电子产品结构工艺-第1章基础分析解析.ppt

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1、第第1 1章章 工艺基础工艺基础第一章第一章 电子产品结构工艺基础电子产品结构工艺基础1.1电子产品基础知识电子产品基础知识1.2 电子产品的可靠性电子产品的可靠性1.3电子产品的防护电子产品的防护第第1 1章章 工艺基础工艺基础1.1.1电子产品的特点电子产品的特点（1）集成度高）集成度高（2）使用广泛）使用广泛（3）可靠性要求高）可靠性要求高（4）精度要求高）精度要求高（5）结构复杂）结构复杂第第1 1章章 工艺基础工艺基础1.1.2电子产品的工作环境电子产品的工作环境 电子产品所处的环境多种多样，大体上可分为电子产品所处的环境多种多样，大体上可分为自然环境、工业环境和特殊使用环境。除自然

2、环境自然环境、工业环境和特殊使用环境。除自然环境之外，工业环境和特殊使用环境一般是可人为制造之外，工业环境和特殊使用环境一般是可人为制造和改变的，故这类环境也称为诱发环境。和改变的，故这类环境也称为诱发环境。环境因素是造成电子产品发生故障的主要因素，环境因素是造成电子产品发生故障的主要因素，国外曾对机载电子产品进行故障剖析，结果发现，国外曾对机载电子产品进行故障剖析，结果发现，50%以上的故障是由环境因素所致；而温度、湿度、以上的故障是由环境因素所致；而温度、湿度、振动三项环境造成的故障率则高达振动三项环境造成的故障率则高达44%。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.气候环境气候环境 气候环

3、境主要包括温度、温度、气压、盐雾、气候环境主要包括温度、温度、气压、盐雾、大气污染、灰尘砂粒及日照等因素。它们对产品的大气污染、灰尘砂粒及日照等因素。它们对产品的影响主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动影响主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动部位不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。为了部位不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。为了减少和防止这些不良影响，必须采取散热措施，限减少和防止这些不良影响，必须采取散热措施，限制电子产品工作时的温升，保证在最高工作温度件制电子产品工作时的温升，保证在最高工作温度件下，电子产品内部的元器件承受的温度不超过其最下，电子产品内部的元器件承受的温度不超过其

4、最高极限温度，并要求电子产品耐受高低温交变循环高极限温度，并要求电子产品耐受高低温交变循环时的冷热冲击。同时采取各种防护措施，防止潮湿、时的冷热冲击。同时采取各种防护措施，防止潮湿、盐雾、大气污染等气候因素对电子产品内元器件及盐雾、大气污染等气候因素对电子产品内元器件及零部件的侵蚀和危害，延长其工作寿命。零部件的侵蚀和危害，延长其工作寿命。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.机械环境机械环境 机械环境是指电子产品在使用和运输过程中，机械环境是指电子产品在使用和运输过程中，所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用。它所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用。它对电子产品的影响主要是：元器件损坏

5、失效或电参对电子产品的影响主要是：元器件损坏失效或电参数改变；结构件断裂或变形过大；金属件的疲劳等。数改变；结构件断裂或变形过大；金属件的疲劳等。为了防止机械作用对电子产品产生不良影响，必须为了防止机械作用对电子产品产生不良影响，必须采取减振缓冲措施，确保产品内的电子元器件和机采取减振缓冲措施，确保产品内的电子元器件和机械零部件在受到外界强烈震动和冲击下不致变形和械零部件在受到外界强烈震动和冲击下不致变形和损坏。提高电子产品的耐冲击、耐振动能力，保证损坏。提高电子产品的耐冲击、耐振动能力，保证电子产品的可靠性。电子产品的可靠性。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 3.电磁环境电磁环境 电子产品工

6、作的周围空间充满了由于各种原因电子产品工作的周围空间充满了由于各种原因所产生的电磁波，造成外部及内部干扰。电磁波干所产生的电磁波，造成外部及内部干扰。电磁波干扰的存在，使产品输出噪声增大，工作不稳定，甚扰的存在，使产品输出噪声增大，工作不稳定，甚至完全不能工作。至完全不能工作。为了保证产品在电磁干扰的环境中能正常工作，为了保证产品在电磁干扰的环境中能正常工作，要求采取各种屏蔽措施，提高产品的抗电磁干扰能要求采取各种屏蔽措施，提高产品的抗电磁干扰能力。力。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.1.3 电子产品的生产要求电子产品的生产要求 1.生产条件对电子产品的要求生产条件对电子产品的要求 生产

7、条件对产品的要求，一般有以下几个方面：生产条件对产品的要求，一般有以下几个方面：（1）产品中的零件、部件、元器件的品种和规）产品中的零件、部件、元器件的品种和规格应可能地少，尽量使用由专业厂生产的通用零件、格应可能地少，尽量使用由专业厂生产的通用零件、部件或产品。部件或产品。（2）产品中的机械零、部件，必须具有较好的）产品中的机械零、部件，必须具有较好的结构工艺性，能够采用先进的工艺方法和流程。结构工艺性，能够采用先进的工艺方法和流程。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）产品中的零件、部件、元器件及其各种技）产品中的零件、部件、元器件及其各种技术参数、形状、尺寸等到应最大限度地标准化。术参

8、数、形状、尺寸等到应最大限度地标准化。（4）产品所使用的原材料，其品种、规格越少）产品所使用的原材料，其品种、规格越少越好，应尽可能少用或不用贵重材料，立足于使用越好，应尽可能少用或不用贵重材料，立足于使用国产材料和来源多、价格低的材料。国产材料和来源多、价格低的材料。（5）产品（含零、部件）的加工精度和技术条）产品（含零、部件）的加工精度和技术条件要求要相适应，不允许无根据地追求高精度。件要求要相适应，不允许无根据地追求高精度。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.经济性对电子产品的要求经济性对电子产品的要求 电子产品的经济性有两面两方面的内容，即使电子产品的经济性有两面两方面的内容，即使用

9、经济性和生产经济性。用经济性和生产经济性。使用经济性包括产品在使用、储存和运输过程使用经济性包括产品在使用、储存和运输过程中所消耗的费用，其中维修费所占的比例最大，电中所消耗的费用，其中维修费所占的比例最大，电源费次之。源费次之。生产经济性是指生产成本，包括生产准备费用、生产经济性是指生产成本，包括生产准备费用、原材料费用、工资和附加费用、管理费用等。原材料费用、工资和附加费用、管理费用等。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.1.4 电子产品的使用要求电子产品的使用要求 1、对产品体积与重量的要求。、对产品体积与重量的要求。(1)对对产产品品的的体体积积与与重重量量的的要要求求主主要要有有四

10、四方方面面的的因因素素：用用途途因因素素、运运载载因因素素、机机械械负负荷荷因因素素、经济因素经济因素。(2)缩小体积产生的矛盾缩小体积产生的矛盾 产品升温限制。产品升温限制。分布参数限制。分布参数限制。装配和维修困难。装配和维修困难。产品成本增加。产品成本增加。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.操纵与维护人员对电子产品的要求操纵与维护人员对电子产品的要求 （1）操纵人员对电子产品的要求。）操纵人员对电子产品的要求。为操纵者创造良好的工作条件。例如产品不为操纵者创造良好的工作条件。例如产品不会产生令人厌恶的噪声，且色彩调和，给人以好感。会产生令人厌恶的噪声，且色彩调和，给人以好感。安装位置

11、要适当，令操纵者舒适、精神安宁、注意安装位置要适当，令操纵者舒适、精神安宁、注意力集中，从而提高工作质量。力集中，从而提高工作质量。产品操作简单，让操纵者能尽快进入工作状产品操作简单，让操纵者能尽快进入工作状态。态。产品安全可靠，有保险装置。当操纵者发生产品安全可靠，有保险装置。当操纵者发生误操作时，不会损坏产品，更不能危及人身安全。误操作时，不会损坏产品，更不能危及人身安全。控制机构轻便，尽可能减少操纵者的体力消控制机构轻便，尽可能减少操纵者的体力消耗。读数指示系统清晰，便于观察且长时间观察不耗。读数指示系统清晰，便于观察且长时间观察不易疲劳，也不损伤视力。易疲劳，也不损伤视力。第第1 1章

12、章 工艺基础工艺基础 （2）维护人员对电子产品的要求。）维护人员对电子产品的要求。在发生故障时，便于打开维修或能迅速更换备在发生故障时，便于打开维修或能迅速更换备用件。用件。可调元件、测试点应布置在产品的同一面；经可调元件、测试点应布置在产品的同一面；经常更换的元器件以及易损元件应布置在易于拆装的部常更换的元器件以及易损元件应布置在易于拆装的部位；对于电路板应尽可能采用插座与系统连接。位；对于电路板应尽可能采用插座与系统连接。元器件的组装密度不宜过大。元器件的组装密度不宜过大。产品应具有过载保护装置，危险和高压处应有产品应具有过载保护装置，危险和高压处应有警告标志和自动安全保护装置等，以确保维

13、修安全。警告标志和自动安全保护装置等，以确保维修安全。产品最好具备监测装置和故障预报装置，能使产品最好具备监测装置和故障预报装置，能使操纵者尽早地发现故障或预测失效元器件，及时更换操纵者尽早地发现故障或预测失效元器件，及时更换维修，以缩短维修时间并防止大故障出现。维修，以缩短维修时间并防止大故障出现。第第1 1章章 工艺基础工艺基础1.2 电子产品的可靠性电子产品的可靠性1.2.1 可靠性概述可靠性概述 1.可靠性概念可靠性概念 可靠性是指产品在规定的时间内和规定可靠性是指产品在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能的能力。的条件下，完成规定功能的能力。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.

14、可靠性的主要指标可靠性的主要指标 （1）可靠度（正常工作概率）可靠度（正常工作概率）可靠度指产品在规定时间内，完成规定功能的可靠度指产品在规定时间内，完成规定功能的概率，通常用（概率，通常用（t）表示。）表示。式中式中(t)为产品在时间为产品在时间t内正常工作的概率；内正常工作的概率；为试验样品数；为试验样品数；n为规定试验时间为规定试验时间t内故障数。内故障数。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （）故障率（）故障率 故障率是指产品在规定条件下和规定时故障率是指产品在规定条件下和规定时间内，失去规定功能的概率。通常用（间内，失去规定功能的概率。通常用（t）表示。它与可靠度是对立事件。二者的关系

15、表示。它与可靠度是对立事件。二者的关系是：是：（t）+（t）=1 因此，因此，(t)越接近于是越接近于是1，表示产品故，表示产品故障率越高。障率越高。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （）平均寿命（）平均寿命 对于不可修复和可修复产品，其平均寿命对于不可修复和可修复产品，其平均寿命有不同含意。对不可修复的产品，它是指产品有不同含意。对不可修复的产品，它是指产品失效前的工作或储存时间的平均值，记做失效前的工作或储存时间的平均值，记做MTTF（为（为Mean Time To Failure的缩写）。的缩写）。式中为试验样品数；式中为试验样品数；ti为第为第i个产品无故障工个产品无故障工作时间。作时

16、间。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （）失效率（瞬时失效率）（）失效率（瞬时失效率）失效率是指产品工作到失效率是指产品工作到t时刻后的一个时刻后的一个单位时间（单位时间（t到到t+1）内的失效数与在）内的失效数与在t时刻尚时刻尚能正常工作的产品数之比，用能正常工作的产品数之比，用(t)表示，即表示，即。式中为试验样品数；式中为试验样品数；n(t)为到时刻为到时刻t 时的失时的失效数；效数；n(t+t)为为 t时刻后，在时刻后，在t时间间隔内时间间隔内失效数。失效数。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 3.元器件可靠性元器件可靠性（1）普通元器件的失效规律）普通元器件的失效规律第第1 1章章 工

17、艺基础工艺基础（2）半导体器件的失效规律）半导体器件的失效规律第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）元器件的可靠性计算）元器件的可靠性计算 一般元器件的可靠性通常用经过大量试一般元器件的可靠性通常用经过大量试验统计得出的失效率来表征。由于元器件都工验统计得出的失效率来表征。由于元器件都工作在偶然失效期，其失效率为常数，即作在偶然失效期，其失效率为常数，即 （t）=常数常数 则可靠性用可靠度则可靠性用可靠度R(t)表示为表示为第第1 1章章 工艺基础工艺基础 4.产品或系统的可靠性产品或系统的可靠性 一一个个产产品品或或复复杂杂的的系系统统可可以以看看成成是是由由若若干干个个子子系系统统或或部

18、部件件组组成成，而而每每个个子子系系统统或或部部件件又又由由许许多多元元器器件件组组成成。我我们们可可根根据据元元器器件件的的可可靠靠性性求求得得系系统统的的可可靠靠性性，也也可可根根据据系系统统的的可可靠靠性性要要求求分分配配各各子子系系统统（或或部部件件、元元器器件）的可靠性。件）的可靠性。系系统统和和子子系系统统（或或部部件件、元元器器件件）之之间间的的可可靠靠性性关关系系可可以以分分为为串串联联系系统统和和冗冗余余系系统统（备份系统）两大类。（备份系统）两大类。第第1 1章章 工艺基础工艺基础（1）串联系统）串联系统第第1 1章章 工艺基础工艺基础（2）冗余系统）冗余系统第第1 1章章

19、 工艺基础工艺基础5.可靠性与经济性关系可靠性与经济性关系第第1 1章章 工艺基础工艺基础1.2.2提高电子产品可靠性的措施提高电子产品可靠性的措施1.从产品设计制造方面提高可靠性从产品设计制造方面提高可靠性（1）简化设计方案）简化设计方案（2）正确选用元器件）正确选用元器件（3）合理使用元器件）合理使用元器件（4）电子产品的合理设计）电子产品的合理设计第第1 1章章 工艺基础工艺基础2.从使用方面提高可靠性从使用方面提高可靠性（1）合理贮存和保管。）合理贮存和保管。（2）合理使用。）合理使用。（3）定期检验和维修。）定期检验和维修。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.3电子产品的防护电子产

20、品的防护 1.3.1气候因素的防护气候因素的防护 由于电子产品使用的范围非常广泛，其由于电子产品使用的范围非常广泛，其工作环境和条件也就极为复杂多样，它要受工作环境和条件也就极为复杂多样，它要受到各种环境和气候条件的影响。对于气候因到各种环境和气候条件的影响。对于气候因素而言，主要是受潮湿、盐雾、霉菌的影响。素而言，主要是受潮湿、盐雾、霉菌的影响。所以对气候因素的防护也主要是防潮湿、防所以对气候因素的防护也主要是防潮湿、防盐雾、防霉菌，俗称为三防。盐雾、防霉菌，俗称为三防。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1)吸湿机理吸湿机理 空气中的潮湿是水在热的作用下蒸发形成的水空气中的潮湿是水在热的作用

21、下蒸发形成的水蒸汽，随着温度的升高，水蒸汽逐渐增多直到饱和蒸汽，随着温度的升高，水蒸汽逐渐增多直到饱和状态。当水蒸汽过饱和时，它将凝聚成小水滴。处状态。当水蒸汽过饱和时，它将凝聚成小水滴。处在潮湿中的物体，由于空气中水蒸汽的分子运动，在潮湿中的物体，由于空气中水蒸汽的分子运动，必然有一部分水分子吸附在物体表面上，形成一层必然有一部分水分子吸附在物体表面上，形成一层水膜，随着空气相对湿度的增高，水膜厚度也增大。水膜，随着空气相对湿度的增高，水膜厚度也增大。一切物体的吸湿，都是由这层水膜引起的。一切物体的吸湿，都是由这层水膜引起的。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 物体的吸湿可以有以下四种形式：物

22、体的吸湿可以有以下四种形式：扩散、吸收、吸附扩散、吸收、吸附、凝露。、凝露。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （1）扩散。）扩散。在在高高湿湿环环境境中中，由由于于物物体体内内部部和和周周围围环环境境的的水水汽汽压压力力差差较较大大，水水分分子子在在压压力力差差的的作作用用下下，向向物物体体内内部部扩扩散散，使使水水分分子子进进入入物物体体内部。扩散随着温度升高而加剧。内部。扩散随着温度升高而加剧。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （2）吸收。）吸收。有有些些材材料料本本身身具具有有缝缝隙隙和和毛毛细细孔孔，如如高高分分子子塑塑料料的的分分子子间间，均均存存在在一一定定的的空空隙隙，纤纤维维材

23、材料料则则有有众众多多的的毛毛细细孔孔，当当这这种种材材料料处处于于潮潮湿湿空空气气中中时时，材材料料表表面面的的水水膜膜分分子子由由于于毛毛细作用，进入材料内部。细作用，进入材料内部。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）吸附。）吸附。由由于于物物体体表表面面的的分分子子对对水水分分子子具具有有吸吸引引力力。当当物物体体处处于于潮潮湿湿空空气气中中时时，水水分分子子就就会会吸吸附附到到物物体体表表面面上上，形形成成一一层层水水膜膜。含含有有碱碱及及碱碱土土金金属属离离子子、非非金金属属化化合合物物离离子子以以及及离离子子晶晶体体化化的的固固体体材材料料，对对水水分分子子有有较较大大的的吸吸

24、附能力。附能力。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （4）凝露）凝露 当当物物体体表表面面温温度度低低于于周周围围空空气气的的露露点点时时，空空气气中中的的水水蒸蒸汽汽便便会会在在物物体体表表面面上上凝凝结结成成水水珠珠，在在物物体体表表面面上上形形成成一一层层很很厚厚的的水水膜膜。在在高高温温、低低温温交交变变循循环环下下，可可能能造造成成材材料料内内部部的内凝露，严重时会使材料内部积水。的内凝露，严重时会使材料内部积水。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 材材料料被被水水润润湿湿的的程程度度可可用用润润湿湿角角来来表表征征。当当润润湿湿角角90时时，材材料料可可被被认认为为是是亲亲水水性性的的

25、，角角越越小小，表表示示物物体体的的亲亲水水性性越越强强；当当润润湿湿角角90时时，材材料料可可被被认认为为是是憎憎水水性性的的，角角越越大，表示物体憎水性越强。大，表示物体憎水性越强。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2）潮湿对电子产品的影响）潮湿对电子产品的影响（1）潮湿引起金属腐蚀）潮湿引起金属腐蚀（2）潮湿使非金属材料性能变坏、失效）潮湿使非金属材料性能变坏、失效（3）影响电气参数）影响电气参数（4）产生霉菌）产生霉菌第第1 1章章 工艺基础工艺基础 3）防潮湿措施）防潮湿措施 防潮湿措施有憎水处理、浸渍、灌封、防潮湿措施有憎水处理、浸渍、灌封、密封等方法。密封等方法。第第1 1章章

26、工艺基础工艺基础 4）金属的防护方法）金属的防护方法 （1）改变金属的内部组织结构）改变金属的内部组织结构 例如，把铬、镍等加入普通钢里制成的例如，把铬、镍等加入普通钢里制成的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的不锈钢，就大大地增加了钢铁对各种侵蚀的抵抗力。抵抗力。（2）表面覆盖）表面覆盖 表面覆盖就是在零件的表面覆盖致密的表面覆盖就是在零件的表面覆盖致密的金属或非金属覆盖层。金属或非金属覆盖层。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）电化学保护法）电化学保护法 金属的腐蚀其主要是电化学腐蚀，所以，金属的腐蚀其主要是电化学腐蚀，所以，只要能够把引起金属电化学腐蚀的原电池反只要能够把引起金属电

27、化学腐蚀的原电池反应消除，金属的腐蚀自然就可以防止了。电应消除，金属的腐蚀自然就可以防止了。电化学保护法可分为外加电流的阴极保护和牺化学保护法可分为外加电流的阴极保护和牺牲阳极的阴极保护法。牲阳极的阴极保护法。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 盐雾的形成及危害：盐雾的形成及危害：盐雾的危害性主要是对金属及各种金属盐雾的危害性主要是对金属及各种金属镀层的强烈腐蚀。例如钢铁制品在盐雾作用镀层的强烈腐蚀。例如钢铁制品在盐雾作用下最容易生锈，其使用寿命要比无盐雾作用下最容易生锈，其使用寿命要比无盐雾作用时短得多。此外，盐雾会使电子产品内的零时短得多。此外，盐雾会使电子产品内的零部件，元器件表面上蒸发析

28、出固体结晶盐粒，部件，元器件表面上蒸发析出固体结晶盐粒，会引起绝缘强度下降，造成短路、漏电，很会引起绝缘强度下降，造成短路、漏电，很细的结晶盐粒如侵入机构的运动部分会加速细的结晶盐粒如侵入机构的运动部分会加速磨损。磨损。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 盐雾的防护方法：盐雾的防护方法：防盐雾的方法主要是在一般电镀的基础防盐雾的方法主要是在一般电镀的基础上进行加工，即严格电镀工艺保证镀层厚度，上进行加工，即严格电镀工艺保证镀层厚度，选择适当的镀层种类。选择适当的镀层种类。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 霉菌的危害性：霉菌的危害性：霉菌属于细菌中的一个类别，它生长在土壤里，霉菌属于细菌中的一个类

29、别，它生长在土壤里，并在多种非金属材料的表面上生长。霉菌的繁殖是并在多种非金属材料的表面上生长。霉菌的繁殖是分裂繁殖，在适宜的气候环境下每分裂繁殖，在适宜的气候环境下每1520分钟即可分钟即可分裂一次。霉菌所分裂出来的孢子很小，很易于随分裂一次。霉菌所分裂出来的孢子很小，很易于随空气侵入产品。空气侵入产品。霉菌是靠自身分泌的酶在潮湿条件下分解有机霉菌是靠自身分泌的酶在潮湿条件下分解有机物而获取养料的，这个分解过程就是霉菌侵蚀与破物而获取养料的，这个分解过程就是霉菌侵蚀与破坏材料的根本原因。坏材料的根本原因。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 霉菌的防护方法：霉菌的防护方法：防霉菌可从霉菌的生存特

30、点有针对性地防护，防霉菌可从霉菌的生存特点有针对性地防护，只要破坏引起霉菌腐蚀的任何一个条件，就能阻止只要破坏引起霉菌腐蚀的任何一个条件，就能阻止霉菌的生长，达到防霉的目的。霉菌的生长，达到防霉的目的。（1）控制环境条件）控制环境条件 （2）隔离霉菌与营养物质）隔离霉菌与营养物质 （3）防霉处理）防霉处理 （4）使用防霉材料）使用防霉材料第第1 1章章 工艺基础工艺基础1.3.2 电子产品的散热及防护电子产品的散热及防护 电子产品工作时其输出功率往往只占输入功率电子产品工作时其输出功率往往只占输入功率的小部分，其功率损失一般都以热能的形式散发出的小部分，其功率损失一般都以热能的形式散发出来。实

31、际上，电子产品内部任何具有实际电阻的载来。实际上，电子产品内部任何具有实际电阻的载流元器件都是一个热源。其中最大的热源是变压器，流元器件都是一个热源。其中最大的热源是变压器，大功率晶体管，扼流圈和大功率电阻等。这样，当大功率晶体管，扼流圈和大功率电阻等。这样，当电子产品工作时，温度将升高。由于电子产品内的电子产品工作时，温度将升高。由于电子产品内的元器件都有一定的工作温度范围，若超过其极限温元器件都有一定的工作温度范围，若超过其极限温度，就要引起工作状态改变，寿命缩短甚至损坏，度，就要引起工作状态改变，寿命缩短甚至损坏，因而使电子产品不能稳定可靠地工作。所以，研究因而使电子产品不能稳定可靠地工

32、作。所以，研究电子产品的散热及防护是非常必要的。电子产品的散热及防护是非常必要的。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.电子产品散热途径电子产品散热途径 热是物体的内能，称之为热能。热的传热是物体的内能，称之为热能。热的传导就是热能的转移。热能总是自发的从高温导就是热能的转移。热能总是自发的从高温物体向低温物体传播。物体向低温物体传播。传热的基本方式有三种，即传导，对流传热的基本方式有三种，即传导，对流和辐射。和辐射。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （1）热传导）热传导 热传导是指通过物体内部或物体间直接热传导是指通过物体内部或物体间直接接触来传播热能的过程。热传导是通过物体接触来传播热能的

33、过程。热传导是通过物体内部或物体接触面间的原子，分子以及自由内部或物体接触面间的原子，分子以及自由电子的运动来实现能量传播的。热量是度量电子的运动来实现能量传播的。热量是度量热能大小的物理量。热量由热端（或高温物热能大小的物理量。热量由热端（或高温物体）传向冷端（或低温物体）。体）传向冷端（或低温物体）。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （2）热对流热对流 热对流是依靠发热物体（或高温物体）热对流是依靠发热物体（或高温物体）周围的流体（气体或液体）将热能转移的过周围的流体（气体或液体）将热能转移的过程。由于流体运动的原因不同，可分为自然程。由于流体运动的原因不同，可分为自然对流和强迫对流两种热

34、对流。对流和强迫对流两种热对流。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）热辐射）热辐射 热辐射是一种以电磁波（红外波段）辐热辐射是一种以电磁波（红外波段）辐射形式来传播能量的现象。由于温度升高，射形式来传播能量的现象。由于温度升高，物体原子振动的结果引起了辐射，任何物体物体原子振动的结果引起了辐射，任何物体都在不断地辐射能量，这种能量辐射在其它都在不断地辐射能量，这种能量辐射在其它物体上，一部分被吸收，一部分被反射，另物体上，一部分被吸收，一部分被反射，另一部分要穿透该物体。物体所吸收的那部分一部分要穿透该物体。物体所吸收的那部分辐射能量又重新转变为热能，被反射出来的辐射能量又重新转变为热能，

35、被反射出来的那部分能量又要辐射在周围其它物体上，而那部分能量又要辐射在周围其它物体上，而被其它物体所吸收。被其它物体所吸收。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.散热防热的主要措施散热防热的主要措施 利用热传导、对流及辐射，把电子产品利用热传导、对流及辐射，把电子产品中的热量散发到周围的环境中去称为散热。中的热量散发到周围的环境中去称为散热。电子产品常用的方法有：自然散热、强迫通电子产品常用的方法有：自然散热、强迫通风散热、液体冷却、蒸发冷却和半导体制冷风散热、液体冷却、蒸发冷却和半导体制冷等。等。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1）自然散热）自然散热 自然散热也称为自然冷却。它是利用产自然

36、散热也称为自然冷却。它是利用产品中各元件及机壳的自然热传导，自然热对品中各元件及机壳的自然热传导，自然热对流，自然热辐射来达到散热的目的。自然散流，自然热辐射来达到散热的目的。自然散热是种最简便的散热形式，它广泛用于各种热是种最简便的散热形式，它广泛用于各种类型的电子产品，其主要任务是在结构上进类型的电子产品，其主要任务是在结构上进行合理的热设计，将电子产品内部的热量畅行合理的热设计，将电子产品内部的热量畅通无阻地，迅速地排到电子产品外部，使产通无阻地，迅速地排到电子产品外部，使产品工作在允许温度范围内。品工作在允许温度范围内。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2）强制散热）强制散热 强制散热

37、方式通常有：强制风冷、液体强制散热方式通常有：强制风冷、液体冷却、蒸发冷却、半导体致冷等。冷却、蒸发冷却、半导体致冷等。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 3）功率晶体管及集成电路芯片的散热）功率晶体管及集成电路芯片的散热 通常功率晶体管及集成电路芯片的散热通常功率晶体管及集成电路芯片的散热的主要方法是装散热器。的主要方法是装散热器。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 1.3.3 机械因素的防护机械因素的防护 1.机械作用对电子产品的影响机械作用对电子产品的影响 电子产品在使用、运输和存放过程中，电子产品在使用、运输和存放过程中，不可避免地会受到机械力的作用，其中危害不可避免地会受到机械力的作用，

38、其中危害最大的是振动、冲击。如果产品结不加以防最大的是振动、冲击。如果产品结不加以防护，就会导致电子产品的损坏或无法工作。护，就会导致电子产品的损坏或无法工作。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 2.减振和缓冲的基本原理减振和缓冲的基本原理 （1）弹性系统的组成及基本特性）弹性系统的组成及基本特性 机械振动是物体受交变力的作用下，在机械振动是物体受交变力的作用下，在某一位置附近作往复运动。某一位置附近作往复运动。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 强迫振动的振幅强迫振动的振幅A与外激振动的振幅与外激振动的振幅Aj有以下有以下关系：关系：式中式中 A 系统强迫振动的振幅；系统强迫振动的振幅；Aj 外

39、激外激振动的振幅；振动的振幅；阻尼比，阻尼比，r/r0 频率比，外激振动的频率频率比，外激振动的频率j和系统固有频率和系统固有频率0之比，即：之比，即：=j/0=j/0。第第1 1章章 工艺基础工艺基础当当j0 时，时，接近于接近于0，强迫振动的振幅，强迫振动的振幅A等等于外激振的振幅于外激振的振幅Aj。即。即AAj；当当 j0时，时，Aj；当当j=0时，时，=1，AAj，此时如果阻尼比，此时如果阻尼比越越小，小，A比比Aj大的倍数越多。而当大的倍数越多。而当0则则A，也，也就是说，当就是说，当j=0 时，系统将发生共振现象；时，系统将发生共振现象；当当j=20 时，时，=2，强迫振动的振幅，

40、强迫振动的振幅A等于等于外激振动的振幅外激振动的振幅Aj，即，即AAj；当当j20 时，时，2，A0 时，时，2，A2 时的时的变化不大。变化不大。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 根根据据以以上上分分析析可可以以看看出出，只只有有当当j20 的的情情况况下下，强强迫迫振振动动的的振振幅幅A才才能能小小于于外外激激振振动动的的振振幅幅Aj。也也就就是是说说只只有有当当j 20，2时强迫振动才不会造成不良后果时强迫振动才不会造成不良后果。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （2）减振的基本原理）减振的基本原理 为了使电子产品在外激下不受或少受影响，就为了使电子产品在外激下不受或少受影响，就要对电子

41、产品采取减振措施。在电子产品上安装减要对电子产品采取减振措施。在电子产品上安装减振器，使产品和减振器构成一弹性系统，从要求系振器，使产品和减振器构成一弹性系统，从要求系统减低或隔离的需要出发，使统减低或隔离的需要出发，使 j 20 就能得到就能得到良好的减振效果。在已知激振频率良好的减振效果。在已知激振频率j 的情况下，对的情况下，对产品进行减振或隔振，主要是如何改变系统的固有产品进行减振或隔振，主要是如何改变系统的固有频频0，正确的设计或选择减振器的静刚度，正确的设计或选择减振器的静刚度K，就能，就能使系统的固有频率使系统的固有频率0 改变，以满足改变，以满足j 2 0 的条的条件，达到减振

42、或隔振的目的。件，达到减振或隔振的目的。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 减减振振器器的的物物理理作作用用还还可可以以这这样样来来理理解解，因因为为振振动动是是方方向向不不断断改改变变的的机机械械作作用用，当当装装上上适适当当的的减减振振器器后后，减减振振器器能能将将支支撑撑基基座座传传来来的的机机械械作作用用的的能能量量储储存存起起来来，并并缓缓慢慢地地传传到到产产品品上上去去，当当还还来来得得及及将将全全部部量量传传给给产产品品时时，支支撑撑基基座座又又开开始始反反方方向向运运动动了了，这这时时能能量量由由减减振振器器重重新新交交还还给给支支撑撑基基座座。以以后后又又重重复复前前面面的的过

43、过程程，如如此此循循环环下下去去，就就使使产产品品所所受的振动作用大为减小。受的振动作用大为减小。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）缓冲的基本原理缓冲的基本原理 碰撞和冲击是一种不规则瞬时作用于产碰撞和冲击是一种不规则瞬时作用于产品上的外力所产生的机械作用。如果外力具品上的外力所产生的机械作用。如果外力具有重复性，次数较多，加速度不大，波形一有重复性，次数较多，加速度不大，波形一般为正弦波，其机械作用称之为碰撞。如飞般为正弦波，其机械作用称之为碰撞。如飞机的降落。如果外力不重复，加速度大，波机的降落。如果外力不重复，加速度大，波形是单脉冲，其机械作用称之为冲击。如汽形是单脉冲，其机械作用

44、称之为冲击。如汽车的启动与停止、物体的跌落等机械作用。车的启动与停止、物体的跌落等机械作用。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 缓冲是防止电子产品免受碰撞和冲击的一种重要缓冲是防止电子产品免受碰撞和冲击的一种重要措施。措施。由能量定理由能量定理P=F t可知：当外来冲击能量可知：当外来冲击能量P一定一定时，若冲击力作用的时间时，若冲击力作用的时间t愈长，则设备所受的冲击愈长，则设备所受的冲击力力F愈小，冲击加速度愈小（愈小，冲击加速度愈小（F=ma）。因此若加大）。因此若加大冲击力作用的接触时间，就可以减轻产品所受冲击力冲击力作用的接触时间，就可以减轻产品所受冲击力作用的影响。缓冲设计实质上是把

45、瞬时的、强烈的碰作用的影响。缓冲设计实质上是把瞬时的、强烈的碰撞和冲击能量，以位能的形式最大限度地储存在冲击撞和冲击能量，以位能的形式最大限度地储存在冲击减振器中，使减振器产生较大的形变。冲击结束后，减振器中，使减振器产生较大的形变。冲击结束后，冲击减振器的能量，由减振系统缓慢地将能量释放出冲击减振器的能量，由减振系统缓慢地将能量释放出来，达到保护电子产品的目的。来，达到保护电子产品的目的。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 3.减振和缓冲的措施减振和缓冲的措施 （1）消除振源）消除振源 减弱或消除振动和冲击的干扰源。例如电减弱或消除振动和冲击的干扰源。例如电动机要进行单独隔振，对旋转部件应进行

46、动平动机要进行单独隔振，对旋转部件应进行动平衡试验，消除因制造、装配或材料缺陷造成的衡试验，消除因制造、装配或材料缺陷造成的偏心引起的离心惯性力。偏心引起的离心惯性力。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （2）结构刚性化）结构刚性化 当激振频率较低时，应增强结构的刚性，当激振频率较低时，应增强结构的刚性，提高电子产品及元器件的固有频率，以达到提高电子产品及元器件的固有频率，以达到电子产品及元器件的固有频率远离共振区。电子产品及元器件的固有频率远离共振区。提高元器件、部件和结构件的抗振动、提高元器件、部件和结构件的抗振动、冲击能力。采取各种措施增加元器件、部件冲击能力。采取各种措施增加元器件、部件

47、和结构件的强度和刚性。和结构件的强度和刚性。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （3）隔离）隔离 在振动源与敏感元件之间引入隔离措施。在振动源与敏感元件之间引入隔离措施。虽然振动和冲击是两种不同性质的机械因素，虽然振动和冲击是两种不同性质的机械因素，但在结构设计时，往往只采用一种装置来隔但在结构设计时，往往只采用一种装置来隔离振动和冲击的影响，这种既能减振又能缓离振动和冲击的影响，这种既能减振又能缓冲的机械结构称为减振器。冲的机械结构称为减振器。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 （5）其它措施）其它措施 导导线线和和电电缆缆：通通常常都都尽尽量量将将几几根根导导线线编编扎扎在在一一起起，并并用用

48、线线夹夹作作分分段段固固定定，以以提提高高其其固固有有频频率率，提高抗冲击振动能力。提高抗冲击振动能力。电电容容器器和和电电阻阻器器：电电容容器器一一般般采采用用立立装装和和卧卧装装两两种种方方式式，卧卧装装的的抗抗振振能能力力强强，为为了了提提高高其其抗抗振振能能力力，立立装装应应尽尽量量剪剪短短引引线线，最最好好垫垫上上橡橡皮皮、塑塑料料、纤纤维维、毛毛毡毡等等；卧卧装装可可用用环环氧氧树树脂脂固固定定。电电阻阻器器多多采用卧装，因其抗振能力强。采用卧装，因其抗振能力强。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 晶晶体体管管：小小功功率率晶晶体体管管一一般般采采用用立立装装，为为了了提提高高其其本

49、本身身能能抗抗冲冲击击和和振振动动能能力力，可可以以卧卧装装、倒倒装装，并并用用弹弹簧簧夹夹、护护圈圈或或粘粘胶胶（如如硅硅胶胶、环环氧氧树树脂脂）固固定定在在印印刷刷板板上上。大大功功率率晶晶体体管管应应与与散散热热器器一一起起用用螺栓固定在底板或机壳上。螺栓固定在底板或机壳上。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 继电器继电器 最好最好 好好 差差第第1 1章章 工艺基础工艺基础 变压器等较重的元器件，应尽量安装变压器等较重的元器件，应尽量安装在产品的底层，利用变压器铁心的穿心螺栓在产品的底层，利用变压器铁心的穿心螺栓将框架和铁心牢固地固定在底板上，其螺栓将框架和铁心牢固地固定在底板上，其螺栓

50、应有防松装置。应有防松装置。印制电路板较薄，易于弯曲，故需要印制电路板较薄，易于弯曲，故需要加固。加固。机架和底座的结构可根据要求设计成机架和底座的结构可根据要求设计成框架薄板金属盒或复杂的铸件。框架薄板金属盒或复杂的铸件。第第1 1章章 工艺基础工艺基础 对特别怕振动的元器件、部件，可进对特别怕振动的元器件、部件，可进行单独的被动隔振，对振动源（如电动机）行单独的被动隔振，对振动源（如电动机）也要单独进行主动隔振。也要单独进行主动隔振。调谐机构应有锁定装置，紧固螺钉应调谐机构应有锁定装置，紧固螺钉应有防松动装置。陶瓷元件及其他较脆弱的元有防松动装置。陶瓷元件及其他较脆弱的元件和金属零件联接时