1、第8章 設(shè)計(jì)中的工程(gngchng)問題本章導(dǎo)讀 本章針對實(shí)際設(shè)計(jì)中的工程問題進(jìn)行了全面介紹，對電子產(chǎn)品的使用要求、生產(chǎn)要求、氣候防護(hù)、抗干擾設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等均作了深入探討。通過本章的學(xué)習(xí)，了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)中各項(xiàng)因素的影響，學(xué)會綜合(zngh)考慮問題，掌握解決實(shí)際問題的原則和方法。共一百二十四頁在完成了一件電子產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)與電路(dinl)設(shè)計(jì)后，接下來的工作是產(chǎn)品試制和生產(chǎn)。一件電子產(chǎn)品，除需要達(dá)到預(yù)期的各項(xiàng)功能、指標(biāo)外，還涉及到其他若干工程技術(shù)問題，如電磁兼容、可靠性等問題。實(shí)際上，這也是系統(tǒng)其他方面的性能指標(biāo)。涉及到的主要內(nèi)容有：連接電路(dinl)、測試功能與指標(biāo)，部件與整體的結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)，以及在所需工作條件下作運(yùn)行試驗(yàn)等。這期間會遇到與計(jì)算機(jī)仿真模擬結(jié)果不一致的許多問題，往往要對原方案及電路(dinl)設(shè)計(jì)不斷作出修改，還要更多考慮到電子產(chǎn)品在以后付諸生產(chǎn)制造時所面臨的各種工藝技術(shù)問題，乃至日后的使用維護(hù)、市場營銷等諸多問題。因此可以說，電子產(chǎn)品的工程實(shí)現(xiàn)階段，是處在承前啟后的中間地位，是一個理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐環(huán)節(jié)。工程實(shí)現(xiàn)的過程涉及較廣的知識面，其最終質(zhì)量，相當(dāng)大的程度上依賴于研制者的經(jīng)驗(yàn)、技巧，必須在工程實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)與積累。制造電子產(chǎn)品的出發(fā)點(diǎn)是基于用戶的需要。顯然，電子產(chǎn)品除了在滿足技術(shù)性能指標(biāo)的要求下能正常而可靠地工作外，在設(shè)計(jì)和制造電子產(chǎn)品時還應(yīng)滿足

3、以下基本要求。共一百二十四頁8.1 電子產(chǎn)品的使用(shyng)要求8.1.1 體積和重量在眾多的工業(yè)產(chǎn)品中，電子產(chǎn)品之所以迅猛發(fā)展，并得到廣泛的使用，其重要原因之一，便是體積小、重量輕。因此減小電子產(chǎn)品的體積和重量，具有非常重要的意義。在某些情況下，產(chǎn)品的體積和重量起著決定性的作用。例如軍用電子設(shè)備，減小其體積和重量就直接影響著部隊(duì)的戰(zhàn)斗力和裝備使用的靈活性，同時對減少戰(zhàn)士體力消耗，提高戰(zhàn)斗力有著重要的戰(zhàn)術(shù)意義。從生產(chǎn)角度考慮也有著不可忽視的經(jīng)濟(jì)意義。具體來說有以下幾點(diǎn)：1. 產(chǎn)品的用途對體積重量的要求(yoqi)產(chǎn)品的不同用途提出了不同的要求(yoqi)。如普通電子設(shè)備要求(yoqi)相對

4、較低，而精工檢測設(shè)備則要求(yoqi)較嚴(yán)；對固定不動的產(chǎn)品不成問題，對便攜移動的產(chǎn)品則非考慮不可。例如人造衛(wèi)星上用的電子設(shè)備，其體積重量有極嚴(yán)格的要求(yoqi)，任何一部分體積增大，就意味著減少其它設(shè)備的體積。衛(wèi)星的重量每增加1，火箭的燃料就多耗費(fèi)數(shù)噸。共一百二十四頁2. 運(yùn)載工具對產(chǎn)品體積重量的要求由于安裝各種設(shè)備的空間有限和操縱控制的需要，各種運(yùn)載工具如汽車、坦克、飛機(jī)、火箭、艦船等，對電子產(chǎn)品的體積重量有較嚴(yán)格的要求。一般說來，航空設(shè)備要求最高，其次是各種車輛，再次是各種艦船。飛行器機(jī)艙容積有限，所用的各種電子設(shè)備，往往都將分機(jī)或部件的體積重量盡可能(knng)做得很小，僅把設(shè)備的控

5、制和指示部分安裝在飛行員的座艙內(nèi)，其它部分則安裝在飛機(jī)的各個部位，各部分之間用電纜連接。汽車、坦克用的電子設(shè)備的體積要求和空用相似，重量要求則可放寬。艦船則要求更寬。3. 機(jī)械負(fù)荷對體積重量的要求電子產(chǎn)品工作時，可能(knng)會受到各種機(jī)械因素的影響。為了減少沖擊、碰撞、振動和加速度的破壞作用，減少其體積重量會收到良好的效果。因?yàn)楫?dāng)重量減少時其質(zhì)量也將減小，如果施加的加速度一定，則對產(chǎn)品的破壞力就會減小。4. 經(jīng)濟(jì)因素對體積重量的要求減少電子產(chǎn)品的體積和重量，對節(jié)省原材料消耗和降低生產(chǎn)費(fèi)用意義重大，其中的道理是非常明顯的。對于生產(chǎn)批量很大的產(chǎn)品，即使產(chǎn)品的體積重量減少很少的一點(diǎn)，其在生產(chǎn)中所

6、降低的費(fèi)用，也是相當(dāng)可觀的。共一百二十四頁各種因素對電子產(chǎn)品體積重量的要求，已如前述。為使電子產(chǎn)品能夠滿足這些要求，則對表征產(chǎn)品體積重量的指標(biāo)進(jìn)行深入地探討是很有必要的。有關(guān)指標(biāo)如下：（1）平均比重 產(chǎn)品的總重量與體積之比，稱為產(chǎn)品的平均比重。（2）體積填充系數(shù) 它表示電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的緊湊度。定義為：產(chǎn)品內(nèi)全部零部件、元器件的體積總和與機(jī)箱（殼）內(nèi)部容積的比值。電子產(chǎn)品的平均比重對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接的影響。當(dāng)平均比重為05/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不會遇到很大困難；當(dāng)平均比重為1.51.7/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要精心安排;當(dāng)平均比重為22.2/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要應(yīng)用(yngyng)特殊材料(如高強(qiáng)度輕

7、金屬合金)、高穩(wěn)定元器件和采用新工藝、新結(jié)構(gòu)（如多層印制電路板、集成電路和微型元器件等）；當(dāng)平均比重達(dá)到25/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將很困難。隨著電子產(chǎn)品的平均比重增大，產(chǎn)品的體積填充系數(shù)也會提高。目前，一般的電子產(chǎn)品的體積填充系數(shù)為01025；結(jié)構(gòu)比較緊湊的電子產(chǎn)品（如采用多層印制電路板和超小型化元器件的產(chǎn)品），其體積填充系數(shù)為02504；采用灌封電路的產(chǎn)品，其體積填充系數(shù)可達(dá)06。共一百二十四頁電子產(chǎn)品的緊湊的程度通過平均比重和體積的填充系數(shù)來體現(xiàn)。平均比重越高，體積填充系數(shù)越大，則產(chǎn)品的緊湊性越高?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品都希望有較高的緊湊性。但追求緊湊性會產(chǎn)生一系列矛盾，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1

8、）電子產(chǎn)品溫升限制。絕大多數(shù)產(chǎn)品（尤其是大功率設(shè)備）提高緊湊性時遇到的最大困難是溫升問題。如果產(chǎn)品的平均比重增大，則單位體積發(fā)熱量增加。為了保證產(chǎn)品能正常工作，就需要采用一套冷卻系統(tǒng)，而冷卻系統(tǒng)本身也具有一定的體積和重量，這樣反而提高了產(chǎn)品的總體積和總重量。（2）產(chǎn)品性能穩(wěn)定程度。隨著緊湊性提高，元器件間距變小，將會導(dǎo)致性能不穩(wěn)，尤其是超高頻和高壓設(shè)備，由于分布電容增大，容易產(chǎn)生自激和脈沖波形變壞。由于元器件之間距離小，還容易產(chǎn)生短路和擊穿。（3）組裝維修不便。隨著平均比重和體積填充系數(shù)增大，給生產(chǎn)時的裝配(zhungpi)和使用時的維護(hù)修理帶來一定的困難，降低了設(shè)備的可靠性。（4）成本上升。

9、緊湊性高的產(chǎn)品，在整機(jī)結(jié)構(gòu)方面要求有較高的零件加工精度和裝配(zhungpi)精度，因而提高了產(chǎn)品成本。共一百二十四頁8.1.2 操作(cozu)與控制電子產(chǎn)品在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須全面考慮操作性能如何，控制是否方便(fngbin)，這將直接影響到產(chǎn)品的可靠性和用戶的滿意度。對電子產(chǎn)品的操作與控制方面的要求，隨具體產(chǎn)品的不同和使用場所的不同而變化。原則上有如下幾點(diǎn)值得注意：1）為使用者創(chuàng)造良好的工作條件。例如，產(chǎn)品不會產(chǎn)生令人厭惡噪聲，而且色彩調(diào)和給人以好感，其安裝位置適當(dāng)，令使用者精神安寧、注意力集中，從而提高工作質(zhì)量。2）設(shè)備操作簡單，能很快進(jìn)入工作狀態(tài)，不需要很熟練的操作技術(shù)。3）產(chǎn)品安全

10、可靠，保險裝置齊備。當(dāng)使用者發(fā)生誤操作時，不會損壞設(shè)備，更不能危及人身安全。4）控制機(jī)構(gòu)輕便，盡可能減少使用者的體力消耗。讀數(shù)識別與指示系統(tǒng)清晰，便于觀察，且長時間觀察也不易疲勞，不會損傷視力。共一百二十四頁8.1.3 產(chǎn)品(chnpn)維護(hù)電子產(chǎn)品一般屬于耐用消費(fèi)品，使用過程中維護(hù)修理是否方便，也是衡量產(chǎn)品性能的一個重要方面。尤其是軍用產(chǎn)品更是如此。所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，必須充分考慮維護(hù)修理要求。從維護(hù)方便的角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了以下要求：（1）在發(fā)生故障時，便于打開維修或能迅速更換備用件。如采用插入式和折疊式結(jié)構(gòu)，快速裝拆結(jié)構(gòu)，以及可換部件式結(jié)構(gòu)等。（2）可調(diào)元件、測試點(diǎn)應(yīng)布置在設(shè)備的同一

11、面；經(jīng)常(jngchng)更換的元器件應(yīng)布置在易于裝拆的部位；對于電路單元應(yīng)盡可能采用印制板并用接插件與系統(tǒng)聯(lián)接。（3）元器件的組裝密度不宜過大，即體積填充系統(tǒng)在可能的條件下應(yīng)取低一些（一般最好不超過03），以保證元器件間有足夠的空間，便于裝拆和維修。（4）設(shè)備應(yīng)具有過負(fù)荷保護(hù)裝置（如過流、過壓保護(hù)），危險和高壓處應(yīng)有警告標(biāo)志和自動安全保護(hù)裝置（如高壓自動斷路門開關(guān)）等，以確保維修者安全。（5）設(shè)備最好具備監(jiān)測裝置和故障預(yù)警裝置，能使使用者盡早地發(fā)現(xiàn)故障或預(yù)測失效元器件，及時更換維修，以縮短維修時間，并防止大故障出現(xiàn)。共一百二十四頁8.2 電子產(chǎn)品的生產(chǎn)(shngchn)要求8.2.1 電子產(chǎn)

12、品的生產(chǎn)條件電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指產(chǎn)品從研制、開發(fā)(kif)到推出的全過程。該過程包括設(shè)計(jì)、試制和批量生產(chǎn)等三個主要階段。企業(yè)的設(shè)備情況，技術(shù)和工藝水平，生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期，以及生產(chǎn)管理水平等因素，都屬于生產(chǎn)條件。產(chǎn)品如要順利地投產(chǎn)，必須滿足生產(chǎn)條件對它的要求，否則，就不可能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，甚至根本無法投產(chǎn)。1. 設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮的因素：1) 企業(yè)的設(shè)備情況 電子產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該具備與所生產(chǎn)的產(chǎn)品相配套的、完善的儀器設(shè)備，以便于產(chǎn)品的研制開發(fā)(kif)和批量生產(chǎn)。2)技術(shù)和工藝水平 生產(chǎn)企業(yè)需配備相關(guān)的技術(shù)研究人才，能夠根據(jù)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)、需方的不同要求，研制、開發(fā)(kif)產(chǎn)品，完善產(chǎn)品的性

13、能；還應(yīng)具有相當(dāng)?shù)墓に囁?，能夠根?jù)設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。共一百二十四頁3)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期 產(chǎn)品定型后，要進(jìn)入成批生產(chǎn)階段。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具有配套的儀器設(shè)備、加工材料、熟練的技術(shù)工人和完備的生產(chǎn)程序，生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的合格產(chǎn)品；同時合理安排各工序，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。4)生產(chǎn)管理水平 在電子產(chǎn)品的制造過程中，科學(xué)的管理已成為第一要素。管理不善將出現(xiàn)生產(chǎn)混亂、浪費(fèi)嚴(yán)重、工序時間拉長，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，生產(chǎn)成本上升；管理落后，將使產(chǎn)品質(zhì)量下降，劣質(zhì)產(chǎn)品充斥市場，破壞企業(yè)形象，最終導(dǎo)致企業(yè)破產(chǎn)。 2. 對材料的基本要求任何電子產(chǎn)品在它研制完成之后，都要投入生產(chǎn)。電子產(chǎn)

14、品在生產(chǎn)過程中，對電子元器件等材料的基本要求如下：（1）產(chǎn)品中的零部件、元器件，其品種和規(guī)格應(yīng)盡可能地少，盡量使用由專業(yè)廠生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品。因?yàn)檫@樣便于生產(chǎn)管理，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并降低成本。（2）產(chǎn)品中的零部件、元器件及其各種技術(shù)參數(shù)、形狀、尺寸等，應(yīng)最大限度(xind)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化。還應(yīng)盡可能采用生產(chǎn)廠以前曾經(jīng)生產(chǎn)過的零部件，充分利用生產(chǎn)廠的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使產(chǎn)品具有繼承性。共一百二十四頁（3）產(chǎn)品所使用的原材料，其品種規(guī)格越少越好，應(yīng)盡可能少用或不用貴重材料，立足于使用國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料。（4）產(chǎn)品中的機(jī)械零部件，必須有較好地結(jié)構(gòu)工藝性，能夠采用先進(jìn)的工藝方法和流程。原

15、材料消耗低，加工時間短，例如(lr)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀便于實(shí)現(xiàn)工序自動化。以無屑加工代替切削加工。提高沖制件、壓塑件的數(shù)量和比例，等等。（5）產(chǎn)品（含零部件）的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應(yīng)，不允許無根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下，其精度等級應(yīng)盡可能的低，裝配也應(yīng)盡可能簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，同時也便于自動流水線生產(chǎn)。共一百二十四頁8.2.2 電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性電子產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性主要包括兩方面的內(nèi)容：生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性和使用經(jīng)濟(jì)性。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性是指生產(chǎn)成本。它包括生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用、原材料和輔助材料費(fèi)用、工資和附加費(fèi)用、管理費(fèi)用等。使用經(jīng)濟(jì)性包括產(chǎn)品在使用、貯存和

16、運(yùn)輸過程中所消耗的費(fèi)用。其中維修費(fèi)所占的比例最大，電源費(fèi)次之。為了提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮以下幾個方面：（1）正確制定設(shè)計(jì)方案，研究產(chǎn)品與部件的技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，這是產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的首要環(huán)節(jié)。（2）根據(jù)產(chǎn)量確定產(chǎn)品結(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，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性也不同。（3）運(yùn)用價值(jizh)工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法設(shè)計(jì)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，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。（4）全面構(gòu)思，周密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良

17、好的操作維修性能和使用性能，以降低產(chǎn)品的維修費(fèi)用和使用費(fèi)用。共一百二十四頁8.3 電子產(chǎn)品的散熱電子產(chǎn)品工作時的輸出功率往往只占設(shè)備輸入功率的一部分，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來。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熱源。尤其是一些耗散功率較大的元器件，如變壓器、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，電子產(chǎn)品的溫度與周圍的環(huán)境溫度也有密切的聯(lián)系。當(dāng)環(huán)境溫度較高時，電子產(chǎn)品工作時所產(chǎn)生的熱能就難以散發(fā)出去，將使產(chǎn)品溫升提高。由于產(chǎn)品內(nèi)的元器件都有一定的工作溫度范圍，若超過其極限溫度，就將到引起產(chǎn)品工作環(huán)境的改變，縮短使用壽命，甚至損壞。電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)(shj)，就是根據(jù)傳熱

18、學(xué)的基本原理，采取各種散熱手段，使產(chǎn)品的工作溫度不超過其極限溫度，從而保證電子產(chǎn)品在預(yù)定的環(huán)境條件下穩(wěn)定可靠地工作。共一百二十四頁8.3.1 工作溫度的影響(yngxing)1. 溫度對變壓器、扼流圈的影響一般變壓器、扼流圈的允許溫度應(yīng)低于95。溫度過高對這兩類元件的影響，除降低其使用壽命外，絕緣材料的性能也將下降(xijing)。2. 溫度對半導(dǎo)體器件的影響溫度對半導(dǎo)體器件影響最為顯著，過高的溫度會使器件的工作點(diǎn)發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大、信號失真，嚴(yán)重時引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的工作溫度不能過高，如鍺管不超過70100；硅管不超過150200。3. 溫度對電阻器的影響電阻器在溫

19、度升高后會出現(xiàn)使用功率下降(xijing)，導(dǎo)致其壽命降低。如RTX型碳膜電阻，當(dāng)環(huán)境溫度為40時，允許的使用功率為標(biāo)稱值的100%；環(huán)境溫度增至100時，允許使用功率僅為標(biāo)稱值的20%。另外，溫度過高能使熱噪聲增大。溫度變化同樣會使其阻值變化，溫度每升高或降低10，其阻值大約變化1%。共一百二十四頁4. 溫度對電容器的影響溫度對電容器的影響主要是降低其使用壽命。通常認(rèn)為，在超過規(guī)定允許溫度下工作時，溫度每升高10壽命降低一半。此外，溫度的變化也會引起電容量、功率因素等參數(shù)的變化。5. 溫度對電子管的影響電子管的玻璃殼溫度不得超過150200。過高的溫度使電子管內(nèi)的吸氣劑、各個電極和玻璃殼排放

20、氣體，使電子管的真空度下降，影響其工作性能。此外，高溫會使玻璃殼產(chǎn)生熱應(yīng)力而損壞，使管內(nèi)的氣體電離(dinl)，電離(dinl)后的離子將轟擊陰極，破壞其涂覆層，導(dǎo)致發(fā)射率下降，加速老化，降低壽命。電子設(shè)備工作時的極限溫度應(yīng)以元器件的最低極限溫度來要求。考慮到設(shè)備的環(huán)境溫度一般為40+50，所以電子設(shè)備工作時，機(jī)內(nèi)的溫度一般不超過5080。表8-列出了常用元器件表面的允許溫度值。共一百二十四頁表8- 常用(chn yn)元器件的允許溫度元件名稱允許溫度（ ）元件名稱允許溫度（ ）碳膜電阻120薄膜電容60-130碳質(zhì)電阻150陶瓷電容80-85金屬膜電阻100鍺晶體管70-100涂釉線繞電阻2

21、25硅晶體管150-200印刷電阻85硒整流器75-85鋁質(zhì)電解電容60-85電子管150-200電介質(zhì)電容60-85變壓器95云母電容70-120扼流圈95共一百二十四頁8.3.2 熱的傳導(dǎo)(chundo)方式熱能總是自發(fā)的從高溫物體向低溫物體傳播，熱能的傳播有三種基本方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。這三種方式往往同時存在，在考慮電子設(shè)備的散熱時，可根據(jù)具體情況只考慮其中一種或兩種主要的，而忽略其次要的。1. 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)是指熱量(rling)由物體內(nèi)部某一部分傳遞到另一部分，或是兩物體相互接觸時，由一個物體傳給另一個物體。熱量(rling)是度量熱能大小的物理量。熱量(rling)由熱端（高溫）向

22、冷端（低溫）傳遞。導(dǎo)熱系數(shù)是一個表示材料導(dǎo)熱能力的物理量。不同材料有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)越大，說明物體導(dǎo)熱性能越好。通常把值小于023 kJ /(mh)的材料稱為絕熱材料。一些常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)列于表8-2中。共一百二十四頁利用熱傳導(dǎo)散熱的主要措施有: (1)選用(xunyng)導(dǎo)熱系數(shù)大的材料制造導(dǎo)熱零件,可降低熱阻。如用銅或鋁等材料作散熱器。(2)擴(kuò)大熱傳導(dǎo)零件間的接觸面積和壓力,接觸面應(yīng)光滑平整。也可在兩接觸面間涂硅脂,或墊入軟金屬箔,如銦片、銅箔等措施以降低接觸熱阻。（3）盡量縮短熱傳導(dǎo)路徑。導(dǎo)熱路徑中不應(yīng)有絕熱或隔熱元件。表8-2 常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)材料名稱試驗(yàn)溫度 （）導(dǎo)熱系數(shù)

23、kJ /(mh)材料名稱試驗(yàn)溫度 （）導(dǎo)熱系數(shù)kJ /(mh)銀（999%）20407氧化鈹20208-225 銅20372陶瓷基片20125-292鋁（純）20203石英玻璃2013鋁合金20164云母2005黃 銅20 99尼龍20017-024碳素鋼2053水2006焊 錫2033空氣200026共一百二十四頁2. 熱對流熱對流是指在氣體或液體中，由于存在溫度(wnd)差、密度差和壓力差而流動進(jìn)行的熱量傳遞。對流有自然對流和強(qiáng)迫對流。熱交換發(fā)生流體（氣體或液體）與高溫物體（固體）之間時，熱傳導(dǎo)與對流同時存在，這種情況稱為對流換熱。（1）自然對流與強(qiáng)迫對流由于流體運(yùn)動的原因不同，可分為自然

24、對流和強(qiáng)迫對流兩種熱對流。自然對流：自然對流是由于冷熱流體的密度不同而引起介質(zhì)自然運(yùn)動。如空氣的對流是因空氣受熱后體積膨脹，故其密度和比重都要降低，形成了自然對流循環(huán)。強(qiáng)迫對流：強(qiáng)迫對流是受機(jī)械力的作用（如風(fēng)力，鼓風(fēng)機(jī)，水泵等）促使流體運(yùn)動，使流體高速地掠過發(fā)熱物體（或高溫物體）表面。（2）利用對流散熱主要措施 加大溫差，即降低物體周圍對流介質(zhì)的溫度(wnd)。 加大散熱面積，采取有利于對流散熱的散熱器和安裝位置。如將散熱器制成肋片、直尾形和叉指形等。 加大對流介質(zhì)的流動速度，選擇有利于對流換熱的流體介質(zhì)，以帶走更多的熱量。如強(qiáng)迫對流比自然對流的速度高，水比空氣的對流散熱能力強(qiáng)。共一百二十四頁

25、3. 熱輻射熱輻射是熱能以電磁波（紅外波段）的形式向外界輻射，傳給另一個物體。任何物體都在不斷地輻射能量，輻射能射向其它物體后，一般總是部分地被吸收，一部分被反射，另一部分穿透該物體。物體所吸收的那部分能量又輻射到另外物體上，也同樣發(fā)生吸收、反射和穿透過程。這種能量之間互變現(xiàn)象（熱能輻射熱能），就是輻射換熱的過程。一個物體在熱輻射過程中是放熱還是吸熱，決定(judng)于該物體在同一時間內(nèi)放射和吸收輻射能之差。輻射能量的大小與物體溫度的四次方成正比。利用熱輻射來散熱的主要措施有：（1）在零部件或散熱片上涂覆黑色或有色粗糙的漆，以增強(qiáng)輻射能力。對熱敏感元件的表面應(yīng)做成光亮的表面，以減小吸收輻射熱

26、。（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。共一百二十四頁8.3.3 整機(jī)的散熱與防熱散熱就是利用熱的傳導(dǎo)、對流和輻射，把電子產(chǎn)品內(nèi)的熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。電子產(chǎn)品常用的散熱方法有：自然散熱，強(qiáng)制風(fēng)冷，液體冷卻，蒸發(fā)冷卻，半導(dǎo)體制冷，熱管傳熱等。絕大部分熱功率密度不大的電子設(shè)備，一般都采用自然散熱及強(qiáng)迫通風(fēng)散熱。自然散熱是指不用外部冷卻手段，而是利用發(fā)熱元件、器件或整機(jī)與周圍環(huán)境之間的熱傳導(dǎo)、對流及輻射進(jìn)行(jnxng)散熱。強(qiáng)制風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行(jnxng)鼓風(fēng)或抽風(fēng)，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動的速度，達(dá)到散熱目的。一般情況下，電子產(chǎn)品的自然散熱有兩種熱流途徑：（1）在封閉

27、式機(jī)箱（如圖8-（a）所示）里，首先，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量是通過對流、輻射和傳導(dǎo)等傳向機(jī)殼，然后再由機(jī)殼通過對流和輻射將熱量散發(fā)到周圍空氣中去，從而使設(shè)備達(dá)到冷卻的目的。共一百二十四頁（2）對于敞開式機(jī)箱（如圖8-（b）所示）而言，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量，一方面通過傳導(dǎo)和輻射給機(jī)箱外殼；另一方面，由于機(jī)箱外殼開有通風(fēng)孔，通過機(jī)箱內(nèi)外(niwi)空氣對流和機(jī)箱外殼外表面的熱輻射將熱量傳到周圍空氣中去。通過上述分析可以看出，要改善電子產(chǎn)品的自然散熱效果，必須從兩方面來考慮：一方面是改善產(chǎn)品內(nèi)部的電子元器件向機(jī)殼的傳熱能力；另一方面是提高機(jī)殼向外界的熱傳遞能力。共一百二十四頁1. 機(jī)箱（殼）的散熱設(shè)計(jì)電子

28、產(chǎn)品的機(jī)箱在自然散熱中起著重要作用。它接受設(shè)備內(nèi)部熱量，并將其散發(fā)(snf)到周圍空間中去，散熱設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮：（1）機(jī)殼的材料導(dǎo)熱性能要好，以加強(qiáng)機(jī)箱內(nèi)外表面的熱傳導(dǎo)。可選擇導(dǎo)熱性好的金屬（如用鋁合金）材料來做機(jī)殼，這是因?yàn)闄C(jī)殼內(nèi)部的熱量可以通過內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件傳導(dǎo)給機(jī)殼，再由機(jī)殼以熱輻射和熱對流的形式傳給周圍空間。（2）合理設(shè)計(jì)機(jī)殼表面的形狀，增強(qiáng)熱輻射能力。為了提高機(jī)殼的熱輻射能力，宜采用粗糙表面，并涂覆無光澤漆，其色彩可根據(jù)需要選擇。例如黑色皺紋漆，其熱輻射效果最好。（3）開通風(fēng)孔，加強(qiáng)對流散熱能力。在機(jī)殼上合理地開通風(fēng)孔，可以顯著地加強(qiáng)氣流的對流換熱作用。通風(fēng)孔的位置可開在機(jī)

29、殼的頂部和底部及兩側(cè)面。兩側(cè)通風(fēng)孔的位置應(yīng)注意防止氣流短路而影響散熱效果。通風(fēng)孔的位置一定要對準(zhǔn)發(fā)熱元件，使冷空氣起到直接冷卻元件的作用。通風(fēng)口的進(jìn)出口開在溫差最大的兩處，并且進(jìn)風(fēng)口要盡量低，出風(fēng)口盡量高。共一百二十四頁圖8-2所示的是常見的幾種通風(fēng)孔的形式。冷空氣經(jīng)過機(jī)殼下部的通風(fēng)孔進(jìn)入機(jī)箱，經(jīng)發(fā)熱(f r)元件吸收熱量，被加熱后的空氣通過機(jī)殼上部的通風(fēng)孔流出，如此循環(huán)，達(dá)到散熱的目的。圖8-2（a）所示之孔為沖壓而成，制造簡單，但灰塵容易進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。在孔比較大時，可用金屬絲紡織的網(wǎng)格蓋住，而金屬網(wǎng)用框子固定在外殼孔的邊緣上，如圖8-2（b）所示。沖制百葉窗是目前應(yīng)用最廣泛的一種，如圖8-

30、2（c）所示。因?yàn)榘偃~窗可以防止灰塵直接落入設(shè)備內(nèi)，并且可以提高機(jī)殼的強(qiáng)度。共一百二十四頁2. 產(chǎn)品內(nèi)部電子元器件的散熱電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱源主要是一些發(fā)熱電子元器件，如變壓器、扼流圈、電阻、電子管、晶體管、可控硅以及集成電路等。（1）變壓器 變壓器主要靠傳導(dǎo)散熱。如果變壓器不加屏蔽罩，則鐵芯與支架、支架與固定面應(yīng)有良好的接觸，使其熱阻最小。對于加屏蔽罩的變壓器，除要求外罩與固定面良好接觸外，可將變壓器在固定面上用支架墊高，并在底板上開通風(fēng)孔，使氣流形成對流，如圖8-3所示。（2）電阻 電阻的溫度與其型式、尺寸、功率(gngl)損耗、安裝位置以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。電阻一般是通過固定連接片或引線兩

31、端的傳導(dǎo)以及本身的的輻射、對流進(jìn)行散熱的。電阻表面常涂覆無光澤的粗糙漆，放置的位置應(yīng)便于對流散熱，并加大與其他元件之間的距離。共一百二十四頁（3）晶體管 對于功率小于100mW的晶體管，一般可不加散熱器，靠其管殼及本身引線的對流、輻射和傳導(dǎo)散熱。至于大功率晶體管則應(yīng)采用散熱器。 （4）電子管 不帶屏蔽(pngb)罩的電子管，其傳熱的主要方式是對流和輻射，而導(dǎo)熱是次要的。帶屏蔽(pngb)罩的電子管散熱條件要差些，一般在罩的頂部開孔作為出風(fēng)口，在罩的下部與玻璃殼間有氣隙孔作為進(jìn)風(fēng)口，形成自然對流，使管子散熱。（5）集成電路 對于一般集成電路的散熱，主要依靠其外殼及引出線的對流、輻射和傳導(dǎo)散熱。如

32、圖8-4所示。當(dāng)集成電路的熱流密度超過06W/cm2時，應(yīng)裝散熱裝置，以減小管殼與周圍環(huán)境的熱阻。共一百二十四頁3. 防熱措施1）合理布置元器件（1）在布置元器件時，元器件與元器件間、元器件和結(jié)構(gòu)件之間應(yīng)保持一定距離，以利空氣的流動，增強(qiáng)對流傳熱。一般(ybn)可參考下面幾種關(guān)系：對鄰近的兩垂直發(fā)熱表面，如圖8-5（a），d/L=025；對鄰近的垂直發(fā)熱表面與冷表面，如圖8-5（b），dmin=25mm；對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的上表面之間；如圖8-5(c)，d/D=085；共一百二十四頁對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的垂直表面之間，如圖8-5(d)，d/D=07；對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的水

33、平平底面之間，如圖8-5(e)，d/D=065。 （2）在印制板上安裝各種半導(dǎo)體器件時，應(yīng)注意將功率大、發(fā)熱量大的晶體管和集成電路放在氣流的上游（入口處），將功率小、發(fā)熱量小的晶體管和集成電路和在氣流的下游（出口處），這樣可使整個印制板上元件的溫度較為均勻。（3）在布置元器件時應(yīng)將不耐熱的元件（如電解電容器）放在氣流的上游，而將本身發(fā)熱又耐熱的元件如電阻、變壓器等放在氣流的下游。（4）對熱敏感元件，在結(jié)構(gòu)上可采用“熱屏蔽”方法來解決(jiju)，如圖8-6所示，采用熱屏蔽能使設(shè)備內(nèi)部造成溫差，形成熱區(qū)和冷區(qū)。共一百二十四頁2）合理安排印制板 對印制板的位置排列，如設(shè)備內(nèi)只安排一塊印制板，無論印

34、制板水平放置還是垂直放置，其元器件溫升區(qū)別不大。如設(shè)備內(nèi)安排幾塊或幾十塊印制板，這時應(yīng)垂直并列安裝，每塊印制板之間的配置間隔保持30mm以上，以利于自然對流散熱。為了提高印制電路板的散熱能力，可在印制板和元器件之間設(shè)置導(dǎo)熱條，以強(qiáng)化傳導(dǎo)散熱。圖8-7是在集成電路的主體墊上銅或鋁的帶狀導(dǎo)熱條，以減小管殼與周圍環(huán)境的熱阻。也可在多層印制板的表面(biomin)留出較寬的條形銅箔作為導(dǎo)熱用。為了降低元件與導(dǎo)熱條之間的熱阻，可在其接觸面間涂覆硅脂。共一百二十四頁3）合理安排機(jī)箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)件（1）應(yīng)合理地布置機(jī)箱進(jìn)出風(fēng)口的位置，盡量增大進(jìn)出風(fēng)口之間的距離和它們的高度差，以增強(qiáng)自然對流。圖8-8（a）表示進(jìn)

35、出風(fēng)口位置不當(dāng)，有一部分空間不能內(nèi)外對流，使局部散熱不好。（2）對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(z i)或阻斷自然對流的氣流。圖8-8（b）所示為固定印制板電路板采用的“空格式”結(jié)構(gòu)，用金屬條支持印制板插座，具有流動阻力小，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。而圖8-8（c）為大面積底板擋住了機(jī)箱底部的通風(fēng)孔，使空氣不得不拐彎并流過較長的路徑，這對自然對流很不利。共一百二十四頁4. 強(qiáng)制風(fēng)冷強(qiáng)制風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)或鼓風(fēng)，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動速度，達(dá)到散熱的目的。強(qiáng)制風(fēng)冷適用于中、大功率的電子設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)用低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)(yu

36、din)，所以它是目前應(yīng)用最多的一種強(qiáng)迫冷卻方法。強(qiáng)制風(fēng)冷有抽風(fēng)冷卻和鼓風(fēng)冷卻兩種基本形式。（1）抽風(fēng)冷卻 抽風(fēng)冷卻分有風(fēng)管和無風(fēng)管兩種形式，如圖8-9所示。抽風(fēng)冷卻主要適用于熱耗散比較分散和整機(jī)。熱量經(jīng)專門的風(fēng)道或直接排到設(shè)備周圍的大氣中。抽風(fēng)的特點(diǎn)是風(fēng)量大，風(fēng)壓小，各部分風(fēng)量分布比較均勻。抽風(fēng)機(jī)常裝在機(jī)柜頂部或機(jī)柜兩側(cè)，其出風(fēng)口也在此處并面對大氣。進(jìn)風(fēng)口在機(jī)柜的下部，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)裝濾塵器。無風(fēng)管的抽風(fēng)系統(tǒng)多用于機(jī)柜內(nèi)各元件冷卻表面風(fēng)阻較小的設(shè)備。當(dāng)各單元有熱敏感元件時，為防止上升氣流流過熱敏感元件，就需用專用的抽風(fēng)管道。此時，上下各單元互不通氣，氣流方向如圖8-9（b）所示，進(jìn)風(fēng)口開在機(jī)柜兩側(cè)

37、，并裝防塵器。共一百二十四頁（2）鼓風(fēng)冷卻 鼓風(fēng)冷卻可分為有鼓風(fēng)管道和無鼓風(fēng)管道兩種，如圖8-10所示。鼓風(fēng)的特點(diǎn)是風(fēng)壓大，風(fēng)量比較集中。適用于各單元(dnyun)需要有專門風(fēng)道冷卻，風(fēng)阻較大、元件較多的情況下。圖8-10（a）為有風(fēng)管形式，這樣便于控制各單元(dnyun)的風(fēng)量。圖8-10（b）為無風(fēng)管形式，適用于在底層內(nèi)具有風(fēng)阻較大的元件，中上層無熱敏元件的情況。除了強(qiáng)制風(fēng)冷散熱以外，對于一些特殊需要的電子設(shè)備還可以采用液體冷卻、蒸發(fā)冷卻、半導(dǎo)體致冷和熱管裝置散熱，可根據(jù)需要加以選擇，讀者可參考其他資料。共一百二十四頁8.3.4 安裝(nzhung)散熱器的注意事項(xiàng)在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時，對功率較

38、大的半導(dǎo)體器件，如大功率三極管、硅整流二極管、單向晶閘管、雙向晶閘管、穩(wěn)壓集成電路、各種大功率模塊等，必須認(rèn)真地考慮其散熱問題。半導(dǎo)體器件在工作時要靠散熱的方法來降低其溫度。對中、小功率晶體管來說，由于其功率消耗很小，一般靠它的外殼散熱就可以(ky)了。而對于大功率晶體管而言，由于有大量的電流流過集電結(jié)，會產(chǎn)生較多的熱量，因此必須采用散熱措施，常用的方法是把晶體管安裝在散熱器上，以利于自然對流與輻射換熱。散熱器一般用導(dǎo)熱性能良好的銅、鋁等金屬制成，表面涂黑，晶體管裝上散熱器后，熱阻大大降低，最大允許集電極功耗顯著增加，一般可增大5倍以上，所以在輸出功率大于1W時，晶體管總是要裝上適當(dāng)?shù)纳崞鳌?/p>

39、共一百二十四頁1. 散熱器的形式散熱器的形式很多，常見的有平板型散熱器、鋁型材散熱器、叉指形散熱器等。（1）平板型散熱器 平板型散熱器（俗稱散熱片）是最簡單的一種散熱器，如圖8-11（a）所示。它由153mm厚的金屬薄板制成，一般多為正方形或長方形的鋁板或鋁合金板。對于一些中、小功率(gngl)的晶體管，可以直接安裝在金屬板上進(jìn)行散熱。若要使所占的空間較小，則大多垂直安裝，而且垂直安裝的熱阻比水平安裝要小。（2）鋁型材（平行筋片）散熱器 鋁型材散熱器是鋁合金擠壓成型的具有平行筋片的鋁型材做成的散熱器，如圖8-11（b）所示。這種散熱器在較大的耗損功率(gngl)PC下具有較小的熱阻RTf又，因

40、而其散熱能力強(qiáng)，一般用于大、中功率(gngl)晶體管的散熱器。（3）叉指型散熱器 叉指形散熱器是用鋁板沖制而成的，如圖8-11（c）所示。這種散熱器制作工藝簡單，結(jié)構(gòu)形式多樣，可作為中、大功率(gngl)晶體管的散熱用。共一百二十四頁目前，平行筋片散熱器和叉指形散熱器已標(biāo)準(zhǔn)化（參見SJ1266-77），并被廣泛使用。有關(guān)散熱器的型號和結(jié)構(gòu)尺寸，請參閱半導(dǎo)體器件用散熱手冊。 2. 散熱器安裝注意事項(xiàng)（1）散熱效果好壞與安裝工藝有密切關(guān)系，安裝時應(yīng)盡量增大功率器件與散熱器的接觸面積，降低接觸熱阻，提高傳熱效果。（2）在半導(dǎo)體功率器件工作時實(shí)際結(jié)溫小于最大結(jié)溫的情況下，應(yīng)盡量選用體積小、重量輕的規(guī)格

41、。（3）如果要把接觸熱阻降得低一些，安裝時可在功率器件與散熱器之間加一層薄的導(dǎo)熱硅脂，可以降低熱阻25%30%。（4）安裝時需要在半導(dǎo)體器件與散熱片之間墊導(dǎo)電或絕緣墊片時，必須采用低熱阻材料，如紫銅箔、鋁箔，或薄云母片、聚酯薄膜等。（5）安裝一只半導(dǎo)體器件（如一只金屬殼封裝的7812三端集成穩(wěn)壓器）時，其安裝孔（或一組孔）應(yīng)該設(shè)置(shzh)在散熱器基面的中心，即L/2位置；當(dāng)安裝兩只或兩只以上半導(dǎo)體器件時，其安裝孔（或組孔）的位置，應(yīng)該認(rèn)定在散熱器基面中心線均等位置上。共一百二十四頁（6）半導(dǎo)體功率器件與散熱器安裝好后，不宜再對半導(dǎo)體功率器件或散熱器進(jìn)行機(jī)械加工或整形，否則極易使它們變形，增

42、加接觸熱阻。緊固散熱器時應(yīng)保證螺釘扭力一致。（7）單面肋片式散熱器適于在電子裝備的外部（如安裝在機(jī)箱外部）作自然風(fēng)冷。這有利于半導(dǎo)體功率器件的通風(fēng)(tng fng)散熱，又可降低機(jī)內(nèi)的溫升。通常將它們安裝在機(jī)箱后面。（8）采用自然冷卻時，應(yīng)使散熱器的斷面垂直于水平面方向；采用強(qiáng)制風(fēng)冷時，應(yīng)使氣流向平行于散熱器的肋片方向。（9）當(dāng)半導(dǎo)體功率器件需要絕緣時，應(yīng)盡可能不用在管殼下墊絕緣片的辦法，而采取在散熱器與機(jī)架（底座）間絕緣的方法。（10）采用鋁型材散熱器時，應(yīng)注意長度與寬度要配合得當(dāng)，以便于電子裝置的總體安排。共一百二十四頁8.4 電子產(chǎn)品的氣侯防護(hù)(fngh)在生產(chǎn)、儲運(yùn)和使用過程中，電子產(chǎn)

43、品會受到各種環(huán)境和氣候的影響。溫度、濕度、氣壓及空氣中的各種化學(xué)物質(zhì)等因素將使設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料遭受腐蝕、老化及霉?fàn)€等不同程度的破壞，從而引起設(shè)備內(nèi)元器件、零部件的性能變化，絕緣程度下降，甚至發(fā)生漏電、短路、直至完全失效。8.4.1 氣侯防護(hù)的要素由于電子設(shè)備的使用環(huán)境和工作條件極為復(fù)雜多樣，為減少和避免環(huán)境氣候?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的影響，必須考慮以下三個方面：（1）合理的選用防護(hù)材料這是從根本上提高設(shè)備內(nèi)元器件、零部件抗氣候因素影響能力的辦法。例如選用耐蝕性良好的金屬和非金屬（包括油漆漆膜）材料，耐濕性高的絕緣材料以及化學(xué)穩(wěn)定性好的材料等。當(dāng)然在選用材料時，還會受到一些(yxi)其它條件的約束，如強(qiáng)度、

44、電氣、加工性能和經(jīng)濟(jì)性等。因此必須綜合考慮各方面因素，選用較理想的材料來制造元器件及零部件。共一百二十四頁（2）采用恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)方法對電子設(shè)備的整機(jī)、元器件、零部件、機(jī)殼以及有機(jī)與無機(jī)絕緣材料等，采用相應(yīng)的化學(xué)和電化學(xué)防護(hù)方法，可以提高它們抗各種氣候因素影響能力。化學(xué)和電化學(xué)防護(hù)方法的選擇，與設(shè)備、元器件、零部件所采用的材料和使用環(huán)境有關(guān)。通常的防護(hù)方法有：電鍍、油漆、化學(xué)涂覆等。對于一些在濕熱地區(qū)或其它特殊氣候條件下使用的設(shè)備，必須采用一些特殊的防潮濕、防鹽霧、防霉菌等化學(xué)防護(hù)方法。（3）采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施密封是防止潮濕及其他腐蝕性介質(zhì)長期影響的的效辦法。對于長期工作在惡劣氣候條件下和氣壓很低

45、條件下的電子設(shè)備可采用各種密封結(jié)構(gòu)。例如全自動洗衣機(jī)的程控電路板在完成焊接組裝之后，用透明樹脂膠密封，可以較好的起到防潮作用；有的設(shè)備機(jī)殼采用密封結(jié)構(gòu)，把設(shè)備或分機(jī)、部件，密閉在外殼內(nèi)部，使之與外界空氣永久地或在一定(ydng)時間內(nèi)隔絕，因而防護(hù)較為徹底。共一百二十四頁對電子產(chǎn)品影響(yngxing)較大的不利因素有潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體等，其中潮濕的影響(yngxing)是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，使空氣濕度達(dá)到飽和而使機(jī)內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，使電性能下降，故障率上升。對庫存設(shè)備、閑置設(shè)備或周期性停機(jī)（例如一班制工作方式）設(shè)備的開機(jī)通電更容易發(fā)生不良現(xiàn)象。

46、潮濕能加速金屬材料的銹蝕，在有鹽霧和酸堿等腐蝕性物質(zhì)的空氣作用下，金屬的腐蝕更加嚴(yán)重。在一定溫度下，潮濕能促使霉菌的生長，并引起非金屬材料霉?fàn)€。因此，防潮濕、防鹽霧、防霉菌三者緊密相關(guān)，在工藝上應(yīng)同時進(jìn)行考慮，習(xí)慣上我們稱之為防護(hù)“三要素”。共一百二十四頁8.4.2 潮濕(chosh)的防護(hù)電子設(shè)備防潮的主要目的，就是在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸及使用（存放）過程中，確保各個元器件(qjin)、零部件和整個產(chǎn)品的工作能力。受到潮濕空氣侵蝕的電子產(chǎn)品，在其元器件(qjin)或材料表面會凝聚一層水膜，并逐漸滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，導(dǎo)致零部件電氣短路、漏電

47、或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護(hù)作用。潮氣的侵入會引起電子器件(qjin)發(fā)生下列故障：電阻器額定值逐漸增大或減小，直到電阻器斷路或短路。電容器增大電極回路內(nèi)的電阻或造成短路，增大電容量、損耗和漏電，出現(xiàn)極板短路，降低擊穿電壓。半導(dǎo)體器件(qjin)會引起雙極型器件(qjin)反向電流和增益的漂移；引起場效應(yīng)管的開啟電壓、溝道電流和跨導(dǎo)的漂移。共一百二十四頁上述種種變化的結(jié)果，必然會降低參數(shù)的可靠性或增大偶然失效的幾率。參數(shù)可靠性的降低，將導(dǎo)致信號失真到使電子設(shè)備不能完成其正常功能。偶然失效幾率的增大會縮短設(shè)備的平均故障間隔時間，增加設(shè)備的維護(hù)成本。嚴(yán)重時會導(dǎo)致電子設(shè)備失

48、效甚至報廢。潮濕對結(jié)構(gòu)材料（金屬和介質(zhì)）的作用也會降低可靠性。使有機(jī)材料的介電常數(shù)和損耗增大，降低了體電阻、絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度。使無機(jī)材料表面上所凝結(jié)或吸附的潮濕相互作用，出現(xiàn)與腐蝕相聯(lián)系的現(xiàn)象。潮氣對結(jié)構(gòu)材料作用的結(jié)果，可能改變部件的參數(shù)；由于介質(zhì)固有電容和損耗的增大而降低電感的品質(zhì)因素；增大交叉干擾電平；降低電氣安裝的接觸電阻等。防潮濕的措施(cush)很多，常用的方法有浸漬、灌封、密封、涂覆、干燥劑等。共一百二十四頁1. 浸漬將需處理的元件或材料浸入不吸濕的絕緣漆中，經(jīng)過(jnggu)一定時間使絕緣液體進(jìn)入元件或材料的小孔、縫隙和結(jié)構(gòu)件的空隙，這種方法就是浸漬。通過浸漬，可以提高元件或材

49、料的防潮濕性能和其它性能。浸漬主要用于線繞產(chǎn)品（變壓器、電感線圈等）。浸漬時，空隙和氣孔被填滿，同時在繞組表面形成絕緣層。由于浸漬的結(jié)果，提高了電強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，以及因排擠出熱導(dǎo)率低的空氣而改善了線繞部件的導(dǎo)熱性。浸漬有一般浸漬和真空浸漬兩種方法。一般浸漬就是在大氣壓下進(jìn)行浸漬處理，真空浸漬則是在具有一定真空度的密閉容器中進(jìn)行浸漬處理。真空浸漬的效果好于一般浸漬，常用于一些關(guān)鍵元器件的防潮濕處理。常用的絕緣材料有以下幾種。（1）酚醛絕緣漆 常用的如1031丁基酚醛醇酸漆，它的流動性和干透性良好，漆膜的耐熱耐潮和介電性能較高，可供線圈浸用，但機(jī)械強(qiáng)度較差。若用它作防霉覆蓋層時，應(yīng)加05%的酸性硫

50、柳汞防霉劑。共一百二十四頁一般零部件用高頻酚醛清漆浸漬。高頻酚醛浸漬又稱膠木化。膠木化就是將零件預(yù)熱到100清除潮氣，然后趁熱浸漬，最后在120烘干。零件膠木化后，強(qiáng)度提高，耐熱性好，但變得硬而脆。若要求較高時，膠木化可進(jìn)行真空浸漬。由于膠木化的固化溫度較高，故絲紗包線的線圈不宜作膠木化處理。 （2）環(huán)氧脂無溶劑絕緣烘漆 如H30-1環(huán)氧脂無溶劑絕緣烘漆，具有良好的附著力、耐油性和柔韌性也較好，可作為高強(qiáng)度漆包線、玻璃絲包線繞制的線圈和變壓器真空浸漬材料。（3）三聚氰胺醇酸絕緣漆 如1032三聚氰胺醇酸漆，其熱固化性好，漆膜的附著力強(qiáng)，并具有較高的耐熱耐潮和介電性能。可作為工作于濕熱地帶的線圈

51、、玻璃布層壓制品和塑料表面的浸漬漆。（4）有機(jī)硅聚脂浸漬漆 如1050有機(jī)硅浸漬漆，具有良好的熱固性和浸漬能力，漆膜具有高的耐熱、耐寒和介電性能，供長期(chngq)工作溫度為180下和短期工作溫度為250300的電器線圈作浸漬用。浸漬劑的選用取決于對元件或材料提出的要求，通常浸漬劑應(yīng)具有良好的滲透能力、化學(xué)中性、表面硬化能力強(qiáng)、良好的附著能力，優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐熱、耐冷性。共一百二十四頁2. 灌封灌封在元器件本身或元器件與外殼間的空間或引線孔中，注入熱溶狀態(tài)的樹脂、橡膠等有機(jī)絕緣材料，冷卻后自行固化封閉，形成一個與外界完全隔絕的獨(dú)立的整體。灌封除可保護(hù)電子元件避免潮濕、腐蝕外，尚能避免強(qiáng)烈震動

52、、沖擊及劇烈溫度變化等對電子元件的不良影響，以提高抗張強(qiáng)度。但此法多適用于小型的單元，部件(bjin)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。常用的灌封材料有環(huán)氧樹脂、石蠟、瀝青、不飽和聚酯、有機(jī)硅橡膠及有機(jī)硅凝膠；對于小型變壓器及高壓插頭等元件宜用環(huán)氧樹脂，以提高防潮性能。環(huán)氧樹脂有高溫固化和室溫固化兩種。高溫固化的灌封防濕性能好，且強(qiáng)度較高，但其收縮率較大，對線圈的電感L和Q值影響大；室溫固化的灌封收縮率較小，對線圈的電感L和Q值影響小，但防潮性能和灌封溫度稍差。線圈（如中周、微調(diào)電感、濾波器等）常用聚乙烯醇縮丁醛膠來防潮和固定。目前采用有機(jī)硅橡膠、有機(jī)硅凝膠等灌

53、封材料，亦能起到防護(hù)電子設(shè)備免受潮濕、霉菌、鹽霧、臭氧、灰塵的侵蝕，并能起防震、防沖擊的作用。 共一百二十四頁3. 密封防止潮濕最為有效的辦法是密封。密封不僅可以防潮，還可以防水、防低氣壓、防鹽霧、防灰塵。密封就是將元器件、零部件或一些復(fù)雜的裝置，甚至整機(jī)安裝在不透氣的密封盒內(nèi)，這種防潮手段屬于機(jī)械防潮。在密封結(jié)構(gòu)的外表面，可以用高強(qiáng)度的化學(xué)涂料進(jìn)行涂覆或灌注，還可以將密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部抽成真空或填充氮?dú)?、氦氣等惰性氣體，這樣不僅在普通大氣條件下能達(dá)到極為滿意的防護(hù)效果，即使在濕熱帶、寒帶、地下、水中、高空等惡劣氣候條件下，也有良好的防潮效果。但是，密封防護(hù)要比其他防護(hù)（如化學(xué)涂覆、浸漬、灌封）造價

54、高得多，而且結(jié)構(gòu)工藝也較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)小型化。這是因?yàn)榻饘偻鈿っ芊猓鋬?nèi)部散熱較為困難，元器件排列(pili)不能過于緊湊的緣故。共一百二十四頁4. 其它防潮濕手段除以上介紹的防潮措施外，還可以用蘸漬、涂覆的辦法。蘸漬是把待處理的元器件，短時間（幾秒鐘）浸在絕緣漆中，使元件、零件表面形成一層薄絕緣漆膜，或采用(ciyng)涂覆的辦法，在元件表面上涂上一層絕緣漆膜。作為防潮濕的輔助手段，有時可對某些設(shè)備用定期通電加熱的方法來驅(qū)除潮氣，也可以用吸潮劑吸掉潮氣。常用硅膠作吸潮劑，它具有很大的吸水性，可吸收它本身重量的30%的水分，硅膠吸水達(dá)到飽和時呈藍(lán)紫色，可在120150的烘箱中烘干后繼續(xù)使用。共

55、一百二十四頁8.4.3 鹽霧的防護(hù)(fngh)鹽霧是海水被海風(fēng)吹卷，及海浪對海岸的沖擊后，使海水微滴被卷入空中，與潮濕大氣結(jié)合所形成的一種帶有鹽分的霧狀氣體，它主要發(fā)生在海上和近海地區(qū)。在陸上可因鹽堿被風(fēng)刮起或鹽水蒸發(fā)而引起。鹽霧對電子產(chǎn)品的危害主要表現(xiàn)為對元器件、材料和線路的腐蝕或改變其電性能（如對高電阻形成旁路等）。如使電子裝置內(nèi)部的零件和電子元器件表面上蒸發(fā)析出固體結(jié)晶鹽粒，引起絕緣強(qiáng)度下降，造成短路、漏電。很細(xì)的結(jié)晶鹽粒若侵入電位器、可變電容器的運(yùn)動部分會加速磨損。對各種金屬和電鍍層的進(jìn)行(jnxng)腐蝕。鹽霧的防護(hù)方法主要是在普通電鍍的基礎(chǔ)上進(jìn)行(jnxng)改進(jìn)。或采用密封機(jī)殼、

56、機(jī)罩，使設(shè)備與鹽霧環(huán)境隔開。對關(guān)鍵元件進(jìn)行(jnxng)灌封或加其他密封措施。電鍍時應(yīng)從嚴(yán)格電鍍工藝著手，保證鍍層厚度，選擇適當(dāng)?shù)腻儗臃N類。共一百二十四頁（1）嚴(yán)格電鍍工藝鍍前進(jìn)行嚴(yán)格清洗工作。因?yàn)楣ぜ洗嬖诘匿P蝕、油污、臟物等，如不徹底清洗干凈，將嚴(yán)重影響鍍層與金屬基體的結(jié)合力，電鍍后便會出現(xiàn)鍍層變暗、起泡、脫落和針孔等現(xiàn)象。特別是現(xiàn)在廣泛采用無氰電鍍，使用弱性電解液，如電鍍前處理不徹底，會使鍍件表面留有少量的油污與雜質(zhì)，也易造成鍍層起泡、變暗和出現(xiàn)針孔。（2）保證電鍍層的厚度鍍層厚度與防鹽霧能力關(guān)系很大。例如，在鋼鐵(gngti)上鍍鎘，防鹽霧能力一般比鍍鋅要強(qiáng)許多。但鍍鎘層如果少于10m

57、，在鹽霧中的防護(hù)能力就很差。而鋅鍍層只要達(dá)到24m以上的厚度，并使鍍層鈍化好，在鹽霧中也能獲得較好的防護(hù)能力。由于鍍鋅比鍍鎘在價格上要便宜得多，所以常用提高鋅鍍層的厚度，并結(jié)合鈍化處理與表面油漆涂覆來代替鍍鎘，作為防鹽霧處理。共一百二十四頁（3）選擇鍍層的種類鍍層所用材料不同，抵抗鹽霧腐蝕的能力也是不一樣的。在普通電鍍層中，如果嚴(yán)格控制工藝條件，使鍍層厚度與鈍化膜都符合熱帶產(chǎn)品要求，例如，在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鎘，在銅和銅合金表面鍍鎳與鍍銀，這些鍍層經(jīng)過鈍化處理，都會有較好的防鹽霧與抗腐蝕能力。若在鍍層表面，再增加一層化學(xué)涂料（如油漆）的保護(hù)膜，則防鹽霧與抗腐蝕能力更加提高。近年來，人們發(fā)現(xiàn)在鋼鐵

58、上鍍鉛錫合金、鎳鈷合金等，具有十分滿意的抵抗鹽霧和海水侵蝕的能力。尤其是鉛錫合金價格便宜，所以(suy)在電子工業(yè)中廣泛用作防腐蝕的電鍍材料。另外，對一些有特殊要求的電子元器件，也有采用鍍鉑、鍍鈀、鍍銠等措施的。鉑、鈀、銠化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，但這些材料稀少，價格昂貴。共一百二十四頁8.4.4 霉菌(mjn)的防護(hù)霉菌是一種生長在營養(yǎng)基質(zhì)上而形成(xngchng)的真菌。它不僅生長在土壤中，而且可以在很多非金屬材料、有機(jī)物、無機(jī)物的表面上生長。霉菌種類繁多。對濕熱特別敏感，繁殖力強(qiáng)。最適宜繁衍環(huán)境是溫度1535、相對濕度高于70%。霉菌的傳播途徑很多，它的孢子體型極小，大多數(shù)直徑在110m之間，易

59、于隨空氣流動而傳播。凡是空氣能潛入的地方，它都可能進(jìn)入。元器件上的灰塵、人手留下的汗跡、油脂都能為它提供營養(yǎng)。霉菌在繁殖的過程中，直接破壞了作為它的培養(yǎng)基的材料，如皮革、橡膠，某些涂料和部分塑料，使材料性能劣化，會造成表面絕緣電阻下降，漏電增加；霉菌侵蝕過的靈敏電子線路，其頻率、阻抗特性會發(fā)生惡劣變化；霉菌還會破壞元器件和電子裝置的外觀，使本來漂亮的產(chǎn)品變得暗淡無光。霉菌的代謝物也會對金屬材料引起間接的腐蝕。共一百二十四頁霉菌的防護(hù)方法有以下幾種：（1）密封防霉 通過將設(shè)備嚴(yán)格密封，并加入干燥劑，使其內(nèi)部空氣干燥、清潔，這是防止霉菌生長的最有效措施。密封干燥，不僅可以防止霉菌侵入，而且可以阻止

60、霉菌生長。（2）控制環(huán)境條件 霉菌的生長需要一定的溫度和濕度條件，可以在生產(chǎn)車間、庫房等采用空調(diào)或其他措施以消除霉菌生長條件。此外，用足夠(zgu)的紫外線輻射、日光照射，以及定期對電子設(shè)備通電增溫，也能有效地阻止霉菌生長。 （3）使用防霉材料 一般含有天燃有機(jī)物的材料，如皮革、木材、紙制品等極易受霉菌侵蝕；而象石英粉、云母等無機(jī)材料，則不易長霉。因此電子設(shè)備應(yīng)采用以玻璃纖維、石棉、云母、石英等為填料的壓塑材料和層壓材料；橡膠宜采用氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠等合成橡膠；粘結(jié)劑及密封膠宜采用以環(huán)氧、有機(jī)硅環(huán)氧等合成樹脂（或合成橡膠）為基本成分的粘結(jié)劑；絕緣浸漬則宜用改性環(huán)氧樹脂漆和以有機(jī)硅為基本成