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1、第一章 概述述11 电子设备备结构设设计与制制造工艺艺111现代电电子设备备的特点点当前，电电子技术术广泛地地应用于于国防、国国民经济济各部门门以及人人民生活活等各个个领域。由于生产产和科学学技术的的发展，新新工艺和和新材料料应用，超超小型化化元器件件和中大大规模、超超大规模模集成电电路的研研制和推推广，使使电子设设备在电电路上和和结构上上产生巨巨大的变变化。小小型化、超超小型化化、微型型化结构构的出现现，使得得一些传传统的设设计方法法逐渐被被机电结结合、光光点结合合等新技技术所取取代，再再加上电电子设备备要适应应更加广广泛的用用途和恶恶劣苛刻刻的工作作环境，就就使当代代电子设设备具有有不同于
2、于过去的的特点。这这些特点点可归纳纳为以下下几方面面：1 设备组成成较复杂杂，组装装密度大大现代电子子设备要要求具有有多种功功能，设设备组成成较复杂杂，元器器件、零零部件数数量多，且且设备体体积要小小，组装装密度大大。尤其其是超大大规模集集成电路路及其衍衍生的各各种功能能模块的的出现，使使电子设设备的组组装密度度较过去去提高了了很多。2 设备使用用范围广广，所处处的工作作环境条条件复杂杂。现代电子子设备往往往要在在恶劣而而苛刻的的环境条条件下工工作。有有时要承承受高温温、低温温和巨大大温差变变化；高高湿度和和低气压压；强烈烈的冲击击和振动动；外界界的电磁磁干扰等等。这些些都会对对电子设设备的正
3、正常工作作产生影影响。3 设备可靠靠性要求求高、寿寿命长现代电子子设备要要求具有有较高的的可靠性性和足够够的工作作寿命。可可靠性低低的电子子设备将将失去使使用价值值。高可可靠性的的电子设设备，不不仅元器器件质量量要求高高，在电电路设计计和结构构设计中中都要作作出较大大的努力力。4 设备要求求高精度度、多功功能和自自动化现代电子子设备往往往要求求高精度度、多功功能和自自动化，有有的还引引入了计计算机系系统，因因而其控控制系统统较为复复杂。精精密机械械广泛地地应用于于电子设设备是现现代电子子设备的的一大特特点。自自控技术术、遥控控遥测技技术、计计算机数数据处理理技术和和精密机机械的紧紧密结合合，有
4、的的电子设设备要求求有智能能实现人人机交流流，使电电子设备备的精度度和自动动化程度度达到了了相当高高的水平平。上述电子子设备的的特点，只只是对整整体而言言，具体体到某种种设备又又各具自自己的特特点。由由于当代代电子设设备具有有上述特特点，对对电路设设计和结结构设计计的要求求更高了了，设计计、生产产人员充充分了解解电子设设备的特特点，对对于确保保电子设设备的性性能满足足使用要要求十分分必要的的。112 电子子设备的的制造工工艺和结结构设计计工艺工作作是企业业生产技技术的中中心环节节，是组组织生产产和指导导生产的的一种重重要手段段。在产产品的设设计阶段段，它的的内容是是确定产产品的制制造方案案并完
5、善善生产前前的技术术准备工工作；在在产品的的生产制制造阶段段，它的的主要内内容是组组织指导导符合设设计要求求的加工工生产，直直至出厂厂为止而而采取的的必要的的技术和和管理措措施。工工艺工作作按内容容可分为为工艺技技术和工工艺管理理，前者者是生产产实践劳劳动技能能和应用用科学研研究成果果的积累累和总结结，是工工艺工作作的核心心；后者者是对工工艺工作作的计划划、组织织、协调调与实施施，是保保证工艺艺技术在在生产中中贯彻和和发展的的管理科科学。工工艺技术术的实现现和发展展是由科科学的工工艺管理理工作来来保证和和实现的的。工艺艺工作将将各个部部门、各各个生产产环节联联系起来来成为一一个完整整的整体体。
6、它的的着眼点点就是促促进每项项工作操操作简单单、流畅畅、高效效率、低低强度。设计和制制造电子子设备，除除满足工工作性能能的要求求外，还还必须满满足加工工制造的的要求，电电路性能能指标的的实现，要要通过具具体的产产品结构构体现出出来。电电子设备备是随着着电子技技术的发发展而发发展的，其其结构和和构成形形式也随随之发生生变化。初初期的设设备较简简陋，考考虑的主主要问题题是电路路设计。到到二十世世纪四十十年代，出出现了将将复杂设设备分为为若干部部件，树树立起结结构级别别的先进进想法；为防止止气候影影响，研研制出密密封外壳壳；为防防止机械械过载而而研制出出减振器器，设备备结构功功能进一一步完善善，结构
7、构设计成成为电子子设备设设计的内内容。随随后，由由于军用用电子技技术的发发展和野野战的需需要，结结构设计计的内容容逐步丰丰富起来来。目前前，结构构设计在在电子设设备的设设计中占占有较大大的比重重，直接接关系到到电子设设备的性性能和技技术指标标（条件件）的实实现。电电子设备备结构设设计和生生产工艺艺的任务务就是以以结构设设计为手手段，保保证所设设计的电电子设备备在既定定的工作作环境条条件和使使用要求求下，达达到技术术条件所所规定的的各项指指标，并并能稳定定可靠地地完成预预期的功功能，即即保证电电子设备备的可靠靠性。113电电子设备备结构设设计与制制造工艺艺课程程内容电子设设备结构构与工艺艺包含含
8、了力学学、机械械学、材材料学、热热学、电电学、化化学、美美学、环环境科学学等多门门基础学学科的内内容，是是一门综综合性的的应用型型边缘学学科，作作为一门门课程，它它的内容容只能涉涉及电子子设备机机构与工工艺的最最基本内内容，具具体包括括以下内内容：1. 电子设备备的工作作环境及及其对设设备的要要求；2. 可靠性及及提高可可靠性的的方法；3. 电子产品品常用材材料的防防腐蚀措措施；4. 温度对电电子设备备的影响响及散热热方法；5. 减振缓冲冲原理及及常用减减振器的的选用；6. 电磁干扰扰及其屏屏蔽，接接地技术术；7. 电子设备备元器件件布局与与装配；8. 印制电路路板的结结构设计计与制造造工艺；
9、9. 电子设备备整机装装配与调调试；10. 电子产品品的微型型化结构构及整机机结构。1.2 电子子设备的的工作环环境及其其对设备备的影响响电子设备备所处的的工作环环境，按按其成因因大体可可为自然然环境、工工业环境境和特殊殊使用环环境。除除自然环环境外，工工业环境境和特殊殊使用环环境一般般是人为为制造和和改变的的，故也也被称为为诱发环环境。表表1.11中列举举的环境境分类包包含了电电子设备备可能遭遭遇的各各种基本本环境。环境因素素造成的的设备故故障是严严重的。国国外曾对对机载电电子设备备进行故故障剖析析，结果果发现，550%以以上的故故障是由由环境因因素所致致。而温温度、湿湿度、振振动三项项环境
10、造造成的故故障率则则高达444%。环境因素素造成的的设备故故障和失失效可分分为两类类：一类类是功能能故障，指指设备的的各种功功能出现现不利的的变化，或或受环境境条件的的影响功功能不能能正常发发挥，一一旦外界界因素消消失，功功能仍能能恢复；另一类类是永久久性损坏坏，如机机械损坏坏等。表1.11自然环境境工业环境境和特殊殊使用环环境（诱诱发环境境）温度雾气温度梯度度加速度湿度辐射高压、低低压高强度噪噪声大气压真空瞬态冲击击电磁场降雨磁场高能冲击击腐蚀性介介质风沙静电场周期振动动固体粉尘尘盐雾生物因素素随机振动动电子设备备所处的的环境虽虽然复杂杂多样，但但按其对对设备的的影响划划分，归归纳起来来不外
11、乎乎三个方方面，即即气候因因素影响响，机械械因素影影响，电电磁干扰扰（也称称噪声干干扰）影影响。13 对电子子设备的的基本要要求为使电子子设备具具有较好好的使用用性能与与制造工工艺性能能，并使使其在各各种工作作环境下下能正常常可靠地地工作，设设计和制制造电子子设备时时应满足足相应的的要求。131 工作作环境对对电子设设备的要要求如前所述述，工作作环境包包括气候候环境、机机械环境境和电磁磁环境，它它们影响响着设备备的性能能与寿命命，为减减少和防防止各种种因素对对设备的的不良影影响，使使其能适适应工作作环境，对对设备提提出了以以下要求求：1 气候条件件对电子子设备的的要求（1）采采取散热热措施，保
12、保证电子子设备工工作温度度不会过过高，元元器件工工作温度度不超过过允许温温度。（2）采采取防护护措施，保保证设备备内的结结构件、零零部件不不受潮湿湿、盐雾雾、大气气污染等等气候因因素的侵侵蚀。对对某些电电子设备备或部件件还应采采取密封封措施。2 机械条件件对电子子设备的的要求（1）采采取减振振缓冲措措施，保保证设备备内的各各种元器器件、零零部件在在外界机机械条件件的作用用下不致致损坏和和失效。（2）提提高设备备的耐振振动抗冲冲击能力力，保证证其工作作的可靠靠性。3 电磁环境境对电子子设备的的要求（1）采采取各种种屏蔽措措施，使使电子设设备在各各种干扰扰存在的的情况下下，还能能有效地地工作，从从
13、结构上上提高电电子设备备的电磁磁兼容能能力。（2）通通过合理理的布线线、线路路设计和和接地，从从电路方方面减少少电磁干干扰对设设备的影影响。132 使用用方面对对电子设设备的要要求电子设备备的生产产设计是是基于使使用的，应应充分考考虑使用用方面对对设备的的要求。1 体积重量量要求电子设备备正在向向小型化化发展，体体积和重重量日益益减小，这这是电子子设备得得到广泛泛应用的的原因之之一。减减小设备备体积和和重量不不但有经经济意义义，有时时甚至起起决定作作用。例例如军用用电子设设备，减减小其体体积重量量，直接接影响部部队的战战斗力和和装备使使用的灵灵活性，同同时对减减小体力力消耗，提提高战斗斗力有重
14、重要作用用。研究究电子设设备体积积重量的的要求，应应考虑设设备的用用途、运运载工具具、机械械负荷等等因素。另另外，对对于生产产批量很很大的产产品还要要特别考考虑经济济因素。描述电子子设备体体积重量量的指标标主要有有两个：平均比比重（重重量体积积比）和和体积填填充系数数。首先，紧紧凑性提提高，受受到温升升限制。设设备的平平均比重重增大，则则单位体体积发热热量增加加，为保保证设备备正常工工作，就就需要采采用冷却却系统，而而冷却系系统本身身就具有有一定的的体积和和重量，反反而提高高了设备备的总体体积和总总重量。温温升限制制是大多多数设备备（尤其其是大功功率设备备）提高高紧凑性性时遇到到的最大大困难。
15、其次，紧紧凑性提提高，设设备稳定定度下降降。尤其其是超高高频和高高压设备备，分布布电容广广，易产产生自激激和脉冲冲波形变变坏。另另外，元元器件之之间距离离小还容容易产生生短路和和击穿。再次，紧紧凑性提提高给生生产时的的装配和和使用时时的维护护修理带带来一定定困难，降降低设备备的可靠靠性。最后，紧紧凑性高高的设备备，在整整机结构构方面要要求有较较高的零零件加工工精度和和装配精精度，因因而提高高了产品品成本。2操纵纵维修要要求电子设备备的操纵纵性能如如何，是是否便于于维护修修理，直直接影响响设备的的可靠性性。在设设备的结结构设计计中要全全面考虑虑。（1）设设备要操操纵简单单，控制制结构轻轻便，为为操纵者者提供良良好的工工作条件件。（2）设设备安全全可靠，有有保险装装置。当当操纵者者发生误误操作时时，不会会损坏设设备，更更不能危危及人身身安全。（3）设设备的体体积填充充系数在在可能的的情况下下应取低低一些（最最好不超超过0.3），以以保证元元器件间间有足够够的空间间，便于于装拆和和维修。（4）有有便于维维修的结结构。如如采用插插入式或或折叠式式的结构构；快速速装拆结结构；可可换部件件式结构构；可调调元件、测测试点布布置在设设备的同同一面等等。（5）设设备应具具有过负负荷保护护装置（如如过电流流、过电电压保护护），危危险和高高压处
