电子产品结构可靠性与防护设计

1电子产品总体结构与防护设计电子产品结构可靠性与防护设计2电子产品总体结构与防护设计一、电子产品结构设计3电子产品总体结构与防护设计普通电子产品的结构设计，是相对比较简单的一种机械设计，主要任务是为电路提供一个保护外壳或安装支撑平台，一般没有运动机构部分，不必考虑磨损和应力，材料的选择和工艺处理也比较简单。电子产品有自身的特殊要求：电磁屏蔽、便于操作、容易安装与拆卸、使外形具有商品的时代感等。但对于不同的应用环境，还有不同的要求：抗振动、冲击，热设计，防水设计，防爆设计（本安），防腐蚀设计，低气压。4电子产品总体结构与防护设计电子产品结构系统在电子产品中，安装了电子元器件及机械零、部件，使产品成为一个整体称为电子产品的结构系统。这种结构系统包括：机箱、机架、机柜结构；分机插箱、底座、积木盒结构；导向定位装置；面板、指示、操纵装置。机柜插箱5电子产品总体结构与防护设计电子产品的组织结构电子系统整机整机整机部件零件部件部件零件零件电子产品的整机在结构上通常由组装好的印制电路板、接插件、底板和机箱外壳等构成。6电子产品总体结构与防护设计电子产品的结构设计，是把构成产品的各个部份科学有机的结合起来的过程，是实现电路功能指标、完成工作原理、组成完整电子装置的过程。包括元材料的选用、模块及印制电路板的尺寸设计、模块间连接安装、产品的外形设计、抗干扰措施及可维修等等方面7电子产品总体结构与防护设计结构设计要求：1.保证产品技术指标的实现（工作可靠、性能稳定）2.良好的结构工艺性（适合批量生产或自动化生产）3.贯彻执行标准化（零件、部件、模块、插箱、机柜等）4.体积小、重量轻、造型美观大方5.便于设备的操纵、安装与维修电子产品结构工艺性要求①结构装配工艺应具有相对的独立性。（模块化）②机械结构装配应有可调节环节，以保证装配精度。（可装配性）③机械结构装配中所采用的连接结构，应保证安装方便和连接可靠。（结构牢固性）④机械结构装配应便于产品的调整与维修。（维修可到达）⑤线束的固定和安装要有利于组织生产，并使整机装配整齐美观。（生产便利）⑥要合理使用紧固零件。⑦提高产品耐冲击，振动的措施。⑧应保证线路连接的可靠性。⑨操用调谐机构应能精确、灵活和匀滑地工作，人工操作手感要好。9电子产品总体结构与防护设计总体规划（如：外形、材料、工艺）、确定方案（多种方案比较）理论计算（散热、重量、重心、尺寸等）模拟与试验（需要的话）二维与三维CAD（用三维可实现装配的模拟）注意优化、可靠性、性价比，尽量采用标准化、通用化零部件结构设计方法（流程）10电子产品总体结构与防护设计结构设计的一般方法1、熟悉设备的技术指标和使用条件2、确定结构方案3、确定机壳的尺寸和所用的材料4、进行总体布局12电子产品总体结构与防护设计随着电子产品范围的不断扩大，其功能日趋复杂，结果是产品的组件数目、体积、重量、耗电量和成本增加了，而可靠性却在下降。解决这个问题的主要方法就是在产品中大量采用集成电路、功能集成件和系统功能集成件，这就导致电子设备结构的变革，使产品组装电路的结构微型化，产品结构进一步组合化。（典型代表：从“大哥大”到智能手机）13电子产品总体结构与防护设计微型化结构的特点①电阻器、电容器、导线大都是在介质衬底表面上制成薄膜结构形式；二、三极管则是在半导体衬底的表面层上制成扩散结构形式。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作用和机械作用及潮湿作用进行防护。⑤产品的尺寸在很大程度上取决于指示元件和控制元件的尺寸。⑥材料用量少。⑦在大批量生产时成本有可能很低14电子产品总体结构与防护设计电子产品的组装结构形式1.插件结构形式2.单元盒结构形式3.底板结构形式4.插箱结构形式15电子产品总体结构与防护设计台式计算机系统造构插件结构形式16电子产品总体结构与防护设计程控交换机单元盒结构形式17电子产品总体结构与防护设计底板结构形式DVD机18电子产品总体结构与防护设计采用哪一种形式的组装结构取决于1.电子设备的性能、技术要求；2.电子设备的复杂程度3.组装工艺性与生产批量；4.防护要求与使用要求。19电子产品总体结构与防护设计电子产品的电气连接方式20电子产品总体结构与防护设计电气连接方法电子产品组装部件间的电气连接，主要采用印制导线连接、导线、电缆以及其它电导体等方式进行连接。21电子产品总体结构与防护设计导线是能够导电的金属线，是电能和电磁信号的传输载体。（1）导线材料①导线分类可分成裸线、电磁线、绝缘电线电缆和射频电缆四类。导线22电子产品总体结构与防护设计裸线：指没有绝缘层的单股或多股导线，大部分作为电线电缆的线芯，少部分直接用在电子产品中连接电路。电磁线：有绝缘层的导线，绝缘方式有表面涂漆或外缠纱、丝、薄膜等，一般用来绕制电感类产品的绕组，所以也叫做绕组线、漆包线。23电子产品总体结构与防护设计绝缘电线电缆：包括固定敷设电线、绝缘软电线和屏蔽线，用做电子产品的电气连接。射频电缆：包括用在电信系统中的电信电缆和高频电缆。有软性、半钢性、钢性。24电子产品总体结构与防护设计②导线的构成材料导线一般由导体芯线和绝缘体外皮组成。a.导体材料主要有导电性能较好的铜线和铝线。纯铜线的表面很容易氧化，一般导线是在铜线表面镀耐氧化金属。如：•普通导线——镀锡能提高可焊性；•高频用导线——镀银能提高电性能；•耐热导线——镀镍能提高耐热性能；25电子产品总体结构与防护设计线规：指导线的粗细标准，有线号和线径两种表示方法。线号制：按导线的粗细排列成一定号码，线号越大，其线径越小，英、美等国家采用线号制。线径制：用导线直径的毫米（mm）数表示线规，中国采用线径制。26电子产品总体结构与防护设计b.绝缘外皮材料绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导线机械强度、保护导线不受外界环境腐蚀的作用。导线绝缘外皮的材料主要有：塑料类（聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维类（棉、化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯漆）。常见的塑料导线、橡皮导线、纱包线、漆包线等。27电子产品总体结构与防护设计（2）安装导线、屏蔽线结构与外形28电子产品总体结构与防护设计型号名称工作条件主要用途结构AV，BV聚氯乙烯绝缘安装线250V/AC或500V/DC，-60~+70℃弱电流仪器仪表、电信设备，电器设备和照明装置图中(a)AVR，BVR聚氯乙烯绝缘安装软电线250V/AC或500V/DC，-60~+70℃弱电流电器仪表、电信设备要求柔软导线的场合图中(b)SYV聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆-40~+60℃固定式无线电装置（50Ω）图中(c)常用安装导线表129电子产品总体结构与防护设计型号名称工作条件主要用途结构RVS聚氯乙烯绝缘双绞线450V或750V/AC，50℃家用电器、小型电动工具，仪器仪表、照明装置图中(d)RVB聚氯乙烯绝缘平行软线450V或750V/AC，50℃家用电器、小型电动工具，仪器仪表、照明装置图中(e)SBVD聚氯乙烯绝缘双绞线-40~+60℃电视接收天线馈线（300Ω）图中(f)表230电子产品总体结构与防护设计型号名称工作条件主要用途结构AVV聚氯乙烯绝缘安装电缆250V/AC或500V/DC，-40~+60℃弱电流电器仪表、电信设备图中(g)AVRP聚氯乙烯绝缘屏蔽安装电缆250V/AC或500V/DC，-60~+70℃弱电流电器仪表、电信设备图中(h)SIV-7空气-聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆-40~+60℃固定式无线电装置（75Ω）图中(i)表331电子产品总体结构与防护设计选择使用安装导线，要注意以下几点：a.安全载流量截面积（mm2）0.20.30.40.50.60.70.8载流量（A）46810121417截面积（mm2）1.01.54.06.08.010.0载流量（A）202545567085铜芯导线的安全载流量（25℃）一般情况下载流量可按5A/mm2估算32电子产品总体结构与防护设计b.最高耐压和绝缘性能导线标志的试验电压，是表示导线加电1分钟不发生放电现象的耐压特性。实际使用中，工作电压应该大约为试验电压的1/3~1/5。c.导线颜色33电子产品总体结构与防护设计选择安装导线颜色的一般习惯电路种类导线颜色A相红B相绿三相交流电路C相蓝零线或中性线淡蓝安全接地绿底黄纹一般交流电路①白②灰接地线路①绿②绿底黄纹＋①红②棕直流线路GND①黑②紫－①青②白底青纹34电子产品总体结构与防护设计d.工作环境条件•室温和电子产品机壳内部空间的温度不能超过导线绝缘层的耐热温度；（电源线和地线要特别加以注意）•当导线（特别是电源线）受到机械力作用的时候，要考虑它的机械强度。e.要便于连线操作35电子产品总体结构与防护设计（3）电磁线具有绝缘层的导电金属线，用来绕制电工电子产品的线圈或绕组作用是实现电能和磁能转换。36电子产品总体结构与防护设计型号名称线径规格φ（mm）主要特点用途QQ高强度聚乙烯醇缩醛漆包圆铜线0.06~2.44机械强度高，电气性能好电机、变压器绕组QZ高强度聚酯漆包圆铜线0.06~2.44同QQ型，且耐热130℃，抗溶剂性能好耐热要求B级的电机、变压器绕组QSR单丝（人造丝）漆包圆铜线0.05~2.10工作温度范围达-60~＋125℃小型电机、电器和仪表绕组常用电磁线的型号、特点及用途表137电子产品总体结构与防护设计型号名称线径规格φ（mm）主要特点用途QZB高强度聚酯漆包扁铜线(2.00~10.00)×(0.2~2.83)绕线满槽率高同QZ型，用于大型线圈绕组QJST单丝包绞合漆包高频电磁线0.05~0.20高频性能好高频线圈、变压器的绕组表2常用电磁线的型号、特点及用途38电子产品总体结构与防护设计（4）带状电缆（电脑排线）导线根数有8、12、16、20、24、28、32、37、40线等规格。选用时一定要注意它的外形尺寸39电子产品总体结构与防护设计（5）电源软导线⑴选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安全系数大。(2)要考虑气候的变化，应该能经受弯曲和移动。⑶要有足够的机械强度。RVB、RVS、YHR适合用作电源软导线40电子产品总体结构与防护设计（6）同轴电缆与高频馈线阻抗与频率无关、具有一定特性阻抗的导线。但要注意频率衰减和通过功率。聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆（SYV）空气-聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆（SYV）特性阻抗50Ω75Ω还有如：SFF、半钢性、钢性等等41电子产品总体结构与防护设计（7）高压电缆高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，绝缘层要求就越厚。耐压与绝缘层厚度的关系耐压（DC）6KV10KV20KV30KV40KV绝缘层厚度（mm）0.71.21.72.12.542电子产品总体结构与防护设计（8）网络连接馈线——双绞线计算机网络通讯中，由于工作频率较高，信号电平较低，通常采用抗电磁干扰能力较强的双绞线作为各种设备之间的连接馈线。双绞线的标准接法能保证线缆接头布局的对称性，使接头内线缆之间的干扰相互抵消。RJ-45连接器43电子产品总体结构与防护设计双绞线有两种接法：EIA/TIA568B标准和EIA/TIA568A标准T568A线序12345678绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕T568B线序12345678橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕44电子产品总体结构与防护设计（9）FFC扁平排线（耐高温105度）主要特点：制造微型化、小巧、高密集成；节省空间；简化配线程序，连线简单；节省人力成本；柔性优良、应用灵活、可折叠；现在在小型产品中常用一种薄膜印刷条45电子产品总体结构与防护设计FFC应用范围：打印机、扫描仪、音响、MP3、影碟机、数码相机、摄影机、传真机、复印机、LCD-TV、移动电话、写真机等领域的信号传输及内部配线。FFC订做服务①排线间距：0.5mm、1.0mm、1.25mm、1.27mm、2.0mm、