電子產(chǎn)品設計原理與應用

前言

　　本書是根據(jù)電子工藝與管理專業(yè)的培養(yǎng)目標和“電子組裝工藝與設計”課程的教學大綱要求編寫的。電子工藝與管理專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展的，服務于生產(chǎn)、管理第一線需要的，在電子產(chǎn)品制造領域從事工藝設計、結(jié)構(gòu)設計、裝配與調(diào)試，以及生產(chǎn)過程管理等方面工作的高級技術(shù)應用性人才?！　‰娮蛹夹g(shù)發(fā)展迅猛，電子工業(yè)生產(chǎn)中的新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，促進了整個產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。計算機的廣泛應用，CAD，CAPP與CAM集成系統(tǒng)的完善，進一步推動了電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命。進入20世紀90年代，各國開始實施大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略方針，電子工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有了巨大變化和發(fā)展。這些變化主要表現(xiàn)在：各類電子器件和生產(chǎn)技術(shù)之間相互滲透，生產(chǎn)日趨規(guī)?；妥詣踊患呻娐返陌l(fā)展，器件、電路和系統(tǒng)之間的密切結(jié)合，電子產(chǎn)品制造業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)界限日益模糊；電子技術(shù)與計算機應用技術(shù)日益緊密結(jié)合，電子工業(yè)已從單一的制造業(yè)過渡到電子信息產(chǎn)業(yè)。電子設備及各類電子產(chǎn)品正是隨著電子工業(yè)發(fā)展而孕生，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)與計算機應用技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。　　為適應電子技術(shù)的發(fā)展和電子工藝與管理專業(yè)教學的需要，本書根據(jù)教學大綱并結(jié)合課程教學的實際情況編寫而成，全書共5章，主要內(nèi)容有：電子設備設計概述、電子設備的熱設計、電子設備的電磁兼容設計、電子設備的結(jié)構(gòu)設計和電子設備的工程設計?！　”緯牡?章由曹白楊和王曉編寫，第2章由孫燕、關曉丹和楊虹蓁編寫，第3章由王曉、孫燕和梁萬雷編寫，第4章由曹白楊、孫燕、梁萬雷和劉健編寫，第5章由曹白楊、楊虹蓁和曹新宇編寫。全書由曹白楊負責統(tǒng)稿，李國洪教授擔任本書的主審。　　由于我們時間倉促，水平有限，書中一定還存在不少問題，為了不斷提高教材質(zhì)量，我們熱切地希望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《電子產(chǎn)品設計原理與應用》以電子工藝與管理類學科面向21世紀課程體系和課程內(nèi)容的改革為目的，以強化學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為出發(fā)點，針對應用型本科及高職高專教學的特點編寫而成，主要包括電子設備設計概述、電子設備的熱設計、電子設備的電磁兼容設計、電子設備的結(jié)構(gòu)設計和電子設備的工程設計，在內(nèi)容上力求做到結(jié)合新穎而詳盡的設計實例，深入淺出，信息量大，注重實踐，使未接受過電子產(chǎn)品設計的電子類專業(yè)學生和工程技術(shù)人員在使用《電子產(chǎn)品設計原理與應用》后能迅速進入該領域，掌握從事電子產(chǎn)品設計工作所必備的基本能力和技能。

書籍目錄

第1章 電子設備設計概述/11.1 緒論/11.2 電子設備結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容/21.3 電子設備的設計與生產(chǎn)過程/41.3.1 電子設備設計制造的依據(jù)/41.3.2 電子設備設計制造的任務/41.3.3 整機制造的內(nèi)容和順序/61.4 電子設備的工作環(huán)境/71.5 溫度、濕度和霉菌因素影響/101.5.1 溫度對元器件的影響/101.5.2 濕度對整機的影響/111.5.3 霉菌對整機的影響/121.6 電磁噪聲因素影響/131.6.1 噪聲系統(tǒng)/131.6.2 噪聲分析/141.7 機械因素影響/161.7.1 機械因素/161.7.2 機械因素的危害/171.8 提高電子產(chǎn)品可靠性的方法/18第2章 電子設備的熱設計/192.1 電子設備的熱設計基本原則/192.1.1 電子設備的熱設計分類/192.1.2 電子設備的熱設計基本原則/202.1.3 電子設備冷卻方法的選擇/212.2 傳熱過程概述/212.2.1 導熱過程/222.2.2 對流換熱/232.2.3 輻射換熱/232.2.4 傳熱過程/242.2.5 接觸熱阻/252.3 一維穩(wěn)態(tài)導熱/262.3.1 傅里葉定律/262.3.2 通過平板的一維穩(wěn)態(tài)導熱/272.3.3 通過多層平板的穩(wěn)態(tài)導熱/282.3.4 通過圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導熱/292.4 對流換熱/302.4.1 對流換熱的基本概念和牛頓公式/312.4.2 邊界層概述/332.4.3 相似理論概述/362.4.4 對流換熱情況下的準則方程式/442.5 輻射換熱/452.5.1 熱輻射的基本概念/452.5.2 熱力學基本定律/472.5.3 太陽輻射熱的計算/502.6 傳熱過程/512.6.1 復合換熱/512.6.2 傳熱/522.6.3 傳熱的增強/542.6.4 傳熱的減弱/562.7 電子產(chǎn)品的自然散熱/572.7.1 電子產(chǎn)品機殼的熱分析/572.7.2 電子設備內(nèi)部元器件的散熱/592.7.3 功率器件散熱器的設計計算/622.8 強迫風冷系統(tǒng)設計/672.8.1 強迫風冷系統(tǒng)的設計原則/672.8.2 強迫風冷卻的通風機（風扇）選擇/712.9 電子設備的其他冷卻方法/752.9.1 半導體致冷/752.9.2 熱管/76第3章 電子設備的電磁兼容設計/803.1 電磁兼容設計概述/803.1.1 電磁兼容設計的目的/803.1.2 電磁兼容設計的基本內(nèi)容/813.1.3 電磁兼容設計的方法/833.2 電磁干擾的抑制技術(shù)/833.2.1 電磁兼容的基本概念/833.2.2 電磁環(huán)境/843.2.3 噪聲干擾的方式/853.2.4 噪聲干擾的傳播途徑/863.2.5 電磁干擾的抑制技術(shù)/923.2.6 典型電磁兼容性問題的解決/943.3 屏蔽技術(shù)/953.3.1 電場屏蔽 /963.3.2 低頻磁場的屏蔽/983.3.3 電磁場屏蔽（高頻磁場屏蔽）/993.3.4 孔縫屏蔽/1023.4 接地技術(shù)/1043.4.1 接地/1053.4.2 安全接地/1063.4.3 信號接地/1083.4.4 地線中的干擾和抑制/1113.4.5 地線系統(tǒng)的設計步驟及設計要點/1133.5 濾波技術(shù)/1143.5.1 電磁干擾濾波器/1143.5.2 濾波器的分類/1163.5.3 電源線濾波器/1193.6 印制電路板的電磁兼容設計/1203.6.1　單面板和雙面板/1213.6.2　幾種地線的分析/1233.6.3　多層板/124第4章 電子設備的結(jié)構(gòu)設計/1294.1 產(chǎn)品設計概論/1294.1.1 產(chǎn)品設計基本概念/1294.1.2 產(chǎn)品設計基本內(nèi)容/1314.1.3 產(chǎn)品設計程序與方法/1354.2 機箱概述/1384.2.1 機箱結(jié)構(gòu)設計的基本要求/1384.2.2 機箱（機殼）的組成和基本類型/1394.2.3 機箱（機殼）設計的基本步驟/1404.3 機殼、機箱結(jié)構(gòu)/1414.3.1 機殼的分類/1414.3.2 機箱（插箱）的分類/1434.4 底座與面板/1464.4.1 底座/1464.4.2 面板的結(jié)構(gòu)設計/1564.4.3 元件及印制板在底座上的安裝固定/1594.5 機箱標準化/1624.5.1 概述/1624.5.2 積木化結(jié)構(gòu)/163第5章 電子設備的工程設計/1655.1 機械防護/1655.1.1 機械環(huán)境/1655.1.2 系統(tǒng)的振動分析/1665.1.3 減振與緩沖的基本原理/1715.1.4 隔振和緩沖設計/1725.1.5 隔振和緩沖的結(jié)構(gòu)設計/1785.2 電子設備的氣候防護/1805.2.1 腐蝕效應/1805.2.2 潮濕侵蝕及其防護/1835.2.3 霉菌及其防護/1845.2.4 灰塵的防護/1865.2.5 材料老化及其防護/1865.2.6 金屬腐蝕及其防護/1885.3 人-機工程在電子設備設計中的應用/1915.3.1 人-機工程概述/1915.3.2 人-機工程在產(chǎn)品設計中的應用/1935.4 造型與色彩在電子設備設計中的應用/1995.4.1 造型基本概念/1995.4.2 美學與造型/2005.4.3 色彩的設計/2035.5 電子設備的使用和生產(chǎn)要求/2075.5.1 對電子設備的使用要求/2075.5.2 電子設備的生產(chǎn)要求/209參考文獻/211

章節(jié)摘錄

　　評定一部電子產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，通常包括以下幾個方面內(nèi)容?！　、僭O備所能達到的技術(shù)指標?！　、趯τ诳删S修的產(chǎn)品，在規(guī)定的時間內(nèi)，要求無故障工作時間長：而當出現(xiàn)故障時，要能迅速排除，恢復正常。即設備工作的有效性高?！　、郛a(chǎn)品工作的可靠性高。這里包括：　　·設計和制造過程中，對可靠性影響因素的控制，如元器件的正確選用、電路的形式、機械結(jié)構(gòu)的合理以及工藝的先進性等?！　　げ僮骱凸芾砣藛T的技術(shù)水平，操作的熟練程度以及維護的手段?！　　きh(huán)境防護水平，如對溫度、濕度、氣壓和振動沖擊的防護、儲存和運輸?shù)臈l件等?！　『苊黠@，產(chǎn)品的質(zhì)量不僅體現(xiàn)在技術(shù)指標的先進性上，而且還與工作的可靠性以及執(zhí)行其技術(shù)功能的有效性有關?！　∫话銇碚f，提高產(chǎn)品工作可靠性的方法有下列幾個方面?！　、龠M行環(huán)境影響因素試驗?！　　し€(wěn)定性試驗。將產(chǎn)品置于人工模擬的工作環(huán)境之中，按照技術(shù)指標的要求，考核產(chǎn)品抵抗每一種環(huán)境影響因素的能力。如耐溫、耐濕和耐壓的穩(wěn)定性；不滲水性以及耐振動、沖擊和加速度等各種穩(wěn)定性項目的試驗?！　　ぞC合性試驗?？简灝a(chǎn)品在綜合因素的作用下，所能達到的性能指標。這種試驗比較接近于實際使用情況，所以在環(huán)境試驗中占有重要地位。　　應該指出，對于各種產(chǎn)品環(huán)境試驗條件的擬定，必須根據(jù)具體的使用情況來考慮。例如，產(chǎn)品的循環(huán)試驗，對不同的試驗順序所產(chǎn)生的試驗結(jié)果就不一樣。以氣候因素的循環(huán)試驗為例，其順序為高溫一潮濕一低溫。產(chǎn)品先在烘箱中進行加溫，使元器件受熱干燥。然后將其放進潮濕箱，在毛細力作用下，使元器件吸潮。最后置于冷凍箱中冷卻，由于熱脹冷縮的結(jié)果，如果產(chǎn)品的質(zhì)量不好，必將引起破裂?！　、诓捎脗浞菹到y(tǒng)（冗余系統(tǒng)）。把單個元件或整套系統(tǒng)并聯(lián)起來作為備用，這是提高可靠性一種有效的手段。但這樣做使整個系統(tǒng)的體積、重量和費用都增加，因此只有在較重要的產(chǎn)品中（如導彈制導和原子彈引信等）才采用。

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