电子产品结构工艺基础

电子产品结构工艺基础内容摘要：

高温物体）周围的流体（气体或液体）将热能转移的过程 3 热辐射 热辐射是一种以电磁波（红外波段）辐射形式来传播能量的现象。 热辐射是由于温度升高，物体原子振动的结果引起的。 二 散热 防热的主要措施 利用热传导、对流及辐射，把产品中的热量散发到周围的环境中去称为散热。 电子产品常用的散热方法有： ①自然散热； ②强迫通风散热； ③液体冷却； ④蒸发冷却； ⑤半导体制冷。 三 自然散热 自然散热是利用产品中各元件及机壳的自然热传导，自然热对流，自然热辐射来达到散热的目的。 （ 1）机壳自然散热 电子产品的机壳是接受产品内部热量并将其散到周围环境中去14 的机械结构，它在自然散热中起着重要作用。 机壳自然散热以下问题 ： ①选择导热性能好的材料做机壳，加强机箱内外表面的热传导。 ②为了提高机壳的热辐射能力，可在机壳内外表面涂粗糙的黑漆。 ③在机壳上，合理地开通风孔，可以加强气流的对流换热作用。 在机壳上开通风孔 的形式 （ 2）电子产品内部的自然散热 ①元器件的自然散热 电阻主要通过传导散热。 因此在装配电阻时，引线应尽可能短一些，并且要加大与其它元件的距离。 其它元器件类似于电阻。 变压器主要依靠传导散热，要求铁心与支架、支架与固定面都要良好接 触，使其热阻最小。 晶体管依靠管壳及引线的对流、辐射和传导散热。 大功率的晶体管应该采用散热器散热。 集成电路主要依靠外壳及引线的对流、辐射和传导散热。 当集成15 电路的热流密度超过 ㎝ 2 时 ，应装散热装置，以减少外壳与周围环境的热阻。 ②元器件的合理布置 保持足够的距离，以利于空气流动，增强对流散热。 将功率大、发热量大本身又耐热的元器件放在气流的下游（出口处），将功率小、发热量小又不耐热的元器件放在气流的上游（入口处）。 如按上述原则安排有困难，可发热 量大元器件和热敏感元件进行热屏蔽。 四 强制散热 1 强制风冷。 强制风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高产品内空气流动的速度，增大散热面的温差，达到散热的目的。 2 液体冷却。 由于液体的导热系数、热容量和比热都比空气大，利用它作为散热介质其效果比空气要好。 3 蒸发冷却。 每一种液体都有一定的沸点，当液体温度达到沸点时就会沸腾而产生蒸汽，从沸腾到形成蒸汽的过程称为液体的汽化。 液体汽化时要吸收热量。 蒸发冷却就是利用液体在汽化时能吸收大量热量的原理来冷却发热器件的。 4 半导体致冷。 也叫温 差电致冷，它是建立在珀尔帖效应的基础上的一种冷却方法。 当任何两种不同的导体组成一电偶对，并通以直流电时，在电偶对的相应接头处就会发生吸热和放热现象。 但这种效应在一般的金属中很弱，而在半导体材料中则比较显著，因此可用半导体作致冷元件。 16 五 功率晶体管及集成电路芯片的散热 晶体管和集成电路在工作时要产生功耗，即集电极功耗 Pc，其产生的热量会使结温度升高。 如果没有良好的散热，结温度将超过最大允许结温度 TjM，就会缩短管子寿命，甚至有烧坏的危险。 TjM = Ta + RTPCM 式中 RT 为热电阻， Ta 为环境温度， PCM 为最大允许的集电极功耗。 一般采用的散热器散热，下图为常用的散热器。 课堂小结 一 热传导方式 传热的基本方式有三种，即传导，对流和辐射。 二 散热防热的主要措施 三 自然散热 （ 1）机壳自然散热 （ 2）电子产品内部的自然散热 ①元器件的自然散热 ②元器件的合理布置 17 四 强制散热 五 功率晶体管及集成电路芯片的散热 作业 P47 习题 2 2 5 6 18 课题： 第二章电子产品的防护 减震和缓冲基本原理 课时 安排 ： 2 课时 授课类型 ： 讲授型新课 授课方式： 讲授法 教学目标 ： 了解 减震 和缓冲 的基本原理 掌握 减震缓冲的措施 教学重点： 减震和缓冲的基本原理 掌握 减震缓冲的措施 教学 难点： 弹性系统组成及基本特性 减震和缓冲的基本原理 教学过程 ： 传热的基本方式有三种，即传导，对流和辐射。 二 散热防热的主要措施 三 自然散热 （ 1）机壳自然散热 （ 2）电子产 品内部的自然散热 ①元器件的自然散热 ②元器件的合理布置 四 强制散热 五 功率晶体管及集成电路芯片的散热 电子产品在使用、运输和存放过程中，不可避免地会受到机械振动、冲击和其它形式的机械力的作用，如果产品结构设计不当，就会导致电子产品的损坏或无法工作。 19 一 振动、冲击造成损坏情况 1 由于设计不良引起共振和抗冲击能力差。 2 疲劳损坏，虽然振动和冲击加速度未超过极限值，但在长时间的作用下，产品及其元器件，零部件因疲劳作用而降低了强度，最后导致损坏。 二 减振和缓冲的基本原 理 1 减振的基本原理 Pm惯性力 Pk弹性力 Pr阻尼力 强迫振动的振幅 A 与外激振动的振幅 Aj 有以下关系： 式中 A —— 系统强迫振动的振幅； Aj ——外激振动的振幅； ζ —— 阻尼比，ζ ＝ r /r0 γ —— 频率比，外激振动的频率 ƒj 和系统固有频率 ƒ0之比，即：γ = ƒj / ƒ0 = ω j / ω 0 20 对于确 定的弹性系统，其阻尼比ζ也是确定不变的。 当外激振动参数已知时，决定系统强迫振动振幅大小的只有频率比γ，也就是说，系统强迫振动的振幅大小与激振频率 ƒj 及系统固有频率 ƒ0 有关。 由上式可得出以下结论： ①当 ƒjƒ0 时，γ接近于 0，强迫振动的振幅 A 等于外激振的振幅Aj。 即 A＝ Aj ； ②当 ƒj ƒ0 时，γ 1，强迫振动的振幅 A 大于外激振动的振幅 Aj，即 A Aj ； ③当 ƒj=ƒ0 时，γ =1， AAj，此时如果阻尼比ζ越小， A 比 Aj 大的倍数越多。 而当ζ→ 0 则 A→∞，也就是说，当 ƒj=ƒ0 时，系统将发生共振现象； ④当 ƒj= √ 2ƒ0 时，γ =√ 2 ，强迫振动的振幅 A 等于外激振动的振幅 Aj ，即 A＝ Aj ； ⑤当 ƒj√ 2ƒ0 时，γ √ 2， A Aj ； ⑥当 ƒjƒ0 时，γ √ 2 ， A Aj 它与γ √ 2 时的变化不大。 2 减震基本措施 根据前面分析可以看出，只有当 ƒj √ 2ƒ0。