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1、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
2、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
3、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 结构装配工艺应具有相对的独立性 模块化 机械结构装配应有可调节环节 以保证装配精度 可装 配性 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 机械结构装配应便于产品的调整与维修 维修可到达 线束的固定和安装要有利于组织生产 并使整机
4、装配整齐 美观 生产便利 要合理使用紧固零件 提高产品耐冲击 振动的措施 应保证线路连接的可靠性 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 v总体规划 如 外形 材料 工艺 确 定方案 多种方案比较 v理论计算 散热 重量 重心 尺寸等 v模拟与试验 需要的话 v二维与三维CAD 用三维可实现装配的模 拟 v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
5、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 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 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
6、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 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 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 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 材料用量少 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
7、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 导线导线 材料 导线导线 分类类 可分成裸线 电磁线 绝缘电线电缆和射频电 缆四类 导线导线 22 电子产品总体结构与防护设计 裸线
8、 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 导线导线 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
9、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 线规线规 指导线导线 的粗细标细标 准 有线线号和线线径两 种 表示方法 线线号制 按导线导线 的粗细细排列成一定号码码 线线 号 越大 其线线径越小 英 美等国家采 用线线号制 线线径制 用导线导线 直径的毫米 mm 数表示线线 规规 中国采用线线径制 26 电子产品总体结构与防护设计 b 绝缘绝缘 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
10、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 安装导线导线 屏蔽线线 结构与外形 28 电子产品总体结构与防护设计 常用安装导线导线 表1 29 电子产品总体结构与防护设计 表2 30 电子产品总体结构与防护设计 表3 31 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 截面积积 mm2 1 0 1 5 4 0 6 0 8 0 10 0 载载流量 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
11、高耐压压和绝缘绝缘 性能 导线标导线标 志的试验电压试验电压 是表示导线导线 加电电1分 钟钟不发发生放电现电现 象的耐压压特性 实际实际 使用中 工作电压应该电压应该 大约为试验电约为试验电 压压的1 3 1 5 c 导线颜导线颜 色 33 电子产品总体结构与防护设计 选择选择 安装导线颜导线颜 色的一般习惯习惯 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 电电磁线线
12、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 常用电电磁线线的型号 特点及用途 表1 37 电子产品总体结构与防护设计 表2 常用电电磁线线的型号 特点及用途 38 电子产品总体结构与防护设计 4 带带状电缆电缆 电脑电脑 排线线 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 电电源软导线软导线 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 要有足够的机械强度 RVB RVS
13、 YHR适合用作电电源软导线软导线 40 电子产品总体结构与防护设计 6 同轴电缆轴电缆 与高频馈频馈 线线 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50 75 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 耐压压与绝缘层绝缘层 厚度的关系 耐压 DC 6KV10KV20KV30KV40KV 绝缘层厚度 mm 0 71 21 72 12 5
14、 42 电子产品总体结构与防护设计 8 网络连接馈线 双绞线绞线 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 双绞线绞线 有两种接法 EIA TIA 568B标标准和EIA TIA 568A标标准 T568A线线序 1 2 3 4 5 6 7 8 绿绿白 绿绿 橙白 蓝蓝 蓝蓝白 橙 棕白 棕 T568B线线序 1 2 3 4 5 6 7 8 橙白 橙 绿绿白 蓝蓝 蓝蓝白 绿绿 棕白
15、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 排线间距 0 5mm 1 0mm 1 25mm 1 27mm 2 0mm 2 54mm 排线长度 25MMANY 排线屏数 4P 60P EMI对策 铜箔 铝箔 铜箔麦拉 铝箔
16、麦拉 导电布 吸波材 折线等 排线型号 A B C D E F G H I J等 46 电子产品总体结构与防护设计 电子产品组装用的绝缘材料 47 电子产品总体结构与防护设计 1 绝缘绝缘 材料的主要性能及选择选择 抗电电强度 每毫米厚度的材料所能承受的电压 机械强度 每平方厘米所能承受的拉力 耐热热等级级 绝缘材料允许工作的最高工作温度 绝缘材料 48 电子产品总体结构与防护设计 绝缘材料的耐热等级 级别 代号 最高温度 主要绝缘材料 Y90未浸渍的棉纱 丝 纸等制品 A105上述材料经浸渍 E120有机薄膜 有机瓷漆 B130用树脂粘合或浸渍的云母 玻璃纤维 石棉 F155用相应树脂粘合或浸渍的无机材料 H180耐热有机硅 树脂 漆或其它浸渍的无机物 C 200硅塑料 聚氟乙烯 聚酰亚胺及与玻璃 云母 陶 瓷等材料的组合 49 电子产品总体结构与防护设计 2 常用绝缘绝缘 材料 薄型绝缘绝缘 材料 主要应应用于包扎 衬垫衬垫 护护 套等 包括 绝缘绝缘 布 有机薄膜 粘带带 塑料套管 绝缘绝缘 漆 热热塑性绝缘绝缘 材料 50 电子产品总体结构与防护设计 热热固性层压层压 材料 云
