电子设备三防设计说明
目录
1三防设计总则 (2)
2结构件分类-----按所处环境划分 (3)
3结构设计与三防 (3)
3.1合理的结构形状 (4)
3.2避免不均匀和多相性 (4)
3.3避免尖角（特别是凸出的棱角） (4)
3.4避免凹凸不平的平面 (4)
3.5避免积水结构 (5)
3.6避免会进水的缝隙 (5)
3.7注意防尘 (6)
3.8密封式设计及密封产品的应用 (6)
3.9注意有机气氛的影响 (6)
3.10组合工序的安排 (6)
3.11焊接 (7)
3.12控制应力，避免应力腐蚀 (8)
3.13控制紧固件数量 (8)
3.14易损件 (8)
4结构件材料的选择 (8)
4.1金属材料 (8)
4.1.1Ⅰ型结构件 (8)
4.1.2Ⅱ型结构件 (9)
4.2非金属材料 (15)
4.3表面防护工艺选择 (16)
4.3.1金属材料防护的一般要求 (16)
4.3.2表面处理工艺特点及其与结构的关系 (17)
4.3.3存储运输中的包装三防要求 (18)
1三防设计总则
全过程控制原则：在产品设计的全过程中应始终注意腐蚀控制问题，即在方案论证、技术设计、材料与工艺选择、研制和生产过程中都要考虑腐蚀及其控制。
综合控制原则：产品设计时，主要从以下方面综合考虑腐蚀控制问题：环境条件、结构设计、材料选择、金属腐蚀与预防、表面防护、有效的防护包装。
防止腐蚀的基本方法：
a 采用高耐蚀性材料；
b 消除或减弱环境中的腐蚀性因素；
c 对不耐蚀材料进行耐蚀性表面处理；
d 防腐蚀结构设计；
e 电化学保护。
防腐蚀设计的基本步骤：
在开始结构设计时，首先需要了解或定位产品的工作环境、产品的使用期限，确定产品中各部位结构件的类型，再根据零件的功能目的进行详细的选择、设计。在详细设计过程中，每一个零件都需从结构形状、受力状态、材料、表面防护层、生产加工、装配、储存运输、工作寿命等以及与其相关的环境条件方面加以考虑，以使零件既能满足功能需求、又能达到最佳的防腐蚀状态。
环境类型和三防等级
2结构件分类-----按所处环境划分
a. Ⅰ型结构件：处于Ⅰ型面的结构件。
b. Ⅱ型结构件：处于Ⅱ型面的结构件
按设备工作时所处的自然环境, 将结构件分为Ⅰ型结构件和Ⅱ型结构件两
类. 除安装或工作时能与自然环境直接接触的外露零件外, 大多数零件属于Ⅱ型
结构件.
环境类型结构件类型
A类只有Ⅱ型结构件
B类除户外只有简单遮蔽的外壳属于Ⅰ型结构件, 其它属于Ⅱ型结构件.
C类外壳及附件、天馈系统是Ⅰ型结构件.
密封件内部无论何种类型的外部环境, 其内部属A类环境.
无论何种类型的外部环境, 其内部都属于Ⅱ型结构件.
3结构设计与三防
为防止腐蚀，在产品设计阶段就应当进行合理的防腐蚀结构设计。金属结构设计是否合理，对于接触腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、均匀腐蚀的敏感性影响很大。合理的结构设计使产品的腐蚀减至最小。设计时，不仅要考虑零件本身的结构，同时还应该考虑其与本系统中其它零件相互之间的关系，即考虑产品的整体结构。
3.1合理的结构形状
a. 结构形状应尽可能简单合理。形状简单的结构件容易采取防腐蚀措施；而形状复杂的结构件，其面积必然增大，与介质的接触机会增多，死角、缝隙、接头处容易使水分积存和使腐蚀介质浓缩，而引起腐蚀。简单的构件还便于排除故障，有利于维修、保养和检查。
b. 防止残余水分和冷凝液的积聚。一般来说，没有水分就不会发生腐蚀，残余水分和灰尘积存处，往往是腐蚀严重的部位，因此结构设计应考虑使水分不能积存，而且还应考虑易于涂装和维修。
3.2避免不均匀和多相性
不同的金属、气相空间、热和应力分布不均匀、以及体系中各部位间其它差别，都会引起腐蚀破坏。因此，设计时应努力使整个体系的所有条件尽可能地均匀一致。
3.3避免尖角（特别是凸出的棱角）
要避免尖锐的凹角；可能的话，拐角处尽量做成流线性、且内角半径尽可能大（一般折弯半径不能低于0.5mm，厚度低于1.0mm的薄板折弯半径不能低于0.3mm）；可能时，应规定加工精度、切口尖角度（或毛刺高度）、倒内圆角尺寸等。
3.4避免凹凸不平的平面
由于“拉丝”或“喷砂”都是使表面粗化而形成一定的装饰纹路，因此除非确实有装饰需要、否则不建议采用“拉丝”或“喷砂”处理；而且只允许在铝材、不锈钢材料表面应用。（目前装饰用的拉丝或喷砂表面粗糙度分别为：拉丝Ra 为2.2～3.4μm；喷砂Ra为1.5～1.8μm。）
应规定预防划痕的措施；规定表面的不平度；规定在制造过程中避免产生深的加工刻痕（或选择适当的装配方法），以防止形成应力集中源。宁可采用简单
的、致密的、光滑的表面，并具有理想的外形、布局和转角，而不采用复杂的不规则形状和粗糙表面。
要求电镀光亮镀层作装饰的表面，应规定其表面粗糙度Ra不大于0.8μm。
3.5避免积水结构
不应形成凹形，减少腐蚀机会。如：平面转接处应向下平滑；设备的外罩恰当地倾斜，使水流走；在可能积水和留存湿气的空间，应开设排水孔和排气孔。如图一、图二所示。
图一：转角均设计为圆角、避免尖角
图二：凹槽设计开口、利于排水
需要表面处理的零件应尽量避免盲孔。若不可避免，孔或槽的深度应尽可能在其宽度（或直径）的50％以内，宽度或直径应尽量大。
3.6避免会进水的缝隙
在加工过程中或设备工作时会导致积水的缝隙应尽可能避免。
在易积水、凝露、和渗水的结构部位，应避免窄缝；不能避免的部位，应通过改进几何形状、改进配合和表面形状等措施，或加以密封涂覆，以防止腐蚀剂进入。如户外设备外壳的接合部位、处于户外的螺钉连接部位等。
需要进行表面处理的结构件，应尽可能避免夹缝，除非能确保该夹缝不会进入溶液、或者结构上难以实现。如一些搭接点焊的结构应谨慎采用，尤其是需要
电镀者。对于折弯180°的结构（俗称“拍死边”，如图4-3-4），只允许在镀锌钢板制作的零件上使用。
图三“拍死边”的结构
3.7注意防尘
机柜、机箱空气入口处应考虑防尘措施，对防尘装置应规定定期除尘制度，防止虑尘器成为灰尘集散的污染源。
整机结构中应考虑粉尘能被尽量排出，尽可能避免粉尘在设备内循环。
3.8密封式设计及密封产品的应用
我们在产品中应用密封结构的目的大多是防水，而且只在户外产品上应用，因此不允许设计成气密式结构。这是因为气密设计一旦失效，腔内会由于日晒而增加压力，腔内气体逸出，当夜晚气温下降湿气会进入，周而复始，内部产生积水，形成100％蒸汽压使设备受潮失效。
应在无水接触的部位考虑设计足够的通风孔，使腔体内、外压力平衡；或者增加除湿措施（例如利用空调的除湿功能）；或者规定产品较短的使用寿命。
当采用密封剂或密封垫的密封结构时，并不能达到“彻底”的密封，只能是一个受控制的泄漏、或是渗透率非常小和缓和的情况。密封结构中湿气可以凝结、有机气氛腐蚀将会更严重。这时所用的密封剂或密封垫应是防潮湿、无腐蚀性、抗霉菌、非吸湿性的柔和的材料，以补偿热膨胀和收缩。密封圈可选用永久变形小的高抗撕硅胶无缝圈，不允许密封圈有接缝（允许接头进行熔焊式连接），不能采用橡胶板、垫密封。
3.9注意有机气氛的影响
当采用密封结构时必须注意有机气氛对金属及金属镀层的腐蚀。木材、塑料、橡胶、油漆、胶粘剂等非金属都会发出程度不同的对金属有腐蚀性的气体。
3.10组合工序的安排
带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊接等组合件，因存在缝隙，原则上不允许进行电化学处理（电镀、阳极化）；不同金属材料组合在一起的组
件不能一起进行溶液处理。这些组合件应尽可能采用涂漆，或在电化学处理后进行组合。
例如：需要点焊加强筋的门板可采用喷涂；搭接点焊在一起电镀的结构可以先分开电镀再采用铆接的方式；在要求压铆不同材质的螺柱（螺母）时，不能同时进行电镀或氧化处理，如铝板或冷轧钢上有不锈钢螺钉时。
3.11焊接
需进行溶液处理时，焊接应采用对头焊。若是搭接焊，则应避免间断焊接，不采用不封闭的焊缝（即应将重叠区封闭起来，使其不夹带溶液）；焊接结构的
A.搭接焊, 不好
B. 对头焊, 好
C. 断续焊, 不好
D. 连续焊, 好
E.不好
F.较好
G. 单面焊，不好 H. 双面焊，好
图四：焊接方式
3.12控制应力，避免应力腐蚀
机械应力和残余应力是应力腐蚀破裂的必要条件之一，而产生应力腐蚀的有效应力是拉伸应力。暴露在腐蚀介质中的零部件应避免承受过大的机械应力和应力集中，或采取适当的工艺措施消除内应力。宁可让结构件直接受拉或压，而不使其受弯或扭。
应优先采用使各零件或部件能装配和配合得精确得设计方案，避免使某一零件因别的零件而过分受力，尤其在焊接、铆接、螺栓孔等部位，同时应注意防止缝隙产生裂纹；应尽可能减少结构加强件和连接件的附加应力。不锈钢和黄铜等属于容易产生应力腐蚀破裂的材料，需注意此问题。
镀锌层须考虑的潜在问题：经铬酸盐钝化处理的镀锌层零件，其使用温度不得超过71℃。这对于有喷漆局部保护的零件不适用，会使裸露的锌层钝化膜失效。
“氢脆”更具有破坏性。一般是高强度钢（抗拉强度超过1000Mpa者）在电镀过程中容易出现氢脆现象。因此我们对弹簧钢零件一般不建议进行电镀；当确实要求表面导电或耐磨而选择电镀镍时，必须要求在电镀前消除应力、电镀后进行除氢处理。
3.13控制紧固件数量
尽量减少零件数量、减少凸出的紧固件的数量，使结构表面形状简单、光滑。可能时，整体件是最理想的。
3.14易损件
易于腐蚀损坏的零件，在结构上应容易维修和更换。并在维护说明中注明。如接地铜牌上的铜质螺钉。
4结构件材料的选择
4.1金属材料
4.1.1Ⅰ型结构件
尽可能采用最耐腐蚀的金属材料，如防锈铝、不锈钢、镀锌钢等（压铸件也可用于Ⅰ型结构件），且都必须在其表面增加户外型有机涂层。对于奥氏体不锈
钢制作的零件，可以不作表面涂覆处理，但仍需注意其耐腐蚀性远低于非金属（包括有机涂层）表面。
4.1.2Ⅱ型结构件
（1）普通承力结构件
一般钣金结构件多选用优质冷轧钢板（08、10钢），表面防护可以是电镀（主要为镀锌）或喷涂；若是内部结构件（装配后不易看到的）可直接应用耐指纹型电镀锌钢板（注意：这种情况下必须要求切口处的锈蚀对功能或产品外观等没有影响）。
当同时要求装饰或不适合进行表面处理时，对于受力较小的零件，外表部位可用奥氏体不锈钢、内部可用马氏体不锈钢板（但在沿海地区的无空调环境下，不推荐使用马氏体不锈钢），除钝化处理外、均可以不再作其它表面处理。
厚度要求超过3.5mm的钢钣金件，只能选用优质热轧钢板；若其表面不作机械加工处理，则必须采用喷涂的表面处理方式。
若用铝钣金件，则可根据允许的材料厚度和受力状态选用防锈铝或纯铝板。
型材也可作为承力件。铝型材要求其热处理状态应为T5或T6状态；型钢可直接应用，但表面处理也必须选择喷涂。
铝压铸件同样可用作承力件，而锌压铸件则不宜用作承力件。
棒材制作的零件，与同材料牌号的板材零件特点类似。
（2）弹性结构件
一般钢零件可选择弹簧钢材料，如65Mn等，也可用T8等（碳素工具钢）代替。其表面处理应选择磷化（或发蓝）后喷涂有机涂层。特别要求时可选择电镀镍，以满足耐磨的要求。
当要求较高的防腐蚀性、弹性要求不高、又要导电时，可选择弹性不锈钢材料。一般常用1Cr17Ni7，在多数情况下需要进行适当的热处理；除钝化以外，不需要特别的表面处理。
若要求高导电、高弹性时，推荐选用铍青铜材料，再辅助以适当的表面镀层，既耐饰、又美观，但价格昂贵。
（3）装饰性结构件
装饰性金属结构件主要是指利用金属外表（包括基材和金属镀层）作装饰要
求的零件。
对于不承受较大载荷的面板类零件，可选择纯铝或防锈铝材料，表面拉丝或喷砂（注意因纯铝质软，表面极易被划伤）。也可根据零件受力情况、或表面装饰要求而选择其它材料，如碳钢、锌合金压铸件（需表面处理）或者不锈钢。
需要强调的是：当钢件采用电镀装饰性镀层（如镀镍、镀铬等）作装饰时，必须特别注意电镀前的表面状态，一般不宜直接利用板材或棒材的材料原始表面进行电镀，否则装饰效果欠佳、耐蚀性能也不好；较好的方式是在设计中明确表面粗糙度、或者指明增加表面加工措施（如机械抛光），以符合均匀、光滑、无外观缺陷的镀前表面质量（表面粗糙度Ra不大于0.8μm）。
（3）有导电要求的结构件
如果只有个别部位要求导电，为提高零件的防腐蚀性，应尽可能设计成局部喷涂的结构件，即：除有导电接触的部位外，其它表面均喷涂上有机涂层。这样，钢件可采用耐指纹镀锌钢板直接进行局部喷涂、也可采用冷轧钢板先镀锌再局部喷涂，前者加工工序较简便；铝件则材料任意，但都必须采用先化学氧化再进行局部喷涂的方式。
（注：当局部喷涂采用镀锌钢板时，应让无涂层区域尽量被遮盖；若有较大面积的无涂层区外露，则建议用冷轧板进行镀锌彩色钝化后再喷涂。）在有高导电高可靠性要求的结构中（如导电排等），可选择黄铜或紫铜（应根据电性能要求经计算而确定，另外相对而言黄铜耐蚀性好、强度高、易加工、价格低）。
当不同金属表面相接触（连接）时，要注意防止接触腐蚀。
（4）紧固件（包括垫圈）材料的选择
若以控制接触腐蚀为主要考虑因素时，常用紧固件（包括螺钉、螺母、垫圈、铆钉及压铆紧固件）的选择下表所示
（5）常用的主要金属材料牌号
如下表所示。实际应用时应配合适当的表面防护处理措施。注意实际应用时还需考虑材料的热处理状态。
（6）常用材料间的比较
轧钢板与耐指纹镀锌钢板
耐指纹镀锌钢板表面有一层薄的锌层（常用型号的锌层厚度约 2.8μm）和极薄的防手印有机涂层，对钢基体有一定保护作用，但其防护能力很有限，用这种板材制作的零件表面耐蚀能力远不及符合我司质量要求的镀锌彩色钝化的冷轧钢零件。
耐指纹镀锌钢板钣金零件的切口断面由于没了保护层，极易出现锈蚀，而对这种缺陷在加工时较难采取措施进行有效防护。当有焊接时，镀锌板容易留下难看的高温烧蚀痕迹，除非涂上有机涂层加以掩盖、否则只能保留而影响外观和该处的导电性；冷轧板零件则可通过打磨后电镀来消除这一现象。
当要求局部喷涂（即局部表面要求导电）时，若用冷轧板镀锌后喷涂，则无
涂层区域上的彩色外钝化膜会因高温过程而大大降低保护能力；而镀锌钢板上的耐指纹膜一般不会受到影响。因此这种情况下二者表面的耐蚀性能接近。
两种材料中冷轧钢板价格较低，但一般需电镀处理，故加工工序多、周期长。
●纯铝板和防锈铝板
一般纯铝材料的耐蚀性能比防锈铝更强。但纯铝强度较低、表面硬度也低，因此纯铝表面更容易被划伤。
纯铝价格比防锈铝稍低。
●铝合金压铸件与锌基合金压铸件
二者比较，铝合金压铸件耐蚀性更好、强度较高，适合于制作较大型的复杂零件。铝合金压铸件价格相对较高。
●黄铜与紫铜
二者的耐蚀能力相似，在大气中都有较好的抗蚀性，但会受含硫或氨的大气影响。由于黄铜强度高、易加工、价格低，故在电、热性能都满足要求的情况下可尽量多选用黄铜。
●避免接触腐蚀
互相接触的构件最好选用相同的材料。当不能避免不同金属相接触时，应考虑降低互相接触的金属（或镀层）之间的电位差。一般要求相接触的异种金属之间的标准电位差应是：Ⅰ型结构件小于0.25V，Ⅱ型结构件小于0.6V。
金属的标准电动序参见表四，可作为判断接触偶阴阳极的参考。其中电位较负的金属一般为阳极（但在不同环境下，金属的电位有所不同；另外，除了电位差外，还取决于电极极化、体系电阻等因素。）。当存在腐蚀介质时，阳极金属将被加速腐蚀。
一般环境条件下允许和不允许的金属电化偶如表。
常见金属的标准电极电位
注：“√”：允许接触；“×”：不允许接触；“○”：接触会有问题，但不很严
重（例如有空调的环境中可用）
金属接触偶一般要求
不能避免电位差较大的金属相接触时，可采用绝缘垫将金属隔开或在两种金属间涂保护层；若要导电时，可另选一种与这两种材料接触腐蚀都较轻微的金属
作为镀层或作为中间垫片，或者尽可能扩大阳极性金属的表面积、缩小阴极性金属的表面积。或者在装配完成后，在金属零件表面涂覆有机涂层加以保护。4.2非金属材料
（1）选材原则
非金属材料（包括有机涂料）的选择主要需注意其防潮和抗霉性。
涂料：喷粉选用聚酯料；油漆选用丙稀酸或丙稀酸/聚氨脂。
密封材料：
橡胶-----硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶。
密封胶-----RTV硅橡胶。
防水胶带-----EPR。
塑料：要求耐候性好、耐紫外线及耐低温。如：PC、PET、PVC 等。
(选用PC时应注意：应力开裂的问题。）
应选择经防霉处理过的材料。材料的长霉等级应控制在一级以内（按GB2423.16试验28天）。常用抗霉材料有：陶瓷、云母、玻璃、尼龙、有机玻璃、ABS塑料、聚乙烯、聚碳酸酯等等。
纸、木材、塑料薄膜等需注意其吸潮性能，必要时在经过防潮处理后再使用。应选用低吸潮性的材料，避免使用吸潮和多孔材料，并用清漆或树脂浸渍有毛细孔作用的边缘。
需特别注意选用不挥发出腐蚀性气体、并与金属无接触腐蚀的材料。
为了利于环保、加强材料的回收利用，应选用热塑性材料。
（2）常用非金属材料
推荐的三防性能较好的常用塑胶材料见表
4.3表面防护工艺选择
4.3.1金属材料防护的一般要求
1)Ⅰ型结构件表面不允许有裸露的金属表面（除非是奥氏体不锈钢材料）。
2)接地等功能性部位，应尽可能设计成永久可靠性连接，即装配完成后的
连接部位建议涂覆有机涂层；否则应设计成方便更换型，并在维护说明
中要求对其定期更换。
3)不锈钢零件，除钝化外，不需其它防护处理。
4)除耐指纹电镀锌钢板和不锈钢外，其它钢材制造的零件，必须加覆盖层；
无导电要求的部位，应喷涂有机涂层；仅要求导电时，应采用镀锌彩色
钝化处理；要求耐磨时，可镀镍，若同时颜色要求为银白色时，则应镀
铬（镀铬成本略高于镀铬）。
5)弹簧钢制作的弹性零件一般应采用发蓝（化学氧化）及涂黑色油漆处理；
若要求表面导电、或者要求表面有较强的耐磨能力、或者要求颜色为白
色时，可镀镍，但需注意电镀工艺不良时、零件会因氢脆而出现容易断
裂的现象，所以选择电镀时必须慎重。
6)耐指纹电镀锌钢板制作的零件可喷涂有机涂层；若是位于内部不易查看
的区域、同时用于有空调的室内环境、而且其切口处的锈蚀对产品无任
何影响时，可以不再进行表面防护处理。
7)铜及铜合金零件，若只要求导电、且在无工业大气污染的空调环境下使
用时，可采用酸洗钝化处理；否则应电镀镍。但铍青铜可不进行防护处
理。
8)铝合金压铸件必须采用化学氧化加喷涂有机涂层的防护方法；其它铝及
其合金零件若无导电要求时，必须采用阳极化、或化学氧化后喷有机涂
层的方法防护。
9)锌基合金一般采用电镀层或油漆涂层作防护装饰。
4.3.2表面处理工艺特点及其与结构的关系
需要在化学溶液中进行处理的零组件应避免有会截留溶液的结构（这里所说的组合件一般指通过螺钉连接、铆接、搭接点焊等方式连接在一起的部件）。由不同材料组合在一起的部件不能进行化学处理、应分别处理后再组装。部分表面膜层对底层有相应的要求。
下面列举部分常见的情况：
a)已铆有其它材质螺母（螺柱）的结构件不能进行化学处理。所有电化学
处理（即电镀、阳极氧化）都应在零件状态（即非组件）下进行。
b)点焊的零件可进行化学处理，而不进行电化学处理（即电镀、阳极氧化
处理）。
c)有较深凹槽、盲孔或细孔（一般指深度大于2倍直径或开口宽度）的零
件，其电镀工艺性不好，在其孔内或槽底将可能没有镀层。
d)铝合金压铸件不能进行硫酸阳极化处理。
e)钢铁件在喷涂前应进行磷化处理，铝件喷涂前应进行氧化处理（铸铝合
金可采用喷砂处理），以增加涂层附着力。
f)镀镍（或铬）的钢件为提高其耐蚀性，应先镀铜或镀暗镍打底。
4.3.3存储运输中的包装三防要求
保持产品零件表面的防护效果、提高产品三防寿命，对产品或零件在储存运输过程中的包装方式要特别引起注意。包装防护有以下注意事项：
1)零部件在储存、运输的各个阶段都应有包装防护措施来保持清洁，防止
各种脏物、灰尘、汗渍的污染。
2)金属镀层表面的零件单独包装时不能与泡罩袋类形式的塑料包装材料
直接接触，也不允许用PVC材料包装，也不能用pH值不呈中性的材料
（如纸或布类）包装。
3)室内型产品及其零部件可采取一般的防潮包装，也可用气相防锈材料包
装。
4)室外型密封防水型机柜产品在储存运输时，必须将外壳上预留给过线的
孔类部位进行临时性封孔处理，同时机柜内部放置适量干燥剂与气相防
锈剂，关闭机柜门。机柜外部可以不再需要增加其它防潮、防腐蚀措施。
5)防腐蚀包装所使用的干燥剂、气相防锈粉之类材料，不能与金属表面直
接接触，应采取适当的措施加以隔离；而且这类材料在包装内的位置应
相对固定、不会发生位移。
6)所有零、部件的包装防护方式还要注意避免零件表面受到碰撞或磨擦，
以免零件表面膜层受到损伤而降低其防护能力。
附录
产品结构件常用表面防护方法的选择
浅谈电子产品结构中的三防设计
浅谈电子产品结构中的三防设计 发表时间：2017-11-21T09:34:39.120Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：李财忠[导读] 摘要：在电子工业中，三防设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。 （南京国睿微波器件有限公司 210063） 摘要：在电子工业中，三防设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。潮湿、盐雾和霉菌会腐蚀和破坏材料，导致产品的电气性能下降，机械强度降低，严重时会导致设备功能失效。尤其是在户外使用的电子设备必须具备三防设计才能保证其正常工作,三防设计在工业实际应用中意义重大。 关键词：三防设计；密封；防水透气 一、潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的破坏 1.潮湿对设备的影响 潮湿是电子设备损坏变质的主要因素之一，它会对机械性能和电气性能产生破坏。湿气往往溶解有氯化物、硫酸盐和硝酸盐等，能引起或加剧金属的腐蚀。降低绝缘材料和电路板的绝缘电阻，增大介质损耗角的正切值，潮湿还为霉菌的生长提供了有利条件。 2.盐雾对电子设备的破坏 盐雾的成分主要是NaCl和MgCl2， NaC1和MgCI2的显著特点是能从相对干燥的大气中吸附水分，当物体表面附着这些含盐水分时，就会长期保持潮湿状态，除自身对金属的腐蚀作用外，还加剧了潮湿的破坏作用。盐雾也是电子设备损坏变质的一个重要原因， 3.霉菌对电子设备的影响 霉菌是单细胞真菌，大多数霉菌能在温度26～32℃，相对湿度85°以上的环境中大量繁殖和生长。霉菌能够在暴露于空气中的大多数有机材料表面上生长，而且霉菌是潮湿的，当其跨过绝缘表面而繁殖时．可能引起短路。霉菌的侵蚀是电子产品失效的又一个不可忽视的因素。 一个电子产品的三防性能，主要从两方面判断，一是所用零部件本身是否具备良好的三防性能，二是各零部件组装结合部分是否有可靠的三防结构设计，两者均做的到的产品才具有良好的三防性能。 二、零部件本身的三防性能 1.选择耐蚀材料及表面处理，有些材料本身具有良好的三防性能，比如不锈钢SUS316，有些材料本身三防性能一般，但进行特定的表面处理后具有良好的三防性能，像铝合金、镁合金、一般钢板本身三防性能一般，但可在表面进行有机涂覆处理，处理后的零件三防性能良好，选择合适的材料及表面处理方式是保证三防性能的基本所在。 2.避免采用易积存腐蚀介质、雨水或冷凝水的结构，采用各种行之有效的结构设计措施进行排水、排液，减少腐蚀机会。 3.结构表面的形状应简单，过渡光滑合理，应避免结构过分复杂，随意组合的表面形式会使腐蚀风险增大。 4.当不同金属连接时，要考虑电偶腐蚀[1]的影响。裸露表面的两种金属的电极电位差值应控制在0．25V以内。 5.进行预防应力腐蚀、腐蚀疲劳的设计，采取适当的工艺措施消除内应力。宁可让结构件直接受拉或压，而不使其受弯或扭。 6.选择易于镀覆的几何形状，零件边缘处应设计足够的工艺圆角，以利于获得厚度适当、附着牢固的防腐蚀涂层。 三、零部件结合部分的三防结构设计 零部件结合部分的三防一般设计成密封结构，可采用三防性能比较好的密封胶或者密封圈的方式进行防护，灌胶比较简单，下面着重谈下，使用密封圈进行防护时的结构设计方法。 1.密封圈的选择 ●密封圈一般采用高撕裂性能的硅橡胶，永久变形[2]不大于10％（永久变形量与胶条高度的比值）。 ●密封圈一般常用截面形状为Ｏ型和D型，其他变种型号像含有导电屏蔽功能的双D型等均可参照设计这两种原型进行设计。 ●非Ｏ型密封圈的设计，需要考虑放入沟槽是否会翻转，一般将宽度设计为高度的1.2-2倍。 ●根据使用环境选择合适硬度的密封圈，以下是一些常用硬度的应用特点。
电子产品结构设计与制造工艺
第一章概述 1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。 3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化
现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加工生产，直至出厂为止而采取的必要的技术和管理措施。工艺工作按内容可分为工艺技术和工艺管理，前者是生产实践劳动技能和应用科学研究成果的积累和总结，是工艺工作的核心；后者是对工艺工作的计划、组织、协调与实施，是保证工艺技术在生产中贯彻和发展的管理科学。工艺技术的实现和发展是由科学的工艺管理工作来保证和实现的。工艺工作将各个部门、各个生产环节联系起来成为一个完整的整体。它的着眼点就是促进每项工作操作简单、流畅、高效率、低强度。 设计和制造电子设备，除满足工作性能的要求外，还必须满足加工制造的要求，电路性能指标的实现，要通过具体的产品结构体现出来。电子设备是随着电子技术的发展而发展的，其结构和构成形式也随之发生变化。初期的设备较简陋，考虑的主要问题是电路设计。到二十世纪四十年代，出现了将复杂设备分为若干部件，树立起结构级别的先进想法；为防止气候影响，研制出密封外壳；为防止机械过载而研制出减振器，设备结构功能进一步完善，结构设计成为电子设备设计的内容。随后，由于军用电子技术的发展和野战的需要，结构设计的内容逐步丰富起来。目前，结构设计在电子设备的设计中占有较大的
通信设备的三防设计
通信设备的三防设计 李宏坚、沙东兵 （陕西烽火电子股份有限公司） 摘要：在绝大部分军用通信设备的整机设计中，“三防”设计都是非常重要的，本文分析了“三防”问题的产生的机理，并从材料、结构和工艺方面论述的“三防”设计的要点。 关键字：三防、潮湿、盐雾、霉菌 在军用通信设备可靠性设计中，“三防”设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。我国幅员辽阔，军用通信设备使用环境极其复杂，尤其是在沿海地带的户外使用的军用通信设备，必须具备完善的“三防”设计才能保证其正常工作。一、“三防”设计的必要性 军用通信设备工作环境中的潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电、短路，从而导致电子故障和事故。因此，必须采取防止或减少环境条件对军用通信设备可靠性的不利影响，以保证军用通信设备工作中的各项性能，增加产品在恶劣环境中运行的可靠性。 二、“三防”问题产生的机理 1、潮湿 当空气相对湿度大于80%时，军用通信设备中的有机和无机材料构件由于受潮将增加重量、膨胀、变形，金属结构件腐蚀也会加速。如果绝缘材料选用及工艺处理不当，则绝缘电阻会迅速下降，以致绝缘被击穿 2、盐雾 O粒子。它的形成主要是因为风引起盐雾指悬浮在大气中的气溶液状的Na 2 海面扰动和涨、落潮时，海水相互间的冲击和海浪拍击海岸，致使很多海浪粒子拖入空中，水分发蒸后，留下一些极小的盐粒，在大气团的平流和紊流交换作用下，这些盐粒在空气中散开来，并随风流动形成沿海地区盐雾。盐雾与潮湿空气结合时，其中所含的直径很小的氯离子对金属保护膜有穿透作用。盐和水结合能使材料导电，故可使绝缘电阻降低，引起金属电蚀、化学腐蚀加速，使金属件与电镀件受到破坏。 3、霉菌 霉菌在一定温度、湿度的环境条件，繁殖生长迅速，其分泌物形成的斑点影响产品外观。这些分泌物所含的弱酸会使电工仪表的金属细线腐蚀断裂，损坏电路功能。尤其在光学检测相关的仪器上长霉，会使玻璃的反射和透光性能明显下降，破坏光学性能。 霉菌在新陈代谢中能分泌出大量的酵素和有机酸，对材料进行分解反应或老化．影响材料的机械性能和外观。特别是不抗霉菌的材料最容易被霉菌分解，并作为它的食物而直接被破坏，导致材料物理性能的明显恶化。在绝缘材料上生长的霉菌丝含有水分，水具有导电性，因而影响军用通信设备及材料的电气性能。有时菌丝层会越过绝缘材料形成电气回路，使绝缘材料的绝缘电阻明显降低．通电时容易造成短路，烧坏仪器。菌丝还可能改变有效电容．而使设备的谐振电路不协调。这可能给某些电气设备造成严重故障。菌丝还可能改变有效电容，而使设备的谐振电路不协调。这可能给某些电气产品造成严重故障。 军用通信设备内部的元器件材质一般分为金属与非金属。金属在水、盐雾、霉菌的环境中会加快氧化腐蚀；非金属在太阳光、氧、盐雾以及粉尘中也会加快腐蚀。因此，必须采取防止发生氧化反应的措施，防止环境因素对电气产品因机
电子产品三防知识
三防质量是指电子产品防潮、防盐雾、防霉菌地性能.其核心是考核电子产 品在湿热、工业大气和盐雾环境条件下抵抗腐蚀地能力. 电子产品三防质量控制环节主要有：避免腐蚀地三防结构设计和三防工艺设计，合格地生产加工工艺及其严格地三防验收试验，以上环节、缺一不可.文档来自于网络搜索通常，检测电子产品三防性能地试验方法主要有：人工加速试验和天然大气暴露试验两大类.人工加速试验试验周期短、试验结果与实际情况相差较大，大气暴露试验周期长，试验结果更接近真实情况.在电子产品设计、研制和生产阶段大都采用人工加速试验检查设计或工艺存在地问题和缺陷，控制批生产产品地三防质量.而在进行电子产品使用状态和寿命研究时，则倾向于采用长时间地天然大气暴露试验(如年以上).文档来自于网络搜索 人工加速试验又称人工模拟环境试验，电子产品最常用地人工加速试验有：湿热试验、盐雾试验和霉菌试验. 湿热试验——用于考核电子产品及材料在温度循环变化、产品表面产生凝露地湿热条件下使用和存储地可靠性，它可确定电子产品电气性能、机械性能变化情况，也可用于检查材料耐受腐蚀地能力.因为有许多种腐蚀只有在湿度相当大时才能发生，而且温度和湿度愈高、腐蚀速度越快.通常湿热试验不用于确定腐蚀效果，但金属表面上附存地杂质如焊剂、加工过程残留物、灰尘、指纹、手汗等，在湿热环境可能会诱发腐蚀或加速腐蚀.不同金属之间或金属与非金属材料地连接处，即使无污染物，在相对湿度很高或存在凝露时均是一种腐蚀源.文档来自于网络搜索 盐雾试验——用于考核电子产品及材料抵抗盐雾腐蚀地能力，确定对电子产品电气性能和材料物理特性影响程度，通过试验确定存在潜在腐蚀隐患地部位，寻找设计或工艺缺陷，以便改正.批生产过程，通过盐雾试验检查供应商加工地结构件涂、镀层质量是否满足设计文件对三防性能地要求.文档来自于网络搜索 霉菌试验——用于检查电子产品中非金属材料及元件、有机涂层等地抗霉特性，通过试验找出抗霉特性差地材料与元件，对其进行更换.文档来自于网络搜索 以上论述说明，在批生产过程，检测结构件金属镀层三防质量主要可通过盐雾试验和湿热试验来进行，而检查结构件地有机涂层三防质量除了盐雾试验和湿热试验，还应进行霉菌试验.文档来自于网络搜索 盐雾试验地局限性 影响电子产品金属材料腐蚀地因素很多，除了含盐介质外，还有工业大气、、、、、醋酸等介质，单一地抗盐雾性能不能作为被试材料在所有使用环境中抗腐蚀性能地直接指南.文档来自于网络搜索 盐雾试验只强调海洋环境含盐空气地一种环境因素，而不是全部自然盐雾环境条件，因而盐雾试验有其局限性，例如：试验程序不能直接证明，通过盐雾试验地样品能保证在所有腐蚀条件下耐蚀性能良好；中性盐雾试验结果与实际环境下使用情况比较有较大差距，盐雾试验通过地持续时间与镀件使用寿命之间地相关性很小.文档来自于网络搜索为此，近十年来各国已开始倾向采用盐雾湿热干燥等环境因素交替变化地循环腐蚀试验方法（、、）代替传统恒定连续喷雾地中性盐雾试验.在试验条件上除了盐介质因素外，加进了湿热和干燥环境因素，起了加速作用，相比连续喷雾具有更大地潜在破坏性.这种试验程序在某些方面模拟了天然环境因素地规律，提供了更真实地试验条件，其结果更接近实际使用情况.文档来自于网络搜索 循环腐蚀试验方法需开发新型盐雾试验箱、而且试验数据有待进一步完善和验证，有关涂、镀层地新试验规范目前还未制定，所以尽管常规恒定连续喷雾地中性盐雾试验()存在以上局限性，但由于其操作简单、重现性好，它目前仍是一种快速检查材料三防质量和缺陷，检测电子产品金属材料镀覆层耐蚀性能地有效试验方法.文档来自于网络搜索
航空电子产品结构设计中的电磁兼容性(EMC)设计.
航空电子产品结构设计中的电磁兼容性(EMC 设计 摘要 :本文简述了航空电子产品电磁兼容设计的重要性 , 着重介绍了电磁兼容性结构设计的重要内容之一——屏蔽设计的原理及几种屏蔽设计的实用方法。 关键词:电磁兼容性屏蔽 一引言 电磁兼容性技术又称环境电磁学,是近代发展起来的新的学科领域。它涉及到电路设计、结构设计、工艺及安装等方面的问题。随着电子技术的发展 ,电子设备的发射功率将更高, 无线电射频源的密度将更太, 未来的电磁环境也将更加严酷。现在我国已经将电磁兼容性能提高到与产品指标同等重要的地位 ,不满足电磁兼容性要求的军品不能装机。对于从事军工产品的设计人员来说 ,应该尤为重视产品的电磁兼容性设计。在飞机中,窄小的空间装备着大量的各种类型的电子设备,如接收系统、发射系统、控制设备、天线、雷达等等 ,导致电磁环境极为复杂 , 相互间的电磁干扰非常严重。系统电磁兼容性设计不良的飞机,发生防御电子系统和进攻电子系统的相互干扰不能同时工作 ,甚至发生通信设备导致武备系统误动作的情况都是不乏其例的。 二电磁干扰方式 电子设备结构设计中常见的电磁干扰方式主要有: 传导干扰 传导干扰一般是指通过电源,电缆,布线系统,接地系统引起的串扰。辐射干扰 在高频情况下,电磁能量比较容易产生辐射。通常,在 MHz 以上,辐射就较明显,当导线长度超过四分之一波长时,辐射功率将很大。 三电磁兼容(EMC 设计的主要内容及方法
电磁兼容设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。屏蔽是结构设计中的主要使用方法。 3.1屏蔽 电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽,磁屏蔽和电磁屏蔽。 (1静电屏蔽 静电屏蔽主要是为了抑制寄生电容的耦合, 使电路由于分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地而不致于串入其它电路,从而使干扰得到抑制。静电屏蔽的基本方法是采用低电阻率材料作屏蔽体, 在感应源与受感器之间加一块与机壳接触良好的金属隔板网、罩或盒。可用铜、铝材做屏蔽外壳,要求不高的也可用钢材。机壳必须是导电良好、稳定可靠的导电体。静电屏蔽必须保证良好的接地,否则屏蔽效果将大大下降。 (2磁屏蔽 磁屏蔽主要是针对一些低阻抗源。例如变压器、线圈及一些示波器、显示器就可考虑用磁屏蔽。良好的低频屏蔽必须具有合适的电导率和高磁导率。磁屏蔽的基本方法是用高磁导率材料,如铁镍合金、镍铅合金、纯铁、铜作屏蔽材料, 做成屏蔽罩。 (3电磁屏蔽 电磁屏蔽就是对高频电磁辐射的屏蔽。 电磁屏蔽的主要方法是用金属材料做成屏蔽壳体。电磁屏蔽理论指出:电磁干扰在通过屏蔽体时, 一部分被反射, 未被反射的部分进入屏蔽层而被吸收转化为热能, 剩余的部分则穿透屏蔽层, 继续向外传播。 四几种屏蔽设计的实用方法
电子设备结构设计与制造工艺
1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。
3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化 现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加
电子设备热设计
习题1 1. 平壁的厚度为δ，两表面温度分别为t 1和t 2，且t 1＞t 2。平壁材料之导热系数与温度的关系呈线性，即()01t λλβ=+。试求热流密度和壁内温度分布的表达式。 2. 变压器的钢片束由n 片钢片组成，每一钢片的厚度为0.5mm ，钢片之间敷设有厚度为0.05mm 的绝缘纸板。钢的导热系数为58.15W/(m ·℃)，绝缘纸的导热系数为0.116 W/(m ·℃)。试求热流垂直通过钢片束时的当量导热系数。 3. 用稳定平板导热法测定固体材料导热系数的装置中，试件做成圆形平板，平行放置于冷、热两表面之间。已知试件直径为150mm ，通过试件的热流量Φ＝60W ，热电偶测得热表面的温度和冷表面的温度分别为180℃和30℃。检查发现，由于安装不好，试件冷、热表面之间均存在相当于0.1mm 厚空气隙的接触热阻。试问这样测得的试件导热系数有多大的误差？ 4. 蒸汽管道的外直径为30mm ，准备包两层厚度均为15mm 的不同材料的热绝缘层。第一种材料的导热系数λ1＝0.04W/(m ·℃)，第二种材料的导热系数λ2＝0.1W/(m ·℃)。若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：⑴第一种材料在里层，第二种材料在外层；⑵第二种材料在里层，第一种材料在外层。哪一种好？为什么？ 5. 导热复合壁，由λ1＝386W/(m ·℃)的铜板，λ2＝0.16W/(m ·℃)的石棉层及λ3＝0.038W/(m ·℃)的玻璃纤维层组成，它们的厚度分别为2.5cm 、3.2mm 和5cm 。复合壁的总温差为560℃，试求单位面积的热流量为多少？ 6. 内径为300mm 、厚度为8mm 的钢管，表面依次包上一层厚度为25mm 厚的保温材料（λ＝0.116W/(m ·℃)）和一层厚度为3mm 的帆布（λ＝0.093W/(m ·℃)）。钢的导热系数为46.5W/(m ·℃)。试求此情况下的导热热阻比裸管时增加了多少倍？ 7. 蒸汽管道材料为铝，导热系数为204W/(m ·℃)，内、外直径分别为86mm 和100mm ，内表面温度为150℃。用玻璃棉（λ＝0.038W/(m ·℃)）保温，若要求保温层外表面温度不超过40℃，且蒸汽管道允许的热损失为φ1＝50W/m ，试求玻璃棉保温层的厚度至少应为多少？
电子结构三防设计
电子结构的三防设计 摘要：电子结构在各种自然环境因素的综合影响下，面临着诸多失效形式，因此只有在设计阶段就注入环境防护理念，优选材料，优化结构再结合一定的工艺防护措施才能极大的提高电子产品对环境的适应性和产品使用的可靠性。 关键词：电子结构；三防技术 环境因素是军用电子产品在使用、运输和存储中号虑的重要因素，而且环境因素也影响着电子设备的稳定性和可靠性。军用电子产品因环境防护不当造成的损失也是相当惊人，美军曾经对机载电子设备的故障进行统计，发现50％以上的故障与环境因素有关，所以提 高军用电子产品的环境适应能力才有极大的经济效益和军事效益。 三防技术从理论研究到工程应用近年来的发展，应用领域不断扩大，从早期单一的工艺防护发展到现在的总体设计、电路设计、结构设计、标准化系统工程，三防技术的内涵发生了很大变化，现在的三防是以提高产品的环境适应性为目标，内容包括防水、防潮、防结露、防盐雾、防霉、防腐蚀、防老化、防振、防静电、防高压击穿、防污染、防风沙、防积雪、防裹冰、防鼠害等等。 1 电子结构三防的技术措施 三防技术是一个综合性概念，涉及到诸多方面的应用。要提高电子产品三防能力，必须从产品的设计开始就注入三防设计理念。三防设计理念的注入，可以保证产品从整机到分机，再到零部件都具有适应环境变化的能力。三防处理工艺可以保障和补充设计中三防的不足，提升产品抵抗环境变化的能力，从而极大的提高电子产品的可靠性。以下就从材料、结构、工艺三方面进行阐述，并将三防理念注入其中。 1．1 材料防护 材料防护主要是指正确、合理地选取材料，并通过对材料(包括金属材料和非金属材料)辅以一定的工艺处理措施，以进一步提高材料的耐环境变化能力。根据电子产品的实际使用环境分类及三防等级要求，选择适当的材料来制造零部件。选取材料是三防设计的第一步，也是关键的一步。 恶劣环境中工作的电子产品，面临着盐雾、锈蚀、霉菌、老化等各种环境问题，为了使电子产品能够适应各种恶劣环境，应尽量选用耐腐蚀性好的金属材料和不长霉菌、耐老化的非金属材料。耐腐蚀性好的金属材料主要有，铝合金、奥氏体型不锈钢、钛合金、金、镍等，考虑到经济因素，通常选用铝合金、不锈钢、钛合金等再涂覆金属层或非金属层。 选用材料时，应了解材料的相容性问题，掌握材料的腐蚀机理、破坏肜式等。以保证结构设计时能避免某些危险性大的腐蚀形式，防止不同材料彼此相互作用、相互影响而引起腐蚀、老化等。因而根据材料的相容性合理地选择镀层以及不同类型金属的合理选用是极为重要的。两种材料的电位差越大腐蚀越严重。设计中，在同一种结构中尽量选用同一种金属材料，或者应选用电极电位相近的材料，而且两种材料的电位差应小于0．25 V，否则在结构上要采取相应的防护措施，如表1中列出了常见可以相容(接触)的一般材料。
电子设备三防设计说明
目录 1三防设计总则 全过程控制原则：在产品设计的全过程中应始终注意腐蚀控制问题，即在方案论证、技术设计、材料与工艺选择、研制和生产过程中都要考虑腐蚀及其控制。 综合控制原则：产品设计时，主要从以下方面综合考虑腐蚀控制问题：环境条件、结构设计、材料选择、金属腐蚀与预防、表面防护、有效的防护包装。 防止腐蚀的基本方法： 采用高耐蚀性材料； 消除或减弱环境中的腐蚀性因素； 对不耐蚀材料进行耐蚀性表面处理； 防腐蚀结构设计； 电化学保护。 防腐蚀设计的基本步骤： 在开始结构设计时，首先需要了解或定位产品的工作环境、产品的使用期限，确定产品中各部位结构件的类型，再根据零件的功能目的进行详细的选择、设计。在详细设计过程中，每一个零件都需从结构形状、受力状态、材料、表面防护层、生产加工、装配、储存运输、工作寿命等以及与其相关的环境条件方面加以考虑，以使零件既能满足功能需求、又能达到最佳的防腐蚀状态。
环境类型和三防等级 2结构件分类按所处环境划分 . Ⅰ型结构件：处于Ⅰ型面的结构件。 . Ⅱ型结构件：处于Ⅱ型面的结构件 按设备工作时所处的自然环境, 将结构件分为Ⅰ型结构件和Ⅱ型结构件两类. 除安装或工作时能与自然环境直接接触的外露零件外, 大多数零件属于Ⅱ型结构件.
3结构设计与三防 为防止腐蚀，在产品设计阶段就应当进行合理的防腐蚀结构设计。金属结构设计是否合理，对于接触腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、均匀腐蚀的敏感性影响很大。合理的结构设计使产品的腐蚀减至最小。设计时，不仅要考虑零件本身的结构，同时还应该考虑其与本系统中其它零件相互之间的关系，即考虑产品的整体结构。 3.1合理的结构形状 . 结构形状应尽可能简单合理。形状简单的结构件容易采取防腐蚀措施；而形状复杂的结构件，其面积必然增大，与介质的接触机会增多，死角、缝隙、接头处容易使水分积存和使腐蚀介质浓缩，而引起腐蚀。简单的构件还便于排除故障，有利于维修、保养和检查。 . 防止残余水分和冷凝液的积聚。一般来说，没有水分就不会发生腐蚀，残余水分和灰尘积存处，往往是腐蚀严重的部位，因此结构设计应考虑使水分不能积存，而且还应考虑易于涂装和维修。 3.2避免不均匀和多相性 不同的金属、气相空间、热和应力分布不均匀、以及体系中各部位间其它差别，都会引起腐蚀破坏。因此，设计时应努力使整个体系的所有条件尽可能地均匀一致。 3.3避免尖角（特别是凸出的棱角） 要避免尖锐的凹角；可能的话，拐角处尽量做成流线性、且内角半径尽可能大（一般折弯半径不能低于0.5mm，厚度低于1.0mm的薄板折弯半径不能低于0.3mm）；可能时，应规定加工精度、切口尖角度（或毛刺高度）、倒内圆角尺寸等。 3.4避免凹凸不平的平面 由于“拉丝”或“喷砂”都是使表面粗化而形成一定的装饰纹路，因此除非确实有装饰需要、否则不建议采用“拉丝”或“喷砂”处理；而且只允许在铝材、不锈钢材料表面应用。（目前装饰用的拉丝或喷砂表面粗糙度分别为：拉丝为～
电子产品热设计
目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15)
电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
电子设备的三防设计
2012年8月内蒙古科技与经济A ugust2012 第15期总第265期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.15T o tal N o.265 电子设备的“三防”设计 刘 琳,赵慧峰 (三门峡职业技术学院电气工程系,河南三门峡 472000) 摘 要:分析了潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的破坏,从三防设计中合理的结构设计、工艺设计、防潮设计、防盐雾设计以及防霉菌设计等方面论述了电子设备结构设计中的三防要求,并指出结构设计是三防设计的关键,它贯穿于整个产品的设计之中。 关键词:三防设计;结构设计;工艺设计;防护方法 中图分类号:T N602 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)15—0101—02 在电子工业中,三防设计指的是防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。潮湿、盐雾和霉菌会腐蚀和破坏电子产品的设备和材料,从而导致产品的电气性能下降、机械强度降低,严重时会导致产品的功能失效。在我国南方和沿海地区使用的、尤其是在户外使用的电子设备均应进行三防设计。 1 潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的破坏 1.1 潮湿环境的危害 经常工作于潮湿地带、坑道、海洋或其他恶劣气候条件下的电子设备,由于极易受到潮湿空气的侵蚀,通常会在元件或材料表面凝聚一层水膜甚至渗透到材料的内部,造成材料表面电导率增加、体积电阻率降低、介质损耗加大,从而产生电气短路、漏电或击穿等故障。同时,潮湿气候还会引起覆盖层起泡、脱落,使其失去保护作用。 1.2 盐雾环境的危害 盐雾是沿海地区的常见大气现象,大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质,腐蚀会导致一系列不良后果:金属零件、部件的电气性能和机械性能发生变化;开关、连接器的接触不良;机械传动系统的精度降低;紧固件的强度减弱;电磁元件的参数发生变化等。此外,腐蚀产物还将造成电气短路、绝缘材料漏电等许多故障。电子设备常见的腐蚀现象很多,例如,镀银导线和器件表面失去光泽、变黑;镀银层出现“白锈”;海用雷达天线的腐蚀;机壳表面油漆层的剥落、锈斑;各种接线柱之间或印制电路板线路之间发生的“银迁移”等。 盐雾是一种气溶胶状体,其主要成分是NaCl和M gCl2,其余为少量的Mg SO4、CaSO4和其他杂质。盐雾中的主要成分NaCl分解成Na+和Cl-离子,Cl-离子的穿透力极强,能穿透金属表面上起保护作用的氧化膜,对金属造成腐蚀,把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物,使钝化态表面变成活泼表面,造成对产品极严重的不良反应。NaCl的存在使材料的绝缘电阻降低,例如,黄蜡布经10天的盐雾试验其绝缘电阻下降1～4个数量级。盐雾腐蚀的速度随温度、湿度的升高而加速。但是实验发现,当RH<70%时,腐蚀速度会变得很慢。 1.3 霉菌环境的危害 霉菌属于真菌,为单细胞生物,它生长于植物与各种普通材料上,靠孢子传播繁殖。孢子大多在温度为26℃～32℃、相对湿度为85%以上,能提供营养物质的材料上生长。这些材料有蜡克线、棉线、棉布、黄蜡布、电话纸、牛皮纸、电缆纸、硝基漆、酚醛塑压粉等,其中,许多材料是变压器、继电器中常用的材料,所以电子设备在使用上述材料时应特别注意霉菌的影响。 2 防潮设计 2.1 防潮设计要求 在生产设计中,防潮设计的要求: 材料选用采用防火、防霉、防锈蚀的材料; 保持设备机箱内空气循环,防止湿气的积聚; 湿气要及时排除,可以适当采用干燥剂来去除湿气; 在设备表面涂覆保护层以防止锈蚀; 设备中有变压器的,变压器和线圈之间的空隙用绝缘性能好的涂料来浸渍、填充; 对元器件进行塑料装,在塑料密封盒内封装和密封。 2.2 防潮常用方法 目前,防潮采用的主要方法有两种。 2.2.1 密封。即将电子器件封闭,不与外界的空气、水或其他腐蚀介质接触。在密封时,应特别注意转动件、接插件、连接导线等处的密封设计。此外,还应消除设备内部可能引起腐蚀的其他因素,如将密封的元件、器件预先干燥,或将设备内部抽成真空后充填惰性气体(氮气和氩气),或采用化学干燥剂排除设备中的湿空气。对于空用电子设备,可用热熔状态的树脂或橡胶进行灌封。经过处理后的组件,除可防潮、防腐之外,还可防振缓冲。 2.2.2 涂覆或浸渍防潮涂料。将电子设备的零件、部件(如线圈绕组、变压器等)喷涂或浸渍环氧绝缘清漆、环氧聚酰胺绝缘清漆、有机硅改性聚氨酯绝缘漆等各种防潮绝缘漆。 3 防盐雾设计 因为盐雾会引起电子设备的腐蚀,因此,防盐雾设计也就是防腐蚀设计。 3.1 防盐雾设计防盐雾化学腐蚀的原则 ? 101 ? 收稿日期:2012-04-28 作者简介:刘琳,讲师,三门峡职业技术学院电气工程系教师,从事电子方面教学10年。主攻方向为电子产品设计与加工。
电子产品结构设计技术高级班
电子产品结构设计技术高级班 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.360docs.net/doc/ef1290516.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 如今的中国已成为世界电子设备制造中心，整个电子制造业的结构正在发生新的变化与调整，新器件、新材料、新工艺不断问世，特别是日新月异的微电子技术正在向各个领域广泛渗透。因此传统的电子设备结构设计和工艺方法受到严重挑战，中国电子制造业迫切需要大量精通各方面知识的设计、制造工程师。现代电子设备所处的环境主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境等。各种环境因素的影响可能导致电子设备可靠性降低、失效甚至损坏，必须采取防护措施。 培训对象: 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。 课程大纲：（根据学员反映，授课内容可能会有所调整） (一)、阐述电子产品结构设计的突破与创新 1、结构设计对电子产品整机的影响有哪些？ 2、怎样突破传统的设计概念？ 3、怎样学会运用创新理念？设计出让人满意的产品。 4、国外结构设计技术的介绍与借鉴。 (二)、电子产品的造型设计与结构设计 1、什么是电子设备的造型设计？ 2、工业造型设计的要素有哪些？ 3、工业造型设计所遵循的基本原则。 4、造型设计的程序介绍。 5、造型设计中的色彩是怎么考虑的？用色彩弥补造型的不足。 6、造型设计的几个美学原则。
电子产品结构设计过程
电子产品的结构设计过程 一个完整产品的结构设计过程 1.ID 造型; a. .......................... I D 草绘 b. ............................. ID 外形图 c. ............................. MD 外形图 2.建模; a. 资料核对 ..... b. 绘制一个基本形状...... c. 初步拆画零部件 ..... 1.ID 造型; 一个完整产品的设计过程, 是从ID 造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文 字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID 绘制几种草案，由客户选定一种，ID 再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD的了； 顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD故外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整；MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROEt描线；ID 给MD勺资料还可以是IGES线画图，MD各IGES线画图导入PROE!描线，这种方法精度较高；此外，如果是手机设计，还需要客户提供完整的电子方案，甚至实物； 2。建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE乍为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASB的曲面作为参考依据； 所以MD故3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE 里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路；
大功率电子元器件及设备结构的热设计
大功率电子元器件及设备结构的热设计 电子元器件以及电子设备已经在人们生产生活当中的各个领域内所应用。随着电子元器件的集成度越来越高以及功率要求越来越大，因此必然会引起电器元器件的热效应，因此对于大功率电子元器件或电子设备需要进行热设计。文章对大功率电子元器件及设备结构热设计的考虑因素，设计流程及要求以及主要参数计算等均作了简单阐述，可以对研究大功率电子元器件及设备结构的热设计起到积极作用。 标签：大功率；电子元器件；电子设备；热设计 前言 随着现代社会的发展，电子设备已经在人们的生产生活当中得到普遍应用。因此电子设备的可靠性对于人们的生产生活具有十分重要的作用。特别是在一些关键或核心领域，即使是一个小的电子元器件出现问题，都极易可能造成极大的危害。特别是近些年随着硅集成电路的普遍应用，电路的集成得到了成倍的增加，因此各电子元器件或芯片的热量也得到了相应的增加。同时在电子产品小型化，高功率的背景下，电子元器件或电子设备的散热问题就成为了保障设备安全可靠的关键性问题。因此对于现代电子元器件或电子设备若想保持安全可靠性就需要采取科学合理的热设计。 1 大功率电子元器件及设备结构热设计的考虑因素 1.1 大功率电子元器件及设备结构的传热方式 大功率电子元器件及设备结构的传热方式有三种，即导热、对流和辐射。其中导热基本是由气体分子不规则运动时相互碰撞，金属自由电子的运动，非导电固体晶格结构的振动以及液体弹性波产生的。对流则是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程称为对流。辐射主要为电磁波一般考察与太阳、空间环境间的传热时才考虑，其辐射传热系数为： 1.2 大功率电子元器件结温 从广义上将元器件的有源区称为“结”，而将元器件的有源区温度称为“结温”。元器件的有源区可以是结型器件的Pn结区，场效应器件的沟道区或肖特器件的接触势垒区，也可以是集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等，默认为芯片上的最高温度。大功率电子元器件的最高结温，对于硅器件塑料封装为125～150℃，金属封装为150～200℃。对于锗器件为70～90℃当结温较高时（如大于50℃），结温每降低40～50℃，元器件寿命可提高约一个数量级。所以对于航空航天和军事领域应用的元器件，由于有特别长寿命或低维护性要求，并受更换费用限制以及须承受频繁的功率波动，平均结温要求低于60℃。
电气产品的三防设计
电气产品的“三防”设计 摘要：针对电气产品的使用环境要求，提出了“三防”设计的重要性。 关键词：“三防”设计；防潮湿，防盐雾、防霉菌 Three proofing designing of Electronic Equipments Abstract: Three proofing designing is referred to moisture proofing, salt spray proofing and fungus proofing for electronic industry. In the south and coastal regions of China, the Electronic Equipments working outdoor must have three proofing designing for normal operation. The design of moisture-mildew-saltspray Proofing to Electronic Equipments is an important mission for Electronic Equipments operating at the various environment. It should be considered overall from the materials-application,structure design,process engineering and so on at the time of the product development. Key:Three proofing designing , moisture proofin , salt spray proofing, fungus proofing 引 言 在电气工业中,“三防“设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。我国幅员辽阔,电气产品使用环境极其复杂，尤其是在沿海地带的户外使用的电气产品，必须具备完善的“三防”设计才能保证其正常工作。“三防”设计是电气产品在各种不同的环境中正常运行的重要保证，产品开发研制时即应从电路设计、材料应用、结构设计和工艺技术等诸方面进行系统性的“三防”设计。 在电气化应用日益广泛的现代社会里，电气工业的蓬勃发展是一个必然的趋势。“三防”设计的完善在电气产品的整个系统中显得特别重要。 任何电气产品都是在一定的环境下工作的，而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电、短路，从而导致电气故障和事故。因此，必须采取防止或减少环境条件对电气产品可靠性的不利影响，以保证电气产品工作中的各项性能，增加产品在恶劣环境中运行的可靠性。 在绝大部分电气产品的整机设计中，“三防”设计都是非常关键的。本文综合的分析了“三防”问题的产生的机理和实际”三防”设计中的注意事项。 一、“三防”问题产生的机理： 1）潮 湿 当空气相对湿度大于80%时，电气产品中的有机和无机材料构件由于受潮将增加重量、膨胀、变形，金属结构件腐蚀也会加速。如果绝缘材料选用及工艺处理不当，则绝缘电阻会迅速下降，以致绝缘被击穿。为保证电气产品的可靠性，防潮湿设计显得特别重要。 2) 盐 雾 盐雾指悬浮在大气中的气溶液状的Na2O粒子。它的形成主要是因为风引起海面扰动和涨、落潮时，海水相互间的冲击和海浪拍击海岸，致使很多海浪粒子拖入空中，水分发蒸后，留下一些极小的盐粒，在大气团的平流和紊流交换作用下，这些盐粒在空气中散开来，并随风流动形成沿海地区盐雾。盐雾与潮湿空气结合时，其中所含的直径很小的氯离子对金属保护膜有穿透作用。盐和水结合能使材料导电，故可使绝缘电阻降低，引起金属电蚀、化学腐蚀加速，使金属件与电镀件受到破坏。在盐雾环境中，各类端子搭接处腐蚀较为明显，铜-铜接头腐蚀比较轻，铝-铝接头的腐蚀就