电子产品三防设计培训资料.ppt

1、a、1、1 .三防的基本概念，1。 三防的定义：防止湿热、防霉、防止盐雾腐蚀。 (简称：防潮、防霉、防盐雾或三防) 2。 对三防的定义的理解1 )在国外一般被称为防腐蚀技术2 )“三防”的真正意义：大气(气候)环境和设备平台环境引起的设备故障都属于“三防”防护的范畴。 不限于防湿、防霉、防盐雾。a、2、三防设计、4.3三防设计1 )根据电子设备寿命期间的环境断面和三防等级的要求，定义其系统设备和特定单元和部件所采用的湿热防止、防霉、盐雾腐蚀防止的设计思想、设计方法和防护技术措施。 2 )原则a .将三防设计纳入系统和设备的功能设计中，避免单纯的技术防护和事后救济措施。 b .根据规范设计，避免

2、设计恣意性。 c .三防新设计、新技术、新材料要经过试验、审查，制定典型的技术规范。 d .设备和关键部件的三防性能，根据军标中的有关规定进行试验，满足必要的环境适应性要求。 e .跟踪设备在(使用)寿命中发生的三防问题。a、3、4.6主要术语、4.6.1相关术语1 )寿命周期环境简档-LCEP)lcep用于代表设备在寿命周期中被暴露的环境或环境的综合，lcep应当包括以下内容： 从设备的出货检查、运输、储藏、使用、修理到废弃的环境压力的综合b。 每个寿命阶段的环境条件相对地，绝对期限出现的次数和频率的可能性。 c LCEP是设备制造商设计前应该知道的信息，包括使用或引进的地区在内的设备必须是

3、安装、储藏或运输平台，同一或类似的设备在此平台环境中使用的情况。 LCEP应由设备制造商三防专家制定，是设备三防设计和环境试验裁断的主要依据，为要开发的设备在实际环境中的性能和生存性方面的设计提供依据。 这是一个动态文件，得到新信息后，必须定期修改更新。 LCEP应该出现在设备设计规格书的环境要求部分。a、4、主要术语；2 )平台环境设备连接或安装到某个平台后所接受的环境条件。 平台环境是该平台和任意环境控制系统诱发或强制作用的结果。 3 )诱发环境主要是指人为或设备上发生的某些局部环境条件，是指自然环境的强制作用和设备物理化学特性综合影响的内部条件。 4 )环境适应性(Environment

4、al adaptability )在电子设备、整个机器、分机、部件和材料所期望的环境中实现其功能的能力。a，5，主要术语，4.6.2 .环境类型和三防等级，a，6，4.6.2结构物分类- -某个环境分类，1 )“”型表面和“”，a，7，结构物分类- -某个环境分类，2 )结构物分类a .型结构物：在型面的结构物。 b .型结构材料：位于型面的结构材料。 a、8、5 .环保设计-指令和无效物质文件(指令) WEEE directive (欧盟议会和欧盟理事会关于废弃电子电器的指令) directiveoftheeuropeanparliamentandofthecouncilonwasteele

5、ctricalandelectronicequipmentrohs (欧盟议会和欧盟理事会指定限制对电气和电子设备使用有害物质directiveoftheeuropeanparliamentandofthecouncilontherestrictionoftheuseofcertainhazardussubstancesinelectricallyandequipment . 欧盟市场无效了铅水银六价铬镉多溴联苯(PBB )多溴二苯醚(PBDE )等6种有毒物质。a、9、环保设计-回收率、环保标志、回收率增加到设备重量的75 %以上。 组件、材料和物质的再利用和回收将增加到设备重量的65%以上

6、。 环保标志是为了在生产者投入市场的电子电气设备上印刷适当的标志，使分类收集变得容易。显示：环保、分离回收、回收材料、设备分解、包装材料等的显示。a，10，环保设计-禁止使用物质的限制，a，11，6 .三防的主要案例，6.1根据三防设计的重要性和典型案例分析，根据多年的统计分析，事故中设计错误和设计错误占80 %，加工和技术问题占20%，6.2三防事故的主要原因：设计规范的对于引起设计恣意性的产品的(寿命期)环境剖面理解不足的认识上的一面：把三防技术看作技术问题的三防的管理没有力量。 a、12、三防故障情况1 :材料选定错误、海上(舰船用)电子设备模块材料选定LY12(2A12 )、军检湿热2

7、40h、白粉。 涂装保护。 在海上使用1年后，漆层底部的白粉(误以为发霉)不选择LF系列防锈铝合金或应该选择LD31(6063 )的硬铝。 a，13，LY-12硬铝湿润试验后的腐蚀照片，a，14，铝铸造湿润环境下的腐蚀照片，a，15，有色金属材料的选定-铝，几种铝合金性能比较，a，16，三防故障情况2 :热电偶腐蚀，钛合金天线线路与铝合金接触，沿海铝盖接触镀银材料时，铝合金会腐蚀。 镀银组件与铝基底接触，铝基底腐蚀。 镀银器件安装在铝面板上，湿热试验后铝面板腐蚀，器件外壳变更为镀镍后，通过了试验。 SMA高频连接器使用镀锌螺钉，湿热环境6个月后，彩色锌螺钉生锈，请选择不锈钢紧固件。 a，17，

8、腐蚀盒，a，18，三防故障盒3 :应力腐蚀，海军某舰，天线采用钢管焊接涂装，两年后焊接部生锈了。a、19、c类环境焊接部的应力腐蚀，a、20、三防故障情况4 :工艺设计(工艺)失误，在机柜侧门上镀锌后涂漆或喷粉(内侧没有喷雾或需要局部通电保护)，湿热镀锌表面的丝绸印刷文字在高温下烘烤后，彩锌钝化膜发生故障，湿热后出现了白粉。 a、21、三防故障情况5 :对环境断面的理解不够，东南沿岸、海南等盐雾地区工作的电子设备PCBA断线，设备故障。 该地区湿热、盐雾沉降量大，或尘土中含盐引起电化学腐蚀的结果。a、22、a、23、c系环境铝合金的不适当腐蚀、a、24、c系环境固定件和结构构件的锈、a、25、

9、c系环境设备的固定件的锈状况、a、26、c系环境电缆的橡胶密封件破裂漏水、a、27、c系环境波导法兰的漏水、结构构件的锈舰船大、中型密封室(例如天线罩)的水之所以积存，是因为暴露在大气中的密封不可靠，如果密封不发挥作用，内部的积水就变成RH100%，应该形成开放结构，可以采用防水通气阀(压力平衡器)使内腔与大气连通、a、29、三防故障情况7 :设计不规范，某埋设设备采用平敷(拼接)引起雨季漏水。 正确的设计：低应力压缩密封件采用“o”环或“d”环，不采用平垫圈。a、30、三防故障情况8 :室外结构物生锈、室外设备(c类、b类环境)结构物生锈。 解决办法：采用奥氏体不锈钢，采用热镀锌(喷锌或喷涂

10、铝)涂装(底漆150200微米)重防护系统。 紧固件要选定不锈钢(奥氏体)。a、31、c类环境钢材生锈，a、32、室外钢材(c类环境)腐蚀严重，a、33、b、b类环境钢材工艺处理不适当而生锈，a、34、三防故障情况9 :包装(储藏)故障，某工厂的军品监控基板减振橡胶板(非硅橡胶)上有白色点状的霉点，连接器的塑料部件发霉，纸标签(涂装)上发霉的铝合金结构物白粉长。 原因：热压封口部漏气，潮湿，湿热的局部环境可能在高温环境下发霉。a、35、外壳： C系的环境材料和器件发生故障，热收缩管发霉的热收缩管最好在高湿热环境下发霉.2.连接器锈c系环境下，连接器不能采用铝合金镀镍。 镍层对于铝基体来说是阴极

11、电镀。 铝合金会被腐蚀。 必须采用奥氏体不锈钢盒。 在a、36、a、37、a、38壳体： C系环境下微波器件密封不良腐蚀壳体，在c系环境下工作的微波器件通常被密封在壳体内，从c系环境变为a系或b系环境。 密封故障时，微波器件会被腐蚀。a、39、c系环境密封不良微波器件的腐蚀，a、40，c系环境下密封不良微波器件的腐蚀，a、41，腐蚀分析：a，42，a，43，三防不良情况12 :在防护更重的c种环境中使用的结构材料是铝有些结构材料采用不锈钢更合算。 采用工程塑料复合材料(SMC )，量产性和耐腐蚀性好，有降低成本的方向。 a，44，典型的案例分析，1.3简单的总结必须按照设计规范设计-章可以遵循

12、，减少设计上的恣意性.选择材料比防护(技术)更重要.设计思想(方法论) 比设计技术重要.应注意的几个问题：热电偶腐蚀应力腐蚀间隙腐蚀处理降低了成本和维护成本(可靠性成本)的关系.对整个寿命期间的环境截面的防护. a，45，2 .重视环境(自然)适应性设计.1.按环境条件分a .自然气候：湿热c .产品类别使用场合：室内、室外、舰船、车载、搭载d .环境因素类别属性：气候、机械、生物、电磁、特殊媒体第四分类法是70年代后期国际电工委员会推荐的分类法，适合电工、电子产品。 a，46，环境(自然)适应性设计2 .气候类型和环境因素，a、47、3 .环境因素及其影响，3 .环境因素及其影响3.1温度3

13、.2湿度3.3粉尘3.4盐雾3.5游离腐蚀性气体(SO2 H2S SO3- ) 3.6真菌3.7昆虫啮齿类3.8太阳辐射(紫外线、臭氧) 3.1温度的影响，a，49，温度的影响，1 )温度有利的一面是高温有利于赶走湿气，能够防止结露和露点的产生。 2 )负面影响机器工作时会产生热量，机柜内部气压上升，气体溢出。 如果不工作的时候气温下降，外部的湿气和污染物就会进入机柜内。 在a、50、3.2湿度、设备和工程材料的腐蚀过程中，水是主要介质。 由于大气中RH20 %的大部分腐蚀现象都停止了，防潮是三防中最重要的一环。 RH达到60 %时，设备表面层形成24个水分子的厚水膜。 污染物溶解后会发生化学

14、反应。 RH达到80 %时有520个分子厚的水膜，各分子存在能自由移动的碳元素，有可能引起电化学反应。 临界湿度(Critical RH )-物质明显吸收水分的湿度。/a。 氯化钠： 20点，CRH为75 % b。 铁或钢： 20点，CRH为65 % c。 锌合金： 20点，CRH为70 %的水分子非常小，能够通过一部分高分子材料的网状分子的间隙侵入内部，或通过涂层的针孔到达基底金属并腐蚀。 a、51、3.2.1湿气和凝结，对电子设备来说，湿气有雨水、凝结和水蒸气三种形式存在。 水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子腐蚀金属。 设备所在场所的温度低于“露点”(温度)时，该场所的表面：结构物或PCB

15、A上发生结露。 影响电路板的主要是结露和灰尘，结露的水分蒸发后，污染物以一圈的形式残留在电路板上，硫酸盐所占的比例为2560 %，这一圈是吸附湿气、腐蚀PCB和器件的源。 湿气也是酶菌、盐雾的载体。湿灰尘的盐雾. PCBA最大的腐蚀剂. a，52，密封容器内发生结露的机理为，a，53， 3.2.2湿热对设备的影响，破坏防护渡层，加速电化学腐蚀的结构生锈，影响外观和功能的电路板(PCBA )上可能发生电流泄漏、信号串扰、枝晶生长、布线断线的绝缘材料受到湿气，绝缘电阻和耐压水平下降射频接口对湿气很敏感。微波器件功率下降，即使发生故障，EMIS垫片/铝合金也会发生电化学腐蚀，EMC发生故障。 a、5

16、4、3.3粉尘、粗粉尘：粗粉尘是直径为2.515微米的不规则粒子，一般不引起故障、电弧等问题。 但是，会影响连接器的接触。 细粉尘：细尘是直径不到2.5微米的不规则粒子，细尘对PCBA (单板)有一定的附着力，要用防静电刷去除。 细尘的腐蚀性很大，特别是含有腐蚀性的酸、碱、盐时，RH超过60%时，能够通过阻焊膜或涂层腐蚀切断铜线。 粉尘盐雾湿热对PCBA的腐蚀最大-C系区域常见情况。 a、55、3.3.1粉尘成分、大气中污染物有三种存在形态：气体形式(H2S )悬浮的有机或无机酸(硫酸、盐酸)离子悬浮颗粒物。 这三种形态都依赖湿气发挥腐蚀作用。 气体状腐蚀物在大气中存在的时间短，会发生化学反应，被地表吸收。 漂浮的粒子吸附离子污染物，沉降到电子机器内部，发生了故障。 这是野外电子设备故障的共同点。 微尘中可溶性盐类的含量：不同地区的含量差异大，沿海和被污染环境的最高含量达到20%以上。a、56、3.3.2细尘成分分析、沿海某城市细尘分析、a、57、3.3.3污染物源)硫酸根离子酸雨-主要由煤产生SO2引起酸雨。 铅-酸蓄电池废气化工厂、电镀厂的排放物。 2 )卤素(氯离子)的起源是海洋大气环流，被海风包围的盐雾深入大陆的2050Km，浮在空气中，