電子通信產(chǎn)品的三防設(shè)計(jì)改進(jìn)

劉紅玉,李文濤

（國(guó)營(yíng)760廠,河南新鄉(xiāng)453009）

隨著電子通信產(chǎn)品的組裝密度不斷增加,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路以及高阻抗高放大率使得電子部件對(duì)表面腐蝕、變質(zhì)而形成的噪音、頻率漂移、性能下降等各種各樣的故障更敏感.金屬材料的腐蝕、非金屬材料的霉?fàn)€、老化等現(xiàn)象,直接影響到零部件、元器件的電性能、機(jī)械性能和防護(hù)性能造成各種開(kāi)關(guān)和接插件的接觸不良,固定件和結(jié)構(gòu)件的減弱,電磁元器件的參數(shù)改變等許多不良后果,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能參數(shù),降低使用壽命,甚至使設(shè)備損壞.實(shí)踐證明,采用了三防技術(shù)的電子產(chǎn)品,其可靠性得到了較好的增長(zhǎng).但隨著市場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)品質(zhì)量要求的一再提高,傳統(tǒng)的三防技術(shù)已得不到滿足.以下所討論三防設(shè)計(jì)以及新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用,使電子產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到了顯著提高.

1 三防設(shè)計(jì)的內(nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)三防技術(shù)的認(rèn)識(shí)不斷深入,對(duì)三防設(shè)計(jì)越來(lái)越重視.軍用通信設(shè)備的三防性能現(xiàn)已成為設(shè)備重要的技術(shù)性能指標(biāo)之一,并作為可靠性的一項(xiàng)重要內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)考核.現(xiàn)代電子產(chǎn)品的三防技術(shù)已不再是一項(xiàng)單純的工藝技術(shù)實(shí)施,而是技術(shù)、管理、設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)中質(zhì)量保障的綜合性技術(shù)內(nèi)容,確切地說(shuō),三防技術(shù)是涉及電路、結(jié)構(gòu)、工藝和技術(shù)管理等內(nèi)容的綜合性系統(tǒng)工程[1].三防不再局限于防濕熱、防鹽霧、防霉菌等傳統(tǒng)三防的概念上,而是涉及到材料、元器件、電路、結(jié)構(gòu)、工藝等多方面的工作.設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)備研制之始就同步考慮,而且要貫穿于整個(gè)研制、試驗(yàn)階段.三防設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：材料防護(hù),結(jié)構(gòu)防護(hù),工藝防護(hù).

1.1 材料防護(hù)

材料防護(hù)主要是指正確,合理地選材,同時(shí)通過(guò)金屬材料的冷、熱加工和熱處理工藝措施改善其內(nèi)部結(jié)構(gòu),非金屬材料的改性處理以進(jìn)一步提高材料的抗蝕能力[2].根據(jù)設(shè)備的實(shí)際適用環(huán)境,選擇合理的材料作為設(shè)備結(jié)構(gòu)件及零部件的材料是進(jìn)行三防設(shè)計(jì)的第一步,也是關(guān)鍵的一步.

（1）選用耐候性高的材料,從性價(jià)比來(lái)考慮,表面積較大的薄板件（厚度2mm以下）和接頭、鉸鏈等摩擦部位一般推薦使用耐候材料,組合件盡量使用同壽命材料；

（2）選擇鋁合金材料時(shí),宜選用鋁鎂系和鋁錳系防銹鋁,力學(xué)性能要求較高時(shí),應(yīng)慎用硬鋁；

（3）選擇非金屬材料時(shí),應(yīng)選用吸濕性低、耐霉菌、與金屬接觸不揮發(fā)腐蝕性氣體的材料.

1.2 結(jié)構(gòu)防護(hù)

結(jié)構(gòu)防護(hù)與材料防護(hù)一樣重要,大多數(shù)的腐蝕問(wèn)題都能通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)避免.設(shè)計(jì)中,對(duì)局部部件或整機(jī)采取密封或半密封措施,將設(shè)備與外界環(huán)境相隔離.現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用的ATR機(jī)箱就是一種全密封結(jié)構(gòu),機(jī)箱箱體全部采用鋁合金鹽溶浸焊成一整體,機(jī)箱側(cè)板與箱體的連接處均加有導(dǎo)電橡膠制成的密封圈,機(jī)箱的外表面防護(hù)涂覆[3].為了避免由于機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、積水或雜質(zhì)等引起的腐蝕,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)采取以下措施：

（1）避免積水結(jié)構(gòu),設(shè)備的外形恰當(dāng)?shù)貎A斜,在可能積水和留存濕氣的空間開(kāi)設(shè)排水和排氣孔,并避免凹凸不平的平面等；

（2）在濕度較大的氣候環(huán)境下,盡量避免采用電焊、鉚接、螺紋緊固等結(jié)構(gòu)形式,優(yōu)先選用鈑金結(jié)構(gòu)或整體澆鑄機(jī)箱的結(jié)構(gòu)形式,以避免形成縫隙腐蝕,同時(shí)在能形成縫隙腐蝕處加以密封涂覆或加密封襯墊；

（3）在同一結(jié)構(gòu)中,如使用了不同類(lèi)型的金屬,應(yīng)選用電位接近的金屬,電位差控制在0.25～0.5V之間,還應(yīng)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,或兩種金屬均鍍涂上同一鍍層,或兩種金屬之間涂覆絕緣保護(hù)層,或放置襯墊；

（4）在有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂開(kāi)的情況下,應(yīng)注意避免應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)形式,并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┫齼?nèi)應(yīng)力.

1.3 工藝防護(hù)

工藝防護(hù)是三防技術(shù)轉(zhuǎn)化實(shí)施的階段,是依靠具體的三防的工藝將各種三防設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程,也就是三防技術(shù)工程化的過(guò)程.三防工藝人員應(yīng)當(dāng)參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案擬制,若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就及時(shí)反饋給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員,對(duì)結(jié)構(gòu)方案中的三防問(wèn)題及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的三防設(shè)計(jì)均應(yīng)在工藝實(shí)施中貫穿始終.三防工藝也要起始于方案,即在工藝方案中要包含三防工藝.三防設(shè)計(jì),除了材料防護(hù)和結(jié)構(gòu)防護(hù)兩方面采取措施外,還應(yīng)采取工藝防護(hù)措施,以進(jìn)一步提高設(shè)備的三防能力.工藝防護(hù)包括表面保護(hù)性涂層和封閉絕緣工藝.三防工藝主要以刷、噴、浸的涂覆方式將三防材料涂覆到產(chǎn)品表面,形成保護(hù)層.材料多為具有三防性能的清漆、油漆,主要有聚氨脂類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、丙烯酸類(lèi)、硅樹(shù)脂類(lèi)材料.

2 三防新技術(shù)

在新技術(shù)快速發(fā)展的今天,現(xiàn)代三防技術(shù)從基礎(chǔ)理論到工程應(yīng)用,從產(chǎn)品三防設(shè)計(jì)到最終的試驗(yàn)驗(yàn)證都發(fā)生了重大變化,新技術(shù)、新材料、新工藝成為三防技術(shù)發(fā)展的方向.三防的關(guān)鍵是在整體設(shè)計(jì)中使三防設(shè)計(jì)向著復(fù)合型、智能型、環(huán)保型方向發(fā)展,同時(shí)采用新技術(shù)、新材料、新工藝以保障批量生產(chǎn)的自動(dòng)化、一體化、環(huán)?；?滿足電子通信產(chǎn)品三防技術(shù)對(duì)高性能、多功能材料的要求.

2.1 新技術(shù)——真空鍍膜

真空鍍膜技術(shù)是當(dāng)代最先進(jìn)的表面工程技術(shù)之一.不同于傳統(tǒng)溶劑型材料的液態(tài)附著干燥后形成膜層的涂覆過(guò)程,是通過(guò)鍍膜設(shè)備的作用,將鍍膜材料分解成小的粒子直接在產(chǎn)品表面成膜.這種膜層細(xì)密均勻,結(jié)合力強(qiáng),硬度高,防腐耐磨,可在各種固體形狀表面鍍涂膜層,并可對(duì)膜材料膜成分進(jìn)行大范圍調(diào)整,從而獲得很多其他方法難于或無(wú)法得到的特殊表面[4].根據(jù)作用原理的差異,可分為不同方法,其中等離子鍍膜在實(shí)際應(yīng)用中效果很好.

等離子鍍膜是鍍膜材料在特定的環(huán)境下（壓力、溫度、電磁場(chǎng)等）與各種氣體（氮?dú)?、氬氣、氧氣及乙炔氣等）產(chǎn)生綜合作用形成等離子體,經(jīng)過(guò)加速后,等離子體涌向被鍍產(chǎn)品表面,形成牢固的膜層.鍍膜材料包括鋁、錫、鈦、鐵、銅、硅等多種金屬和非金屬,以及金屬和非金屬的氧化物、氟化物、硫化物、碳化物、氮化物等,可制備多種金屬及化合物涂層及其多種復(fù)合涂層.產(chǎn)品表面膜層將具有與鍍膜材料一致的物化性能,從而使產(chǎn)品表面具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣和裝飾等許多優(yōu)于產(chǎn)品材料本身的優(yōu)越性能,達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、節(jié)約能源和獲得顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的作用.可廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、信息、機(jī)械、石油、化工、環(huán)保、軍事等領(lǐng)域.

2.2 新材料——納米材料

納米材料具有許多常規(guī)狀態(tài)下材料難以比擬的優(yōu)點(diǎn),因此把納米技術(shù)應(yīng)用于三防材料中是獲得某些特殊防護(hù)性能的途徑.如紫外線對(duì)多數(shù)材料都具有加速老化的能力,而二氧化鈦的材料具有良好的耐受紫外線的功能,但常態(tài)下的二氧化鈦為白色粉末,若將其加入三防漆,得到的是白色的三防材料,而不是通常要求使用的無(wú)色材料.若加入納米級(jí)的二氧化鈦,由于顆粒極其細(xì)微,分布均勻后,三防材料會(huì)仍呈現(xiàn)原來(lái)的透明狀態(tài).由于納米級(jí)的二氧化鈦具有良好的抗紫外線、抗菌的特性,加入它的三防材料會(huì)具有良好的耐受紫外線的功能,從而達(dá)到產(chǎn)品抗紫外線防護(hù)的功能[5].

2.3 新工藝

雖然傳統(tǒng)的三防工藝具有工藝成熟、技術(shù)穩(wěn)定等許多優(yōu)勢(shì),但其自動(dòng)化程度低,持久性能差的缺點(diǎn)也越來(lái)越被設(shè)計(jì)人員所重視.因此,對(duì)三防工藝的改進(jìn)已是迫在眉睫.

2.3.1 印制板三防新工藝 對(duì)于印制板的三防,主要是采取噴涂清漆的方式.其中噴涂時(shí)機(jī)對(duì)印制板的影響較大.改進(jìn)前的工藝是在調(diào)試、例試后噴涂三防漆,雖然避免了調(diào)試、例試工作中更換器件對(duì)三防漆的影響,但由于噴漆前的工序太多,印制板的組件受污染的概率較高,噴漆前的清洗很難徹底清除各種污染物,對(duì)噴漆質(zhì)量影響較大.另外,由于結(jié)構(gòu)件的遮擋,在調(diào)試、例試后噴漆,有時(shí)印制板的焊接面被遮擋而無(wú)法噴涂,整機(jī)的三防性能無(wú)法保證.改進(jìn)后的工藝是將三防漆噴涂提前到裝配完成后,最大限度避免了印制板噴涂前的二次污染問(wèn)題.這兩種工藝進(jìn)行比較,改進(jìn)后的工藝方法不僅解決了以往印制板組件無(wú)法完全噴涂的問(wèn)題,噴涂質(zhì)量也比以前有很大的提高,大大加強(qiáng)了印制板組件的可靠性.

2.3.2 天線設(shè)備三防新工藝 天線設(shè)備是金屬和非金屬的零部件組成的電子設(shè)備在室外的工作單元.由于是室外環(huán)境,因此對(duì)天線設(shè)備來(lái)說(shuō),三防技術(shù)尤為重要.在不斷地試驗(yàn)結(jié)果中,我們發(fā)現(xiàn)采用長(zhǎng)效耐候的氟材料效果不錯(cuò),但要適當(dāng)增加涂層厚度.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免縫隙、死角、接觸、應(yīng)力等加速腐蝕的缺陷.對(duì)于必要的螺釘、鉚釘?shù)难b配應(yīng)采用濕裝配,對(duì)螺紋和鉚釘進(jìn)行密封處理,無(wú)法避免的縫隙、接觸也應(yīng)進(jìn)行填膠處理.另外經(jīng)試驗(yàn)證明整體噴涂防護(hù)效果不好,噴涂應(yīng)盡可能在零件時(shí)進(jìn)行.

3 結(jié)束語(yǔ)

三防性能現(xiàn)已成為電子通信產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)之一.三防設(shè)計(jì)是提高電子通信產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性的重要手段,在產(chǎn)品的預(yù)研、設(shè)計(jì)、定型階段同步進(jìn)行三防技術(shù)的研究和設(shè)計(jì).根據(jù)防護(hù)的總要求及產(chǎn)品的實(shí)際適用環(huán)境,采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、可靠的新材料、成熟的新工藝對(duì)整機(jī)及零部件、元器件進(jìn)行三防設(shè)計(jì),可做到三防性能與成本均最優(yōu)化.

[1]王健石,胡克全,吳傳志.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社,1993.

[2] 馬驂.三防設(shè)計(jì)技術(shù)[J].電訊技術(shù),1996,36（4）：5-12.

[3]楊俊.抗惡劣環(huán)境外部設(shè)備[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1992.

[4]魯守來(lái),盧世濟(jì),邱成悌.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].蘇州：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1990.

[5]丁小東.電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)[J].電子質(zhì)量,2005,（2）：37-39.