《电子产品可制造性设计》课件——第五章.pptx

1.整机结构设计

整机结构设计概念整机结构设计：电子产品中由工程材料按合理的方式进行连接，能够安装电子元器件及机械零部件，是产品称为一个整体的基础结构。

整机结构设计内容整机布线设计典型机械结构设计总体方案设计整机防护设计机电连接设计分机或单元结构设计

整机结构设计原则050403020106保证产品技术指标的实现保证产品可靠性指标的实现保证产品使用要求的实现保证产品具有良好的工艺性通用化、系列化、模块化采用先进的设计技术

整机结构设计顺序

整机结构设计工艺要电连接接口设计要求组装结构设计要求整机尺寸设计要求整机布局设计要求结构设计工艺要求

2.1电子产品热设计

电子产品热设计电子产品热没计：是利用热的传递条件，通过冷却措施控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在产品所在的工作条件下，以不超过规定的最高温度稳定工作的设计。

电子产品热设计的目的电子产品热设计的主要目的就是通过合理的散热设计。降低产品的工作温度，控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在所处的工作环境温度下，以不超过规定的最高允许温度正常工作，避免高温导致故障，从而提高产品的可靠性。

电子产品散热系统热传递的三种基本方式是传导、对流和辐射，对应的散热万式为：传导散热、对流散热和辐射散热。典型的散热系统如下：1.自然冷却系统2.强迫风冷散热系统3.气冷式冷板散热系统4.液冷式冷板散热系统

电子产品热设计原则根据经验，热设计一般应遵循以下设计原则：①热流密度与体积功率密度超超过一定范围，应采用强迫冷却方法。②有利于空气流动或可以安装散热器，采用强迫空气冷却系统。③温梯度及很小的部件或体积功耗密度很高的元弱件或设备，使用液冷式散热系统。④一切外露部分工作在35°C以下，本身不超过60°，面板和控制器不应超过43°C。⑤热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计等同时进行，折中考虑。⑥应最大限度利用传导、辐射、对流等基本冷却方式，避免外加冷却装置。⑦必须考虑到可维修性。⑧对敏感元器件进行温度监控装置，以保护设备安全。

自然冷却系统设计1.设计要求①尽可能缩短传热路径，增大换热或导热面积。②尽可能将组件内产生的热量通过组件机箱或安装架散出去。③尽量采用散热热阻小的导轨，增人机箱表面的黑度，增人辐射换热。④元器件的安装方向和安装方式，应能保证能最大限度利用对流方式传递热量。⑤元器件的安装方式合理，要保证元器件温度不超过其最大工作温度。⑥对靠近热源的热敏感元器件应采用热隔离措施。⑦对功率小于100mW的中小功率集成电路及小功率晶体管，一般可不增加其他散热措施。

自然冷却系统设计2.设计方法①机壳散热在机壳表面涂覆散热性能好的涂料；外壳开设通风口。②变压器散热设计固定平台加工要形成良好热接触，或在固定面上用支架垫高形成热对流。③真空元器件设计相对位置不宜过近、不宜过于靠近机壳侧壁，其他元器件不可太近。

强迫风冷散热系统设计1.设计要求①合理控制气流方向和流量，保证所有元器件在低于额定温度的环境下工作②按元器件发热量进行顺序排列。③发热量大且耐温性差的元器件，尽量暴露在冷气流中。④变压器、电感类元器件，通过传导方式将热量传到底板上。⑤发热量大的元器件尽量集中排布。⑥元器件的排列尽量减小对冷空气的传送阻力。

强迫风冷散热系统设计2.设计方法①通风管设计通风道尽量短；尽量使用直管；合理选择管道截面积。②通风口设计有利于形成热对流；出风口远离进风口；进风口低出风口高。③通风机选用应根据散热需求，合理选择风机类型。

液冷式冷板散热系统设计设计要求①优选水作为冷却剂。②确保冷却剂不会在最高的工作温度下沸腾，不会在最低温度下结冰。③直接液体冷却适用于体积及功率密度很高的元器件或设备，以及必须在高温环境条件下工作且元器件与被冷却表面之间温度梯度很小的部件。

其他冷却系统设计半导体制冷系统建立在帕尔贴效应基础上的一种制冷方法。利用这一原理可对大型CPU进行散热设计。2.热管制冷系统热管一般由管壳、吸液芯和端盖构成。利用蒸发制冷的原理，增大热管两端温差，加快热量的传递。

2.2电子产品抗振缓冲设计

电子产品的振动冲击动力产生的机械力对电子产品的影响，主要表现为振动、冲击、碰撞、惯性和离心力等。电子产品的抗振/缓冲设计主要针对的是机械力。

振动冲击影响1、振动的影响电子设备在振动环境下，可能出现疲劳效应，电性能下降、零部件失效、疲劳损伤甚至破坏现象。2、冲击和碰撞的影响冲击和碰撞力超过设备的强度极限将使设备受损破坏。3、惯性和离心力的影响

惯性和离心力能造成电子系统的误动作、信号中断或电气线路断路等故障。