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1、日志正文电子产品批量生产的设计要求 分类： 电控技术 2005-12-24 13:311 前言 1.1 目的本要求是为了规范公司产品批量生产的技术要求，提供技术开发和产品调测参考和依据，提高产品性能，减少大批量生产中出现的技术问题，加快上市时间。 1.2 适应范围本要求适用于研发、设计、调测、生产加工、外协、中试等相关过程。 1.3 术语规范从要求高到低分为一、二、三级。 2 结构设计要求 2.1 底板和机壳设计要求底板和机壳的结构设计，即结构材料和装配技术，常常能决定是否能同工作环境实现 EMC。底板和机壳是为控制设备或功能单元中无用信号通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取决于结构材料的选
2、择和装配中所用的设计技术两个方面。经过设计的屏蔽仅受设计者在设计接缝、开口、穿透和对底板及机壳的搭接等方面的知识和技巧的限制。 2.1.1 缝隙必须尽量减少结构的电传输的不连续性，以便控制经底板和机壳进出的泄漏辐射。提高缝隙屏蔽效能的结构措施包括：增加缝隙深度，减少缝隙长度，在接合面加入导电衬垫，在接缝处涂上导电涂料，缩短螺钉间距等。 在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。最坏的电搭接处对壳体的屏蔽效能降低起决定性作用。 保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐射。 在可能的地方，接缝应焊接，以便接合面连续。在条件受限制的情况下，可用点焊、小间距铆接和螺钉连接来处理。 在不
3、加导电衬垫时，螺钉间距一般应小于最高工作频率的 l波长，至少不大于l20 波长。 用螺钉或铆接进行搭接时，应首先在缝的中部搭接好，然后逐渐向两端延伸，以防金属表面的弯曲。 保证紧固方法有足够的压力，以便在有变形应力、冲击、振动时保持表面接触。 在接缝不平整的地方，在可移动的面板等处，必须使用导电衬垫或指形弹簧材料。 选择高导电率和弹性好的衬垫。选择衬垫时要考虑接合处所使用的频率。 选择硬韧材料做成的衬垫。 保证同衬垫配合的金属表面没有非导电保护层。 当需要活动接触时，使用指形压簧（而不用网状衬垫），并要注意保持弹性指簧的压力。 导电橡胶衬垫用在铝金属表面时，要注意电化腐蚀作用。纯银填料的橡胶或
4、日志正文Monel线型衬垫将出现严重的电化学腐蚀。银镀铝填料的导电橡胶是雾盐环境下用于铝金属配合表面的最好衬垫材料。 2.1.2 穿透和开口 要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时屏蔽效能降低 30dB以上。 电源线进入机壳时，全部应通过滤波。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱。 信号线，控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波。具有滤波插针的多芯连接器（插座）也适于该场合使用。 穿过屏蔽壳体的金属控制轴，应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴而用其他绝缘轴贯通
5、波导截止频率比工作频率高的圆管来作控制轴。 必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线会严重降低屏蔽效能。 当要求使用对地绝缘的金属控制轴时，可用短的隐性控制轴，不调节时用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。 为保险丝、插孔等加金属帽。 用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。 在屏蔽、通风和强度要求不苛刻时，用蜂窝板屏蔽通风口。最好用焊接方式保持连接，防止泄漏。 尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，远距离连接对所有引线用穿心电容器滤波。 在不能从后面屏蔽指示器显示器和对引线滤波时，要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃，在保持合理的透光度条件下，对301
6、000MHz的屏蔽效能可达 50110dB。在透明塑料或玻璃上镀上透明导电膜，消除观察窗上的静电积累，其屏蔽效果一般不大于 20dB。 * 释义：屏蔽体要起到屏蔽作用应具备下述 3个要素：a.屏蔽体是一个完整的电连续体；b.有完善的滤波措施；c.对于电屏蔽还要有良好的接地。控制系统有如下特点： 系统内部产生骚扰的功率器件、开关器件及电流突变的信号线未加滤波、屏蔽措施，使其机壳内部骚扰场较大。 许多系统为塑料机壳，表面没有涂覆导电材料，或虽涂覆但涂料性能不佳，屏蔽效能很低。 微机机壳由于设通风孔、安装开关及其它部件，开有许多孔缝，上下机盖及侧板之间由于没有专门处理，接触不是很好，造成机箱本身不是
7、一个电连续体，因而影响屏蔽效能。 电源进线和出线的滤波不当，也是影响屏蔽效能的一个因素。以上特点并非不能消除影响，设计和转化工程师，需要提高导电涂料的性能，合理布置孔、缝的位置及开口方向，加装滤波器连接器、屏蔽铜网及导电衬垫，提高装配工艺水平。 3 热设计应力设计功率器件的使用需要根据设计需要使用散热器，控制功率器件的温度，尤其是结温 Tj，使其低于功率器件正常工作的安全结温，保障功率器件壳温一般比结温低 305。从而提高功率器件的可靠性。PCB 的热设计要求借鉴 SJ/T 11200-99环境试验第部分试验方法试验 Td表面组装元器件的可焊性金属化层耐熔蚀性和耐焊接热，其他热设计借鉴 GJB
8、/Z27-92电子设备可靠性热日志正文设计手册。 * 释义：各种功率器件的内热阻不同，安装散热器时由于接触面和安装力矩的不同，会导致功率器件与散热器之间的接触热阻不同。选择散热器的主要依据是散热器热阻 RTf。在不同的环境条件下，功率器件的散热情况也不同。因此选择合适散热器还要满足环境因素、散热器与功率器件的匹配情况以及整个电子设备的大小、重量等要求。降低热源：电子产品所消耗的功率绝大部分被转化为热能，故为了降低设备的温升就应在保证设备完成规定功能的前提下，尽量降低设备的功耗。合理布局 把设备内的发热元件均匀地分散于各个部位，防止设备内部出现局部过热。采取有效的散热措施 所谓散热，就是采取一定
9、的传热方式，把发热体的热量散发出去。传热有三种基本形式，即传导、对流和辐射，要提高散热效果可以从以下几方面着手：第一，充分利用传导散热。应充分利用设备的各个部分（如结构件，印制板和引线等）作为传导通路，对发热量较高的大中功率管，可装在散热器上，让发热体的热量先传导至散热器，再通过对流、辐射把热量从散热器传至周围环境。第二，加强对流。合理设计通风孔，进风口和出风口应开在温差最大的两处。对自然通风的设备，进风口应开在设备的底部，出风口应尽量高，以形成较强的拔风效应。对功率较大的设备还应采用强迫风冷措施，以加强对流效果。第三，减小辐射热阻。要扩大辐射面积，提高发热体黑度。第四，对热敏元件隔热。热敏元
10、件对温度变化非常敏感，如晶体管、铁氧体磁性元件、石英晶体、槽路电容等，在热的影响下，或是电参数急剧变化使设备出现性能失效，或是元件失效率升高使设备故障增多。故应对热敏元件进行隔热。元器件与基板的热膨胀系数(TCE)相近，保证温度变化不影响元器件正常联结。 * 释义：典型硅基板的热膨胀系数小于 PCB材料，如 FR-4的热膨胀系数。这种热失配在温度变化时将在硅片/焊球、焊球/PCB 界面产生机械剪切应力。如果在设计阶段对此没有考虑，那么在温度循环时，很可能在焊球和芯片之间造成信号的间断或者开路。剪切应力随着焊凸点到芯片中心的距离增大而增大，所以焊接到 PCB后，最外面的焊球(或焊凸点)将会承受更
11、大的应力，通过组装过程中采用底部填充材料可以减小这种应力。 PCB 金属层剥削力度满足设计要求。 4 三防设计三防指的是防潮湿、防盐雾、防霉菌。潮湿、盐雾和霉菌对电子设备有很大影响，它们会使机内凝聚水汽，降低绝缘电阻，元件的介电常数和介质损耗增大，塑料变形，金属腐蚀，材料变质，使所有有机材料和部分无机材料受到霉菌的侵蚀而降低强度，从而使设备的寿命和可靠性受到影响。 产品根据设计需要需要满足如下要求 防潮其方法包括：憎水处理；浸渍处理；灌封处理；塑料封装；金属封装。 防盐雾其方法包括：电镀；表面涂敷；降低不同金属接触点问的电位差。 防霉菌其方法包括：密封；放置干燥剂；控制大气条日志正文件，降低环
12、境相对湿度；选用不易长霉的材料；紫外线辐照；表面涂敷防霉剂、防霉漆。5 设备内部联结板极配件之间的联结，如果采用国际或国家标准，需要满足其相应的规格和电气特性。各组件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求，便于生产装配。 5.1 搭接要求搭接是把一定的金属部件机械地连接在一起的过程，目的是实现低电阻的电气接触，保证系统电气性能的稳定，帮助实现对射频骚扰的抑制。 尽可能用同样的金属搭接。 保证搭接的直流电阻不大于 25毫欧。不能用欧姆表来评估射频搭接或射频垫圈。 对不同金属进行搭接要注意各种金属在电化学序列表中的相对位置。电位差要尽可能小，并有合适的防腐蚀措施。 修整搭接表面
13、，以便得到最大的接触面积。搭接后立即涂复保护层。 搭接前清洗所有配接表面。为防止氧化，在清除了保护层之后就搭接配合表面。 对于永久性搭接应尽可能用熔焊或铜焊、锡焊连接所有的接合面。射频搭接应优先采用永久性搭接。 不允许用螺栓或螺钉的螺纹来完成射频搭接。 不允许用导电漆来实现电的或射频搭接。导电胶连接处必须提供大约 700g/cm2的压力，以保证导电涂复处的高导电率。导电胶的导电性要求大约为25m/cm。 压紧所有的射频衬垫。 5.2 布线设计要求布线是指导线和电缆的布置。布线实际上包含了分开、隔离、分类捆扎和电缆安置等一系列的内容。电路搭接牢固，整齐。 5.2.1 电缆的连接器电缆的连接能使电
14、子/电气分系统的性能变坏。不仅因为外来骚扰信号会通过相互作用或耦合进入系统/分系统中的连接电缆，对敏感设备构成严重威胁；还可能因设计、分类（隔离）、捆扎和走线等不当而产生问题。 应尽量避免在现场更换电缆；应使用经生产单位测试或检查过的替换电缆。 设备舱里面的连接电缆难以更换。为此应确定适当的安全余量，以便在系统寿命期允许连接电缆的性能有所变坏。 设计时要特别注意用于低电平信号和低阻抗电路的连接器，以及由于阻抗增大会引起误差而又不能探测的连接器。 分系统间的连接电缆和连接器的设计要协调一致。（例如，不能一端要求其所有屏蔽层彼此隔开，而另一端却只给一个连接器留 1根插针供屏蔽层端接。不能一端用屏蔽
15、线控制骚扰辐射，而另一端却选用非导电涂层的连接器。） 不要让主电源线和信号线通过同一连接器。 尽量不要让输入输出信号线通过同一连接器。 根据导线分类，正确进行连接器屏蔽层端接。 5.2.2 导线分类及成束 EMI 控制的一个主要方面是把导线和电缆分成和处理功率电子类似的等级。按 30dB功率电平分组的分类表如下表所示：附：电缆束分类表：类别 功率范围 特点 A 40dBm 高功率 DC、AC 和 RF（EMI）源 B 日志正文1040dBm 低功率 DC、AC 和 RF（EMI）源 C -2010dBm 脉冲和数字电路源 视频输出电路（音频、视频源） D -50-20dBm 音频和传感器敏感电
16、路 视频输入电路（音频敏感电路） E -80-50dBm RF、IF 输入电路、安全电路（RF 敏感电路） F -80dBm 天线和 RF电路（RF 敏感电路）这种分类的好处是： EMI 源和接收器分别以功率分类 在同一线束或线扎中，邻近导线功率电平相差不会超过 30dB。 5.2.3 敷设电缆用的导线标记 在导线每端距接头、或被接设备不大于 15厘米处制作标记，每根线上的标记间隔为 40厘米。 实际捆扎时，可把标记相同的导线捆扎在同一线束内。未征得 EMI控制负责人批准，不可把不同标记的导线捆扎在同一线束内。 5.2.4 屏蔽端接 屏蔽导线 屏蔽导线用于防止产生不必要的辐射或保护导线免受杂散场的影响。 把屏蔽层隔离开来，以防发生不必要的接地。 不要把屏蔽层用于信号回线。 双绞线有类似电磁屏蔽作用。屏蔽电缆的屏蔽层必须将芯线完整的覆盖起来，两端也不例外。因此电缆两端的连接器外壳必须能够与电缆所安装
