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電子產品三防設計的技術措施

日期:2018-05-26 / 人氣: / 來源:www.dfqlj.tw

電子產品三防技術從早期單一的工藝防護發展到現在的電子產品總體設計、電路設計、結構設計的標準化系統工程,電子產品三防設計是以提高產品的環境適應性為目標,包括防水、防潮、防結露、防鹽霧、防霉、防腐蝕、防老化、防振、防靜電、防高壓擊穿、防污染、防風沙、防積雪、防裹冰、防鼠害等等。

要提高電子產品三防能力,必須從產品的設計開始就注入三防設計理念。三防設計理念的注入,可以保證產品從整機到分機,再到零部件都具有適應環境變化的能力。三防處理工藝可以保障和補充設計中三防的不足,提升產品抵抗環境變化的能力,從而極大的提高電子產品的可靠性。以下就從材料、結構、工藝三方面進行闡述,并將三防理念注入其中。

材料防護

材料防護主要是指正確、合理地選取材料,并通過對材料(包括金屬材料和非金屬材料)輔以一定的工藝處理措施,以進一步提高材料的耐環境變化能力。根據電子產品的實際使用環境分類及三防等級要求,選擇適當的材料來制造零部件。選取材料是三防設計的第一步,也是關鍵的一步。

惡劣環境中工作的電子產品,面臨著鹽霧、銹蝕、霉菌、老化等各種環境問題,為了使電子產品能夠適應各種惡劣環境,應盡量選用耐腐蝕性好的金屬材料和不長霉菌、耐老化的非金屬材料。耐腐蝕性好的金屬材料主要有,鋁合金、奧氏體型不銹鋼、鈦合金、金、鎳等,考慮到經濟因素,通常選用鋁合金、不銹鋼、鈦合金等再涂覆金屬層或非金屬層。

選用材料時,應了解材料的相容性問題,掌握材料的腐蝕機理、破壞肜式等。以保證結構設計時能避免某些危險性大的腐蝕形式,防止不同材料彼此相互作用、相互影響而引起腐蝕、老化等。因而根據材料的相容性合理地選擇鍍層以及不同類型金屬的合理選用是極為重要的。兩種材料的電位差越大腐蝕越嚴重。設計中,在同一種結構中盡量選用同一種金屬材料,或者應選用電極電位相近的材料,而且兩種材料的電位差應小于0.25 V,否則在結構上要采取相應的防護措施。

當下,軍用電子產品正朝著輕小型機動方向發展,產品中許多零部件都將采用工程塑料制成,再要注意材料的霉菌和老化問題。選用環境適應性較好的工程塑料,如聚碳酸酯、ABS、有機玻璃等。

結構防護

結構防護與材料防護同樣重要,在現實環境中,大多數的問題都能通過適當的結構設計(結構防護)來避免。設計中,對局部部件或整機采取密封或半密封措施,將設備(或部件)與外界環境相隔離。各種箱體全部用鋁合金焊成一整體,機箱側板與箱體的連接處均加有導電橡膠制成的密封圈,機箱的外表面防護涂覆。為了避免由于機械應力、熱應力、積水或雜質等引起的腐蝕,在結構設計中還應采取以下措施:

電子產品結構防護設計

  1. 避免積水結構。產品的外型恰當地傾斜,盡量減少孔、槽等,在可能積水和留存濕氣的空間開設排水和排氣孔,并避免凹凸不平的表面等。
  2. 濕度較大的氣候環境下,盡量避免采用點焊、鉚接、螺紋緊固等結構形式,優先選用板金結構或整體澆鑄機箱的結構形式,以避免形成縫隙腐蝕,同時在能形成縫隙腐蝕處加以密封處理或加密封襯墊。
  3. 同一種結構中,如使用了不同類型的金屬,則應在其中一種金屬上鍍涂上允許與第二種金屬相接觸的金屬鍍層,或兩種金屬材料均鍍上同一種金屬鍍層,或在兩種金屬之間涂絕緣保護層或放置襯墊,此時應兼顧設備的電磁兼容性要求。
  4. 在有可能產生應力腐蝕裂開的情況下,應注意避免引起應力集中的結構形式,并采取適當的工藝措施消除內應力。
  5. 最容易發生腐蝕和最大腐蝕部位加厚構件尺寸,通常稱為“腐蝕裕度”,一般取預期壽命所需量的兩倍。對于易受腐蝕損壞而必須經常維護和更換的零件,應從結構上保證易于維修、更換。

工藝防護

除了從材料防護和結構防護兩方面采取措施外.還應采取工藝防護措施,以進一步提高產品的三防能力。工藝防護我們通常采用的方法是表面化學覆蓋層及金屬和非金屬覆蓋層。按產品工作時所處的環境,我們將結構件分為I型結構件和Ⅱ型結構件兩大類。I型結構件表面在產品處于工作或行徑狀態時,其表面直接暴露在自然環境中或受自然環境岡素直接作用。Ⅱ型結構件表面存產品處于工作或行徑狀態時,其表面不直接暴露在自然環境中。對于兩種不同類型的構件表面應采取不同的工藝防護措施。

化學覆蓋層

用電化學或化學的方法使結構件表面生產某種化合物而形成覆蓋層,以達到抗環境因素影響的目的。常用的方法有氧化、鈍化、磷化、陽極氧化等。化學覆蓋層對I型和Ⅱ型表面都適用。

有色金屬及其合金通常采取化學氧化或陽極氧化處理來達到防護的目的。陽極氧化膜具有多孔性和絕緣性,有較強的吸附能力,可作為油漆的底層,涂漆后,可大大提高其耐腐蝕性。化學氧化膜除了具有較強的耐腐蝕性和吸附能力外,還能導電,所以經常用于需要釋放靜電器件的表面處理。黑色金屬通常采用氧化和磷化處理。

金屬和非金屬覆蓋層

金屬覆蓋層主要是通過電鍍、化學鍍、熱浸鍍、熱噴鍍等方法獲得。就是在耐環境能力差的結構件表面覆蓋一層耐環境能力較強的金屬涂層,以提高整個構件的三防能力。金屬覆蓋層對I型和Ⅱ型表面都適用。常用的金屬鍍層有鋅、鎳、銅、鉻、金等。選擇鍍層時,應根據產品所要使用的環境要求,同時兼顧基體材料的特性以及材料的相容性要求。

非金屬覆蓋層有油漆涂覆層和塑料涂覆層。油漆涂覆層在非金屬覆蓋層中應用的最為普遍,它具有一定的流動性,能夠在物體表面形成一層連續薄膜,因而具有較好的防護作用。塑料涂覆層是采用環氧和聚乙烯等耐環境性能優良的樹脂涂覆于被保護物表面。非金屬覆蓋層通常針對I型表面。

電子產品三防設計

三防漆的種類很多,性能各異,漆種的選用應根據油漆的性能、適用范圍以及產品的外形要求和實際使用環境而定。對于產品表面通常采用丙烯酸漆和聚氨脂漆,這兩種漆色擇優、保光、保色性、耐水、耐磨性好,具有突出的抗大氣腐蝕性和三防性能,且耐熱性較高,附著力強。

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作者:電子產品設計


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