電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)踐教程

第8章設(shè)計(jì)中的工程問(wèn)題本章導(dǎo)讀

本章針對(duì)實(shí)踐設(shè)計(jì)中的工程問(wèn)題進(jìn)展了全面引見，對(duì)電子產(chǎn)品的運(yùn)用要求、消費(fèi)要求、氣候防護(hù)、抗干擾設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等均作了深化討論。經(jīng)過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)中各項(xiàng)要素的影響，學(xué)會(huì)綜合思索問(wèn)題，掌握處理實(shí)踐問(wèn)題的原那么和方法。在完成了一件電子產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)后，接下來(lái)的任務(wù)是產(chǎn)品試制和消費(fèi)。一件電子產(chǎn)品，除需求到達(dá)預(yù)期的各項(xiàng)功能、目的外，還涉及到其他假設(shè)干工程技術(shù)問(wèn)題，如電磁兼容、可靠性等問(wèn)題。實(shí)踐上，這也是系統(tǒng)其他方面的性能目的。涉及到的主要內(nèi)容有：銜接電路、測(cè)試功能與目的，部件與整體的構(gòu)造設(shè)計(jì)，以及在所需任務(wù)條件下作運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)等。這期間會(huì)遇到與計(jì)算機(jī)仿真模擬結(jié)果不一致的許多問(wèn)題，往往要對(duì)原方案及電路設(shè)計(jì)不斷作出修正，還要更多思索到電子產(chǎn)品在以后付諸消費(fèi)制造時(shí)所面臨的各種工藝技術(shù)問(wèn)題，乃至日后的運(yùn)用維護(hù)、市場(chǎng)營(yíng)銷等諸多問(wèn)題。因此可以說(shuō)，電子產(chǎn)品的工程實(shí)現(xiàn)階段，是處在承前啟后的中間位置，是一個(gè)實(shí)際與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)際環(huán)節(jié)。工程實(shí)現(xiàn)的過(guò)程涉及較廣的知識(shí)面，其最終質(zhì)量，相當(dāng)大的程度上依賴于研制者的閱歷、技巧，必需在工程實(shí)際中不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)與積累。

制造電子產(chǎn)品的出發(fā)點(diǎn)是基于用戶的需求。顯然，電子產(chǎn)品除了在滿足技術(shù)性能目的的要求下能正常而可靠地任務(wù)外，在設(shè)計(jì)和制造電子產(chǎn)品時(shí)還應(yīng)滿足以下根本要求。8.1電子產(chǎn)品的運(yùn)用要求8.1.1體積和分量

在眾多的工業(yè)產(chǎn)品中，電子產(chǎn)品之所以迅猛開展，并得到廣泛的運(yùn)用，其重要緣由之一，便是體積小、分量輕。因此減小電子產(chǎn)品的體積和分量，具有非常重要的意義。在某些情況下，產(chǎn)品的體積和分量起著決議性的作用。例如軍用電子設(shè)備，減小其體積和分量就直接影響著部隊(duì)的戰(zhàn)斗力和配備運(yùn)用的靈敏性，同時(shí)對(duì)減少戰(zhàn)士膂力耗費(fèi)，提高戰(zhàn)斗力有著重要的戰(zhàn)術(shù)意義。從消費(fèi)角度思索也有著不可忽視的經(jīng)濟(jì)意義。詳細(xì)來(lái)說(shuō)有以下幾點(diǎn)：

1.產(chǎn)品的用途對(duì)體積分量的要求

產(chǎn)品的不同用途提出了不同的要求。如普通電子設(shè)備要求相對(duì)較低，而精工檢測(cè)設(shè)備那么要求較嚴(yán)；對(duì)固定不動(dòng)的產(chǎn)品不成問(wèn)題，對(duì)便攜挪動(dòng)的產(chǎn)品那么非思索不可。例如人造衛(wèi)星上用的電子設(shè)備，其體積分量有極嚴(yán)厲的要求，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)星的分量每添加1㎏，火箭的燃料就多耗費(fèi)數(shù)噸。2.運(yùn)載工具對(duì)產(chǎn)品體積分量的要求

由于安裝各種設(shè)備的空間有限和支配控制的需求，各種運(yùn)載工具如汽車、坦克、飛機(jī)、火箭、艦船等，對(duì)電子產(chǎn)品的體積分量有較嚴(yán)厲的要求。普通說(shuō)來(lái)，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)或部件的體積分量盡能夠做得很小，僅把設(shè)備的控制和指示部分安裝在飛行員的座艙內(nèi)，其它部分那么安裝在飛機(jī)的各個(gè)部位，各部分之間用電纜銜接。汽車、坦克用的電子設(shè)備的體積要求和空用類似，分量要求那么可放寬。艦船那么要求更寬。

3.機(jī)械負(fù)荷對(duì)體積分量的要求

電子產(chǎn)品任務(wù)時(shí)，能夠會(huì)遭到各種機(jī)械要素的影響。為了減少?zèng)_擊、碰撞、振動(dòng)和加速度的破壞作用，減少其體積分量會(huì)收到良好的效果。由于當(dāng)分量減少時(shí)其質(zhì)量也將減小，假設(shè)施加的加速度一定，那么對(duì)產(chǎn)品的破壞力就會(huì)減小。

4.經(jīng)濟(jì)要素對(duì)體積分量的要求

減少電子產(chǎn)品的體積和分量，對(duì)節(jié)省原資料耗費(fèi)和降低消費(fèi)費(fèi)意圖義艱苦，其中的道理是非常明顯的。對(duì)于消費(fèi)批量很大的產(chǎn)品，即使產(chǎn)品的體積分量減少很少的一點(diǎn)，其在消費(fèi)中所降低的費(fèi)用，也是相當(dāng)可觀的。各種要素對(duì)電子產(chǎn)品體積分量的要求，已如前述。為使電子產(chǎn)品可以滿足這些要求，那么對(duì)表征產(chǎn)品體積分量的目的進(jìn)展深化地討論是很有必要的。有關(guān)目的如下：〔1〕平均比重產(chǎn)品的總分量與體積之比，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)品構(gòu)造的緊湊度。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(duì)構(gòu)造設(shè)計(jì)有直接的影響。當(dāng)平均比重為0．5㎏/dm3時(shí)，構(gòu)造設(shè)計(jì)不會(huì)遇到很大困難；當(dāng)平均比重為1.5～1.7㎏/dm3時(shí)，構(gòu)造設(shè)計(jì)需求精心安排;當(dāng)平均比重為2～2.2㎏/dm3時(shí)，構(gòu)造設(shè)計(jì)需求運(yùn)用特殊資料(如高強(qiáng)度輕金屬合金)、高穩(wěn)定元器件和采用新工藝、新構(gòu)造〔如多層印制電路板、集成電路和微型元器件等〕；當(dāng)平均比重到達(dá)2．5㎏/dm3時(shí)，構(gòu)造設(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(huì)提高。目前，普通的電子產(chǎn)品的體積填充系數(shù)為0．1～0．25；構(gòu)造比較緊湊的電子產(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0．25～0．4；采用灌封電路的產(chǎn)品，其體積填充系數(shù)可達(dá)0．6。電子產(chǎn)品的緊湊的程度經(jīng)過(guò)平均比重和體積的填充系數(shù)來(lái)表達(dá)。平均比重越高，體積填充系數(shù)越大，那么產(chǎn)品的緊湊性越高。現(xiàn)代電子產(chǎn)品都希望有較高的緊湊性。但追求緊湊性會(huì)產(chǎn)生一系列矛盾，這主要表如今以下幾個(gè)方面：

〔1〕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(shí)遇到的最大困難是溫升問(wèn)題。假設(shè)產(chǎn)品的平均比重增大，那么單位體積發(fā)熱量添加。為了保證產(chǎn)品能正常任務(wù)，就需求采用一套冷卻系統(tǒng)，而冷卻系統(tǒng)本身也具有一定的體積和分量，這樣反而提高了產(chǎn)品的總體積和總分量。

〔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(huì)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。由于元器件之間間隔小，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，給消費(fèi)時(shí)的裝配和運(yùn)用時(shí)的維護(hù)修繕帶來(lái)一定的困難，降低了設(shè)備的可靠性。

〔4〕本錢上升。緊湊性高的產(chǎn)品，在整機(jī)構(gòu)造方面要求有較高的零件加工精度和裝配精度，因此提高了產(chǎn)品本錢。8.1.2操作與控制電子產(chǎn)品在進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)必需全面思索操作性能如何，控制能否方便，這將直接影響到產(chǎn)品的可靠性和用戶的稱心度。

對(duì)電子產(chǎn)品的操作與控制方面的要求，隨詳細(xì)產(chǎn)品的不同和運(yùn)用場(chǎng)所的不同而變化。原那么上有如下幾點(diǎn)值得留意：

1〕為運(yùn)用者發(fā)明良好的任務(wù)條件。例如，產(chǎn)品不會(huì)產(chǎn)生令人厭惡噪聲，而且顏色調(diào)和給人以好感，其安裝位置適當(dāng)，令運(yùn)用者精神安寧、留意力集中，從而提高任務(wù)質(zhì)量。

2〕設(shè)備操作簡(jiǎn)單，能很快進(jìn)入任務(wù)形狀，不需求很熟練的操作技術(shù)。

3〕產(chǎn)品平安可靠，保險(xiǎn)安裝齊備。當(dāng)運(yùn)用者發(fā)生誤操作時(shí)，不會(huì)損壞設(shè)備，更不能危及人身平安。

4〕控制機(jī)構(gòu)輕便，盡能夠減少運(yùn)用者的膂力耗費(fèi)。讀數(shù)識(shí)別與指示系統(tǒng)明晰，便于察看，且長(zhǎng)時(shí)間察看也不易疲勞，不會(huì)損傷視力。8.1.3產(chǎn)品維護(hù)電子產(chǎn)品普通屬于耐用消費(fèi)品，運(yùn)用過(guò)程中維護(hù)修繕能否方便，也是衡量產(chǎn)品性能的一個(gè)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(shí)，必需充分思索維護(hù)修繕要求。從維護(hù)方便的角度出發(fā)，對(duì)構(gòu)造設(shè)計(jì)提出了以下要求：

〔1〕在發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，便于翻開維修或能迅速改換備用件。如采用插入式和折疊式構(gòu)造，快速裝拆構(gòu)造，以及可換部件式構(gòu)造等。

〔2〕可調(diào)元件、測(cè)試點(diǎn)應(yīng)布置在設(shè)備的同一面；經(jīng)常改換的元器件應(yīng)布置在易于裝拆的部位；對(duì)于電路單元應(yīng)盡能夠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(guò)大，即體積填充系統(tǒng)在能夠的條件下應(yīng)取低一些〔普通最好不超越0．3〕，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(guò)負(fù)荷維護(hù)安裝〔如過(guò)流、過(guò)壓維護(hù)〕，危險(xiǎn)和高壓處應(yīng)有警告標(biāo)志和自動(dòng)平安維護(hù)安裝〔如高壓自動(dòng)斷路門開關(guān)〕等，以確保維修者平安。

〔5〕設(shè)備最好具備監(jiān)測(cè)安裝和缺點(diǎn)預(yù)警安裝，能使運(yùn)用者盡早地發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)或預(yù)測(cè)失效元器件，及時(shí)改換維修，以縮短維修時(shí)間，并防止大缺點(diǎn)出現(xiàn)。8.2電子產(chǎn)品的消費(fèi)要求8.2.1電子產(chǎn)品的消費(fèi)條件

電子產(chǎn)品的消費(fèi)過(guò)程是指產(chǎn)品從研制、開發(fā)到推出的全過(guò)程。該過(guò)程包括設(shè)計(jì)、試制和批量消費(fèi)等三個(gè)主要階段。企業(yè)的設(shè)備情況，技術(shù)和工藝程度，消費(fèi)才干和消費(fèi)周期，以及消費(fèi)管理程度等要素，都屬于消費(fèi)條件。產(chǎn)品如要順利地投產(chǎn)，必需滿足消費(fèi)條件對(duì)它的要求，否那么，就不能夠消費(fèi)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，甚至根本無(wú)法投產(chǎn)。

1.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)思索的要素：

1)企業(yè)的設(shè)備情況電子產(chǎn)品的消費(fèi)企業(yè)應(yīng)該具備與所消費(fèi)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)和批量消費(fèi)。

2)技術(shù)和工藝程度消費(fèi)企業(yè)需配備相關(guān)的技術(shù)研討人才，可以根據(jù)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)、需方的不同要求，研制、開發(fā)產(chǎn)品，完善產(chǎn)品的性能；還應(yīng)具有相當(dāng)?shù)墓に嚦潭?，可以根?jù)設(shè)計(jì)要求，消費(fèi)出合格的產(chǎn)品。3)消費(fèi)才干和消費(fèi)周期產(chǎn)品定型后，要進(jìn)入成批消費(fèi)階段。消費(fèi)企業(yè)應(yīng)具有配套的儀器設(shè)備、加工資料、熟練的技術(shù)工人和完備的消費(fèi)程序，消費(fèi)出符合設(shè)計(jì)要求的合格產(chǎn)品；同時(shí)合理安排各工序，以縮短消費(fèi)周期，提高消費(fèi)效率，降低消費(fèi)本錢。

4)消費(fèi)管理程度在電子產(chǎn)品的制造過(guò)程中，科學(xué)的管理已成為第一要素。管理不善將出現(xiàn)消費(fèi)混亂、浪費(fèi)嚴(yán)重、工序時(shí)間拉長(zhǎng)，導(dǎo)致消費(fèi)效率降低，消費(fèi)本錢上升；管理落后，將使產(chǎn)質(zhì)量量下降，劣質(zhì)產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，破壞企業(yè)籠統(tǒng)，最終導(dǎo)致企業(yè)破產(chǎn)。2.對(duì)資料的根本要求

任何電子產(chǎn)品在它研制完成之后，都要投入消費(fèi)。電子產(chǎn)品在消費(fèi)過(guò)程中，對(duì)電子元器件等資料的根本要求如下：

〔1〕產(chǎn)品中的零部件、元器件，其種類和規(guī)格應(yīng)盡能夠地少，盡量運(yùn)用由專業(yè)廠消費(fèi)的通用零部件或產(chǎn)品。由于這樣便于消費(fèi)管理，有利于提高產(chǎn)質(zhì)量量，并降低本錢。

〔2〕產(chǎn)品中的零部件、元器件及其各種技術(shù)參數(shù)、外形、尺寸等，應(yīng)最大限制的規(guī)范化和規(guī)格化。還應(yīng)盡能夠采用消費(fèi)廠以前曾經(jīng)消費(fèi)過(guò)的零部件，充分利用消費(fèi)廠的先進(jìn)閱歷，使產(chǎn)品具有承繼性?！?〕產(chǎn)品所運(yùn)用的原資料，其種類規(guī)格越少越好，應(yīng)盡能夠少用或不用貴重資料，立足于運(yùn)用國(guó)產(chǎn)資料和來(lái)源多、價(jià)錢低的資料。

〔4〕產(chǎn)品中的機(jī)械零部件，必需有較好地構(gòu)造工藝性，可以采用先進(jìn)的工藝方法和流程。原資料耗費(fèi)低，加工時(shí)間短，例如零件的構(gòu)造、尺寸和外形便于實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化。以無(wú)屑加工替代切削加工。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)條件要求相順應(yīng)，不允許無(wú)根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能目的的前提下，其精度等級(jí)應(yīng)盡能夠的低，裝配也應(yīng)盡能夠簡(jiǎn)易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的膂力耗費(fèi)，同時(shí)也便于自動(dòng)流水線消費(fèi)。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：消費(fèi)經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性。

消費(fèi)經(jīng)濟(jì)性是指消費(fèi)本錢。它包括消費(fèi)預(yù)備費(fèi)用、原資料和輔助資料費(fèi)用、工資和附加費(fèi)用、管理費(fèi)用等。

運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性包括產(chǎn)品在運(yùn)用、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中所耗費(fèi)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)充分思索以下幾個(gè)方面：

〔1〕正確制定設(shè)計(jì)方案，研討產(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)品性能和運(yùn)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)品構(gòu)造方式和消費(fèi)類型。產(chǎn)量的大小決議著消費(fèi)批量的規(guī)模，消費(fèi)批量不同，其消費(fèi)方式類型也不同，因此其消費(fèi)經(jīng)濟(jì)性也不同。

〔3〕運(yùn)用價(jià)值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟(jì)的消費(fèi)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)合理的原資料和元器件，以求降低產(chǎn)品的消費(fèi)本錢。

〔4〕全面構(gòu)思，縝密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的構(gòu)造，使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和運(yùn)用性能，以降低產(chǎn)品的維修費(fèi)用和運(yùn)用費(fèi)用。8.3電子產(chǎn)品的散熱電子產(chǎn)品任務(wù)時(shí)的輸出功率往往只占設(shè)備輸入功率的一部分，其功率損失普通都以熱能方式分發(fā)出來(lái)。實(shí)踐上電子產(chǎn)品內(nèi)部任何具有實(shí)踐電阻的載流元器件都是一個(gè)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)境溫度也有親密的聯(lián)絡(luò)。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，電子產(chǎn)品任務(wù)時(shí)所產(chǎn)生的熱能就難以分發(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任務(wù)溫度范圍，假設(shè)超越其極限溫度，就將到引起產(chǎn)品任務(wù)環(huán)境的改動(dòng)，縮短運(yùn)用壽命，甚至損壞。

電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)，就是根據(jù)傳熱學(xué)的根本原理，采取各種散熱手段，使產(chǎn)品的任務(wù)溫度不超越其極限溫度，從而保證電子產(chǎn)品在預(yù)定的環(huán)境條件下穩(wěn)定可靠地任務(wù)。8.3.1任務(wù)溫度的影響1.溫度對(duì)變壓器、扼流圈的影響

普通變壓器、扼流圈的允許溫度應(yīng)低于95℃。溫度過(guò)高對(duì)這兩類元件的影響，除降低其運(yùn)用壽命外，絕緣資料的性能也將下降。

2.溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的影響

溫度對(duì)半導(dǎo)體器件影響最為顯著，過(guò)高的溫度會(huì)使器件的任務(wù)點(diǎn)發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大、信號(hào)失真，嚴(yán)重時(shí)引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的任務(wù)溫度不能過(guò)高，如鍺管不超越70～100℃；硅管不超越150～200℃。

3.溫度對(duì)電阻器的影響

電阻器在溫度升高后會(huì)出現(xiàn)運(yùn)用功率下降，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(shí)，允許的運(yùn)用功率為標(biāo)稱值的100%；環(huán)境溫度增至100℃時(shí)，允許運(yùn)用功率僅為標(biāo)稱值的20%。

另外，溫度過(guò)高能使熱噪聲增大。溫度變化同樣會(huì)使其阻值變化，溫度每升高或降低10℃，其阻值大約變化1%。4.溫度對(duì)電容器的影響

溫度對(duì)電容器的影響主要是降低其運(yùn)用壽命。通常以為，在超越規(guī)定允許溫度下任務(wù)時(shí)，溫度每升高10℃壽命降低一半。此外，溫度的變化也會(huì)引起電容量、功率要素等參數(shù)的變化。

5.溫度對(duì)電子管的影響

電子管的玻璃殼溫度不得超越150～200℃。過(guò)高的溫度使電子管內(nèi)的吸氣劑、各個(gè)電極和玻璃殼排放氣體，使電子管的真空度下降，影響其任務(wù)性能。此外，高溫會(huì)使玻璃殼產(chǎn)生熱應(yīng)力而損壞，使管內(nèi)的氣體電離，電離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)備任務(wù)時(shí)的極限溫度應(yīng)以元器件的最低極限溫度來(lái)要求。思索到設(shè)備的環(huán)境溫度普通為－40～+50℃，所以電子設(shè)備任務(wù)時(shí)，機(jī)內(nèi)的溫度普通不超越50～80℃。

表8-１列出了常用元器件外表的允許溫度值。表8-１常用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225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958.3.2熱的傳導(dǎo)方式熱能總是自發(fā)的從高溫物體向低溫物體傳播，熱能的傳播有三種根本方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。這三種方式往往同時(shí)存在，在思索電子設(shè)備的散熱時(shí)，可根據(jù)詳細(xì)情況只思索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)是指熱量由物體內(nèi)部某一部分傳送到另一部分，或是兩物體相互接觸時(shí)，由一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。熱量是度量熱能大小的物理量。熱量由熱端〔高溫〕向冷端〔低溫〕傳送。

導(dǎo)熱系數(shù)λ是一個(gè)表示資料導(dǎo)熱才干的物理量。不同資料有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)越大，闡明物體導(dǎo)熱性能越好。通常把λ值小于0．23kJ/(m·h·℃)的資料稱為絕熱資料。一些常用資料的導(dǎo)熱系數(shù)列于表8-2中。利用熱傳導(dǎo)散熱的主要措施有:

(1)選用導(dǎo)熱系數(shù)大的資料制造導(dǎo)熱零件,可降低熱阻。如用銅或鋁等資料作散熱器。

(2)擴(kuò)展熱傳導(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)途徑。導(dǎo)熱途徑中不應(yīng)有絕熱或隔熱元件。表8-2常用資料的導(dǎo)熱系數(shù)λ材料名稱試驗(yàn)溫度（℃）導(dǎo)熱系數(shù)kJ/(m·h·℃)材料名稱試驗(yàn)溫度（℃）導(dǎo)熱系數(shù)kJ/(m·h·℃)銀（99．9%）20407氧化鈹20208-225銅20372陶瓷基片2012．5-29．2鋁（純）20203石英玻璃201．3鋁合金20164云母200．5黃銅2099尼龍200．17-0．24碳素鋼2053水200．6焊錫2033空氣200．0262.熱對(duì)流

熱對(duì)流是指在氣體或液體中，由于存在溫度差、密度差和壓力差而流動(dòng)進(jìn)展的熱量傳送。對(duì)流有自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。熱交換發(fā)生流體〔氣體或液體〕與高溫物體〔固體〕之間時(shí)，熱傳導(dǎo)與對(duì)流同時(shí)存在，這種情況稱為對(duì)流換熱。

〔1〕自然對(duì)流與強(qiáng)迫對(duì)流

由于流體運(yùn)動(dòng)的緣由不同，可分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種熱對(duì)流。

①自然對(duì)流：自然對(duì)流是由于冷熱流體的密度不同而引起介質(zhì)自然運(yùn)動(dòng)。如空氣的對(duì)流是因空氣受熱后體積膨脹，故其密度和比重都要降低，構(gòu)成了自然對(duì)流循環(huán)。

②強(qiáng)迫對(duì)流：強(qiáng)迫對(duì)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(dòng)，使流體高速地擦過(guò)發(fā)熱物體〔或高溫物體〕外表。

〔2〕利用對(duì)流散熱主要措施

①加大溫差，即降低物體周圍對(duì)流介質(zhì)的溫度。

②加大散熱面積，采取有利于對(duì)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。

③加大對(duì)流介質(zhì)的流動(dòng)速度，選擇有利于對(duì)流換熱的流體介質(zhì)，以帶走更多的熱量。如強(qiáng)迫對(duì)流比自然對(duì)流的速度高，水比空氣的對(duì)流散熱才干強(qiáng)。3.熱輻射

熱輻射是熱能以電磁波〔紅外波段〕的方式向外界輻射，傳給另一個(gè)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，普通總是部分地被吸收，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(guò)程。這種能量之間互變景象〔熱能→輻射→熱能〕，就是輻射換熱的過(guò)程。一個(gè)物體在熱輻射過(guò)程中是放熱還是吸熱，決議于該物體在同一時(shí)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(lái)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，以加強(qiáng)輻射才干。對(duì)熱敏感元件的外表應(yīng)做成光亮的外表，以減小吸收輻射熱。

〔2〕加大輻射體的外表積。

〔3〕加大輻射體與周圍環(huán)境的溫差。8.3.3整機(jī)的散熱與防熱散熱就是利用熱的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射，把電子產(chǎn)品內(nèi)的熱量分發(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)迫風(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，普通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(duì)流及輻射進(jìn)展散熱。強(qiáng)迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)展鼓風(fēng)或抽風(fēng)，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動(dòng)的速度，到達(dá)散熱目的。

普通情況下，電子產(chǎn)品的自然散熱有兩種熱流途徑：

〔1〕在封鎖式機(jī)箱〔如圖8-１〔a〕所示〕里，首先，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量是經(jīng)過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)等傳向機(jī)殼，然后再由機(jī)殼經(jīng)過(guò)對(duì)流和輻射將熱量分發(fā)到周圍空氣中去，從而使設(shè)備到達(dá)冷卻的目的?！?〕對(duì)于敞開式機(jī)箱〔如圖8-１〔b〕所示〕而言，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量，一方面經(jīng)過(guò)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，經(jīng)過(guò)機(jī)箱內(nèi)外空氣對(duì)流和機(jī)箱外殼外外表的熱輻射將熱量傳到周圍空氣中去。

經(jīng)過(guò)上述分析可以看出，要改善電子產(chǎn)品的自然散熱效果，必需從兩方面來(lái)思索：一方面是改善產(chǎn)品內(nèi)部的電子元器件向機(jī)殼的傳熱才干；另一方面是提高機(jī)殼向外界的熱傳送才干。1.機(jī)箱〔殼〕的散熱設(shè)計(jì)

電子產(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，并將其分發(fā)到周圍空間中去，散熱設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面思索：

〔1〕機(jī)殼的資料導(dǎo)熱性能要好，以加強(qiáng)機(jī)箱內(nèi)外外表的熱傳導(dǎo)。可選擇導(dǎo)熱性好的金屬〔如用鋁合金〕資料來(lái)做機(jī)殼，這是由于機(jī)殼內(nèi)部的熱量可以經(jīng)過(guò)內(nèi)部的金屬構(gòu)造件傳導(dǎo)給機(jī)殼，再由機(jī)殼以熱輻射和熱對(duì)流的方式傳給周圍空間。

〔2〕合理設(shè)計(jì)機(jī)殼外表的外形，加強(qiáng)熱輻射才干。為了提高機(jī)殼的熱輻射才干，宜采用粗糙外表，并涂覆無(wú)光澤漆，其顏色可根據(jù)需求選擇。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(duì)流散熱才干。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(duì)流換熱作用。通風(fēng)孔的位置可開在機(jī)殼的頂部和底部及兩側(cè)面。兩側(cè)通風(fēng)孔的位置應(yīng)留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(duì)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。圖8-2所示的是常見的幾種通風(fēng)孔的方式。冷空氣經(jīng)過(guò)機(jī)殼下部的通風(fēng)孔進(jìn)入機(jī)箱，經(jīng)發(fā)熱元件吸收熱量，被加熱后的空氣經(jīng)過(guò)機(jī)殼上部的通風(fēng)孔流出，如此循環(huán)，到達(dá)散熱的目的。圖8-2〔a〕所示之孔為沖壓而成，制造簡(jiǎn)單，但灰塵容易進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。在孔比較大時(shí)，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。沖制百葉窗是目前運(yùn)用最廣泛的一種，如圖8-2〔c〕所示。由于百葉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。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。假設(shè)變壓器不加屏蔽罩，那么鐵芯與支架、支架與固定面應(yīng)有良好的接觸，使其熱阻最小。對(duì)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，使氣流構(gòu)成對(duì)流，如圖8-3所示?！?〕電阻電阻的溫度與其型式、尺寸、功率損耗、安裝位置以及環(huán)境溫度等要素有關(guān)。電阻普通是經(jīng)過(guò)固定銜接片或引線兩端的傳導(dǎo)以及本身的的輻射、對(duì)流進(jìn)展散熱的。電阻外表常涂覆無(wú)光澤的粗糙漆，放置的位置應(yīng)便于對(duì)流散熱，并加大與其他元件之間的間隔?！?〕晶體管對(duì)于功率小于100mW的晶體管，普通可不加散熱器，靠其管殼及本身引線的對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)散熱。至于大功率晶體管那么應(yīng)采用散熱器?！?〕電子管不帶屏蔽罩的電子管，其傳熱的主要方式是對(duì)流和輻射，而導(dǎo)熱是次要的。帶屏蔽罩的電子管散熱條件要差些，普通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，構(gòu)成自然對(duì)流，使管子散熱?！?〕集成電路對(duì)于普通集成電路的散熱，主要依托其外殼及引出線的對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)散熱。如圖8-4所示。當(dāng)集成電路的熱流密度超越0．6W/cm2時(shí)，應(yīng)裝散熱安裝，以減小管殼與周圍環(huán)境的熱阻。3.防熱措施

1〕合理布置元器件

〔1〕在布置元器件時(shí)，元器件與元器件間、元器件和構(gòu)造件之間應(yīng)堅(jiān)持一定間隔，以利空氣的流動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)流傳熱。普通可參考下面幾種關(guān)系：

①對(duì)臨近的兩垂直發(fā)熱外表，如圖8-5〔a〕，d/L=0．25；

②對(duì)臨近的垂直發(fā)熱外表與冷外表，如圖8-5〔b〕，dmin=2．5mm；

③對(duì)臨近的程度發(fā)熱圓柱體和冷的上外表之間；如圖8-5(c)，d/D=0．85；④對(duì)臨近的程度發(fā)熱圓柱體和冷的垂直外表之間，如圖8-5(d)，d/D=0．7；

⑤對(duì)臨近的程度發(fā)熱圓柱體和冷的程度平底面之間，如圖8-5(e)，d/D=0．65?！?〕在印制板上安裝各種半導(dǎo)體器件時(shí)，應(yīng)留意將功率大、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(gè)印制板上元件的溫度較為均勻。

〔3〕在布置元器件時(shí)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(duì)熱敏感元件，在構(gòu)造上可采用“熱屏蔽〞方法來(lái)處理，如圖8-6所示，采用熱屏蔽能使設(shè)備內(nèi)部呵斥溫差，構(gòu)成熱區(qū)和冷區(qū)。2〕合理安排印制板

對(duì)印制板的位置陳列，如設(shè)備內(nèi)只安排一塊印制板，無(wú)論印制板程度放置還是垂直放置，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(shí)應(yīng)垂直并列安裝，每塊印制板之間的配置間隔堅(jiān)持30mm以上，以利于自然對(duì)流散熱。

為了提高印制電路板的散熱才干，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外表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。3〕合理安排機(jī)箱內(nèi)的構(gòu)造件

〔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)口之間的間隔和它們的高度差，以加強(qiáng)自然對(duì)流。圖8-8〔a〕表示進(jìn)出風(fēng)口位置不當(dāng)，有一部分空間不能內(nèi)外對(duì)流，使部分散熱不好。

〔2〕對(duì)于大面積的元器件應(yīng)特別留意其放置位置，如機(jī)箱底的底板、隔熱板、屏蔽板等。假設(shè)位置安排不合理，能夠妨礙或阻斷自然對(duì)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〞構(gòu)造，用金屬條支持印制板插座，具有流動(dòng)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(guò)較長(zhǎng)的途徑，這對(duì)自然對(duì)流很不利。4.強(qiáng)迫風(fēng)冷

強(qiáng)迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)展抽風(fēng)或鼓風(fēng)，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動(dòng)速度，到達(dá)散熱的目的。強(qiáng)迫風(fēng)冷適用于中、大功率的電子設(shè)備，因其構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以它是目前運(yùn)用最多的一種強(qiáng)迫冷卻方法。強(qiáng)迫風(fēng)冷有抽風(fēng)冷卻和鼓風(fēng)冷卻兩種根本方式。

〔1〕抽風(fēng)冷卻抽風(fēng)冷卻分有風(fēng)管和無(wú)風(fēng)管兩種方式，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(duì)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(wú)風(fēng)管的抽風(fēng)系統(tǒng)多用于機(jī)柜內(nèi)各元件冷卻外表風(fēng)阻較小的設(shè)備。當(dāng)各單元有熱敏感元件時(shí)，為防止上升氣流流過(guò)熱敏感元件，就需用公用的抽風(fēng)管道。此時(shí)，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)，并裝防塵器?！?〕鼓風(fēng)冷卻鼓風(fēng)冷卻可分為有鼓風(fēng)管道和無(wú)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。適用于各單元需求有專門風(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)管方式，這樣便于控制各單元的風(fēng)量。圖8-10〔b〕為無(wú)風(fēng)管方式，適用于在底層內(nèi)具有風(fēng)阻較大的元件，中上層無(wú)熱敏元件的情況。

除了強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱以外，對(duì)于一些特殊需求的電子設(shè)備還可以采用液體冷卻、蒸發(fā)冷卻、半導(dǎo)體致冷和熱管安裝散熱，可根據(jù)需求加以選擇，讀者可參考其他資料。8.3.4安裝散熱器的本卷須知在進(jìn)展熱設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)功率較大的半導(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，必需仔細(xì)地思索其散熱問(wèn)題。

半導(dǎo)體器件在任務(wù)時(shí)要靠散熱的方法來(lái)降低其溫度。對(duì)中、小功率晶體管來(lái)說(shuō)，由于其功率耗費(fèi)很小，普通靠它的外殼散熱就可以了。而對(duì)于大功率晶體管而言，由于有大量的電流流過(guò)集電結(jié)，會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，因此必需采用散熱措施，常用的方法是把晶體管安裝在散熱器上，以利于自然對(duì)流與輻射換熱。

散熱器普通用導(dǎo)熱性能良好的銅、鋁等金屬制成，外表涂黑，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添加，普通可增大5倍以上，所以在輸出功率大于1W時(shí)，晶體管總是要裝上適當(dāng)?shù)纳崞鳌?.散熱器的方式

散熱器的方式很多，常見的有平板型散熱器、鋁型材散熱器、叉指形散熱器等?！?〕平板型散熱器平板型散熱器〔俗稱散熱片〕是最簡(jiǎn)單的一種散熱器，如圖8-11〔a〕所示。它由1．5～3mm厚的金屬薄板制成，普通多為正方形或長(zhǎng)方形的鋁板或鋁合金板。對(duì)于一些中、小功率的晶體管，可以直接安裝在金屬板上進(jìn)展散熱。假設(shè)要使所占的空間較小，那么大多垂直安裝，而且垂直安裝的熱阻比程度安裝要小。

〔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PC下具有較小的熱阻RTf又，因此其散熱才干強(qiáng)，普通用于大、中功率晶體管的散熱器。

〔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。這種散熱器制造工藝簡(jiǎn)單，構(gòu)造方式多樣，可作為中、大功率晶體管的散熱用。目前，平行筋片散熱器和叉指形散熱器已規(guī)范化〔參見SJ1266-77〕，并被廣泛運(yùn)用。有關(guān)散熱器的型號(hào)和構(gòu)造尺寸，請(qǐng)參閱半導(dǎo)體器件用散熱手冊(cè)。2.散熱器安裝本卷須知

〔1〕散熱效果好壞與安裝工藝有親密關(guān)系，安裝時(shí)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)體功率器件任務(wù)時(shí)實(shí)踐結(jié)溫小于最大結(jié)溫的情況下，應(yīng)盡量選用體積小、分量輕的規(guī)格。

〔3〕假設(shè)要把接觸熱阻降得低一些，安裝時(shí)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(shí)需求在半導(dǎo)體器件與散熱片之間墊導(dǎo)電或絕緣墊片時(shí)，必需采用低熱阻資料，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(shí)，其安裝孔〔或一組孔〕應(yīng)該設(shè)置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(shí)，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。〔6〕半導(dǎo)體功率器件與散熱器安裝好后，不宜再對(duì)半導(dǎo)體功率器件或散熱器進(jìn)展機(jī)械加工或整形，否那么極易使它們變形，添加接觸熱阻。緊固散熱器時(shí)應(yīng)保證螺釘扭力一致。

〔7〕單面肋片式散熱器適于在電子配備的外部〔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)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(shí)，應(yīng)使散熱器的斷面垂直于程度面方向；采用強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，應(yīng)使氣流向平行于散熱器的肋片方向。

〔9〕當(dāng)半導(dǎo)體功率器件需求絕緣時(shí)，應(yīng)盡能夠不用在管殼下墊絕緣片的方法，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(shí)，應(yīng)留意長(zhǎng)度與寬度要配合得當(dāng)，以便于電子安裝的總體安排。8.4電子產(chǎn)品的氣侯防護(hù)在消費(fèi)、儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)用過(guò)程中，電子產(chǎn)品會(huì)遭到各種環(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)等要素將使設(shè)備的構(gòu)造、資料蒙受腐蝕、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)備的運(yùn)用環(huán)境和任務(wù)條件極為復(fù)雜多樣，為減少和防止環(huán)境氣候?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的影響，必需思索以下三個(gè)方面：

〔1〕合理的選用防護(hù)資料

這是從根本上提高設(shè)備內(nèi)元器件、零部件抗氣候要素影響才干的方法。例如選用耐蝕性良好的金屬和非金屬〔包括油漆漆膜〕資料，耐濕性高的絕緣資料以及化學(xué)穩(wěn)定性好的資料等。當(dāng)然在選用資料時(shí)，還會(huì)遭到一些其它條件的約束，如強(qiáng)度、電氣、加工性能和經(jīng)濟(jì)性等。因此必需綜合思索各方面要素，選用較理想的資料來(lái)制造元器件及零部件。〔2〕采用恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)方法

對(duì)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(wú)機(jī)絕緣資料等，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要素影響才干?；瘜W(xué)和電化學(xué)防護(hù)方法的選擇，與設(shè)備、元器件、零部件所采用的資料和運(yùn)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(duì)于一些在濕熱地域或其它特殊氣候條件下運(yùn)用的設(shè)備，必需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)的構(gòu)造措施

密封是防止潮濕及其他腐蝕性介質(zhì)長(zhǎng)期影響的的效方法。對(duì)于長(zhǎng)期任務(wù)在惡劣氣候條件下和氣壓很低條件下的電子設(shè)備可采用各種密封構(gòu)造。例如全自動(dòng)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)殼采用密封構(gòu)造，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時(shí)間內(nèi)隔絕，因此防護(hù)較為徹底。對(duì)電子產(chǎn)品影響較大的不利要素有潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體等，其中潮濕的影響是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，使空氣濕度到達(dá)飽和而使機(jī)內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)生結(jié)露景象，使電性能下降，缺點(diǎn)率上升。對(duì)庫(kù)存設(shè)備、閑置設(shè)備或周期性停機(jī)〔例如一班制任務(wù)方式〕設(shè)備的開機(jī)通電更容易發(fā)生不良景象。潮濕能加速金屬資料的銹蝕，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(zhǎng)，并引起非金屬資料霉?fàn)€。因此，防潮濕、防鹽霧、防霉菌三者嚴(yán)密相關(guān)，在工藝上應(yīng)同時(shí)進(jìn)展思索，習(xí)慣上我們稱之為防護(hù)“三要素〞。8.4.2潮濕的防護(hù)電子設(shè)備防潮的主要目的，就是在消費(fèi)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及運(yùn)用〔存放〕過(guò)程中，確保各個(gè)元器件、零部件和整個(gè)產(chǎn)品的任務(wù)才干。

遭到潮濕空氣侵蝕的電子產(chǎn)品，在其元器件或資料外表會(huì)凝聚一層水膜，并逐漸浸透到資料內(nèi)部，從而呵斥絕緣資料外表電導(dǎo)率添加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗添加，導(dǎo)致零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至零落，使其失去維護(hù)作用。

潮氣的侵入會(huì)引起電子器件發(fā)生以下缺點(diǎn)：

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)的電阻或呵斥短路，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——會(huì)引起雙極型器件反向電流和增益的漂移；引起場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓、溝道電流和跨導(dǎo)的漂移。上述種種變化的結(jié)果，必然會(huì)降低參數(shù)的可靠性或增大偶爾失效的幾率。參數(shù)可靠性的降低，將導(dǎo)致信號(hào)失真到使電子設(shè)備不能完成其正常功能。偶爾失效幾率的增大會(huì)縮短設(shè)備的平均缺點(diǎn)間隔時(shí)間，添加設(shè)備的維護(hù)本錢。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備失效甚至報(bào)廢。

潮濕對(duì)構(gòu)造資料〔金屬和介質(zhì)〕的作用也會(huì)降低可靠性。使有機(jī)資料的介電常數(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(wú)機(jī)資料外表上所凝結(jié)或吸附的潮濕相互作用，出現(xiàn)與腐蝕相聯(lián)絡(luò)的景象。

潮氣對(duì)構(gòu)造資料作用的結(jié)果，能夠改動(dòng)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質(zhì)量要素；增大交叉干擾電平；降低電氣安裝的接觸電阻等。

防潮濕的措施很多，常用的方法有浸漬、灌封、密封、涂覆、枯燥劑等。1.浸漬

將需處置的元件或資料浸入不吸濕的絕緣漆中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間使絕緣液體進(jìn)入元件或資料的小孔、縫隙和構(gòu)造件的空隙，這種方法就是浸漬。經(jīng)過(guò)浸漬，可以提高元件或資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(shí)，空隙和氣孔被填滿，同時(shí)在繞組外表構(gòu)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，以及因排斥出熱導(dǎo)率低的空氣而改善了線繞部件的導(dǎo)熱性。

浸漬有普通浸漬和真空浸漬兩種方法。普通浸漬就是在大氣壓下進(jìn)展浸漬處置，真空浸漬那么是在具有一定真空度的密閉容器中進(jìn)展浸漬處置。真空浸漬的效果好于普通浸漬，常用于一些關(guān)鍵元器件的防潮濕處置。

常用的絕緣資料有以下幾種。

〔1〕酚醛絕緣漆常用的如1031丁基酚醛醇酸漆，它的流動(dòng)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。假設(shè)用它作防霉覆蓋層時(shí)，應(yīng)加0．5%的酸性硫柳汞防霉劑。普通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℃去除潮氣，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。假設(shè)要求較高時(shí)，膠木化可進(jìn)展真空浸漬。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置?！?〕環(huán)氧脂無(wú)溶劑絕緣烘漆如H30-1環(huán)氧脂無(wú)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資料?！?〕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。可作為任務(wù)于濕熱地帶的線圈、玻璃布層壓制品和塑料外表的浸漬漆。〔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才干，漆膜具有高的耐熱、耐寒和介電性能，供長(zhǎng)期任務(wù)溫度為180℃下和短期任務(wù)溫度為250～300℃的電器線圈作浸漬用。

浸漬劑的選用取決于對(duì)元件或資料提出的要求，通常浸漬劑應(yīng)具有良好的浸透才干、化學(xué)中性、外表硬化才干強(qiáng)、良好的附著才干，優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐熱、耐冷性。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，注入熱溶形狀的樹脂、橡膠等有機(jī)絕緣資料，冷卻后自行固化封鎖，構(gòu)成一個(gè)與外界完全隔絕的獨(dú)立的整體。灌封除可維護(hù)電子元件防止潮濕、腐蝕外，尚能防止劇烈震動(dòng)、沖擊及猛烈溫度變化等對(duì)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。

常用的灌封資料有環(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(duì)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(duì)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(duì)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(lái)防潮和固定。目前采用有機(jī)硅橡膠、有機(jī)硅凝膠等灌封資料，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。3.密封

防止潮濕最為有效的方法是密封。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)雜的安裝，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。

在密封構(gòu)造的外外表，可以用高強(qiáng)度的化學(xué)涂料進(jìn)展涂覆或灌注，還可以將密封構(gòu)造內(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到達(dá)極為稱心的防護(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(jià)高得多，而且構(gòu)造工藝也較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)小型化。這是由于金屬外殼密封，其內(nèi)部散熱較為困難，元器件陳列不能過(guò)于緊湊的緣故。4.其它防潮濕手段

除以上引見的防潮措施外，還可以用蘸漬、涂覆的方法。蘸漬是把待處置的元器件，短時(shí)間〔幾秒鐘〕浸在絕緣漆中，使元件、零件外表構(gòu)成一層薄絕緣漆膜，或采用涂覆的方法，在元件外表上涂上一層絕緣漆膜。

作為防潮濕的輔助手段，有時(shí)可對(duì)某些設(shè)備用定期通電加熱的方法來(lái)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，可吸收它本身分量的30%的水分，硅膠吸水到達(dá)飽和時(shí)呈藍(lán)紫色，可在120～150℃的烘箱中烘干后繼續(xù)運(yùn)用。8.4.3鹽霧的防護(hù)鹽霧是海水被海風(fēng)吹卷，及海浪對(duì)海岸的沖擊后，使海水微滴被卷入空中，與潮濕大氣結(jié)合所構(gòu)成的一種帶有鹽分的霧狀氣體，它主要發(fā)生在海上和近海地域。在陸上可因鹽堿被風(fēng)刮起或鹽水蒸發(fā)而引起。

鹽霧對(duì)電子產(chǎn)品的危害主要表現(xiàn)為對(duì)元器件、資料和線路的腐蝕或改動(dòng)其電性能〔如對(duì)高電阻構(gòu)成旁路等〕。如使電子安裝內(nèi)部的零件和電子元器件外表上蒸發(fā)析出固體結(jié)晶鹽粒，引起絕緣強(qiáng)度下降，呵斥短路、漏電。很細(xì)的結(jié)晶鹽粒假設(shè)侵入電位器、可變電容器的運(yùn)動(dòng)部分會(huì)加速磨損。對(duì)各種金屬和電鍍層的進(jìn)展腐蝕。

鹽霧的防護(hù)方法主要是在普通電鍍的根底上進(jìn)展改良。或采用密封機(jī)殼、機(jī)罩，使設(shè)備與鹽霧環(huán)境隔開。對(duì)關(guān)鍵元件進(jìn)展灌封或加其他密封措施。

電鍍時(shí)應(yīng)從嚴(yán)厲電鍍工藝著手，保證鍍層厚度，選擇適當(dāng)?shù)腻儗臃N類。〔1〕嚴(yán)厲電鍍工藝

鍍前進(jìn)展嚴(yán)厲清洗任務(wù)。由于工件上存在的銹蝕、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(huì)出現(xiàn)鍍層變暗、起泡、零落和針孔等景象。特別是如今廣泛采用無(wú)氰電鍍，運(yùn)用弱性電解液，如電鍍前處置不徹底，會(huì)使鍍件外表留有少量的油污與雜質(zhì)，也易呵斥鍍層起泡、變暗和出現(xiàn)針孔?！?〕保證電鍍層的厚度

鍍層厚度與防鹽霧才干關(guān)系很大。例如，在鋼鐵上鍍鎘，防鹽霧才干普通比鍍鋅要強(qiáng)許多。但鍍鎘層假設(shè)少于10μm，在鹽霧中的防護(hù)才干就很差。而鋅鍍層只需到達(dá)24μm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)才干。由于鍍鋅比鍍鎘在價(jià)錢上要廉價(jià)得多，所以常用提高鋅鍍層的厚度，并結(jié)合鈍化處置與外表油漆涂覆來(lái)替代鍍鎘，作為防鹽霧處置。〔3〕選擇鍍層的種類

鍍層所用資料不同，抵抗鹽霧腐蝕的才干也是不一樣的。在普通電鍍層中，假設(shè)嚴(yán)厲控制工藝條件，使鍍層厚度與鈍化膜都符合熱帶產(chǎn)品要求，例如，在鋼鐵外表鍍鋅、鍍鎘，在銅和銅合金外表鍍鎳與鍍銀，這些鍍層經(jīng)過(guò)鈍化處置，都會(huì)有較好的防鹽霧與抗腐蝕才干。假設(shè)在鍍層外表，再添加一層化學(xué)涂料〔如油漆〕的維護(hù)膜，那么防鹽霧與抗腐蝕才干更加提高。

近年來(lái)，人們發(fā)如今鋼鐵上鍍鉛錫合金、鎳鈷合金等，具有非常稱心的抵抗鹽霧和海水侵蝕的才干。尤其是鉛錫合金價(jià)錢廉價(jià)，所以在電子工業(yè)中廣泛用作防腐蝕的電鍍資料。另外，對(duì)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，但這些資料稀少，價(jià)錢昂貴。8.4.4霉菌的防護(hù)霉菌是一種生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)上而構(gòu)成的真菌。它不僅生長(zhǎng)在土壤中，而且可以在很多非金屬資料、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的外表上生長(zhǎng)。

霉菌種類繁多。對(duì)濕熱特別敏感，繁衍力強(qiáng)。最適宜繁衍環(huán)境是溫度15～35℃、相對(duì)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1～10μm之間，易于隨空氣流動(dòng)而傳播。凡是空氣能潛入的地方，它都能夠進(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(yíng)養(yǎng)。

霉菌在繁衍的過(guò)程中，直接破壞了作為它的培育基的資料，如皮革、橡膠，某些涂料和部分塑料，使資料性能劣化，會(huì)呵斥外表絕緣電阻下降，漏電添加；霉菌侵蝕過(guò)的靈敏電子線路，其頻率、阻抗特性會(huì)發(fā)生惡劣變化；霉菌還會(huì)破壞元器件和電子安裝的外觀，使本來(lái)美麗的產(chǎn)品變得暗淡無(wú)光。霉菌的代謝物也會(huì)對(duì)金屬資料引起間接的腐蝕。霉菌的防護(hù)方法有以下幾種：

〔1〕密封防霉經(jīng)過(guò)將設(shè)備嚴(yán)厲密封，并參與枯燥劑，使其內(nèi)部空氣枯燥、清潔，這是防止霉菌生長(zhǎng)的最有效措施。密封枯燥，不僅可以防止霉菌侵入，而且可以阻止霉菌生長(zhǎng)。

〔2〕控制環(huán)境條件霉菌的生長(zhǎng)需求一定的溫度和濕度條件，可以在消費(fèi)車間、庫(kù)房等采用空調(diào)或其他措施以消除霉菌生長(zhǎng)條件。此外，用足夠的紫外線輻射、日光照射，以及定期對(duì)電子設(shè)備通電增溫，也能有效地阻止霉菌生長(zhǎng)?！?〕運(yùn)用防霉資料普通含有天燃有機(jī)物的資料，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(wú)機(jī)資料，那么不易長(zhǎng)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資料和層壓資料；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〕為根本成分的粘結(jié)劑；絕緣浸漬那么宜用改性環(huán)氧樹脂漆和以有機(jī)硅為根本成分的油漆?！?〕防霉處置用防霉劑處置零件和整機(jī)，其防霉效果顯著，已為國(guó)內(nèi)外普遍運(yùn)用。表8-3列出了常用防霉劑種類及主要用途。

表8-3常用防霉劑及其主要用途名稱化學(xué)分子式主要用途醋酸苯汞C3H8O2Hg供紙、紡織材料及防霉漆作防霉處理劑油酸苯汞C24H38O2Hg供清漆和磁漆作防霉劑酸性硫柳汞C9H10O2Hg供浸漬漆和電纜用蠟克漆作防霉處理劑對(duì)硝基酚C6H5O3N供油漆、涂料及皮革作防霉處理劑8-羥基奎林銅(C9H6ON)2Cu供電纜塑料、油漆、涂料及紡織品作防霉處理劑2、4-二硝基氟苯C6H3O4N2F供涂料作防霉處理劑環(huán)烷酸銅供電線、電纜等保護(hù)層中的紗、麻作防霉處理劑防霉劑的運(yùn)用方法有噴涂法、浸漬法和混合法三種方式：

①噴涂法：把防霉劑和漬漆混合，噴涂于整機(jī)、零件和資料外表。

②浸漬法：制成和霉劑稀溶液，對(duì)資料進(jìn)展浸漬處置。

③混合法：把防霉劑與資料的原料混合在一同，制成具有防霉才干的資料。

各種防霉劑都具有不同程度的毒性或難聞氣味，運(yùn)用時(shí)應(yīng)留意勞動(dòng)維護(hù)。8.4.5金屬構(gòu)件的防腐蝕電子產(chǎn)品中的很多零部件和元器件都是由金屬資料構(gòu)成的。金屬資料和周圍腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用，從而導(dǎo)致金屬的腐蝕。腐蝕從金屬外表開場(chǎng)逐漸深化內(nèi)部，使金屬零件的機(jī)械性能變壞甚至失效；用于導(dǎo)電的金屬零件也將猛烈降低導(dǎo)電性能，添加損耗或產(chǎn)生接觸不良；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的精度降低；電磁元器件的參數(shù)改動(dòng)等不良后果。金屬部件防腐蝕措施如下：1.選擇適宜的資料

與金屬資料接觸的介質(zhì)對(duì)資料的耐蝕性能有著非常突出的影響。選材時(shí)，首先要弄清腐蝕介質(zhì)的種類、腐蝕強(qiáng)度、pH值以及影響腐蝕性的諸如環(huán)境溫度、濕度變化情況等各種要素。例如，大氣中含有氨時(shí)，會(huì)使銅和銅合金的腐蝕加劇，而對(duì)鎳卻不產(chǎn)生影響。大氣中含有大量硝酸鹽時(shí)，Cu-Ni-Zn合金易產(chǎn)生腐蝕疲勞，而不銹鋼那么無(wú)此弊病。又如，在海水腐蝕條件下，高合金鋼、鈦和鈦合金、白銅等均為優(yōu)越耐蝕資料。為求得更好的防蝕效果，在某些條件下，可以思索選用非金屬資料替代金屬資料。如塑料、玻璃鋼、橡膠、陶瓷等，只需運(yùn)用得當(dāng)，都可作為電子設(shè)備的防蝕資料。目前，在電子設(shè)備中，廣泛利用工程塑料制造機(jī)箱、面板、旋鈕、支架、手柄等普通構(gòu)件和齒輪、鏈輪、蝸輪、蝸桿等耐耐磨傳動(dòng)機(jī)件。2.采用外表涂覆方法

外表涂覆是電子產(chǎn)品中最常用的金屬防腐蝕方法。外表涂覆就是在零件外表涂覆一層金屬或非金屬覆蓋層。外表涂覆既可起到維護(hù)金屬不受腐蝕作用，又可對(duì)零件進(jìn)展裝飾，還能滿足零件的一些特殊要求，如有些外表涂覆可以提高元器件及設(shè)備的電氣性能。根據(jù)構(gòu)成覆蓋層的物質(zhì)不同，可將覆蓋層分為三類：

〔1〕金屬覆蓋層

用電鍍、化學(xué)鍍、噴鍍和熱浸等方法在金屬外表覆蓋一層金屬。常用作覆蓋層的金屬有：鋅、鎘、銅、鉻、鎳、銀、錫、金、鉛、鋁等及其合金?！?〕化學(xué)覆蓋層

用化學(xué)或電化學(xué)方法在金屬外表覆蓋一層化合物〔絕大部分是金屬氧化物〕的維護(hù)膜。常用的有：發(fā)藍(lán)、磷化、氧化、鈍化等。

〔3〕涂料覆蓋層

涂料涂于零件外表后，能自行起物理化學(xué)變化，并干結(jié)成一層堅(jiān)韌的薄膜，使被涂外表與大氣隔絕而起維護(hù)和裝飾作用。常用的涂料有油漆和塑料等。

油漆的作用除了裝飾而外，就是對(duì)基體〔特別是金屬〕的維護(hù)作用。此外，油漆還有一些特殊用途，它可以作為絕緣涂層、導(dǎo)電涂層、三防〔防潮濕、防鹽霧、防霉菌〕涂層，也可用它來(lái)印制面板的字符。8.4.6壓力防護(hù)和密封大氣壓力的高低也會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品產(chǎn)生一定程度的影響，尤其是低壓時(shí)候更是如此。

1.低氣壓和水下設(shè)備的防護(hù)

氣壓的影響主要是指低氣壓對(duì)航空和高海拔地域任務(wù)的電子設(shè)備的影響。隨著高度的添加，氣壓降低，空氣也變得稀薄，空氣絕緣強(qiáng)度下降，滅弧困難。

另外，水下和某些海用設(shè)備，在深化水下或經(jīng)常遭到海水沖擊時(shí)，設(shè)備就能夠進(jìn)水，由于水中存在著各種離子，會(huì)引起短路和擊穿。因此，對(duì)于運(yùn)用在這些特殊環(huán)境下的電子設(shè)備必需采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

〔1〕低氣壓防護(hù)措施

①采用密封構(gòu)造把設(shè)備完全密封起來(lái)，可以從根本上處理低氣壓對(duì)設(shè)備的影響。

②灌封高耐壓的絕緣資料，把空氣完全排走而不受氣壓變化的影響。常用的資料如硅橡膠，其擊穿電壓可達(dá)18kV/mm?！?〕水下和某些海用設(shè)備的防護(hù)措施

①對(duì)于潛入深水的設(shè)備，將設(shè)備裝入耐高壓的容器內(nèi)，并采用可靠性高的密封構(gòu)造。

②對(duì)密封設(shè)備的外外表，涂覆耐水性好的防銹漆和防污漆，使之不受海生動(dòng)物和植物的侵蝕。2.密封安裝

所謂密封，就是將電子設(shè)備的整機(jī)或分機(jī)、部件裝入密封盒內(nèi)，使之和外界隔絕。它不僅是防潮濕、防鹽霧、防霉菌的有效措施，而且可以防止低氣壓和高水壓的影響。在密封盒內(nèi)根據(jù)需求可以充入液體、氣體和高壓氣體，也可以充入氫氣、氦氣、氮?dú)饣蚪^緣油。充入高壓氣體或絕緣油可提高抗電強(qiáng)度，充入氫氣、氦氣、氮?dú)饪商岣呱岵鸥伞?/p>

密封安裝分為一次性密封和可裝配密封兩種?！?〕一次性密封一次性密封屬于不可拆密封，采用金屬板資料經(jīng)沖壓成型的盒形構(gòu)造。將電子設(shè)備或分機(jī)、部件裝作為盒內(nèi)后，用焊接的方法與盒蓋焊封。不可裝配密封構(gòu)造，普通只適用于一次性運(yùn)用設(shè)備。如導(dǎo)彈和衛(wèi)星上運(yùn)用的設(shè)備，深海電纜的接力站等。對(duì)于需求經(jīng)常修繕維護(hù)的設(shè)備，應(yīng)采用可裝配密封構(gòu)造。

〔2〕可裝配密封可裝配密封的密封盒多用鋁鑄件，也有的盒體為薄板沖壓件，盒蓋為鋁鑄件。它的密封是把橡皮填充在盒體和盒蓋之間，當(dāng)聯(lián)接螺釘擰緊后，使橡皮變形緊貼在金屬外表上從而構(gòu)成密封。8.5電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)8.5.1電磁干擾與電磁兼容問(wèn)題

在電子產(chǎn)品的內(nèi)部和周圍，存在著由于各種緣由所產(chǎn)生的電磁波。假設(shè)這些電磁波不是正常任務(wù)所需求的，就會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生干擾。

電子產(chǎn)品的內(nèi)部和外部充溢著各種電磁干擾信號(hào)，而電子設(shè)備本身對(duì)于其他的設(shè)備而言又是一個(gè)干擾信號(hào)源。所謂內(nèi)部電磁干擾，是指設(shè)備內(nèi)部電路單元之間、元器件之間及導(dǎo)線之間的電磁方面的干擾。所謂外部電磁干擾，是指設(shè)備除要接納的電磁波以外的電磁波，這些電磁波是經(jīng)過(guò)外殼、天線及各種輸入饋線等途徑輸入設(shè)備內(nèi)部的的。提高設(shè)備的抗干擾才干同時(shí)降低電子設(shè)備本身對(duì)周圍電磁環(huán)境的污染，這是近幾十年來(lái)備受注重的電磁兼容〔EMC〕問(wèn)題。為此曾經(jīng)制定了相應(yīng)的國(guó)際、國(guó)家及行業(yè)規(guī)范和規(guī)范。這些規(guī)范包括對(duì)電磁干擾的控制要求、平安限制、丈量方法等，在設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)時(shí)應(yīng)參照?qǐng)?zhí)行。電子產(chǎn)品的抗干擾問(wèn)題也是電磁兼容問(wèn)題之一。電磁兼容性是指：在不損失有用信號(hào)所包含的信息條件下，信號(hào)和干擾共存的才干。電磁兼容性是評(píng)價(jià)一臺(tái)電子設(shè)備對(duì)環(huán)境呵斥的電磁污染的危害程度和抵御電磁污染的才干。

電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用過(guò)程中，必需留意干擾對(duì)電路的任務(wù)及性能的影響。干擾對(duì)電子設(shè)備可構(gòu)成不同程度的危害，輕那么可使設(shè)備的性能目的下降，重那么可使設(shè)備不能正常任務(wù)，甚至可使機(jī)內(nèi)較為脆弱的半導(dǎo)體器件擊穿或燒毀。所以，電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造時(shí)需求處理的一個(gè)主要問(wèn)題就是抑制干擾。要使一件電子產(chǎn)品有抑制干擾的良好性能，就需求在電路設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)以及元件選擇、制造、裝配工藝等方面采取抗干擾措施。

此外值得留意的是靜電干擾，在枯燥的氣候條件下，人體可帶有上萬(wàn)伏的感應(yīng)靜電。此時(shí)，假設(shè)觸摸甚至接近MOS類高阻抗器件，很能夠?qū)е缕骷p壞。因此，在消費(fèi)、儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)用時(shí)都要充分思索這一點(diǎn)。8.5.2干擾的類型1.按干擾途徑分類

電子產(chǎn)品任務(wù)時(shí)遭到的干擾，可分為兩種情況：一是場(chǎng)的干擾，電場(chǎng)干擾、磁場(chǎng)干擾、電磁場(chǎng)干擾都屬于場(chǎng)的干擾；二是電路的干擾，公共阻抗的耦合、地電流干擾、饋線傳導(dǎo)干擾、漏電流干擾等屬于電路引入的干擾。

2.按傳輸方式分類

干擾源有輻射式和傳導(dǎo)式兩種。輻射式干擾是指任何不希望有的射頻信號(hào)，如未加屏蔽的點(diǎn)火系統(tǒng)，從轉(zhuǎn)換器、繼電器、無(wú)線電發(fā)射機(jī)走漏出來(lái)的射頻能量。傳導(dǎo)式干擾，是指經(jīng)過(guò)天線引入電纜、電源線、信號(hào)線或控制電纜，以直接或電感電容耦合方式傳輸?shù)娜魏尾幌Ｍ械男盘?hào)。

3.頻譜分類

有窄帶式干擾和寬帶式干擾。窄帶式干擾為雜散呼應(yīng)，在個(gè)別等幅波頻率上的寄生振蕩、諧波或其他振蕩；寬帶干擾為周期的或非周期的射頻脈沖。4.按干擾源的部位分類

1〕內(nèi)部干擾

它包括內(nèi)部線路規(guī)劃工藝不當(dāng)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線、元器件的分布電容、分布電感、漏電阻等產(chǎn)生寄生耦合而構(gòu)成的內(nèi)部組件相互關(guān)擾；電子產(chǎn)品內(nèi)部的電路與電路之間經(jīng)過(guò)公共電源的內(nèi)阻，接地回路公共阻抗等的耦合，呵斥級(jí)間反響和干擾；元器件質(zhì)量不好、虛焊、接插件的接觸不良、金屬件安裝松動(dòng)、屏蔽體接地不良、元器件的噪聲等；電路動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的脈沖干擾等。

2〕外部干擾

外部干擾有自然干擾源和人為干擾源兩種。

自然干擾是自然景象引起的，如宇宙射線、太陽(yáng)黑子、耀斑、流星雨、雷電等伴隨的電磁活動(dòng)。這些干擾信號(hào)經(jīng)常呵斥通訊、廣播的中斷，呵斥設(shè)備的損壞。

人為干擾是指各種工業(yè)干擾，即各類電氣設(shè)備所引起的電火花，如繼電器、接觸器、斷路器、開關(guān)等接點(diǎn)電火花、直流電機(jī)整流子碳刷電火花、車輛的點(diǎn)火電火花污染等。此外如高頻加熱設(shè)備、脈沖電腐蝕、晶閘管類電子安裝以及電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波等所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾。這些干擾，都有能夠使得設(shè)備不能按預(yù)期設(shè)計(jì)的性能任務(wù)。8.5.3干擾傳播的途徑干擾信號(hào)可經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)和輻射兩種途徑作用于電子設(shè)備。電子設(shè)備中的導(dǎo)線、元器件、構(gòu)造體等都能構(gòu)成傳導(dǎo)和輻射耦合的通道。它們有時(shí)有起著天線的作用，發(fā)射和接納干擾電磁波。

凡是能輻射電磁能量并影響其它電路任務(wù)性能的都稱之為感應(yīng)源〔干擾源〕。另外，導(dǎo)線經(jīng)過(guò)有干擾的環(huán)境時(shí)，即拾取干擾信號(hào)并經(jīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)到電路而呵斥對(duì)電路的干擾。干擾線路〔載流導(dǎo)線〕對(duì)其附近的周圍線路產(chǎn)生電磁耦合而構(gòu)成干擾。在圖8-12中對(duì)各種耦合方式進(jìn)展了歸納與劃分。8.5.4抗干擾設(shè)計(jì)方法為防止干擾帶來(lái)的影響，應(yīng)根據(jù)不同的干擾源采取不同的對(duì)策。大體上可以從三個(gè)方面著手：一是消除干擾源，主要針對(duì)人為干擾而言。二是阻斷干擾途徑，采取屏蔽措施。三是分別有用信號(hào)和干擾信號(hào)，干擾信號(hào)本身占據(jù)一定頻帶及空間方位，有的出現(xiàn)于一定的時(shí)間段，它們有不同的傳播通道。可設(shè)法在時(shí)域、頻域及方位上使干擾信號(hào)與電子設(shè)備本身的任務(wù)信號(hào)分開，常用的載波技術(shù)可以有效地從頻率上將兩者分開；還有一種方法是“給出路〞，采用退耦、濾波、旁路等方法來(lái)消除干擾信號(hào)。這往往可獲得很好的效果。

電子產(chǎn)品中常用的抗干擾措施如下：

1.屏蔽

屏蔽就是用導(dǎo)線或?qū)Т刨Y料制成罩〔盒、殼、板和柵等〕，經(jīng)過(guò)它將電磁場(chǎng)限制在一定的空間范圍內(nèi)，使電磁場(chǎng)不易從屏蔽物的一面?zhèn)魉偷搅硪幻?，從而防止了電磁?chǎng)干擾的分散。根據(jù)其功能的不同，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽。電導(dǎo)性直接傳導(dǎo)耦合電容性電感性傳導(dǎo)耦合公共阻抗耦合公共阻抗共電源耦合轉(zhuǎn)移阻抗耦合天線對(duì)天線輻射耦合導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線場(chǎng)對(duì)電纜

圖8-12耦合的分類〔1〕電場(chǎng)屏蔽

電場(chǎng)屏蔽是指靜電或電場(chǎng)的屏蔽，用于防止或抑制寄生電容耦合，隔離靜電或電場(chǎng)干擾。最簡(jiǎn)單的方法是在感應(yīng)源與受感電路之間加一塊接地良好的金屬板，就可以把感應(yīng)源的寄生電容短接到地，到達(dá)屏蔽的目的。假設(shè)感應(yīng)源與受感電路同處于一個(gè)屏蔽盒中，即使不在兩者之間加一塊金屬隔板，而在其上面加一塊金屬蓋板，所得到的屏蔽效果也是一樣的。

為提高屏蔽效果，屏蔽盒的蓋與盒體之間接觸電阻應(yīng)盡能夠小，可盒體之間安裝梳形簧片。另外，還可以采用雙層屏蔽蓋構(gòu)造進(jìn)一步提高屏蔽效能。如圖8-13所示?！?〕磁場(chǎng)屏蔽

磁場(chǎng)屏蔽是指恒磁場(chǎng)屏蔽或低頻磁場(chǎng)的屏蔽，用于防止磁感應(yīng)，抑制寄生電感耦合，隔離磁場(chǎng)干擾。隨著頻率的不同，磁場(chǎng)屏蔽采用的資料也不一樣。

當(dāng)任務(wù)頻率低于100kHz時(shí)，磁場(chǎng)屏蔽常用高頻磁導(dǎo)率的鐵氧體資料〔如鐵、硅鋼片、坡莫合金等〕，并要使屏蔽體有足夠的厚度，其原理是利用鐵磁資料的高導(dǎo)磁率對(duì)干擾磁場(chǎng)進(jìn)展分路。有時(shí)為獲得良好的屏蔽效果，往往需求采用多層屏蔽。對(duì)于高頻磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，必需采用低電阻率的良好導(dǎo)體資料，如銅、鋁等。它是利用電磁感應(yīng)景象在屏蔽殼體外表所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)到達(dá)屏蔽目的，或者說(shuō)是利用了渦流反磁場(chǎng)對(duì)于原干擾磁場(chǎng)的排斥作用。由于電流的集膚效應(yīng)，所以高頻屏蔽罩不用做得很厚，且沒(méi)有接地也不影響屏蔽效果。假設(shè)將金屬導(dǎo)電資料做的屏蔽罩接地，那么它就同時(shí)具有電場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽的作用?！?〕電磁場(chǎng)屏蔽

電磁場(chǎng)屏蔽，是指對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)加以屏蔽。用于防止或抑制高頻電磁場(chǎng)的干擾。

方法是用一塊金屬板放在感應(yīng)源和受感電路之間。感應(yīng)源輻射出來(lái)的電磁波〔干擾磁場(chǎng)〕經(jīng)過(guò)金屬板時(shí)，金屬板產(chǎn)生感應(yīng)渦流。渦流的反磁場(chǎng)將抵消一部分入射波的干擾磁場(chǎng)，可以為是被金屬板吸收了一部分電磁能量〔吸收損耗〕，使干擾場(chǎng)經(jīng)過(guò)金屬板時(shí)遭到衰減，從而產(chǎn)生屏蔽效果。此外，由于電磁波從理想介質(zhì)〔空氣〕進(jìn)入金屬板時(shí)要產(chǎn)生反射〔包括內(nèi)外表反射和外外表反射〕。由于反射，又抵消了一部分電磁能量〔反射損耗〕，使干擾磁場(chǎng)遭到衰減，從而又產(chǎn)生部分屏蔽效果。同時(shí)，干擾磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)金屬板時(shí)，在金屬板內(nèi)部還會(huì)產(chǎn)生多次反射。因此，金屬板總的電磁屏蔽效果為各部分之和。

電磁屏蔽罩必需采用優(yōu)良導(dǎo)體資料制成，其性能與資料種類及厚度等有關(guān)。通常用高導(dǎo)磁資料，如坡莫合金等制成罩。屏蔽罩的散熱孔大小應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算。在進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，常利用設(shè)備外殼作屏蔽，應(yīng)留意與電路地良好的搭接。假設(shè)采用塑料機(jī)殼，那么應(yīng)將塑料外表金屬化，可在塑料制件的內(nèi)層噴涂金屬作為屏蔽層。在信號(hào)傳輸途中，可以采用雙絞線、同軸電纜來(lái)屏蔽電場(chǎng)、磁場(chǎng)式的電磁干擾。屏蔽導(dǎo)線接入電路時(shí)，只需將屏蔽層在一端接地，那么中心導(dǎo)線信號(hào)電流在屏蔽層上感應(yīng)出的電荷就被泄放入地。2.退耦

在電源電路上給構(gòu)成干擾的信號(hào)以一定出路，使其不對(duì)后面的各級(jí)放大電路產(chǎn)生影響，這種做法就叫做退耦。

由于電源內(nèi)部存在一定內(nèi)阻RS，電源銜接具有分布電感L和分布電容C，當(dāng)負(fù)載電流忽然改動(dòng)，或放大電路任務(wù)于一定的頻率時(shí)，電源的輸出電壓會(huì)隨之變化，因此產(chǎn)生干擾信號(hào)。假設(shè)該干擾信號(hào)進(jìn)入放大電路，滿足某一頻率的相位條件，就會(huì)引起低頻自激振蕩。為此可在電源端對(duì)地并接一個(gè)電容，構(gòu)成低阻抗回路，等于給干擾信號(hào)提供了出路。這樣干擾信號(hào)就不會(huì)影響后面的放大電路了。如圖8-14所示。為強(qiáng)化退耦作用，還可以采用RC退耦和晶體管退耦電路。如圖8-15所示。

通常電路中退耦電容的容量較大，普通在5～50μF，如圖〔a〕中C1，為了使低頻和高頻時(shí)都具有良好的退耦效果，有時(shí)退耦電容器用一個(gè)大容量的電容器和一個(gè)小容量的電容器〔0．01～0．047μF〕并聯(lián)運(yùn)用。其中小容量的電容器因漏阻小而提高了高頻時(shí)的退耦效果。退耦電阻Ｒ越大效果越好，但壓降也相應(yīng)增大。因此可采用圖〔b〕所示的晶體管退耦電路，其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)電阻大，靜態(tài)電阻小，不僅退耦效果好，而且壓降也很小。3.濾波

由電源電路引入的干擾，能夠采用濾波的方法予以減弱和消除。經(jīng)過(guò)濾波器使信號(hào)與干擾在頻譜上分別，到達(dá)排除干擾的目的。為了減少寬帶噪聲干擾，在能夠的條件下，使電路的各個(gè)環(huán)節(jié)做成窄帶，以限制噪聲。對(duì)來(lái)自電網(wǎng)中的干擾經(jīng)過(guò)進(jìn)線處的LC低通濾波來(lái)抑制。特定頻帶干擾信號(hào)通常采用陷波濾波器濾除。

可以讓某些頻率的電流經(jīng)過(guò)，而不讓另一些頻率的電流經(jīng)過(guò)的四端網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為濾波電路〔濾波器〕。根據(jù)所經(jīng)過(guò)的頻帶不同，又分為低通，高通、帶通和帶阻濾波器。

〔1〕電源濾波

濾波器是抑制干擾最有效的手段之一。特別是用RC和LC濾波網(wǎng)絡(luò)，可把電路和電源隔離，防止干擾進(jìn)入電路。圖8-16〔a〕是RC低通濾波器，圖8-16〔b〕是LC低通濾波器。對(duì)LC濾波器中的電感線圈應(yīng)加屏蔽措施，以防止其向外發(fā)射。圖8-16電源濾波器〔2〕高頻濾波

在高頻電路中，為了防止干擾侵入及電路的高頻輻射，常采用屏蔽和濾波相結(jié)合的方式。一切引進(jìn)或引出屏蔽盒的引線，都要進(jìn)展濾波，一切濾波器、電容器和屏蔽接地的引線愈短愈好。高頻電路的濾波方法如圖8-17所示。圖中C2用小型云母或瓷介電容器。在金屬機(jī)殼上或穿越屏蔽殼體上裝設(shè)穿心電容器。穿心電容器具有很小的電感，可比普通電容器獲得較低的阻抗，能運(yùn)用于更高的頻率。濾波器可采用兩個(gè)電容器和一個(gè)電感器〔高頻扼流圈〕組成的C-L-CΠ型濾波器。這種Π型濾波器，假設(shè)在扼流圈的外殼加裝隔離屏蔽，能進(jìn)一步提高防止干擾的性能。還有一種高頻濾波器是采用鐵氧體磁珠進(jìn)展高頻去耦和抑制高頻輻射的。

鐵氧體磁珠有單孔和多孔之分，導(dǎo)體穿過(guò)帶孔的鐵氧體磁珠，如圖8-18所示。圖8-17放大器的極間去耦濾波圖8-18裝在導(dǎo)體上的鐵氧體磁珠經(jīng)過(guò)鐵氧體磁珠的電流的大小僅受導(dǎo)體本身的限制，因此鐵氧體磁珠適用于大容量器件。電流流經(jīng)導(dǎo)體〔穿過(guò)鐵氧體磁珠〕產(chǎn)生磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)鐵氧體時(shí)，由于鐵氧體對(duì)高頻的磁導(dǎo)率較高，高頻阻抗迅速添加，因此限制了場(chǎng)電流的傳導(dǎo)。在低頻時(shí)，由于鐵氧體的磁導(dǎo)率低，除了導(dǎo)線外，對(duì)于低頻電流幾乎沒(méi)有阻抗。鐵氧體磁珠能簡(jiǎn)便地完成射頻去耦、屏蔽和抑制寄生振蕩等義務(wù)。它不會(huì)因雜散電容而引起失諧，不會(huì)添加電路中的直流或低頻功率的損耗。例如開關(guān)電源的開關(guān)管任務(wù)在開關(guān)形狀，它在開關(guān)脈沖作用下周期性斷開和接通，因此開關(guān)管及其電流通出線是一個(gè)強(qiáng)干擾源，在開關(guān)管的管腳套上磁珠，可以減小其高頻電磁輻射。4.接地

電子產(chǎn)品的接地有兩種解釋：一種接地是指把設(shè)備的金屬外殼與大地相銜接，主要起平安維護(hù)作用；還有一種是指電子設(shè)備的公共電位參考點(diǎn)，這個(gè)參考點(diǎn)是把直流電源的某一極作公共點(diǎn)，稱作任務(wù)接地點(diǎn)。任務(wù)接地點(diǎn)并不一定要與大地真正相連。電子電路都是由直流電源供電才干正常任務(wù)的，任何電路的電流都需經(jīng)地線構(gòu)成回路，所以地線就是電子電路中各電路的公共點(diǎn)。理想的接地應(yīng)使流經(jīng)地線的各電路的電流互不影響。接地的目的在于消除各部分電路電流流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的共阻抗耦合干擾，防止使電路受磁場(chǎng)和地電位差的影響。即不使其構(gòu)成地電流環(huán)路，從而防止地環(huán)路電流與其它電路產(chǎn)生磁耦合干擾?！?〕地線阻抗干擾的抑制

任何導(dǎo)線〔包括地線〕都有一定的阻抗，其中包括電阻和電抗。例如直徑1㎜長(zhǎng)20㎝的導(dǎo)線具有電感0．23μH，當(dāng)頻率為10MHz時(shí)具有感抗14．4Ω，可見其電抗值遠(yuǎn)大于電阻值。

在電路任務(wù)時(shí)，各頻率的電流都能夠經(jīng)地線某些段而產(chǎn)生電壓降，這些交流電壓降加在電路中，就構(gòu)成了電路單元的自相關(guān)擾和相互關(guān)擾，這種干擾稱為地阻抗干擾。由于電流的趨膚效應(yīng)，導(dǎo)線中的高頻電流總是沿外表流過(guò)的，因此減少地阻抗干擾不僅要增大導(dǎo)線截面積，而且要添加截面周長(zhǎng)。在一樣截面下，矩形截面的周長(zhǎng)大于圓形截面的周長(zhǎng)，矩形兩個(gè)邊邊長(zhǎng)的差越大，其周長(zhǎng)也越長(zhǎng)，所以地線和饋線多采用扁形條帶。

〔2〕抑制地線環(huán)路干擾的方法

電源饋線接入電路后，電路接地，電源饋線和地線就構(gòu)成一個(gè)環(huán)路。如圖8-19所示。由于環(huán)路的存在，交變磁場(chǎng)在環(huán)路中感應(yīng)電勢(shì)就會(huì)經(jīng)過(guò)電源饋線〔或信號(hào)線〕對(duì)各電路單元呵斥干擾。這種干擾稱為地線環(huán)路干擾。抑制地線環(huán)路干擾的方法是阻隔地環(huán)路，可以采用隔離變壓器、縱向扼流圈、同軸電纜、光耦合器等。如圖8-20所示?！?〕接地的方式

電子電路的接地方式非常重要，地線與電源線是一切電路的公共部分。各部分電路的接地方式可歸納為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，如圖8-21所示。串聯(lián)式單點(diǎn)接地因公共部分跨越的電路部分多，各部分電路任務(wù)信號(hào)經(jīng)過(guò)公共地線部分的電阻起到了相互耦合的作用。假設(shè)各部分電路呈由小信號(hào)至大信號(hào)逐級(jí)級(jí)聯(lián)的方式，最好采用各部分電路分別并聯(lián)接地。各部分電路與公共電源線相連時(shí)，其間應(yīng)加電源去耦低通濾波，而使高電平、大電流的電路部分〔往往是整個(gè)電路的輸出部分〕最接近供電電源，如圖8-22所示。

模擬電路與數(shù)字電路應(yīng)分別接地。在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)應(yīng)將模擬電路與數(shù)字電路分別連至各自的地線上，再連到電源的地線上，如圖8-23所示。工業(yè)電子設(shè)備除了信號(hào)電路地線外，還有功率地、機(jī)械地，它們統(tǒng)稱為系統(tǒng)地。功率地指設(shè)備中的繼電器、步進(jìn)電機(jī)等大電流及大電壓驅(qū)動(dòng)電路的地；機(jī)械地那么指設(shè)備的金屬外殼、機(jī)箱、機(jī)架等。為防止大功率電路流過(guò)地線回路的電流對(duì)小信號(hào)電路產(chǎn)生影響，通常采用先各自接地，然后一同連在機(jī)殼上的方式。如圖8-24所示。也可采用浮法接地，它是把小信號(hào)電路的地線和功率地接到電源地線上，而機(jī)殼單獨(dú)接大地，即平安接地，如圖8-25。8.6電子產(chǎn)品的減振設(shè)計(jì)8.6.1機(jī)械環(huán)境的影響

電子產(chǎn)品在運(yùn)輸、存放和運(yùn)用過(guò)程中不可防止地會(huì)遭到振動(dòng)、沖擊、離心力、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力等各種機(jī)械力的干擾。這些對(duì)設(shè)備構(gòu)成影響和干擾的機(jī)械力通常統(tǒng)稱為設(shè)備的機(jī)械環(huán)境。根據(jù)機(jī)械環(huán)境對(duì)設(shè)備的作用性質(zhì)，可將其分為四種類型。

1.周期性振動(dòng)

這是指機(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，并引起設(shè)備作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生這一干擾的主要緣由是：運(yùn)載工具的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，例如汽車、艦船、飛機(jī)、導(dǎo)彈等發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)時(shí)產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)；設(shè)備內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和泵產(chǎn)生的振動(dòng)等等。

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——碰撞和沖擊

這是指機(jī)械力作非周期性擾動(dòng)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)力又可以分為：

〔1〕碰撞設(shè)備或元件在運(yùn)輸和運(yùn)用過(guò)程中經(jīng)常遇到的一種沖擊力，例如車輛在坑洼不平道路上的行駛、飛機(jī)的降落、船舶的拋錨等。這種沖擊作用的特點(diǎn)是次數(shù)較多，具有反復(fù)性，波形普通是正弦波。

〔2〕沖擊設(shè)備或元件在運(yùn)輸和運(yùn)用過(guò)程中遇到的非經(jīng)常性的、非反復(fù)性的沖擊力。例如撞車或緊急剎車、艦船觸礁、炸彈爆炸、設(shè)備跌落等。其特點(diǎn)是次數(shù)少，不經(jīng)常遇到，但加速度大。例如，艦船在普通環(huán)境條件下遭到的加速度并不大，但在炸彈或魚雷爆炸時(shí)，它遭到的沖擊加速度可達(dá)1000