电子产品结构与工艺课件(ppt 289页).ppt

电子产品结构工艺,主编：张修达参编：李小粉凌波张利,模块一电子产品结构,项目一电子产品结构基础知识,任务一概述任务二对电子产品的要求,模块一电子产品结构,当前，随着电子技术的进一步发展，电子产品的功能和用途也在不断的发生变化，而电子产品性能指标的实现，要通过具体的结构体现出来，结构设计已经成为电子产品设计的重要内容之一，本项目主要介绍电子产品结构的基础知识，通过日常生活中常见的电子产品的结构入手，总结电子产品的特点以及对电子产品的具体要求。,任务一概述,知识1电子产品结构工艺的发展,1设备组成复杂，元器件组装密度大2设备使用范围广，工作环境复杂。3设备可靠性要求高，寿命长4设备要求精度高，多功能和自动化。,知识2现代电子产品的特点,实训体验电子产品的结构特点,一、实训目的了解分立元件的结构特点、了解微型化产品的结构特点。二、实训所需器材及设备1.工具：小螺丝刀、MF-47型万用表、放大镜2.设备：超外差式半导体收音机Z80手机（可根据条件选用数量）三、实训步骤及工艺要点1.拆解超外差式半导体，观察其结构。2.拆解诺基亚Z80手机，观察其结构。3.用肉眼或放大镜观察分立元件或贴片元件，注意其区别。4.用万用表测量部分元件的阻值。5.对比两种电子产品的结构特点，得出结论。,任务二对电子产品的要求,电子设备在使用、运输中要遇到各种因素的影响，这些因素可能会加速或造成设备的损坏，这些因素主要包括工作环境、使用环境等，在设计和制造电子产品时，要充分考虑这些不利因素的影响，采用合理的防护手段，把不利因素的危害降低到最低。知识1工作环境对电子设备的要求一、气候条件对电子设备的要求气候环境条件对电子设备安全性能产生影响的因素主要包括：高温、低温、湿热、太阳辐射、雨雪、盐雾等等。二、机械条件对电子设备的要求机械环境主要是指电子设备在出厂后经过运输、搬运和使用过程中所承受的机械振动、冲击等机械作用，机械作用会使电子设备的紧固件松脱、机械部件或元器件损坏，经验证明，在各种机械环境中，主要威胁来自振动应力。,为了减少这种机械环境的影响，可以对电子设备进行有效的振动与冲击方面的防护设计，保证电子设备的可靠运行。其基本方法有两种：一是采用隔离措施，利用减振装置把设备保护起来或把振动源隔离开；二是选用合适的材料和合理的安装技术，使设备正常工作时，足以耐受冲击或振动。三、电磁环境对电子设备的要求,现代家庭内部的电磁环境,为保证电子设备能够在电磁干扰的环境中正常工作，必须提高电子设备的电磁兼容能力，通常采取的电磁兼容设计的有效措施为接地、屏蔽和滤波,知识2使用方面对电子设备的要求电子设备的生产设计是基于使用的，因此应充分考虑使用方面对设备的要求，主要应考虑体积重量及操作维修方面的各项要求。一、体积与重量方面的要求二、操作维修要求1操作简单，能很快进入工作状态，并为操作者提供良好的工作条件。2设备运行安全可靠，有良好的保护功能，3便于维修，在设备发生故障时，便于打开或快速更换零部件，4元器件的组装密度不宜过大，设备的体积填充系数应尽可能取低一些，保证元器件有足够的空间，便于装拆与维修。5设备应有过载保护，危险处应有明显的警示标志。6设备最好具备检测装置和故障预报装置，能使操纵者尽早发现故障或预测失效元件，及时维修，缩短维修时间并防止大故障的出现。,知识3生产方面对电子设备的要求一、生产条件对电子设备的要求电子设备在研制完成之后就要投入生产,生产厂商的设备情况、技术水平、工艺水平、生产能力、生产管理水平等因素都属于生产条件，电子产品如果能顺利的投产，并生产出优质产品，必须满足生产条件对它的要求。二、经济性对电子产品的要求1研究和分析产品的技术条件、设计参数、性能和使用条件，制定正确的设计方案和确定产品的复杂程度，这是产品经济性的首要条件。2由产量确定产品结构形式和生产类型。产量的大小决定着生产批量的规模，进而影响生产方式类型。3在保证产品性能的条件下，按最经济的生产方式设计零部件，在满足产品技术要求的条件下，选用最经济的合理的原材料和元器件，以降低产品的成本。4周密设计产品的结构，使产品具有较好的操作维修性能和使用性能，降低设备的维修和使用费用。,实训分析常用家电产品的工作环境、使用要求,一、实训目的1了解常用家电产品的工作环境。2了解常用家电产品的使用要求及使用方法。二、实训内容1.分析家电产品的工作环境。2.分析常用家电产品的使用要求及使用方法。三、实训方法及步骤1分组上网收集常用家电产品的工作环境，每组至少收集一种，并整理出来。2分组收集家里的电子产品使用说明书，并整理出来。3每位组长拿出结论，课上进行讨论，达到资源共享,一、实训目的1.进一步掌握现代电子设备的结构特点2.进一步了解电子设备的使用要求二、实训内容。1.剖析家用洗衣机的结构。2.分析总结家用洗衣机的使用要求。3.分析对比各种型号洗衣机的结构。三、实训步骤及工艺要点1.每位学生剖析洗衣机结构及使用要求。2.上网收集关于各种型号洗衣机的相关材料3.组长总结，并在课上汇报，达到资源共享。,综合实训剖析洗衣机的结构及使用要求,项目小结,设计与制造电子设备是基于使用的，因此应充分考虑电子设备的电气性能、使用环境以及在生产、运输、维修等方面的要求，本项目介绍了的电子产品结构的发展过程，使学生初步了解电子产品结构工艺的发展阶段。通过实训，让学生体验现代电子产品的结构特点及工作环境、使用方面、生产方面对电子产品的具体要求。,项目二电子产品的整机结构,任务一电子产品的结构分析任务二电子产品结构的微型化,现代社会的飞速发展，使得电子产品在各行各业得到日益广泛的应用，已经进入了每一个家庭的日常生活。电子产品的种类也越来越丰富，它既包括用于工业生产的大型设备、仪器，又也招人们熟悉的各种消费类家用电器。虽然应用领域不同，复杂程度片异，工作原理更是干差万别，但作为工业产品，它们中的大多数是机电合一的整机结构，制造过程要涉及多学科、多工种的工艺技术。本项目将简要介绍电子产品的整机结构和电子产品结构的微型化。,模块一电子产品结构,任务一电子产品的结构分析,知识1机箱,1立式机箱立式机箱常见有立柜式和琴柜式两种，如图1-2-2所示。这两种机箱均适用于体积、外形较大的设备。,（a）立柜式（b）琴柜式立式机箱,2台式机箱台式机箱适合于放置在工作台上操作使用的电子产品，如各种电子仪器、实验设备，台式计算机等。台式机箱可分为标准机箱和专用机箱。,(a)塑料机箱(b)铝型材机箱通用台式机箱,3壁挂式机箱壁挂式机箱通常也是矩形六面体的形式，适合安装在垂直的平面上，有悬挂式和支架式两种安装方式。,4便携式机箱那些元器件数量少或体积小巧、需要经常移动的电子产品，通常以做成便携式外壳。,几种常见的便携机壳,知识2面板与底座,一、面板面板是电子设备控制和显示装置的安装板，通常分为前面板和后面板。,（a）前面板（b）后面板台式数字万用表的面板,二、底座底座在电子设备中是安装、固定和支撑设备内各种电子元器件和机械零部件的基础。,1底座的结构根据电子产品的需要，底座可分为整体式和组合式。,(a)整体式(b)组合式图1-2-6底座的结构,2底座的材料与加工方法根据底座的取材与加工方法可分为冲压底座、铸造底座、塑料底座。,底座的分类及特点,知识3机箱内部结构,一、内部结构设计的原则,1便于整机装配、调试、维修。2印制电路板上的元器件位置要符合机箱面板的操作要求。3印制电路板及零部件的安装位置应兼顾散热、防振及维修是否方便。,二、内部连线,电子设备内部的连线主要有印制板之间的连接、印制板与设备机箱上元件的连接及面板元件之间的连接。,1常见的连线方式,电子设备内部连接方式,2连线注意的问题（1）连接同一部件的导线应该捆成一束，在连接端附近要有余量，避免拉得太紧。（2）导线需穿过金属孔时，孔内应有绝缘护套；线扎不得在机箱内随意跨越或交叉，沿结构件的锐边转弯时，应加装保护套管或绝缘层。（3）根据导线的载流量，选择适当规格的导线。,实训一认识机箱,一、实训目的1了解各种机箱的基本结构。2学会根据实际需求进行机箱的选配。二、实训所需器材及设备各种不同形式，不同材料的机箱若干。三、实训内容1不同类型机箱的结构特点。2不同需求下的机箱选配。四、实训步骤及工艺要点1观察不同机箱的结构形式及机箱材料。2观察不同机箱的面板材料、底座材料及底座结构。3根据1，2完成表1-2-2。五.注意事项1观察过程中对机箱，面板的防护。2拆卸过程中注意安全。,一、实训目的通过电话机的拆装，了解电话机整机结构特点及结构工艺。二、实训所需器材及设备电话机一台，常用拆卸工具一套。三、实训内容1电话的正确拆装。2分析电话结构特点。四、实训步骤及工艺要点1观察电话机的外部结构，并给出面板结构草图。2打开机器，将电话各部分分解，了解机壳的组成及内部结构。3重新安装，将拆开的机器重新装接，恢复原样。分析在安装中出现的问题及采取的措施。五、注意事项1各种拆卸工具的使用安全。2拆卸过程中对机壳，面板的防护。3各种紧固件拆卸完毕后抽出机壳过程中要注意安全。,实训二家用电话机拆装,任务二电子产品结构的微型化,知识1微型化产品结构特点,一、电子产品结构的变化从电子产品发展历史角度来看，电子产品结构的微型化是随着电子器件更新换代、组装技术的发展而不断发展的。最早在出现晶体管后，印制电路板就取代了庞大的电子管组件，而随着集成电路的产生，电子产品的结构实现了真正意义上的微型化。目前，纳米技术也在电子技术领域得到飞速发展。IBM的研究人员在一个分子(由碳原子组成的管形分子）内已经能建成逻辑电路，大小只有一根头发直径的十万分之一。,二、电子产品微型化结构的主要特点微型化结构是由于集成电路生产的完善，以及新型结构工艺方案的拟制而产生的结果，其特点如下:（1）电阻器、电容器、导线大都是在介质衬底表面上制成薄膜形式;二、三极管则是在半导体衬底的表面层上制成扩散形式。（2）把很多组件结合(集成)到一块衬底上，结果便得到结构上完整的功能部件，但难以满足电磁兼容性和热兼容性的要求，也难以使产品有高的成品率。（3）使用小型分立组件、接头、滤波组件、匹配组件、指示元件、转接元件等。（4）采用新的特殊方法来保证对热和机械力及潮湿进行防护。（5）设备的尺寸在很大程度上取决于指示元件。（6）材料用量少。（7）在大批量生产时成本有可能很低。,知识2微型化产品结构剖析,一、MP3的整机结构,MP3的外部结构,MP3播放器的内部结构,MP3播放器电路板的结构,二、手机的整机结构,手机的外形结构,手机结构分解图,实训微型收音机的拆装,一、实训目的通过对微型收音机的拆装，熟悉微型化电子产品的结构特点及组装特点。二、实训所需器材及设备微型收音机一台，常用拆装工具一套。三、实训内容1微型收音机的正确拆装。2微型收音机结构特点及组装特点分析。四、实训步骤及工艺要点1观察收音机的结构及固定螺丝的位置，利用旋具取下固定螺丝。2将外壳有卡口的地方分开，抽取外壳，观察外壳结构。3拔下与机壳相连的插接件，观察收音机内部结构。4将拆解完的收音机重新进行组装复原。五、注意事项1拆卸前要消除身上的静电，注意工具的正确使用。2拆卸过程中对机壳，面板进行保护。3重新组装时要注意规范，不得损坏零部件。,综合实训诺基亚1110手机的拆装,一、实训目的通过对诺基亚1110手机的拆装，熟悉较复杂微型化电子产品的结构特点及组装特点。二、实训所需器材及设备诺基亚1110手机一台，常用手机拆装工具一套。三、实训内容1诺基亚1110手机正确拆装。2诺基亚1110手机结构特点及组装特点分析。四、实训步骤及工艺要点1观察诺基亚1110手机的结构，打开后盖，取出电池。2将前盖壳有卡口的地方分开，抽取前盖，观察前盖的结构。3观察前面板六个固定螺丝的位置，利用小六角旋开螺丝，取下主机板。4观察主机板及相关接口结构。5按与拆机相反的步骤将诺基亚1110手机各部件组装复原。,五、注意事项1拆卸前要消除身上的静电，注意工具的正确使用。2拆卸过程中对机壳，面板进行保护。3重新组装时要注意规范，不得损坏零部件。,项目小结,电子产品的结构直接关系到产品的功能体现、可靠性、可维修性和实用美观并影响用户的心理状态。本项目通过对电子产品结构的分析及电子产品结构微型化特点的介绍，使学生了解电子产品结构的基本要求和电子产品结构微型化发展过程及特点。通过实训，让学生对电子产品的结构有较深刻的认识，掌握典型电子产品的拆装技能。,项目三电子产品的可靠性与防护,任务一产品的可靠性任务二电子产品的气候因素的防护任务三电子产品的散热及防护任务四电子设备的减振与缓冲任务五电磁干扰的屏蔽,模块一电子产品结构,随着科学技术的高速发展，电子设计、自动控制设备等越来越复杂，所包含的元器件越来越多，要保证这些设备正常使用越来越困难。这就促使人们去研究如何保持产品功能而不致失效的种种问题，并逐步形成了可靠性研究的科学体系。本项目从电子产品的可靠性、气候因素的防护、电子设备的散热设计、减振与缓冲、电磁干扰的防护等几方面介绍了电子产品的结构工艺方法。,知识1可靠性的概述,一、可靠性的概念,可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。包括三层含义：,1.产品的可靠性是以“规定的条件”为前提的。所谓“规定的条件”是指在规定的时间内产品使用时的应力条件及完成规定任务所规定的时间。规定条件不同，产品的可靠性不同。2.产品的可靠性与“规定的时间”密切相关。一般说来，产品经过一个老化时间后，有一个较长时间的稳定使用期，以后，随着时间的推移，稳定性逐渐下降，可靠性降低。时间越长，可靠性越低。3.产品的可靠性是用完成“规定功能”来衡量的。产品只有完成规定的全部功能，才被认为是可靠的。,任务一产品的可靠性,二、可靠性的主要指标,1.可靠度R(t):可靠度是指产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的概率。,2.故障率F(t):故障率是指产品在规定的条件下和规定的时间内，失去规定功能的概率。,3.失效率(t):失效率是指产品在规定的使用条件下使用到时刻t后，产品失效的概率。,4.平均寿命t:平均寿命是指产品正常工作的平均时间。,5.均维修时间MTTR:均维修时间是指产品从发现故障到恢复规定功能所需要的时间。,一、简化设计方案,知识2电子产品可靠性的设计原则,1.产品结构和电路应尽量简便。2.尽量选用成熟的结构和典型的电路。3.结构要简单化、积木化、插件化。4.尽量采用数字电路。5.尽量采用集成电路。6.逻辑电路要进行简化设计。,具体做到以下几点：,二、注意可靠性与经济性的关系,在可靠性设计时，合理地确定可靠性指标，以总费用最低为设计原则。具体做到以下几点：1.对性能指标、可靠性指标要综合考虑，避免盲目追求高性能、高指标。2.应尽量采用传统工艺和习惯的操作方法。,三、元器件的可靠性与产品的可靠性1.元器件的可靠性,典型普通元器件失效曲线,a.普通电子元器件的失效规律,元器件的失效规律,早期失效期偶然失效期耗损失效期特性,b.半导体器件的失效规律与普通电子元器件失效规律的比较,元器件可靠性的表示,一般元器件的可靠性通常用失效率表示，元器件工作在偶然失效期，其失效率为常数。其可靠度为:,使用条件与元器件可靠性的关系,使用条件包括工作环境条件和负荷条件,元器件所处的工作环境越恶劣，负荷越大其可靠性越低，失效率越高。,2.产品的可靠性,四、可靠性与可维修性,可维修性是指产品零部件、元器件经维修使之可靠而采取的措施。,五、加工工艺的可靠性,元器件是组成产品的最小单元，所以元器件的可靠性直接影响着产品的可靠性，产品可靠性的提高，要着重提高基础件(或子系统)的可靠性。,六、新技术的合理使用,要提高电子产品的可靠性：应不断采用新的可靠性设计技术。如采用新电路，应注意标准化。采用新技术要充分注意继承性。,知识3提高电子产品可靠性的途径,1.选用元器件应遵循以下原则：（1）综合考虑电性能指标和使用条件，使用条件不得超过元器件参数和环境条件，并留有余量。（2）在满足产品功能的前提下，尽可能的压缩元器件的品种和数量，提高复用率。（3）组成电子产品的所有元器件在组装之前都要按不同要求进行可靠性筛选。（4）对于同类元器件，择优选用，并注意积累元器件在使用中的性能与可靠性方面的依据，作为以后选用的重要依据。2.电子元器件的合理使用降额使用就是元器件在低于其额定值的应力条件下工作。即元器件的额定参数高于实际参数。,一、元器件的合理选用与使用,二、电子产品的合理设计,三、提高电子产品工作和使用的可靠性1.进行环境影响因素试验（1）稳定性试验（2）综合性试验2.设计故障指示和排除装置。3.加强对环境防护措施的研究，提高结构设计水平。4.合理采用冗余系统（备份系统）。5.合理储存与保管。6.正确使用。7.定期检查与维修。,实训同类型不同厂商电子产品可靠性的比较,一、实训目的1.了解同类型不同厂商电子产品的工作特性。2.根据电子产品可靠性的设计原则及提高电子产品可靠性的途径对它们的可靠性进行比较、总结。二、实训所需工具及器材一字形、十字形大、小螺丝刀；精密螺丝刀；收纳盒；MF47型万用表；生活中常用的同类型不同厂商的手机三部；往届学生组装的不同型号小型半导体收音机三个三、实训内容1.同类型不同厂商电子产品的工作特性。2.同类型不同厂商电子产品的可靠性的比较。,四、实训步骤及工艺要点1.通过生活经验和现场使用对三种类型产品相互之间的工作性能进行比较、总结。2.拆解三部手机，对其内部结构组成进行比较，了解其可靠性设计的原则。3.分别拆解三个小型半导体收音机，了解其可靠性设计的原则。4.根据需要用万用表对部分元件进行检测。5.分组讨论、总结，得出结论。五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失。2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把半导体收音机和手机结构恢复原样。,知识1潮湿的防护一、潮湿的危害1.引起金属腐蚀及加快腐蚀速度。2.使非金属材料性能变坏、失效。3.水是一种极性介质，能够改变电气元件的参数。4.在一定的温度条件下，潮湿有利于霉菌的生长繁殖，引起非金属材料的腐烂。5.当温度升高或空气中含有杂质(如灰尘、盐分等)时，潮湿的影响和危害将加剧。二、潮湿的防护措施1.合理的选用材料。2.憎水处理,任务二电子产品的气候因素的防护,3.浸渍：浸渍是将被处理的元件或材料浸入不吸湿的绝缘漆中，经过一段时间使绝缘漆进入元器件和零部件的毛细孔、缝隙以及结构的空隙中，从而提高元器件和零部件的防潮湿性能。4.灌封：灌封是用热熔状态的树脂、橡胶等将电器元件浇注封闭，形成一个与外界完全隔绝的独立的整体。5.密封：密封就是将零件、元件、部件或一些复杂的装置，甚至整机安装在不透气的密封盒中，这种方法属于机械防潮。,三、各种防潮措施的适用范围,憎水处理：多用来作为其它防潮处理后的辅助处理，以进一步加强其防潮性能。浸渍：主要用于绕线产品灌封：多适用于小型的单元、部件及元器件密封：主要用于恶劣的气候条件,知识2盐雾和霉菌的防护,一、盐雾的防护,1.盐雾的形成,2.盐雾的危害,盐雾的危害性主要是对金属及各种金属镀层的强烈腐蚀,3.盐雾的防护措施,（1）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，选择适当的镀层种类。（2）采用密封机壳或机罩，使设备与盐雾环境隔开。（3）对关键元件进行灌封或加其它密封措施,二、霉菌的防护,1.霉菌的危害,霉菌对电子设备的危害主要表现为：,（1）霉菌使有机材料结构发生破坏，强度降低，物理性能变坏。同时，霉菌本身作为导体，可以造成短路，给电子设备带来更严重的后果。（2）霉菌引起金属腐蚀和绝缘材料的性能恶化。同时，霉菌还会破坏元件和设备的外观。,2.霉菌的防护措施,（1）控制环境条件，抑制霉菌的生长（2）密封防霉（3）采用防霉剂（4）使用防霉材料,知识3金属腐蚀的防护,一、金属腐蚀对电子设备的危害,金属的腐蚀:指金属或合金跟周围接触到的介质(气体或液体)进行化学反应而遭到破坏的过程。,金属腐蚀的危害：影响到金属零件、元器件的电性能、机械性能和防护性能，造成各种开关及接触件的接触不良，机械传动系统的精度降低，固定件的强度减弱，电磁元器件的参数改变等不良后果。同时，腐蚀产物还有可能造成电气短路，绝缘材料漏电而降低介质的电性能等，降低其使用寿命。此外，金属腐蚀还使得设备维修、零件更换的次数增加，造成为采取防腐蚀措施而增加生产工序等类型的间接损失。,二、金属的防腐蚀措施,1.改变金属的内部组织结构,2.选择耐蚀材料,3.采用表面涂覆方法,（1）金属覆盖层：是用电镀或化学涂覆方法在金属表面覆盖一层金属。,（2）化学覆盖层：是用化学或电化学的方法在金属表面形成一层致密而稳定的金属化合物(多是金属的氧化物、磷酸盐类)，以达到防腐蚀的目的。常用的方法有：磷化、发蓝、钝化、氧化等。,（3）涂料覆盖层：是用有机物涂于零件表面后，能自行起物理化学变化，并干结成一层坚韧的薄层，使被涂表面与大气隔绝而保护和装饰作用。,4.合理设计金属件的结构,（1）腐蚀余量设计,（2）避免接触腐蚀,（3）金属件结构的合理设计,.避免不合理的结构形式。如作图所示：,不正确正确出口管的焊接结构,.在易发生腐蚀和最大腐蚀部位加厚构件尺寸。.对易腐蚀损坏而必须经常维修、更换的零部件，结构上应保证其易于修理。.降低金属件的表面粗糙度。也可以提高它的抗腐蚀能力。,实训剖析常见电子产品的防护设计,一、实训目的1.了解常见电子产品的使用环境要求。2.了解常见电子产品的防护措施。二、实训所需器材1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；精密螺丝刀一套；收纳盒一个2.器材：对讲机一个、西门子M65三防手机一个三、实训内容1.不同电子产品的防护措施。2.不同使用环境下电子产品的防护特点。,四、实训步骤及工艺要点1.了解对讲机、西门子M65三防手机的使用环境要求。2.拆解对讲机、西门子M65三防手机，观察其内部结构，分析其防护措施。3.分组讨论、总结，得出结论。五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把对讲机、西门子M65三防手机结构恢复原样。,一、热传导,热传导：热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象,热传导示意图,传导的热量Q为：,知识1热的传导方式,任务三电子产品的散热及防护,增强热传导散热的主要措施：（1）在考虑综合因素的前提下，选用导热系数较大的材料制造导热零件。（2）尽量缩短热传导路径，导热路径中不应有绝热或隔热材料。（3）增大热传导零件间的接触面积，也可在两接触面间涂硅脂或垫入软金属箔，如铟片、铜箔等。,二、热对流,对流：是液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。,热对流示意图,对流散热热量的计算公式：,增强对流散热的主要措施有：（1）尽量增大溫差t，即尽量降低周围对流介质的溫度。（2）加大与对流介质的接触面积，如散热器做成肋片、直尾形、叉指型。（3）增大周围介质的流动速度，以带走更多的热量。,三、热辐射,热辐射：物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射,因辐射而放出的热量的计算公式：,加强热辐射散热的主要措施有：(1)发热物体表面越粗糙热辐射的能力越强，一般常将发热元件的外壳漆上有色漆，散热片表面涂黑色或有色粗糙的漆。(2)加大辐射体的表面积。(3)加大辐射体与周围环境的溫差，即周围介质溫度越低越好。,知识2散热防热的主要措施,电子产品常用的散热方法有：自然散热，强迫通风散热，液体冷却，蒸发冷却，半导体制冷，热管传热等。绝大部分热功率密度不大的电子产品，一般都采用自然散热及强迫通风散热。,一、自然散热,自然散热：是指不用外部冷却手段而是利用发热元件、器件或整机与环境之间的热传导、对流及辐射进行散热。,对于封闭式机箱,设备内部的热量散发途径：,对于敞开式机箱，设备内部的热量散发途径：,1.机壳的散热设计,在机壳热设计中应考虑以下问题：,增加机壳内外表面的黑度，提高机壳的热辐射能力。选择导热性能好的材料做机壳。增加换热表面积。在机壳上，合理地开通风孔，可以加强气流的对流换热作用，如下图所示：,通风孔的结构形式,2.电子产品内部的自然散热,电子元件的散热,a.电阻、小功率的电感、电容、二极管：,一般它们是通过引出线的传导和本身的对流、辐射散热的。如作图所示：,电阻等元件一般散热途径,b.变压器：它主要依靠传导散热，另外变压器外表面应涂无光泽的深颜色的漆，最好是黑漆，以加强辐射散热。,c.晶体管：对于功率小于100mW的，依靠自身的管体及引线散热。对于大功率晶体管应加散热器进行散热,d.集成电路：对于一般集成电路的散热，主要依靠管壳及引线来散热。当集成电路的热流密度超过0.6Wcm2时，应装散热装置进行辅助散热。如下图所示：,集成电路的散热结构,电子设备内部元器件的合理布置,a.为了增强对流散热，各元器件、结构件之间应保持一定的距离，以利于空气流动。,b.在印制板上安装元器件时，应将发热量大的元器件和不耐热的元器件置于容易降温之处，如下图所示：LSI较SSI功耗大，超温则故障率高。（b）图的设置使其温升较(a)图低，使整个电路高温下降，热量均匀,空气流空气流(a)器件温升在1850范围内(b)器件温升在2340范围内印制板上发热元器件的安装,c.对于热敏元件，在结构上可采取“热屏蔽”的方法解决。如下图所示：,“热屏蔽”形成的热区和冷区图,d.添加某些与电路原理无关的零部件，进行引导散热，如下图所示,空气流不良空气流改良后,空气流不良空气流改良后引导散热,设备内部印制板的合理放置,印制板的安装方法原则是：降低温升。若设备中只有一块印制板，水平或垂直放置均可。安装和使用多块印制板时，应垂直并列安装，每块印制板之间的配置间隔保持在30mm以上，同时印制板的安装位置应躲开机箱上的通风孔。,机箱内结构件的合理布置,a.合理设计进出风口的位置，尽量增大进出风口的距离和它们的高度差，增强自然对流散热。下图中的进出风口位置不当，有一部分空间不能内外对流，使局部散热效果不好。,进出风口位置不合理,b对于大面积的元器件应特别注意其放置位置,二、强迫散热,1.强迫通风散热,强迫通风散热：利用风机进行抽风或鼓风，加速设备内部气流的速度，达到散热目的。,a.单个元件的强迫风冷,单个元件通风冷却,b.整机的抽风冷却,有风管的抽风系统,有风管的抽风系统适用于有热敏元件的设备，为防止上升气流流过热敏元件，需用专用风道。,有风管的抽风系统,无风管的抽风冷却,无风管的抽风系统,当设备内各元件冷却表面风阻较小或机柜的中部或顶部各单元需要风，但没有热敏元件时，可采用没有专用抽风道的形式。,c.整机的鼓风冷却,整机鼓风的特点是风压大，风量比较集中。整机鼓风冷却通常用在单元内热量分布不均匀，备单元需要有专门风道冷却，风阻较大、元件较多的情况下。,2.液体冷却,液冷与风冷相比较，它可以大大减小各有关换热环节的热阻，提高冷却效率。因此用它作为散热介质其效果比空气要好,知识3功率晶体管的散热及散热器的类型,一、功率晶体管的散热原理,最大允许的集电极功耗PCM：,二、散热器的类型,针状散热器在电路板上的应用,散热器的五种类型,实训功放电路的散热设计剖析,一、实训目的1.会分析功放电路中各个元器件的散热措施。2.了解功放电路中散热器的选用类型。3.了解功放电路的整体散热布局。二、实训所需器材1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；精密螺丝刀一套；收纳盒一个。2.器材：音响功放一台（A81C精品功放）三、实训内容1.对音响的整体散热布局进行合理分析。2.对不同电子元器件的具体散热措施进行分析。,四、实训步骤及工艺要点1.资料的准备阶段。要求学生课前自行准备（通过上网或别的渠道，了解A81C精品功放的性能特点。2.打开功放外壳，观察其内部结构，分析其整体散热措施及各个元器件的具体散热方法、散热器的类型。五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失。2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把功放结构恢复原样。,知识1减振和缓冲的基本原理,一、隔振的基本原理,1.振动系统的组成,振动物体m和弹性物体K,单自由度自由振动系统,任务四电子设备的减振与缓冲,(a)表示机器和基础作为整体安装在弹性地基上；(b)表示用弹簧把电子设备悬挂在支承框架上(这里仅考虑垂直方向的振动)；(c)表示一台电动机安装在简支梁上。,以下各个振动系统，都可以简化成上图所示的基本模型：,2.隔振的基本原理,避免振动的最好的方法就是消除振源，通常采用在设备或器件上安装减振装置来隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。根据隔振要求的不同，可分为主动隔振和被动隔振两大类：,主动隔振,主动隔振（积极隔振）：是指在振动物体与安装基础之间安装弹性支承即隔振器，减少机器振动力向基础的传递量，使振动物体的振动得以有效的隔离。隔振对象是振源。,被动隔振,被动隔振：当外界环境传给支承结构以振动时，为减小支承结构的振动传递到设备上而采取的隔振措施叫被动隔振。,隔振系数,单自由度阻尼隔振系统,隔振系统的隔振系数计算公式为：,振动系数曲线：,频率比,隔振系数,因此，要使隔振系统有效果，必须使1，即必须使频率比。在电子设备的减振设计中一般取频率比为2.54.5。,二、隔冲的基本原理,通过加大冲击力作用的接触时间，减轻电子设备所受冲击力作用的影响,知识2减振和缓冲的一般措施,一、常用减振器的选用,1.减振器的类型,橡胶金属减振器,橡胶金属减振器是以橡胶作为减振器的弹性元件，以金属作为支撑骨架。,特点：减振器不宜用于阳光直射和无防寒措施的低温环境下工作的设备。天然橡胶耐油性差，对酸性和光等敏感，容易老化，寿命短，应定期更换。,JP型和JW型减振器,目前电子工业中常用的两种标准减振器，JP型平板式减振器及JW型碗形减振器,金属弹簧减振器,优点：对环境条件反应不敏感，适用于恶劣环境，如高温、高寒、油污等；工作性能稳定，不易老化；刚度变化范围宽，可以很软，也可很硬。缺点：阻尼比很小（D0.005），共振时很危险。,金属弹簧减振器其外形结构：,Jb型圆柱形弹簧减振器hv型阻尼弹簧减振器,2.减振器的合理布置,布置安装减振器时，应注意以下问题：,各减振器设备的作用力的合力应通过设备的重心；同一设备的减振器最好选用同一型号的产品。应使各减振元件受力均匀，静压缩量基本一致。当设备绕某坐标轴转动一个微小角度时，各减振器作用力合成一个力偶，力偶的作用平面应与坐标轴垂直。,电子设备中常用的几种减振器安装形式如下图所示：,二、电子设备减振缓冲的措施,1.电子设备的整体布局,在布局时，设备的重量要均匀分布，使设备的重心尽量落在底面的中心上，重心不应偏离几何中心太远。对于过重的元器件、部件应尽可能放在设备的下部，使设备的重心下移，从而减少设备的摇晃。,2.消除振源,3.隔离,4.去耦,5.提高结构的强度和刚度,插接式电阻的安装在条件允许的情况下尽量采用卧式安装，如下图所示：,插接式小电容器一般采用立装和卧装两种方式，卧装抗振能力强，为了提高其抗振能力，立装应尽量缩短引线。如下图所示：,大而重的元件、器件应采用固定夹、弹簧夹、固定支架、托架等进行固定，如下图所示：,支架固定安装,6.阻尼减振技术,阻尼减振的原理：利用粘弹性阻尼材料的高阻尼特性，将振动的机械能转变为热能耗散掉。,7.其他措施,继电器的耐振耐冲措施,a.在用一个继电器的地方，可将两个功能相同而固有频率不同的继电器并联在电路中，以保证两个继电器不同时失效。,b.根据继电器的结构特点安装，可以提高其抗振抗冲能力，如下图所示的舌簧型继电器，应使触点的动作方向和衔铁的吸合方向尽量不要同振动方向一致。,调谐元件应有固定制动装置，使调谐元件在振动和冲击时不会自行移动。可迅速拆下的元件、部件（如电子管、接插件等）应该用专门固定装置给予紧固，防止在振动或冲击下自行脱出。下图(a)为固定电子管的管卡；图(b)为固定磁芯体所使用的压簧。,采用新型高分子轻质材抖封装元件，能对高冲击振动下易损部件进行防护。,应尽可能地使设备小型化。,实训家用电器的减振设计剖析,一、实训目的1.了解家用电器的结构及使用性能特点。2.会分析家用电器整体结构布局在减振缓冲方面的功效。3.会分析家用电器在减振缓冲方面采取的措施。,二、实训所需器材1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；收纳盒一个。2.器材：两台不同品牌的洗衣机,三、实训内容1.正确拆装洗衣机。2.对洗衣机内部的整体布局在减振方面的作用进行分析。3.对洗衣机内部的具体减振措施进行分析。4.对不同品牌的洗衣机的减振性能进行分析、比较。,四、实训步骤及工艺要点1.资料的准备阶段。要求学生课前自行准备（通过生活常识及上网或别的渠道，了解洗衣机的使用性能特点。2.开机运行，感受不同品牌洗衣机的振动性能。3.打开洗衣机外壳，观察其内部结构，分析其整体结构布局在减振方面的功效及具体的防振措施。4.比较两台洗衣机在减振方面所采取的措施有何不同（例如，减振器的安装位置、类型等）。5.分组讨论、总结，得出结论。6.重新安装。将拆开的洗衣机重新组装起来，恢复原样。分析在安装中出现的问题及所采取的措施。,五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失。2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把洗衣机重新组装起来，恢复原样。,知识1电磁干扰的概述,电子设备内部的电磁干扰：指设备内部电路单元之间、元器件之间及导线之间的电磁方面的干扰。,电子设备外部的电磁干扰：指设备除所要接收的电磁信号以外的其它电磁波的干扰。,电磁干扰实质：是电磁能量从一个设备（称为发射机）到另一个设备（称为接收机）的无意或不希望的耦合。发射机与接收机之间电磁干扰耦合的各种途径如下图所示：,任务五电磁干扰的屏蔽,从发射机直接辐射到接收机；从发射机直接辐射，然后被与接收机连接的电源电缆或信号控制电缆拾取，电磁干扰经传导过程到达接收机；电磁干扰从发射机通过公用电缆线或公用信号控制电缆直接传导到接收机。电磁干扰由发射机的电源电缆、信号电缆或控制电缆辐射；,构成电磁干扰的要素有：干扰源、传播途径、受感器,知识2电场的屏蔽,一、电场屏蔽的原理,电场屏蔽又称静电屏蔽，主要用于抑制元器件或电路间因分布电容寄生耦合而形成的静电场或电场干扰。目的是隔离或消除因电场存在而产生的干扰。,(a)屏蔽未接地，不能抑制干扰,电场屏蔽原理图如下图(a)、(b)所示：,二、减少电场干扰的措施,1.增大干扰源与受感器之间的距离，以减小耦合电容C,从而达到减小QR的目的。2.在干扰源和接收器之间设置良好接地的金属屏障。,(b)屏蔽接地，干扰被抑制,知识3磁场的屏蔽,一、磁场的屏蔽原理,磁场屏蔽主要是对恒磁场或频率较低的磁场的屏蔽。利用具有高磁导率的磁性材料作为屏蔽材料，将一个局部空间用高磁导率材料的壳体包裹起来，使磁场集中于壳体磁性材料内，而减弱壳体内部的空间磁场，从而实现屏蔽外界磁场的目的。,磁屏蔽盒截面及其磁分路图,（a）图为不做任何保护的元器件T处于匀强磁场中，元件受到磁场的影响。（b）图为将铁磁材料做成截面为矩形的屏蔽盒，将元件放入其中进行屏蔽保护。（c）图为圆形截面屏蔽盒磁分路示意图。,二、磁场屏蔽设计应遵循的原则如下：,1.磁屏蔽体应选用高磁导率的铁磁性材料，材料的磁导率愈高屏蔽效果越好。所以磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金是常用屏蔽材料。2.被屏蔽物与屏蔽体内壁应留有一定间隙，在结构允许的情况下，屏蔽盒内壁与元件的间距越大，屏蔽效果越好。3.可增加屏蔽体壁厚，单层屏蔽体壁厚不宜超过2.5mm。若单层屏蔽体的屏蔽效果不好，可采用双层屏蔽或多层屏蔽，也可防止磁饱和。如下图所示双层屏蔽结构,4.屏蔽体的接缝应平行于磁场分布的方向，以便减小磁阻，提高屏蔽效果。当磁场垂直于屏蔽体的接缝时，接缝切断磁力线，磁通流经接缝处会遇到较大的磁阻，降低屏蔽效果。如下图所示：,(a)不正确(b)正确屏蔽体接缝位置,6.屏蔽体加工成型后都要进行退火处理。7.从磁屏蔽的机理而言，屏蔽体不需接地，但为防止电场感应，一般还是要接地。,三、磁场屏蔽的应用,5.屏蔽罩上的通风孔或接线孔等孔洞的长边平行于磁场分布的方向，圆孔的排列方向要使磁路增加量最小，目的是尽可能不阻断磁通的通过。如下图所示：,如上图所示的线圈屏蔽，采用铁磁材料做屏蔽罩(a)图中线圈是一个干扰源，所产生的磁力线主要沿屏蔽罩通过，从而使线圈周围的电路或元件不受线圈磁场的影响。(b)图中线圈是一个受感器，外界磁场被屏蔽罩隔离，而很少进入罩内，从而使线圈不受外部磁场的影响。,低频磁场的屏蔽,四、高频磁场的屏蔽,高频磁场的屏蔽不能采用高磁导率材料做屏蔽体，而是要使用导电率高的材料做屏蔽体，将干扰源完全封闭起来。铜和铝等导电性能良好的金属反而是理想的磁屏蔽材料。,用金属板做成一个封闭的屏蔽盒，将线圈置于屏蔽盒内，如下图所示，既能使线圈不受外磁场的干扰，也能使线圈磁场不干扰外界。,对于磁场屏蔽：当频率较低时，屏蔽作用是由屏蔽物对磁路进行分路达到的，应采用相对导磁率高的铁磁材料做屏蔽物；当频率高时，屏蔽作用是由屏蔽物对磁场的排斥达到的(这种排斥是由感应涡流引起的)，应采用导电性能好的金属材料做屏蔽物。,一、电磁屏蔽的原理,电磁场屏蔽的原理主要是基于电磁波穿过金属屏蔽体产生波反射和波吸收的机理。,二、电磁屏蔽材料的选择,三、电磁屏蔽和静电屏蔽的区别,相同点：都应用高电导率的金属材料来制作；不同点：静电屏蔽只能消除电容耦合，防止静电感应，屏蔽必须接地。而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层，借涡流消除电磁场的干扰，这种屏蔽体可不接地。但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合，因此即使只进行电磁屏蔽，也还是接地为好，这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用。,知识4电磁场的屏蔽,四、缝隙与开孔对电磁屏蔽的影响,1.缝隙对屏蔽的影响,缝隙对反射和衰减的影响,缝隙对电磁波衰减的影响见下图所示：由于缝隙的存在减弱了衰减作用。,在上图高频线圈屏蔽盒的安装中，(b)图中由于线圈与底座平行安，屏蔽罩与底座的接缝垂直于涡流的方向，使涡流减小，严重影响屏蔽效果。所以，线圈应垂直安装于底座上。如图（a）所示。,2.开孔对屏蔽的影响,需要在屏蔽体上开圆形、正方形或矩形的孔洞时，所开孔洞切口应顺着感应涡流流动方向并使涡流均匀分布。,如下图所示是几种不同的切口形式对感应涡流流动的影响，显然(a)、（d）效果较好，（b）和（c）不能达到屏蔽要求，有可能成为狭缝天线。,知识5电路的屏蔽,一、电路的屏蔽,电路屏蔽一般应遵循以下原则：,（1）电子设备或系统中的具有不同频率的电路，为防止相互之间的杂散电容耦合而造成的干扰，就应分别屏蔽。因此对于振荡器、放大器、滤波器等都应分别加以屏蔽。如果几个不同频率的放大器安装在一起，为防止相互之间的干扰，也应分别屏蔽。（2）如果多级放大器的增益不大，则级与级之间可以不屏蔽；如果增益大，输出级对输入级的反馈大，则级与级之间应加以屏蔽。（3）如果低电平级靠近高电平级，则需要屏蔽；如果干扰电平与低电平级的输入电平可以比拟，则应严格屏蔽。（4）根据电路特性决定是否屏蔽。电路是否需要屏蔽决定于电路本身的特性。,二、电路屏蔽的结构形式,1.屏蔽格结构,在一般情况下，一个部件内电路之间的屏蔽可以用比较简单的方法，即用金属板将设备底板分隔成若干个空间，每一个空间称为一个屏蔽格。将彼此需要屏蔽的电路，分别安装在不同的屏蔽格中，然后用一块大金属板将所有的屏蔽格盖住(或者是每一个屏蔽格上单独用一小块金属板盖住)，这样就完成了电路之间的屏蔽。如下图所示：,在使用屏蔽格结构时应注意的事项：屏蔽要求高或频率较高时，应采取措施以保证公共盖板与屏蔽盒四壁以及中间隔板良好的接触，中间隔板与屏蔽盒壁良好接触。中间隔板不要用作元器件的接地，设法不要让相邻两级电路的地电流同时流过中间隔板，以免经过中间隔板在相邻两级之间产生地电流耦合。,2.独立屏蔽盒结构,将需要屏蔽的元器件或电路装在单独的、用屏蔽材料制成的盒体中，使其成为一个独立单元。,3.双层屏蔽盒结构,如右图所示：,一、实训目的1.了解电视机的使用性能特点。2.会分析电视机内部及外壳的电磁屏蔽结构及采取的屏蔽措施。二、实训所需器材1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；收纳盒一个。2.器材：电视机一台三、实训内容1.正确拆装电视机。2.分析电视机内部及外壳的电磁屏蔽结构及采取的屏蔽措施,实训分析电视机的电磁屏蔽结构及措施,四、实训步骤及工艺要点1.观察电视机的外壳结构，分析其屏蔽结构特点。2.打开电视机的外壳，观察其内部结构，分析其内部屏蔽结构及采取的屏蔽措施。3.重新组装。将拆开的电视机重新组装起来，恢复原样。分析在组装中出现的问题及所采取的措施。五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失。2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把电视机重新组装起来，恢复原样。,综合实训典型电子产品综合防护设计剖析,一、实训目的1.了解典型电子产品的使用性能特点。2.会分析典型电子产品的防护结构设计及采取的防护措施。二、实训所需器材1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；收纳盒一个。2.器材：典型电子产品可选用目前流行的电子产品，如手机或类似产品三、实训内容1.正确拆装电子产品。2.分析电子产品的结构特点及采取的防护措施,四、实训步骤及工艺要点1.观察电子产品的外壳结构，分析其防护结构特点。2.打开电子产品的外壳，了解机壳的组成及结构特点，了解机芯的结构特点，分析其防潮、防振、散热等防护措施及电磁屏蔽结构特点。3.重新组装。将拆开的电子产品重新组装起来，恢复原样。分析在组装中出现的问题及所采取的措施。五、实训注意事项1.拆解时要轻拿轻放，拆卸下来的组件、零部件要盛放在收纳盒里，以防丢失2.拆卸过程中要注意对设备的维护，防止零部件的损坏。3.任务完成后，要把电子产品重新组装起来，恢复原样。,项目小结,电子产品的可靠性是反映电子产品质量的综合指标，可靠性的主要指标有可靠度、故障率、平均寿命、失效率及均维修时间等。提高可靠性的途径可从产品设计制造及使用性方面考虑。电子产品的防护主要有气候因素的防护、散热及防护、减振与缓冲、电磁干扰的屏蔽等。对气候因素的防护主要是对潮湿、盐雾和霉菌、金属腐蚀的防护。物体的热传导方式有传导、对流、辐射。常用的散热方法有自然散热、强迫散热，根据需要可选用散热器。对振动和冲击的防护主要是减振和缓冲，可安装减振器。电子产品受外界干扰主要是场的干扰和路的干扰，防干扰的措施主要是电、磁场的屏蔽和电