn)的元件(電位器、波段開(kāi)關(guān)、插頭、插座等)接觸不良或開(kāi)路。 (4)指示燈忽亮忽暗,儀表指針不斷抖動(dòng)(或指針脫落),使觀察人員讀數(shù)不準(zhǔn),并易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。 88第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(5)當(dāng)零部件的固有頻率和激振頻率相同時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。例如,可變電容器極片共振時(shí),會(huì)使電容量發(fā)生周期性變化等。(6)安裝導(dǎo)線變形和移位,使其相對(duì)位置改變,引起電感量和分布電容發(fā)生變化,從而使電感和電容的耦合發(fā)生變化。 (7)機(jī)殼和安裝基礎(chǔ)變形,脆性材料(如玻璃、

50、陶瓷、膠木、聚苯乙烯)斷裂。 (8)防潮和密封措施受到破壞。 89第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(9)錫焊和熔焊處斷開(kāi),焊錫屑掉落在電路中間造成短路故障。 (10)螺釘、螺母松開(kāi)甚至脫落,并撞擊其他零部件,造成短路和破壞。有些用來(lái)調(diào)整電氣特性的螺釘受振后會(huì)產(chǎn)生偏移。 一般,振動(dòng)引起的故障約占 80%,沖擊引起的故障約占 20%。90第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 隔振 (1)振動(dòng)系統(tǒng)的組成。機(jī)械振動(dòng)是指物體受交變力的作用,在某一位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖所示為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)安裝在支梁上,當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),由于轉(zhuǎn)子的不平衡性,轉(zhuǎn)子質(zhì)量的慣性力引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生上下和左右方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)限制其左右運(yùn)動(dòng)時(shí),就構(gòu)

51、成了最簡(jiǎn)單的單自由度自由振動(dòng)系統(tǒng)。三、隔振與隔沖91第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(2)隔振原理隔振就是通過(guò)在設(shè)備或元器件上安裝減振裝置,隔離或減少它們與外界之間的機(jī)械振動(dòng)傳遞。1)主動(dòng)隔振在振動(dòng)物體與安裝基礎(chǔ)之間安裝彈性支撐(即隔振器),以減少機(jī)械振動(dòng)力向安裝基礎(chǔ)的傳遞量,使振動(dòng)物體的振動(dòng)得以有效隔離,這種對(duì)振動(dòng)物體采取隔離的措施稱為主動(dòng)隔振。92第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2)被動(dòng)隔振在儀器和設(shè)備與安裝基礎(chǔ)之間安裝彈性支撐,以減少安裝基礎(chǔ)的振動(dòng)對(duì)儀器和設(shè)備的影響程度,使儀器和設(shè)備能正常工作或不受損壞,這種對(duì)儀器和設(shè)備采取隔離的措施稱為被動(dòng)隔振。93第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 隔沖沖擊是一種急劇的瞬間作用

52、。在沖擊發(fā)生時(shí),雖然時(shí)間相當(dāng)短,但作用十分強(qiáng)烈。沖擊作用下,電子產(chǎn)品的零部件的沖擊應(yīng)力超過(guò)其最大允許值時(shí)將導(dǎo)致設(shè)備損壞,有時(shí)也會(huì)因多次沖擊作用形成疲勞積累,使設(shè)備發(fā)生疲勞損壞。因此,對(duì)沖擊的作用也必須進(jìn)行隔離。 和隔振一樣,隔沖同樣分為主動(dòng)隔沖與被動(dòng)隔沖。電子產(chǎn)品大都采用被動(dòng)隔沖,沖擊減振器實(shí)際上是一個(gè)儲(chǔ)能裝置。由于阻尼的存在會(huì)使系統(tǒng)在變形時(shí)消耗能量,因此,在緩沖設(shè)計(jì)中增大減振器的阻尼,對(duì)有效控制沖擊十分有利。94第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 減振器的類型 減振器的作用是隔離或減小振動(dòng)及沖擊對(duì)設(shè)備及元件的影響,通過(guò)其材料、結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),吸收振動(dòng)、沖擊的能量并緩慢地釋放,以達(dá)到減振和緩沖的目的。電子

53、產(chǎn)品中用到的減振器種類很多,這里僅介紹近年來(lái)在電子產(chǎn)品中使用較普遍的橡膠金屬減振器、金屬?gòu)椈蓽p振器以及阻尼隔振材料。四、減振器的類型、選用原則及布置95第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(1)橡膠 - 金屬減振器橡膠 - 金屬減振器由金屬(彈簧鋼)和橡膠按下述方法制成。 先將鋼制零件鍍上一層 25 m 厚的黃銅(Zn 30%,Cu 70%),與天然橡膠一起在壓模內(nèi)硫化,然后加熱到(14310),保持 20 min,使金屬和橡膠貼合在一起形成減振器。由于金屬和橡膠的結(jié)合強(qiáng)度達(dá) 3.92 6.86 MPa,所以能在一定的載荷下承受沖擊和振動(dòng)。橡膠 - 金屬減振器如圖所示。96第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(2)金屬?gòu)?/p>

54、簧減振器金屬?gòu)椈蓽p振器用彈簧鋼板或鋼絲繞制而成。常見(jiàn)的有圓柱形彈簧、圓錐形彈簧及板簧等。這種減振器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境條件反應(yīng)不敏感,適用于惡劣環(huán)境,如高溫、高寒、油污等;工作性能穩(wěn)定,不易老化;剛度變化范圍寬,可以制作得很軟,97也可以很硬。其缺點(diǎn)是阻尼比很小,共振時(shí)很危險(xiǎn)。因此,必要時(shí)還應(yīng)另加阻尼器。由于金屬?gòu)椈蓽p振器的固有頻率較高,常用于載荷大、外激頻率較高及有沖擊的場(chǎng)合。金屬?gòu)椈蓽p振器如圖所示。第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(3)阻尼隔振材料利用減振器對(duì)設(shè)備減振緩沖時(shí),雖然可以減弱機(jī)械作用對(duì)設(shè)備的干 擾,但在多數(shù)情況下設(shè)備并非理想剛體,即使已經(jīng)減弱的機(jī)械作用傳遞到設(shè)備中時(shí),也有可能引起設(shè)備中某些零部

55、件發(fā)生共振。此時(shí)采用阻尼技術(shù)進(jìn)行減振效果較好。目前常用的阻尼隔振材料有以下兩種結(jié)構(gòu)1)自由阻尼結(jié)構(gòu)2)約束阻尼結(jié)構(gòu)98第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(1)使用條件1)振源性質(zhì)2)環(huán)境溫度3)外形尺寸4)元器件耐振與抗沖擊能力99(2)參數(shù)條件1)阻尼比 2)剛度 k3)額定負(fù)荷 W2. 減振器的選用原則第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)在布置和安裝減振器時(shí),應(yīng)注意以下問(wèn)題 (1)應(yīng)使各減振元件受力均勻,靜壓縮量基本一致 (2)將減振器安裝在設(shè)備底部四角較為方便,但為了提高穩(wěn)定性,減振器的安裝平面應(yīng)盡可能提高,最好是在設(shè)備重心所在的平面(3)同一設(shè)備的減振器最好選用同一型號(hào)的產(chǎn)品1003. 減振器的合理布置第二章

56、電子產(chǎn)品的防護(hù)1. 電子產(chǎn)品的總體布局電子產(chǎn)品整機(jī)的耐振、緩沖程度在元器件已確定的情況下,主要取決于元器件的布局和安裝方式。因此,從提高設(shè)備整機(jī)的耐振和緩沖能力出發(fā),在布局時(shí),設(shè)備的質(zhì)量要均勻分布,使設(shè)備的重心盡量落在底面的中心上,重心不應(yīng)偏離幾何中心太遠(yuǎn)。對(duì)于過(guò)重的元器件、零部件,應(yīng)盡可能放在設(shè)備的下部,使設(shè)備的重心下移,從而減少設(shè)備的晃動(dòng)。四、電子產(chǎn)品防振和緩沖的一般措施101第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)2. 元器件的布置和安裝(七點(diǎn))(1)導(dǎo)線和電纜(2)繼電器1)在用一個(gè)繼電器的地方使用兩個(gè)固有頻率不同的繼電器,兩個(gè)繼電器并聯(lián)在電路中,并使它們都能完成相同的功能。由于固有頻率不同,兩個(gè)繼電器

57、不可能同時(shí)失效。 2)根據(jù)繼電器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行安裝,可以提高其耐振和緩沖能力,如舌簧型繼電器, 應(yīng)使觸點(diǎn)的動(dòng)作方向和銜鐵的吸合方向盡量與振動(dòng)方向不同。102第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(3)晶體管雖然晶體管本身的耐振和緩沖能力較強(qiáng),但如果安裝不當(dāng),仍會(huì)發(fā)生故障。(4)變壓器變壓器本身是能耐振和緩沖的,但它是一個(gè)比較重的元器件,因此,變壓器應(yīng)盡量安裝在設(shè)備的底層,其位置不宜偏離設(shè)備重心太遠(yuǎn)。(5)電容器和電阻器電容器和電阻器本身是耐振和緩沖的,關(guān)鍵是它的引線和接點(diǎn)的連接處容易折斷。103第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)(6)印制電路板1)增加印制電路板的厚度或附加加強(qiáng)筋,從而提高印制電路板的結(jié)構(gòu)剛度。 2)把橡

58、膠減振器連接在印制電路板上作為附加的結(jié)構(gòu)支撐,以減小在振動(dòng)時(shí)印制電路板中心的振幅。 3)用機(jī)械方法增加印制電路板邊緣與支撐界面之間的接觸壓力,以改變邊界條件來(lái)降低板中心的振幅,從而防止印制電路板上電子元器件的疲勞損壞。 104第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)4)采用層狀結(jié)構(gòu),即在兩塊印制電路板中間夾以黏滯性的阻尼材料,這樣在彎曲振動(dòng)時(shí),中間層會(huì)產(chǎn)生周期性的切應(yīng)力,從而使機(jī)械能變成熱能,以獲得較高的阻尼特性,減小印制電路板的振幅。 5)將印制電路板進(jìn)行封裝,使印制電路板、元器件、各接插件成為一個(gè)整體,從而避免每個(gè)元器件、結(jié)構(gòu)件因都有各自的振動(dòng)特性而使得設(shè)備固有頻率寬度不足。(7)機(jī)架和底座。1051. 舉

59、例說(shuō)明振動(dòng)和沖擊對(duì)電子產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生哪些危害。2. 簡(jiǎn)述隔振與隔沖的原理。 3. 簡(jiǎn)述常用減振器的類型和選用原則。 4. 電子產(chǎn)品防振和緩沖有哪些措施?思考與練習(xí)第二章 電子產(chǎn)品的防護(hù)實(shí)訓(xùn) 4 剖析家用電器的防振和緩沖措施21. 了解家用電器的結(jié)構(gòu)及使用性能特點(diǎn)。 2. 能分析家用電器整體結(jié)構(gòu)布局在防振和緩沖方面的功效。 3. 能分析家用電器在防振和緩沖方面采取的措施。一、實(shí)訓(xùn)目的一字旋 1 把十字旋具 1 把精密旋具 1 套收納盒 1 個(gè)不同品牌的洗衣機(jī) 2 臺(tái)二、實(shí)訓(xùn)所需器材1. 通過(guò)生活常識(shí)及上網(wǎng)或其他渠道收集不同品牌洗衣機(jī)的相關(guān)資料,總結(jié)洗衣機(jī)的使用性能特點(diǎn)。 2. 開(kāi)機(jī)運(yùn)行,感受不同品牌

60、洗衣機(jī)的振動(dòng)特性。 3. 打開(kāi)洗衣機(jī)外殼,觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu),分析其整體結(jié)構(gòu)布局在防振和緩沖方面的功效及具體防振措施。 4. 比較兩臺(tái)洗衣機(jī)在防振和緩沖方面所采取的措施有何不同(如減振器的安裝位置、 類型等)。 5. 撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容10724 電子產(chǎn)品的電磁兼容與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo):1. 了解電磁干擾、屏蔽的基本概念。 2. 掌握電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)屏蔽的原理及其干擾的防護(hù)措施。 3. 了解常用的電磁屏蔽材料及其應(yīng)用。 4. 掌握抑制饋線干擾的方法。 5. 掌握接地的目的、地線中的干擾及抑制措施。 6. 了解靜電的產(chǎn)生、危害及電子企業(yè)的靜電防護(hù)。本節(jié)主要介紹電磁干擾、屏蔽的基本概念,電場(chǎng)、磁場(chǎng)

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