电子产品的结构设计
编辑：[db:作者] 时间：2024-08-25 03:26:48
目录
1 电子产品构造设计根本知识
2 电子产品的电气连接办法
3 抗振设计
4 整机绝缘材料和布线
5 三防设计
6 防水设计
7、环保设计
8、设计实例
1 电子产品构造设计根本知识
普通电子产品的构造设计，是相比拟较大略的一种机器设计，紧张任务是为电路供应一个保护外壳或安装支撑平台，一样平常没有运动机构部分，不必考虑磨损和应力，材料的选择和工艺处理也比较大略。但电子产品有自身的分外哀求：电磁屏蔽、便于操作、随意马虎安装与拆卸、使形状具有商品的时期感等。此外，对付不同的运用环境，还有不同的哀求：抗振动、冲击，热设计，防水设计，防爆设计，防堕落设计，低气压。
在电子产品中，安装了电子元器件及机器零部件，使产品成为一个整体，称之为电子产品的构造系统。这种构造系统包括：机箱、机架、机柜构造。电子产品的整机在构造上常日由组装好的印制电路板、接插件、底板和机箱外壳等构成。
电子产品的构造设计，是把构成产品的各个部分有机的结合起来的过程，是实现电路功能指标、完成事情事理、组成完全电子装置的过程。全体过程包括元材料的选用、模块及印制电路板的尺寸设计、模块间连接安装、产品的形状设计、抗滋扰方法及可维修等等方面。
1）构造设计的哀求①担保产品技能指标的实现（事情可靠、性能稳定）
②良好的构造工艺性（适宜批量生产或自动化生产）
③贯彻实行标准化（零件、部件、模块、插箱、机柜等）
④体积小、重量轻、造型都雅大方
⑤便于设备的操纵、安装与维修
2）电子产品构造工艺哀求①构造装置工艺应具有相对的独立性。（模块化） ②机器构造装置应有可调节环节，以担保装置精度。（可装置性）
③机器构造装置中所采取的连接构造，应担保安装方便和连接可靠。（构造稳定性）
④机器构造装置应便于产品的调度与维修。（维修可到达）
⑤线束的固定和安装要有利于组织生产，并使整机装置整洁都雅。（生产便利）
⑥要合理利用紧固零件。
⑦提高产品耐冲击，振动的方法。
⑧应担保线路连接的可靠性。
⑨操用调谐机构应能精确、灵巧和匀滑地事情，人工操作手感要好。
3）构造设计流程①总体方案（如：形状、材料、工艺）、确定方案（多种方案比较）
②理论打算（散热、重量、重心、尺寸等）
③仿照与试验 （须要的话）
④二维与三维 CAD （用三维可实现装置的仿照）
⑤把稳优化、可靠性、性价比，只管即便采取标准化、通用化零部件
4）构造设计的一样平常方法①熟习设备的技能指标和利用条件
②确定构造方案
③确定机壳的尺寸和所用的材料
④进行总体布局以机箱设计为例，下图是机箱设计的过程和方法。
随着电子产品范围的不断扩大，其功能日趋繁芜，结果是产品的元器件数目、体积、重量、耗电量和本钱增加了，而可靠性却不才降。办理这个问题的紧张方法便是在产品中大量采取集成电路，采取集成度更高的芯片和模组，这就导致电子设备构造的变革，使产品电路板的构造微型化，产品构造向模块化和归一化方向发展。最范例的代表便是电脑和手机，功能越来越强大、体积越做越小，模块化设计的功能组件越来越多。不同手机厂家的屏幕、电池和摄像头等组件，都采取相同的模组。这样设计一方面可以降落整机设计的难度，其余一方面可以降落制造本钱。
2 电子产品的电气连接办法 电子产品组装部件间的电气连接，紧张采取印制导线连接、导线、电缆以及其它电导体等办法进行连接。1）导线导线是能够导电的金属线，是电能和电磁旗子暗记的传输载体。可分成裸线、电磁线、绝缘电线电缆和射频电缆四类 。裸线是指没有绝缘层的单股或多股导线，大部分作为电线电缆的线芯，少部分直接用在电子产品中连接电路。
电磁线是指有绝缘层的导线，绝缘办法有表面涂漆或外缠纱、丝、薄膜等，一样平常用来绕制电感类产品的绕组，以是也叫做绕组线、漆包线。
绝缘电线电缆是指包括固定敷设电线、绝缘软电线和屏蔽线，用作电子产品的电气连接。
射频电缆是指包括用在电信系统中的电信电缆和高频电缆。有软性、半钢性、钢性。
导线一样平常由导体芯线和绝缘体外皮组成。导体芯线一样平常采取导电性能较好的铜线和铝线。纯铜线的表面很随意马虎氧化，一样平常导线是在铜线表面镀耐氧化金属，比如：普通导线镀锡能提高可焊性；镀银能提高电性能，可以用作高频导线；镀镍能提高耐热性能，可以用作耐热导线。
描述导线线芯粗细有线号和线径两种办法，线号制是按导线的粗细排列成一定号码 ，线号越大，其线径越小，英、美等国家采取线号制。线径制是用导线直径的毫米（mm）数表示线规，中国采取线径制。
绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导线机器强度、保护导线不受外界环境堕落的浸染。导线绝缘外皮的材料紧张有：塑料类（聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维类（棉、化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯漆）。常见的塑料导线、橡皮导线、纱包线、漆包线等。不同种类的导线如下图所示。
2）电磁线
具有绝缘层的导电金属线，用来绕制电工电子产品的线圈或绕组，浸染是实现电能和磁能转换。
3）带状线（排线）
导线根数有 8、12、16、20、24、28、32、37、40 线等规格，如下图所示。
4）电源软导线
电源软导线选型时有以下三个把稳事变：
①选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安全系数大。
②要考虑景象的变革，该当能经受波折和移动。
③要有足够的机器强度。
RVB、RVS 适宜用作电源软导线。
RVB 全称两芯平型铜芯聚乙烯绝缘软电线，没有护套构造扁形软线，俗称红黑(平行) 线。常用作内部安装用线，比如家用电器、小型电动工具、仪器、仪表及动力照明连接用电等。
RVS 全称铜芯聚氯乙烯绝缘绞型连接用软电线、对绞多股软线，简称双绞线，俗称“花线”，现阶段此种线材多用于消防系统，也叫“消防线”。字母 S 代表双绞线,字母 R 代表软线, 字母 V 代表聚氯乙烯(绝缘体)。
RVS 双绞线的用场:
①多用于消防失火自动报警系统的探测器线路
②适用于家用电器、小型电动工具、仪器仪表及动力照明用线。双白芯用于直接接灯头线:红蓝芯用于消防、报警等;红白芯用于广播、电话线;红黑芯用于广播线。
③用于连接功放与音响设备、广播系统传输经功放机放大处理的音频旗子暗记。
RVS 与 RVB 的差异：RVB 为平行软线，RVS 为双绞软线。
5）同轴电缆与高频馈线
阻抗与频率无关、具有一定特性阻抗的导线。但要把稳频率衰减和通过功率。
6）高压电缆高压电缆一样平常采取绝缘耐压性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，绝缘层哀求就越厚。
7）网络连接线——双绞线
打算机网络通讯中，由于事情频率较高，旗子暗记电平较低，常日采取抗电磁滋扰能力较强的双绞线作为各种设备之间的连接馈线。
双绞线有 EIA/TIA 568B 标准和 EIA/TIA 568A 标准两种接法，如下图所示。
8）FFC 扁平排线
FFC 扁平排线如下图所示
FFC的紧张特点是：
①制造微型化、小巧、高密集成；
②节省空间；
③简化配线程序，连线大略；
④节省人力本钱；
⑤柔性优秀、运用灵巧、可折叠。
FFC 紧张用于打印机、扫描仪、音响、MP3、影碟机、数码相机、摄影机、传真机、
复印机、LCD-TV、移动电话、写真机等领域的旗子暗记传输及内部配线。
3 抗振设计
为什么要做抗振设计
一旦产品过了质保期，基本就进入了“有时失落效期”，这个阶段产品发生故障的概率进入比较低的阶段。那么这个阶段，产品一样平常在稳定利用，也不会涌现搬运，高低温（室内设备）的磨练。通过下图，可以看出，电子设备的故障由于环境应力的成分比重。
随机振动,我们可以看到其在失落效缘故原由中排在非常靠前的位置。
电子设备在运输利用过程中，会受到各种机器力的滋扰，有周期性的振动，也有非周期性滋扰，还有做非直线运动时受到的加速度和无规则运动对设备产生的随机振动滋扰。这些恶劣的机器环境都可能造成侵害，个中最大的侵害便是振动和冲击。
由于电子设备内部电子元器件的种类和数量都比较多，许多元器件承受的机器环境的能力都较弱，因此机器浸染力而引起设备破坏和故障率也很高。故在进行电子设备的构造设计时，因根据利用场合，理解环境条件对设备的影响。采取针对性的方法，以低本钱的办法办理侵害问题。
构造抗振设计
1、构造设计时该当提高构造刚性：
a）框架构造应只管即便采取三角形稳定构造；
b）避免在大面积的支撑构造上连续开孔
c）竟可能采取焊接、铸造构造，在利用螺栓连接的场合，应具备足够的紧固力并有防松脱方法。
d）设备内部的各个组件的刚度该当与整体保持同等，薄弱环节须要做加固处理。
2、避免共振
a）当振动源的勉励频率很低的时候，应增强设备构造的刚性，提高设备及元器件的固有频率和振动源勉励频率的比值，使得隔振系数靠近于1，以防止发生共振。
隔振系数：
根据激振源的不同，隔振可分为两类。对付本身是振源的设备，为了减少它对周围机器、仪器和建筑物的影响，将它与支承隔离开，以便减小传给支承上的不平衡惯性力，称为积极隔振，又称主动隔振。水泵、发动机、锻锤机器等的隔振就属此类。积极隔振系数z表示积极隔振效果；它即是隔振后传到地基上的力除以未隔振时传到支承上去的力。对付振源来自支承振动的情形，为了减少外界振动传到系统中来，把系统安装在一个隔振的台座上，使之与地基隔离，这种方法称为悲观隔振，又称被动隔振。车辆的乘座、精密仪器的安装、环境运输的包装、舰艇上导弹发射架的隔振等都属此类。悲观隔振系数b表示悲观隔振效果，它即是隔振后机器设备的振幅除以支承运动的振幅。隔振系数小表示隔振效果好。两类隔振系数的打算公式是相同的。
对付单自由度隔振系统，
式中为隔振系数；
=
，j为勉励频率，n为隔振系统固有频率；c为粘性阻尼系数，cc为临界阻尼系数。
隔振系数公式可用图1中的曲线表示。从图上可以看出：
①只有当频率比> 时，才有隔振效果，且随着增加，隔振效果也逐渐增大，实用中取=2.5〜5；
②增大阻尼可以减小机器在起动和停车过程中经由共振区（见线性振动）的振幅，但在时，阻尼的增加反而减小隔振效果；
③常用的隔振器材由于阻尼系数不大，在=2.5〜5范围内打算隔振系数时，可按无阻尼情形考虑。
隔振系数公式依据下列假设：机器或设备是刚体，地基是无限大的刚体；隔振器由无质量的线性弹簧和无质量的粘性阻尼器组成。实际情形和假设有出入，故隔振系数的实际公式也同理论公式有出入。近代研究创造隔振器在用于低频激振时很有效，但用在高频时效果不足空想。当激振力频率增大时，隔振系数的曲线中涌现了一系列峰值（图2）。紧张缘故原由是高频振动在构造中以弹性波形式传播，激起了却构介质的颠簸效应。为了改进高频时的隔振效果，除采取颠簸效应小的橡胶弹簧代替金属弹簧外，目前还发展了双质量隔振系统，并已用于舰船等设备中。
图2考虑颠簸效应后的隔振系数曲线
有时被隔振的机器或仪器可能受到几个方面的勉励（见振动），此时隔振设计应按多自由度系统进行，即应考虑被隔振物体的直线振动、旋转振动以及它们之间的耦合振动。
b）隔振设计要点
隔振设计的要点是：首先要对环境振源进行调査，包括振源种别、量级、方向和频率范围等项目；其次根据隔振体本身的重量和隔振哀求，按频率比≥2.5〜5进行打算，选择减振器型式、装置办法和参量（阻尼系数、刚度）；末了用仪器测试校核隔振效果，验算隔振系数。
常用的隔振器材有天然或人造橡胶制品、金属弹簧制品、不锈钢丝网制品以及近十年涌现的多种高分子化合物的粘弹性材料制品。这些器材既可用来隔振，又能起抗冲、降噪浸染。
把机器安装在得当的弹性装置上以隔离机器振动传播的方法。依振源的不同有两种性子不同的隔振方法(图1)。如果机器本身是振源，应使它与支承隔离，以减少对周围的影响，这称为主动隔振。如振源来自支承的运动，为减少外界振动对机器的影响，须使支承与机器隔离，这称为被动隔振。
隔振系数表示隔振的效果。主动隔振系数z与b观点不同，但打算公式相同。其值越小隔振的效果越好。对付单自由度隔振系统式中=j/n为频率比,即勉励频率j与隔振系统固有频率n之比，为阻尼比。根据隔振系数曲线（图2）：①无论阻尼大小,只有当频率比时才有隔振效果，而后随的增加隔振效果逐渐增加,实用中取=2.5～5已经足够；②增大阻尼可减小机器在起动和停车过程中经由共振区时的振幅，但在后，增大阻尼反而减小隔振效果；③由于一样平常隔振材料阻尼系数不大,在=2.5～5范围内打算隔振系数时,可按无阻尼情形考虑。详细的隔振方法有设置弹性支撑物和防振沟等。对付隔振效果哀求很高的精密仪器，一样平常采取多层隔板；对付多向勉励、多种相应的繁芜隔振系统，则要考虑直线振动、旋转振动和它们之间的耦合，隔振系数须按多自由度模型进行打算。当频率比变革较大时，如宽频带勉励和重量变革大的机器，采取非线性隔振系统可以收到较好的隔振效果。在隔振设计中，根据振源振动量的大小、方向和频率,以及被隔振机器的尺寸、重量和隔振哀求，确定隔振装置的参数和构造型式。
隔振材料选用
隔离振动所用的材料一样平常有软木、毛毡、泡沫乳胶、橡胶、金属弹簧和空气弹簧等。相应地也形成了海绵隔振垫、橡胶隔振器、金属弹簧隔振器、空气弹簧隔振器等。空气弹簧隔振器固有频率靠近1Hz，是一种比较空想的高效能隔振器，但赞助系统太繁芜，仅用在有分外哀求的精密仪器上。目前在电子设备中广泛利用的是橡胶隔振器和金属隔振器。
橡胶隔振器因此金属作为支撑骨架，并与橡胶在压模内硫化而成的。它具有较大阻尼（对高频振动的能量接管有殊效）、造价低、且制造比较大略方便，以是运用比较广泛，在早期的舰艇上运用非常普遍。但橡胶本身的性子受温度、光照、油性环境等影响比较大，随意马虎老化，现在已经逐渐被金属隔振器所取代。采取三维库仑阻尼和粘性复合阻尼的新型橡胶隔振器改变了却构，能在低频有效地抑制共振，当振动频率高于12-15Hz时具有良好的隔离效果，对冲击衰减也很明显，已经在声呐、雷达、车载电台上广泛采取，但由于要给橡胶件以变形空间，以是尺寸较大。
金属隔振器对环境条件反应不敏感，不易老化、性能稳定，设计和打算比橡胶的随意马虎，但它的阻尼过小，随意马虎通报高频振动，在经由共振区时，设备会产生过大的振幅，有时须要另加阻尼器或在隔振器中附加零件作为摩擦元件形成阻尼。电子设备中常常采取的GS型全金属钢丝绳隔振器，如图2所示，它是利用多股钢丝绳之间相对滑移而产生的非线性干摩擦滞后，来大量接管和耗散系统运动能量，以改进系统运行的动态平稳性，保护设备安全事情的。这种隔振器尺寸较小，在比较狭小的场合内比较得当，例如航空、航天领域的电子设备中，在舰艇上也大量运用。
在电子设备中另一种常用的金属隔振器是GWF型无谐振峰隔振器，其范例构造如图3。它采取刚度拟合技能和干摩擦阻尼技能来实现低固有频率、无共振放大、并可兼顾缓冲的构造设计，调节螺旋簧可以调节隔振器的载荷，调节阻尼簧可以调节阻尼特性，因而可实现在三个座标轴方向全频带（例如0～5000Hz）内无谐振峰。
橡胶隔振器：承载能力低，阻尼大（阻尼系数0.15~0.3）有蠕变效应，可做成各种形状。
空气弹簧隔振器：刚度由压缩空气的内能决定。阻尼系数0.15~0.3
金属弹簧隔振器：承载能力高，变形量大，刚度小（阻尼系数0.01），水平刚度较竖直刚度小，易晃动。
泡沫橡胶和泡沫塑料：弹性强，刚度小，阻尼系数为0.1~0.15，固有频率可设计的很低，承载能力低，性能不稳定，易老化
c）只管即便提高设备的固有振动频率，电子设备机柜的固有频率应为最高强制频率的两倍，电子组件由于机柜的两倍。如舰船和潜水艇的振动频率一样平常的振动频率为12~33Hz，机柜固有振动频率该当不低于60Hz，电子元器件的固有频率该当高于120Hz。
电路抗振设计
1、选择剥离强度高的基板材料
PCB基板剥离强度测试：
2、PCB采取大面积的焊盘和导电图形。
3、对元器件采取局部或者整体加固。
4、必要时PCB加金属框架
5、电阻器安装该当考虑由于温升导致的膨胀，电阻器好固定电容器的重量大于15g时，不得用引线作为支撑，引出线的元器件的端部到焊点的间隔不得超过25mm。
6、凡是依赖自身引线支撑的元器件，轴向引线元器件每根引线承载重量不得大于7g，径向引线元器件每根引线承载重量大于3.5g时，须要加固；单体重量大于31g时，须要加固。并且注明加固方法：粘固、绑扎。
7、冲击振动环境恶劣的情形下，PCB设计面积尺寸不宜过大。否则，采取构造加固方法。
8、加固材料
a）加固材料一样平常采取单组分硅橡胶，分外哀求元器件采取透明环氧树脂加固。
透明环氧树脂是双组份的胶凝材料，按体积比：A组比B组=2.5ML比1ML即A组25克，B组10克；按质量A组比B组=3g比1g。利用时两组稠浊后一定要顺同一个方向搅拌均匀到位。一样平常透明树脂都自带消泡剂，如气温过低或滴加后产品有气泡需抽真空，进行排气。抽真空时最好加防护罩，避免污染，全生产过程把稳不要弄脏产品。偏大的产品会有明显的体积存缩。一样平常25摄氏度60-80分钟固化。
b）加固材料的相容性掌握：硅橡胶加固时，不能选用聚氨酯类图层，硅橡胶与这类图层附着力差，随意马虎剥落；应选用邮寄硅类图层。
c）加固时，产品黏附部分呈水平状态，防止平稳；加固材料低于引线与PCB连接处，或者元器件与PCB之间的位置。固化，形成支撑物24h后，以60度烘烤半小时，出去挥发性副产物，实现气体排出，构造结实。
4 整机绝缘材料和布线
1、绝缘材料选择绝缘材料时，紧张考虑以下几方面的成分：
① 抗电强度，每毫米厚度的材料所能承受的电压。
②机器强度，每平方厘米所能承受的拉力。
③ 耐热等级，绝缘材料许可事情的最高事情温度。
几种常见绝缘材料的耐热等级如下：
2、整机布线和扎线工艺配线利用不同颜色的导线，便于区分电路的性子和功能以及减少接线的缺点。
布线遵照以下原则：
①应减小电路分布参数。
②避免相互滋扰和寄生耦合。
③只管即便肃清地线的影响。
④应知足装置工艺的哀求。
5 整机的环境（自然）适应性设计——三防设计三防设计的的定义：根据电子设备寿命期环境剖面及三防等级哀求,对其系统设备和某
些特定单元及部件采纳的防湿热,防霉菌,防盐雾堕落的设计思想,设计方法和防护工艺方法。
三防设计的原则：①将三防设计纳入到系统和设备的功能设计中,避免纯挚的工艺防护和事后补救方法.
②按规范设计，避免设计的随意性。
③三防新设计,新工艺,新材料必须经试验、评审并制订范例工艺规范。
④设备及关键部件的三防性能,须按军标中有关规定进行试验,以知足必需的环境适应性哀求.。
⑤跟踪设备在(利用)寿命期内所涌现的三防问题。
1、环境条件分类1）按自然景象分：如湿热、干热、暖温、寒温、寒冷……
2）按产品所处状态：如运输、贮存、利用等；
3）按照产品利用场合：室内、室外、舰船、车载、机载……
4）按环境成分的属性：如景象、机器、生物、电磁、分外介质… 第四种分类法是 70 年代后期国际电工委员会推举的分类法，适宜于电工、电子产品。
2、环境（自然）适应性干系术语1）寿命期环境剖面（Life cycle environment pro）
LCEP 用以表征设备在全体寿命期内会暴露于个中的环境或环境的综合，LCEP 应包括以下内容：
①从设备出厂验收、运输、贮存、利用、维修直到报废所碰着的环境应力 的综合；
②每个寿命期阶段的环境条件相对和绝对限期涌现的次数及频度的可能性。
③LCEP 是设备制造商在设计前应理解的信息,包括：
A利用或支配的地域；
B设备要安装、存储或运输的平台；
C有关相同或类似的设备在此平台环境条件下运用状况。
LCEP 应由设备制造商的三防专家制订，是设备三防设计和环境试验剪裁的紧张依据，它对要研制的设备在真实环境下的性能和幸存性方面的设计供应依据。它是个动态文件，一旦得到新的信息，它它应该定期修订更新。LCEP 应在设备的设计规格书中环境哀求部分涌现。
2）平台环境（Platform environment）
设备由于被连接到或装载于某一平台上后而经受的环境条件。平台环境是由此平台和任何环境掌握系统诱发或强制浸染造成的结果。
3）诱发环境（Induced environment）
紧张是指人为的或设备产生的某一局部环境条件，也指自然环境强制浸染和设备的物理化学特性综合影响造成的任何内部条件。
4）环境适应性（Environmental adaptability）
电子设备、整机、分机、元器件以及材料在预期的环境中实现其功能的能力。
3、环境类型和三防等级对环境条件进行分类，就有了环境类型。但环境类型种类繁多，至今分类方法不一。但在三防技能领域，环境条件根据设备的利用场所和实际承受环境来划分是比较实用和直不雅观的，可分为 A、B、C、D 四种三防环境类型。从 A 类环境到 D 类环境，环境条件越来越恶劣。
1）A 类环境
A类环境指温度和湿度受控的环境。比如有空调的地面室内和车载方舱环境。A 类环境每每被称为较好的环境类型。
2）B 类环境
B类环境指温度和湿度不受控的地面室底细况以及户外具有遮蔽的环境。在 B 类环境下，相对湿度偶尔能够达到 100%，设备内部可能凝露。B 类环境虽然温湿度不受控但整体环境并不十分恶劣。
3）C 类环境
C类环境指景象堕落和污染较严重的恶劣环境。如海洋、海岛及间隔海岸直线间隔 37公里区域的环境、海上舰船环境、盐碱地及其周边 37 公里范围内区域的环境、开释有害物质(紧张是酸、碱、盐、二氧化硫和硫化氢等)的工厂及其周边 3 公里范围区域的环境。
4）D 类环境
D类环境专指空间环境。航天器在空间翱翔过程中，影响设备事情的全部外界条件总和，包括自然的、人为的或其它勾引条件。空间环境极其恶劣，近真空、微重力、高辐射和原子氧堕落是其最显著的特点。
其余，对付设备的构造件，可分为 I 型表面和Ⅱ型表面。
I 型(暴露)表面
I 型表面，专用于设备的构造件，指设备处于事情或行进状态时暴露于自然环境的表面，
或虽然未暴露于自然环境但能够受到各种景象成分直接浸染的表面。这里的景象成分包括: 极度温度、极度湿度、雨、雪、含盐大气、工业大气、日光直接照射、尘埃和风砂等。例如，电子方舱的外表面就属于 I 型表面;户外天馈系统的外表面均属 I 型表面。
Ⅱ型(遮蔽)表面
Ⅱ型表面，专用于设备的构造件，指设备事情时不暴露于自然环境，并且不会受到雨、
雪等直接浸染和日光直接照晒的表面。例如，电子方舱的表里面以及方舱内电子设备的所有表面都属于Ⅱ型表面。
相应的，处于 I 型表面的构造件称为 I 型构造件；处于Ⅱ型表面的构造件称为Ⅱ型构造件。
三防等级分一级和二级,一级防护针对有抗恶劣环境设计哀求的电子设备。二级防护针对在良好环境下事情的电子设备。
在剖析设备的三防等级时，需考虑下列成分:
A.电子设备的做事期限一样平常规定为 15 年，考虑到技能的飞速发展和设备快速更新的需求以及用度本钱的成分，常日按 10 年的设备寿命采纳三防设计方法:
B.设备在寿命期环境面的条件下能够可靠正常地事情
C.于成本原因的考虑，一样平常不按寿命期环境条件的极值进行三防设计，而按综合条件折中设计这样既可知足技能实现的可行性，又可知足一样平常恶劣环境条件的广泛适用性。
在终极确定设备的三防等级时，需考虑下列成分：
1）三防等级是根据设备的实际寿命期环境剖面确定的。因此同一种功能和性能的设备安装利用在不同的平台或不同的地区时，其防护等级可以不同；
2）在某些情形下，可以用一级防护代替二级防护，而不许可用二级防护代替一级防护；
3）任何设备在研制初期，必须确定三防等级。
一样平常来说，B 类、C 类和 D 类环境以及构造件的 I 型表面均应采取一级防护;A 类环境及构造件的Ⅱ型表面一样平常采取二级防护。
4、环境成分及其影响环境成分包括温度、湿度、粉尘、盐雾、游离堕落性气体 ( SO2 H2S SO3- )、霉菌、昆虫和啮齿类动物、太阳辐射。
1）温度的影响
A. 正面影响，高温对驱湿润有利，并可防止凝露及露点的产生。
2）负面影响，当设备事情时会产生热量，机柜内部气压升高而气体外溢。而不事情时气温低落，则外部湿气及污染物会进入机柜内。
2）湿度的影响
①设备和工程材料堕落过程中, 水是紧张的介质。
②昔时夜气中 RH＜20 %时，险些所有堕落征象都停滞. 因此防潮是三防中最主要的一环。
③当 RH 达到 60 % 时, 设备表面层会形成 2~4 个水分子厚的水膜.当有污染物溶入时, 会有化学反应产生。
④当 RH 达到 80 % 时, 会有 5~20 个分子厚的水膜, 各种分子都可自由活动
⑤当有碳元素存在,可能产生电化学反应.
⑥临界湿度` (Critical RH ）-----一种物质明显接管水份的湿度。例如：
a.氯化钠：当在 20℃ 时，CRH 为 75 %
b.铁或钢：当在 20℃ 时，CRH 为 65 % c.锌合金：当在 20℃ 时，CRH 为 70 %
水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的网状分子间隙而进入内部或通过涂层的针孔而达到底层金属产生堕落。
3）湿润（冷凝）的影响
对电子设备而言，湿润因此三种形式存在：雨水，冷凝和水汽。水是电解质，能溶解大量的堕落性离子对金属产生堕落。当设备的某一处的温度低于“露点”（温度）时，该处构造件或 PCB 的表面会有凝露产生。
影响电路板的紧张是凝露和灰尘，当凝露的水分蒸发后，污染物就会以一圈的形式残留在电路板上，个中硫酸盐占的比例为 25~60 %，这一圈将是吸附湿润，堕落 PCB 及器件的源头。湿润同时是酶菌、盐雾的载体。
4）湿润（湿热）的影响
A.毁坏防护渡层，加速电化学堕落；
B.构造件锈蚀，影响外不雅观及功能；
C.对电路板（PCBA）可产生电流泄露、旗子暗记串扰、枝晶成长、导线断开；
D.绝缘材料受潮使绝缘电阻和耐压水平低落，造成短路、爬电、飞弧乃至于失火。
E.射频接口对湿润更敏感；
F.微波器件功率低落，乃至于失落效；
G.EMC 衬垫/铝合金产生电化学堕落而失落效。
4）粉尘的影响
粗粉尘是直径在 2.5~15 微米的不规则颗粒, 一样平常不会引起电弧等问题，但会影响连接器的打仗.
细尘是直径小于 2.5 微米的不规则颗粒, 细尘落在 PCB（单板）上有一定的附着力，须通过防静电刷才可撤除。细尘的堕落性很大，尤其是当含有堕落性的酸、碱、盐时，当 RH 大于 60%时，能透过阻焊膜或敷形涂层将铜导线堕落断开。
粉尘+盐雾+湿热对 PCB 的堕落最大。C 类环境最随意马虎发生这类堕落问题。
粉尘的防护：
①采取密封或半密封构造设计
②定期改换设备的防尘网
③定期清洁处理设备
4）盐雾的影响
盐雾的形成：盐雾是海浪、潮汐及大气环流（季风）气压、日照等自然成分造成，会随风飘落至要地本地，其浓度随离海岸间隔而递减，常日离海岸 1Km 处为岸边的 1 % （但台风期会吹向更远）。
盐雾的危害性：使金属构造件镀层毁坏；加速电化学堕落速率导致金属导线断裂、元器件失落效。
其余还有类似的堕落源，操作过程中须要把稳：
①手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐雾同样的堕落浸染，因此在装置或利用过程中应戴手套，不可裸手触摸镀层。
②焊剂中有卤素及酸性物，应进行洗濯，并掌握其残留浓度。
5）有害气体的影响
大气中污染物存在的形式：
①以气体形式,如 H2S SO2 O3 CO NH3
②悬浮的有机酸和无机酸；
③离子悬浮棵粒；这三种形态都依赖于湿润才能起堕落浸染。
局部微环境的有害气体：
①橡胶、塑料、油漆、PVC 导线、包装材料开释的有害气体；
②有害气体：H2S SO2 乙酸、甲醛、有机气氛、挥发性有机硅类气氛等。
③RTV 硅橡胶固化时开释的有害气体——在密封机箱内, 禁用双组份缩合型硅橡胶；慎用 RTV 单组份硅橡胶。有害气体的危害：
①银层变色
H2S、SO2 及其它含硫气氛在湿润和紫外线浸染下使镀银件产生化学反应天生 Ag2S。
②加速银离子迁移
在湿润和有电位差的条件下，银离子会发生迁移，而 H2S、SO2 会加速其迁移，结果是厚膜电路引线间短路而造成灾害性后果。
③镀层堕落
阴极镀层：在湿润条件下通过孔隙堕落底层金属；在电路板有电位差情形下会产生枝晶成长、造成短路、电弧和潜在的失落火源。
阳极镀层：对镀锌等阳极镀层会毁坏钝化膜从而加速堕落。
④贵金属触点“中毒”
6）霉菌的影响 霉菌的危害：
①霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性低落, 破坏而失落效。
②霉菌的代谢产物是有机酸, 影响绝缘性及抗电强度而产生电弧。
③长霉表面影响外不雅观。
霉菌的戒备：
①只管即便选用不长霉的材料;
②如必须加防霉剂需考虑其它成分。
7）昆虫、噬齿动物（鼠害）的影响
①啃噬电缆,毁坏构造,毁坏绝缘.
②垫窝引起短路.
③鼠尿引起堕落.
在实际案例中, 由鼠害导致的设备失落效比想象的要多。
8）太阳辐射影响
①光老化是对户外产品中非金属材料的主要试验项目, 很多材料（如橡胶、塑料）在户外会因紫外线、臭氧浸染而降解、失落效。
②实验方法大气暴露试验：真实、大略、环境多样性、但试验周期长。人工加速试验：快速、与大气暴露试验有较好的对应关系。
③加速实验
材料：紫外线 ASTM G53 利用 UVB310nm 4h/60℃；4h/50℃ 共 1000h。臭 氧 ASTM D518 暴露 70 小时。
试样：
氙 灯 GB 12527—90 1006 h
臭 氧 GB 12527—90 70 h
合格判据：不降解、无龟裂、强度变革30 %
6 防水设计
从前的防水手机，大多是被动式防水手机。手机多采取加保护塞的办法来防水，由此造成了手机在厚度以及重量上皆不尽人意。最主要的是，随着韶光的推移，手机上的防水塞将逐渐老化，末了导致防水失落效，防水性能无法得到担保。
天下上大多数人常常利用的拥有防水防尘技能的手机该当数三星为第一，手机已经达到了ip68的程度， 6为防尘等级，8为防水等级，这些都运用在了三星的s系列和NOTE系列，大大的减少了三星的受损几率，多人都以为防水防尘仅仅只是防止打仗水和灰尘而已，但事实上绝非仅仅如此，接下来我们就根据三星s49来理解一下这个防水防尘的功能，
S9并不是全体机身封闭的，它拥有至少五六个孔，耳机、充电、卡槽等，而且像很多手机按键，例如电源键，音量键等也都是与手机内部的许多主要元件相连，那么在这种多孔，按键又多与元件相连，它是怎么做到防水的？首先，我们须要从按键、听筒、扬声器、耳机孔、充电孔和sim卡槽6个方面来分别探究一下新高标准的防水机制。
首先来看SIM卡槽，虽然说这个卡槽在手机的整体地位中非常主要。但是它的防水却十分的大略，只须要在卡槽边上垫上一圈防水硅垫就可以了，怎么样，是不是非常的大略？而这个卡槽的防水还可以通过其它方法来办理，除了这种在外部添加防水的硅胶垫以外，其它的都须要从它的手机内部出发，轻微有一点点麻烦。而至于在手机按键处防水。也是比较大略的，我说是一样平常的，别的品牌的手机，它们每每会采取直接挤压锅仔片，但是三星的防水一贯都是行业里的里手，以是说它采纳了添加一层防水橡胶膜。大略又效果更好。
而至于听筒和扬声器这一类东西的防水是在扬声器内部与外部开孔之间存在一层过滤网，以及该网的周边是由一圈防水硅胶组成，过滤网是为了让空气自由流利使声音足以通报，但是又能够防止外部的水进入内部，声音不能在真空中传播的事理，大家该当都清楚，而且自然环境下的水，每每做不到科研中的水，那样达成小分子构造，而大多数都因此分子团为基准，因此这个过滤网它的孔径只要比这个小就可以了，以是说它的直径介于两者之间就能够担保空气流利而阻挡水流进入。但是可不要以为过滤网是万能的，否则又怎么会加一层防水橡胶圈呢？水压还是会导致水穿过过滤网？但是万一水压过大，水还是可以透过滤网，因此橡胶圈的存在可以防止水进入手机内部。就算是进水了，也只是进入扬声器里面，并不会给手机造成更大的侵害。
而至于充电孔的防水，则更加大略了，由于充电孔本身不与手机内部连接，以是说即便进水了也无所谓，须要考虑到设计师，如何让进水往后水顺利排出？毕竟水如果残留在金属元件的内部，而且自然界的水杂质很多，很随意马虎堕落一些电子部件，到时候充电的地方没用了，这个手机不也就报废了吗？在三星的设计之中，它们采取了分外的涂料gore Tex,这种涂料可以有效地避免水残留在手机内部。
末了便是三星防水设计中最难的一点，那便是耳机孔了，毕竟在华为手机mate20系列就无法处理这个问题，它们直接取消了3.5mm的耳机孔，而三星却成功保留了，首先便是在耳机孔涂上防水的分外涂料，其次加上了一圈橡胶圈，防止水从缝隙进入。毕竟耳机孔实在也是一个不打仗内部的部分，以是同样只要防止水渗漏和遗留就可以了。
防水手机发展史上的几位“奠基者”
爱立信R250 PRO
早在1999年，爱立信推出了环球首款防水手机——爱立信R250 PRO，该机采取镁金属机身设计，缝隙中加入橡胶处理，此外还对诸多细节做了分外处理，担保了该机的防水性能，该机成为了后来防水手机的模拟工具。
摩托罗拉Defy
进入智好手机时期，摩托罗拉Defy的成功为智好手机防水带来了可行性。值得把稳的是，厚重刻板的三防手机显然得不到用户的“厚爱”，在2012年，索尼移动将防尘防水功能列入得手机设计的重点，从Xperia Acro S开始，到极致轻薄的Xperia Z L36h，再到Xperia Z3+在防水技能上带来新打破，Xperia Z3+在USB接口采取Capless无盖袒露的防水技能，防水级别达到IP65/IP68水准。
索尼 Xperia Z3+
索尼对付手机防水技能的执着影响了很多手机厂商，在2016年CES上，三星Galaxy S7的发布，再次把防水功能拉入了旗舰智好手机的行列。
IPXX防护等级观点
防护标准等级
这里的“IP”是国际防护标准等级；简而言之，IPXX中“XX”两位数字分别代表防尘和防水等级，个中防尘等级从0～6，防水等级则从0～8。
第一个“X”指的是防止外物和灰尘侵入的等级,用0-6的标数来判断其防护能力：
防尘能力等级
对付手机设备而言，防尘5级意味着设备已经有了较好的防尘效果，虽不能完备防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作；6级则是完备防止灰尘侵入，所有接口等部位都密封完备，是与内部元器件完备隔绝。
第二个“X”是指防水等级，是由国际工业防水等级标准IPX和日本工业防水标准的JIS等级的统一制订标准，用0-8的标数将将防水能力分为9级：
防水能力等级
大略来说，对付一些防水性能一样平常的手机，只要做到6级及以下的防溅水能力，就能够防止一些生活洒水和雨水入侵得手机内，7级意味着设备在1米以内的水中，可以承受长达30分钟的浸泡而内部不进水，8级标准则更进一步，可以担保设备在1.5米以下的水中进浸泡30分钟内安全无事。
1、范围
防水试验包括第二位特色数字为1至8,即防护等级代码为IPX1至IPX8。
2、各种等级的防水试验内容
（1）IPX1
方法名称：垂直滴水试验
试验设备：滴水试验装置及实在验方法见2.11
试样放置：按试样正常事情位置摆放在以1r/min的旋转样品台上，样品顶部至滴水口的间隔不大于200mm
试验条件：滴水量为1 0.5 mm/min；
试验持续韶光：10 min；
（2）IPX2
方法名称：倾斜 15滴水试验
试验设备：滴水试验装置及实在验方法见2.11
试样放置：使试样的一个面与垂线成15角，样品顶部至滴水口的间隔不大于200mm。每试完一个面后，换另一个 ．．．．．面，共四次。
试验条件：滴水量为3 0.5 mm/min；
试验持续韶光：42.5 min（共10 min）；
（3）IPX3
方法名称：淋水试验
试验方法：
a.摆管式淋水试验
试验设备：摆管式淋水溅水试验装置(装置图形及实在验方法见本书2.14)
试样放置：选择适当半径的摆管，使样品台面高度处于摆管直径位置上，将试样放在样台上，使其顶部到样品喷水口的间隔不大于200mm，样品台不旋转。
试验条件：水流量按摆管的喷水孔数打算,每孔为 0.07 L/min。淋水时，摆管中点两边各60弧段内的喷水孔的喷水喷向样品。被试样品放在摆管半圆中央。摆管沿垂线两边各摆动60，共120。每次摆动(2120)约4s 。
试验韶光：连续淋水10 min 。
b.喷头式淋水试验
试验设备：手持式淋水溅水试验装置，装置图形及实在验方法见本书2.14
试样放置：使试验顶部得手持喷头喷水口的平行间隔在300mm至500mm之间
试验条件：试验时应安装带平衡重物的挡板，水流量为10 L/min
试验韶光：按被检样品外壳表面积打算，每平方米为1 min (不包括安装面积)，最少5 min 。
（4）IPX4
方法名称：溅水试验；
试验方法：
a.摆管式溅水试验
试验设备和试样放置：与上述第（3）条 IPX3 之a 款均相同；
试验条件: 除下述条件外，与上述第（3）条 IPX3 之a 款均相同；
喷水面积为摆管中点两边各90弧段内喷水孔的喷水喷向样品。被试样品放在摆管半圆中央。摆管沿垂两边各摆动180，共约360。每次摆动 (2360) 约12s 。
试验韶光：与上述第（3） 条 IPX3 之a 款均相同 (即10 min )。
b.喷头式溅水试验
试验设备和试样放置：设备上安装带平衡重物的挡板应拆去，别的与上述第（3） 条 IPX3 之b款均相同；
试验条件：除下述条件外，与上述第（3）条 IPX3 之b款均相同；
试验韶光：与上述第（3）条 IPX3 之b款均相同， 即按被检样品外壳表面积打算，每平方米为1min(不包括安装面积)最少5min 。
（5）IPX5
方法名称：喷水试验
试验设备：喷嘴的喷水口内径为6.3mm；装置图形及实在验方法见本书2.14
试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5~3m，水流量为12.5 L/min (750 L/h)；
试验韶光：按被检样品外壳表面积打算，每平方米为1min(不包括安装面积)最少3 min 。
（6）IPX6
方法名称：强烈喷水试验；
试验设备：喷嘴的喷水口内径为12.5 mm；装置图形及实在验方法见本书第2.14章；
试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5～3m，水流量为100 L/min (6000 L/h)；
试验韶光：按被检样品外壳表面积打算，每平方米为1min（不包括安装面积）最少3 min 。
（7）IPX7
方法名称：短时浸水试验；
试验设备和试验条件：浸水箱。其尺寸应使试样放进浸水箱后，样品底部到水面的间隔至少为 1m 。试样顶部到水面间隔至少为0.15 m 。
试验韶光: 30 min 。
（8）IPX8
方法名称: 持续潜水试验；
试验设备,试验条件和试验韶光: 由供需（买卖）双方商定.其严厉程度应比IPX7高。
常日采取的手机防水设计
手机防水实在并没有什么“黑科技”，防水手机普遍采取的方法便是密封胶、橡胶圈、防水膜、纳米涂层。常日手机随意马虎进水的部位：手机壳、听筒、扬声器、USB接口、实体按键等部件。
三星Galaxy S7后盖/屏幕防水设计
首先，外部防水设计，手机壳/屏幕常日利用了大量的密封胶粘合来有效密封手机，起到防水浸染。
三星Galaxy S7听筒防水设计
其次，听筒、扬声器、麦克风利用防尘防水的膜放在手机外壳里面进行防水，防水膜能够在最大程度保持密闭的情形下加入呈网状的泄压孔，可以理解为“透气不透水”。
三星Galaxy S7采取的橡胶圈防水设计
在耳机接口、USB接口、卡槽、实体按键与机身之间的缝隙常日利用橡胶圈来密封，从而达到防水的效果。
接口防水设计（左为防水薄膜防水/右为胶塞防水）
在耳机接口和USB接口的内部处理上，早期的设计常日是在端口处采取防水胶塞来防水，现在随着技能不断的进步，端口都采取袒露式的防水设计，内置纳米涂层/“防雨薄膜”等。
※注：三星Galaxy S7采取了GORE-TEX（戈尔特斯）的防雨薄膜，其材料本身轻、薄、坚固和耐用，它具有防水、透气和防风功能；GORE-TEX薄膜材料的防水事理也很大略，其每平方英寸有90亿个极眇小细孔的薄膜，只管这些微孔的体积是水分子的七百倍，但是仅为液态水点的两万分之一，以是水分子可以以水蒸汽的形式排出，外侧水点却无法进入。
至于防水主板，手机厂商常日在主板上增加一层防水涂层，让主板具备实现一定的防水能力的。利用这种防水涂层后，滴到主板上的水会很随意马虎流下来，而不会由于水的表面张力而吸在主板上。
防水功能之前没有被智好手机广泛配备的缘故原由？
1、为了节省本钱：
防水设计本钱将大大增加
（1）在扬声器、听筒、麦克风都增加一层“防水膜”，材料本钱可能在20元旁边；
（2）屏幕/后壳与中框之间的缝隙，常日采取密封胶来处理，增加本钱；
（3）USB接口、耳机接口、实体按键与机身之间的缝隙，常日采取橡胶圈来处理，本钱再次提升；
（4）如果USB接口、耳机接口内部构造设计将采取防水技能，连续增加本钱；
（5）机身材质也要考虑防水性能，本钱可能还要增加；
（6）防水手机在量产前后，手机必须经由实验室的质量检测，用度“不菲”。
本钱增加或许是“遏制”手机防水性能遍及的一个最主要的成分。
2、制程难度升级
如果手机采取防水设计，手机代工厂将增加工序，生产难度、良品率将会受到影响，一系列的制程需求对付代工厂商来说哀求较高，如果订单量较大，产能可能涌现问题。
关于手机“进液标识”
三星手机的“进液标识”
Mate9有两个防水标签，如果防水标签变红证明手机进水，如果没变红表明没进水一个在手机内部：须要拆开手机，在手性能力看到，靠近USB接口处，另一个可不用拆开手机就能瞥见，从耳机孔外就能瞥见，如果变红表示耳机孔处进水。
7、环保设计目前遵照的环保指令紧张是 WEEE Directive (欧盟议会和欧盟理事会关于报废电子电气设备指令)和 RoHS (欧盟议会和欧盟理事会关于在电气电子设备中限定利用某些有害物质指
令)。
从 2006 年 7 月欧盟市场禁用铅，汞，六价铬，镉，多溴联苯 (PBB)，和聚溴二苯醚
(PBDE) 等 6 种有毒物质。
整机设计时，还须要把稳回收率。回收率增加至设备重量的 75 % 以上。组件、材料和物质再利用和再循环增加至设备重量的 65%以上。
其余，整机还须要粘贴环保标志，便于分类网络生产者投放到市场的电子电气设备。
标识：环保、分离回收、回收材料、设备分拆、包装材料等标识。
A 类环境的防护A 类防护的重点在于合理的选用材料，局部喷涂，金属（镀锌层）丝印，EMC 材料的打仗堕落，运输、储存环境剖面的不可预见性。
1）铝及铝合金选用把稳如下事变：
①铝及铝合金的耐蚀性：纯铝＞防锈铝＞锻铝＞压铸铝＞硬铝
②硬铝（合金铝）常日表面有一层包铝层（纯铝）保护基体材料，当机加工后，基体袒露，由于铜元素的分部，在贫铜区会产生凹蚀坑及“白粉”状堕落物。因此，在湿热心况下运用硬铝如 2A12 等的加工件（毁坏包铝层）要非常慎重。
③根据构造特点及功能哀求铝及铝合金的选用原则是：无承力哀求及导电件选用纯铝；有一样平常承力哀求的钣金件可选用防锈铝；铝型材及机加工件例如：屏蔽盒可选用锻铝 6061 或 6063；
压铸铝合金应选用 YL102，而只管即便不用 ADC12（含铜）。
2）A 类环境工艺哀求 ①电镀、氧化件要避免深凹、盲孔及积水构造；在前处理时，盲孔内会扣留堕落性液体而不易打消。应避免夹缝构造，以防储留堕落液。
②组合工序的安排：
带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊等组合件，原则上不许可进行电化学处理
（电镀、阳极化）；
不同类金属材料的组合件不能在一起进行溶液处理。应尽可能采取涂漆或在电化学处理后进行组合。
③镀锌层须考虑的潜在问题：
经铬酸盐钝化处理的镀锌层零件，其利用温度不得超过 71℃ 。这对付有局部喷漆保护的零件不适用，会使袒露的锌层钝化膜失落效。
④“氢脆”
高强度钢（抗拉强度超过 1050MPa）在电镀过程中会涌现氢脆征象。弹性零件一样平常不建议电镀，由于环境或分外哀求（导电、耐磨等）必须电镀时，电镀前应肃清应力，电镀后进行除氢处理。
电镀后立即将零件置于 177 ℃~204 ℃下烘烤 5 小时，然后进行钝化处理。成型、淬火后，零件应在 149 ℃ ~260℃下烘拷 30 分钟，以肃清应力，然后进行清理和镀覆。
⑤电偶堕落，不同金属的打仗电位差在 A 类环境应掌握在 0.4V。
⑥A 类环境的设备须考虑到运输、储存时所会碰着的 B、C 类环境剖面
对付军用电子设备 PCB 需进行敷形保护涂覆。要考虑运输, 储存, 维修时可能碰着 B, C 类环境， 提高可靠性及环境适应性能力。
⑦在 A 类环境的防护设计中有以下几个问题须特殊把稳：
A.镀锌件局部喷涂或丝印后,经高温烘烤镀锌件钝化膜会失落效, 湿热后产生白粉.
B.EMC 屏蔽材料与所打仗的金属(铝或镀锌层)都超过了许可的最大电位差(0.4V)；电解板(镀锌层)与导电布(镍镀层)间的电位差是 0.9V；铝合金导电氧化与导电布(镍镀层)间的电位差是 0.45V~0.6V；铝合金导电氧化与导电橡胶之间的电位差是 0.6~0.7V。
C.非金属材料的运用不规范
自身长霉的材料；选用胶粘剂不当；散发出有害气体的材料---如某些橡胶中有”硫”；不符合环保等法规哀求的有害材料。
D.选择紧固件、镀层材料等时环境适应性掌握不当。
B 类环境的防护B 类环境防护由于对环境剖面的繁芜性很难定位，同时又要考虑本钱成分，因此是最困难的。以是在军品防护等级上只分二级（B 类和 C 类合为一级防护）。所有对 A 类环境的防护哀求，在 B 类环境中都必须知足，同时还有更高的哀求。
B 类环境防护的重点是精确选用防护材料和工艺。B 类环境剖面（极度环境）的特点是永劫光的湿热心况；湿热+灰尘；湿热+灰尘+盐雾
温湿度不受控的室内；地下室；户外大略遮蔽；一样平常环境的户外设备，都属于范例的B 类环境。
由于有室外设备, 构造件分为 “Ⅰ”型构造件和 “Ⅱ”型构造件两类，除安装在户外设备的外表及附件外，其它的大多数零部件属于“Ⅱ”型构造件。“Ⅰ”型构造件除奥氏体不锈钢和某些铝阳极化（如微弧氧化）分外零件外，所有的金属件都须采取有机涂层覆盖。户外 “Ⅰ” 型面的紧固件, 应采取不锈钢(奥氏体)材料会更可靠。
户外设备的涂层，喷粉应采取聚酯系列、不采取环氧系列；喷漆应采取丙稀酸或丙稀酸/聚氨酯体系、有机氟涂料。
户外钢构造件只管即便考虑采取热浸锌+喷涂有机涂层防护体系如：底座、承力弯角件、埋地部分等极易堕落部分。
室内设备紧张考虑在长期湿热心况下的防锈蚀和灰尘+盐雾的极度环境下的防护。
压铸铝件的化学氧化（无色）在湿热心况下会堕落成“白粉”状，ADC12 会更严重，有可能应在无需导电部分喷漆。
B 类环境中户外机柜及模块的防护把稳事变如下
①暴露在Ⅰ型面的所有构件，应避免积水。尽可能肃清缝隙，防止水、灰尘和盐雾的沉积。
②大型机柜密封条的拼接处应在水流的下方，并用室温硫化硅橡胶粘接、腻平。防止渗水。
③构造上应防止门的应力变形，形成缝隙。
④掌握屏蔽材料与金属材料的打仗堕落。
⑤防止机柜内部由于温差而产生凝露。
⑥小型机箱或模块的防水密封衬垫，应采取高抗撕硅橡胶模压成型。不应采取胶条拼接。拼接件经受不住环境老化而失落效。
⑦有屏蔽哀求，处于Ⅰ型面的模块，应选用模压的双峰导电衬垫，可避免导电胶条对
铝模块的电偶堕落。
考虑到 B 类环境的剖面，PCB 应进行敷形保护涂覆。
B 类环境整机设计把稳事变如下：
①只管即便不用预镀板，如果有局部喷涂（接地或导电）要处理好打仗堕落及切口边的锈蚀问题。
②重视防尘设计：在 B 类环境的室内设备，良好的防尘设计是担保设备可靠事情的主要条件。防尘网属易损件，应设计成方便改换，易于清理并有详细的操作规程。
③屏蔽材料与金属打仗堕落的规避，应遵守 0.25V 的规定.
④材料选用：按规范选用。未经试验的或估量有问题的材料，应经试验后优选并订定规范再运用。
C 类环境的防护C 类环境存在盐雾、盐碱粉尘和有害气体及酸雾、酸雨灯堕落介质。C 类环境的范例地区为东南沿海、海岛、舰船；沙漠（盐碱湖）、盐碱湿地及周边；化工厂、皮革厂、矿山、冶炼厂、火电厂周边；外洋：东南亚、西亚、中东、印度及加勒比沿海地区。
这一带区域或高温、高湿、高盐雾。昼夜温差大或环境污染严重。处于该区域的通讯电子设备、安装构造件、紧固件、天馈系统属于 C 类环境“Ⅰ”型面。在该环境剖面，金属的堕落速率比一样平常地区高几倍~几十倍。
C 类环境如果用不锈钢，须要选用奥氏体材料，如：1Cr18Ni9；1Cr18Ni9Ti；0Cr18Ni9；0Cr17Ni12Mo2，选用无磁性的奥氏体不锈钢；哀求钝化处理，通过中性盐雾试验 48 小时无堕落。紧固件须定点供货，每批次应进行盐雾试验检测。
C 类环境对付构造件的形式和安装工艺有如下哀求：
①要避免凸出的棱角和尖锐的切边（应打磨成圆角）再进行防护处理。
②安装件的折弯半径应是板厚的 1 倍以上，以避免应力太大而产生应力堕落。
③避免缝隙堕落；采取连续焊，在焊接部位须喷二道底漆及二道面漆（只管即便减少针孔率）。
④安装后的涂漆工艺：
a.当Ⅰ型面上有导电连接部位时，应尽可能设计成永久性连接：即在装置完成后涂覆有机涂层或贯注密封胶。
b. C 类环境中现场安装后，须在所有装置紧固件部位及漆层破损处进行补漆处理。
C 类环境下，所有Ⅰ型面构造件的金属外部棱边该当倒成圆角，以利于得到适当厚度的涂敷层（电镀或热浸锌层、喷粉层或喷漆层的厚度）。金属的锐边上涂层是达不到设计哀求的厚度。常日倒圆角半径在 3.18mm 旁边.
C 类环境如果用非金属材料，把稳事变如下：
①涂料：喷粉选用聚酯料；油漆选用丙稀酸或丙稀酸/聚氨脂。
②密封材料：
橡胶-----硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶。
密封胶-----RTV 硅橡胶。
防水胶带-----EPR。
③塑料：哀求耐候性好、耐紫外线及耐低温。如：PC、PET、PVC 等。
C 类环境的防辐射设计把稳事变如下：
①暴露在外的所有构件应避免积水,尽可能肃清缝隙,防止灰尘,盐雾沉降。
②Ⅰ型表面原则上不许可有袒露金属(包括镀层,不锈钢除外). 应该用有机涂层覆盖,涂层应耐紫外线辐射。
③对大容积构件(如:天线箱体,天线罩,高频箱)应避免气密性设计, 应有通气孔或加有防水透气阀.使腔体内,外压力平衡.否则腔内会积水。
④对有密封哀求的模块,密封圈应选用高抗撕硅橡胶制成的”O”形或”D”形圈.不许可密封圈有接缝, 或采取橡胶板裁剪成衬垫,实践证明这是不可靠的。
⑤室外型设备的某些构件,可选用复合股料的模压制品(如 SMC 或玻璃钢)这类材料具有比强度高和耐堕落性及批量生产本钱低的特点。
⑥玄色金属的重防护：采取热浸锌、（或喷锌、喷铝）工艺，厚度在 50m~150m 再喷底漆+二道面漆。用于户外机架、褂梁埋地构件等。
D 类环境的防护D 类空间环境的特点是上升/再入阶段 高冲击、振动、噪声；暴露于高真空和高辐射下；入轨后，可当成 “A 类环境”
D 类环境的防护须要把稳防冲击、防振动。组装电路板时，器件应只管即便靠近ＰＣＢ板底部。如果许可，涂覆层的厚度增加到１００～２５０微米，使器件底部与基板通过涂层连成一体，可增强设备的抗振能力。某些器件重量大于７克，并靠自身引线支撑，例如电容器等。须用ＲＴＶ硅橡胶进行局部加固。
处于空间环境的电子设备，均需密封构造。必须对微环境中有害气体严格掌握。
橡胶件须进行二段硫化工艺。ＰＶＣ导线内有各种添加助剂、有低分子物逸出，必须严格掌握。
硅脂选用ＳＥ－４４９０ＣＶ低分子挥发物最低。ＲＴＶ硅橡胶应在室温下放置４８小时后，于 60~６５℃烘 6~８小时。
由于空间环境辐射强度比地面强，有机高分子材料应选用耐辐射强的材料。聚稀烃材料如ＰＥ、ＰＰ、ＡＢＳ、聚甲醛、聚四氟乙稀等耐辐射性能不良。ＰＣ中等。聚砜、聚酰亚胺耐辐射性能好。
苯撑硅橡胶最好。经定量辐射后，其强度低落２６％、伸长率低落４３％；而其它橡胶强度及伸长率低落在７０％以上。
入轨后, 设备处于稳态环境, 可算作是 A 类环境。
三防技能是一项“自上而下”抓的系统工程，要只管即便多理解设备的“寿命期环境剖面”，按规范设计，要跟踪已利用的设备“故障”情形，总结履历；不断“滚动修订”完善设计规范；建立并完善“三防体系”，逐步战胜设计上的随意性。
8 构设计实例——ATCA 平台构造ATCA 是 Advanced Telecom Computing Architecture（前辈电信打算架构）的缩写。
ATCA 标准，是一项业界倡导的标准，旨在为运营级电信办理方案创建一种新型的板卡(刀片式)和机箱形状规格。ATCA 旨在通过为多种标准交流架构(包括以太网和 PCIExpress)供应支持，知足下一代通信运用的哀求，并为制造商供应知足苛刻用户哀求的诸多功能。ATCA 供应动态空间，以实现新一代模块化、高性能却经济适用的电信办理方案。
ATCA 由一系列规范组成，包括定义了却构、电源、散热、互联与系统管理的核心规范 PICMG3.0 以及定义了点对点互联协议的 5 个赞助规范组成，包括：3.1 以太和光纤传输；
3.2 InfiniBand 传输；3.3 星形传输；3.4 PCI-Express 传输；3.5 RapidIO 传输。本小节把稳先容构造设计。
ATCA 平台由机箱、刀片式板卡、背板、电源分配系统、散热系统和机箱管理系统组成。
机箱是把全体产品结合成机器整体的主体，须要依赖机箱担保整机的机器构造强度。
ATCA 按型式可以分为直立型机箱与横向型机箱两种类型。直立型机箱为标准的 14 槽位，如下如所示。
横向型机箱因受限于机箱高度，以是视其高度决定槽数的多少。横向型机箱如下图所示。
刀片式板卡可以大略按位置分为前插单板和后插单板。前插单板便是常日说的 ATCA 单板，可以分为业务单板和交流单板。后插单板便是后端转换模块（RTM），为前插单板供应接口扩展。
ATCA 的背板紧张分为双星、双双星和全网状互连三种拓扑构造。
双星构造在 ATCA 机框内有两块交流单板，每块交流单板与机框内其他的每一块单板都有一条独立通道互连
双双星构造在机框内有四块交流单板，每块交流单板与机框内其他的每一块单板都有一条独立通道互连。
全网状互联结构机框内的每块单板与其他的每一块单板都有一条独立的通道互连。不须要中央交流构造，每块单板都可以做数据转发和数据处理。具有很大的灵巧性，比较适宜机框槽位较少的系统。
ATCA 的背板数据传输包括业务平面（交流接口、更新通道）和掌握平面（基本接口、
同步时钟接口）。背板连接器的数据传输接口分布如下：
基本接口（Base Interface）可以理解为 ATCA 架构的管理掌握平面总线，一样平常在系统中用来传输掌握面信息。支持 10/100/1000 BAST-T 以太网通道
交流单板的 Base Interface 供应以太网通道与其他单板相连，每条通道因此 4 对差分线的形式在背板传输。其他单板有两条通道，分别与两块交流单板相连。
交流接口（Fabric Interface）是 ATCA 架构的业务平面的数据通道，为 ATCA 单板供应高速数据传输。Fabric Interface 供应以太网通道以供机框内单板互连。
Fabric Interface 的每个通道（Channel）由 8 对差分线（4 对吸收、4 对发送）构成，每两对差分线（1 对吸收，1 对发送）构成一个端口（Port）；Fabric Interface 支持 ATCA 架构的多种拓扑构造。Fabric Interface 支持多种传输协议。
更新通路可以理解为相临两块单板之间的专属内部链接通路，供应状态信息共享。例如在热备份系统中供应互锁旗子暗记，如备份板在规定韶光内收不到主系统有效旗子暗记，备份板将接管系统。
同步时钟接口采取冗余总线连接办法，供应 6 对/3 种时钟旗子暗记。
机框管理系统由机框管理掌握器（ShMC=Shelf Management Controller），智能平台管理接 口（ IPMI=Intelligent Platform Management Interface），智 能 平台管 理掌握 器
（IPMC=IPM Controller ）， 智能平 台管理 总线（ IPMB=IPM Bus）， 现场置 换单元
（FRU=Field Replaceable Units）和 IC 总线（Inter-Integrated Circuit）组成。
ATCA 机框管理系统由两个独立互为热备份的 ShMC 和位于各个业务板卡上的 IPMC 组
成。ShMC 是系统管理模块，完成机框设备管理、传感器/事宜管理、风扇框/电源框管理、用户管理、IPMI 协议处理、远程掩护等功能。
IPMC 位于 ATCA 架构的单板和其他机框组件上，完成其上各种关键硬件资源的监视、掌握及管理，如热插拔处理、电源管理、风扇管理等。
IPMB 总线是全体 ATCA 系统的系统管理总线，由两条 IC 总线组成，通过背板连接器
连接 ShMC 与各单板、配电框、风扇框的 IPMC，完成监控命令的下发和告警信息的上报。
IPMB 总线供应双总线或双星型配置，以冗余架构担保系统可靠性。
ATCA 电源紧张是为了知足电信级运用对大功率的需求；单板最大功率可达 200W 以上，供电办法：-48V 电源直接引入单板，在电源供给上采取双冗余电源以防止电源供给非常引发单点故障。
机箱散热系统可以分为 3 种设计办法：
①具有前方进气风扇与后方排气风扇的组合散热系统
②只有前方进气风扇的散热系统
③只有后方排气风扇的散热系统. 。
理论上，第 1 种办法为最空想，一样平常适用于 12U 以上的机箱。受高度与风扇风量影响第 2 种与第 3 种办法一样平常适用于 12U 以下的机箱，每种办法各有其优缺陷。
从前方风扇进气办法优点如下：
①风扇在正面维修方便；
②系统内为正压，故灰尘不易进入；
③风扇位于进气处，温度相对较低于排气处，风扇寿命较长；
④系统内若着火，前方进气风扇依然能坚持正常功能；
相对的，后方风扇排气办法有散热效率较佳和每一槽的风骚量较均匀的优点。
在总体方案有些大版本，须要重新定义机箱，产品机箱定义就在总体设计阶段，这时总体设计的事情是繁重而高等的。定义机箱事情量大，而且须要考虑产品的迭代升级，产品持续的竞争力，须要设计者具备全流程视野和计策能力以及技能深度和广度，对技能演进的预判能力。由于事情量大，以是繁重；由于对事情能力哀求高，以是高等。定义机箱，首先要做的第一件事情便是定规格，这个规格包含：业务规格、整框规格、单板规格。
①业务规格，这个须要知足客户期望、有市场竞争力、最合理的颗粒度。我记得大学同学刚毕业的时候去烽火通信，去南美市场，发卖光通信，当年号称密集光波分复用（DWDM），一根光纤传输 1T 带宽旗子暗记，全光通信，远间隔传输。结果同学到了厄瓜多尔，一个国家都用不了一根光纤，在那里紧张卖“猫”（调试解调器）。
以是业务规格很主要，并不是越大越好。我们当年我们做企业网，一开始没有设计专
门的设备，认为用运营商设备借用到企业网，实现归一化。用运营商架构做企业通信设备，除了几个大银行能接管这么大规格的设备，小公司都没有这样的硬件规格需求。并且由于运营商的软件构造，在企业网也显得臃肿。
②全体机箱的规格，包括的电源、功耗、散热、可靠性的规格，要担保整款知足环境运用哀求。
当业务确定之后，须要根据整机的利用场景，确定整机的电源输入的特性，整体功耗的需求，以及散热条件。电源须要考虑一次电源转换为二次电源的能力。散热须要考虑风道是否合理，不同槽位的单板散热的差异，风扇失落效模型等等。整机风道如图所示。
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128版本，包含下列资料下载：
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