军用电子设备整机三防技术研究

７２装备环境工程ＥＱＵＩＰＭＥＮＴＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＩ。ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

第６卷第４期２００９年０８月

军用电子设备整机三防技术研究范民，周广宴（中国电子科技集团公司第２９研究所，成都６１００３６）

摘要：针对电子设备在三防方面存在的问题，从整机设备的三防体系研究、三防设计技术、制造过程的工艺防护技术和典型模块的防护技术等方面进行了论述，对提高电子设备整机防护能力的方法进行了研究。关键词：防潮湿；防盐雾；防霉菌；电子设备中图分类号：ＴＪ０７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—９２４２（２００９）０４—００７２—０４

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｈｒｅｅ－ｐｒｏｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｏｆＷｈｏｌｅＳｅｔＭｉｌｉｔａｒｙＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

ＦＡＮＭｉｎ。ＺＨＯＮＧＧｕａｎｇ—ｙａｎ

（Ｔｈｅ２９ｔｈｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｌｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｅｔｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｅｃｔｓｏｆｔｈｒｅｅ—ｐｒｏｏｆｓｙｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｒｅｅ—ｐｒｏｏｆｄｅｓｉｇｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｔｙｐｉｃａｌｍｏｄｕｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｍｐ—ｐｒｏｏｆ；ｂｒｉｎｅ—ｐｒｏｏｆ；ｍｏｌｄ—ｐｒｏｏｆ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

电子设备对环境条件反应非常敏感，尤其是潮湿、盐雾、霉菌等环境对其影响更为突出。所谓三防是指电子设备的防潮、防霉、防盐雾的性能。随着对电子设备三防要求的提高，在电子设备整机的三防试验和使用过程中，暴露出多种问题，部分产品难以顺利通过按ＧＪＢ１５０一８６要求的湿热、盐雾和霉菌试验，出现明显的材料和镀、涂层的腐蚀以及电器性能明显下降的现象。目前已交付使用的装备，使用一段时间后出现了因腐蚀而引起的战术技术指标下降、使用寿命缩短的现象。通过一项专门针对在我国沿海使用‘５～１５年的电子设备腐蚀情况的调研发现，铝件白锈腐蚀和镀锌钢件的腐蚀情况较为普遍，同时由于电接触件腐蚀引起的故障发生的频率较高，已严重影响了装备的正常使用。例如：使用硬铝（ＬＹｌ２ＣＺ）材料的零件，耐腐蚀能力很差，在漆层被局部破坏后，基体材料很快被腐蚀并扩散，腐蚀部分材料均呈现粉末状。其它如铝件白锈腐蚀、缝隙腐蚀、镀层起泡、漆层起泡的现象在试验过程中腐蚀也时有发生。在我国南海海域环境条件下，军用电子整机的故障中有８０％与整机的环境因素有关。军用电子产品对环境的适应性直接影响到武器装备性能甚至使用寿命，已经成为武器系统的重要战术指标要求。

１整机三防技术体系的研究现代三防技术的范畴，已不单纯是一项工艺技术的实施，而应当涉及到电路、结构、工艺和管理的

收稿日期：２００９０６１０

作者简介：范民（１９７］），男，江苏溧阳人，工程师，主要研究方向为电子整机制造工艺及防护技术研究，曾获中国电子科技集团科技进步特等奖１次、军队科技进步三等奖１次。

万方数据第６卷第４期范民等：军用电子设备整机三防技术研究．‘７３’方方面面。产品的三防性能是设计、制造出来的。如果不重视三防设计，单纯强调工艺防护，必然是先天不足，后患无穷，甚至导致整个产品或系统失败。这些年，对于三防的认识更多的是停留在专项工艺的范畴，对于在试验和设备的使用过程中出现的三防问题也往往归结为某项专业防护工艺技术的问题，但影响一个电子整机三防性能有很多方面，从结构设计、材料的选用、镀层的选择、底漆和面漆的选择以及其它三防措施的采用等等。目前在整机或功能模块的三防设计中，往往都是在凭经验进行设计，缺乏将涉及结构、材料、镀、涂层选用等等单项防护技术有机结合起来，形成可靠的防护体系，许多时候尽管选择了三防性能良好的涂层，但由于与结构、材料和镀层匹配不好，致使整机的防护性能大大下降。因此，加强整机防护技术体系的研究尤为重要，电子整机三防的技术体系应当包括：电子整机防护优化设计技术、制造过程的工艺防护技术、功能组件模块的防护技术。应在整理和完善现有的单项防护技术的基础上，针对产品的特点，对各类典型的功能模块和产品进行三防技术体系的研究，将分散的单项防护技术有机结合起来，针对整机和各种典型的功能模块提出经试验验证可靠的防护技术体系，形成相应的三防设计和制造规范，供设计和制造时选用，可有效地提高整机设备的三防性能。２三防设计技术三防设计应当从系统和整机的方案阶段就介入，特别是在结构设计方案中，应从结构形式、总体布局、连接方式、材料选择、工艺措施等方面综合考虑，并兼顾使用、维修及可能遇到的技术成熟度等综合因素，确定优化的结构方案。在三防设计中首先应当根据设备的使用环境确定产品的防护等级，并根据防护等级的需要选择防护性能满足要求的防护体系，并将其贯彻到整个产品的设计之中。２．１材料和涂层的选择在结构件的设计上应选用耐蚀性较好的材料，对于金属材料的选择在强度允许的情况下应优先选用不锈钢和防锈铝，如强度要求不得不采用耐蚀性较差的硬铝（Ｉ。Ｙ１２ＣＺ）的情况下，应采用重防护的设计，可选用阳极氧化结合涂层的防护措施，并且应当完全涂覆。即便是对于采用不锈钢和防锈铝的情况，也应当尽可能增加有机涂层，减少金属或镀层裸露。

２．２合理的结构设计结构外形应尽可能简单，设备在正常位置时，应避免积水和冷凝液的结构，如这种情况无法避免，且处于非密封机箱内的情况下，应采取排水措施。除了结构件的防积水外，印制板的放置方向也需要注意，水平放置的印制板在湿热的环境中，容易形成冷凝水的聚积，造成器件短路和腐蚀，因此印制板组件在设计时应尽可能考虑垂直放置。在湿热试验中发现水平放置的母板容易积水，造成母板上器件腐蚀加剧，引起短路。而这种结构在一些设备中大量存在，在这种结构中应当特别注意母板排水结构的设计，且应提高母板的强度设计，避免母板变形，形成凹陷的积水面。一般情况下冷凝水会通过结构件、印制板等滑落到机箱的底板上，因此在底板设计上应选择防腐性能好的材料和镀、涂层，且应考虑排水的结构设计，排水孔应大于６ＩＴＩｍ。

２．３避免缝隙腐蚀缝隙是引起腐蚀的主要缺陷，由于缝隙的存在，使空气中的水和杂质容易在缝隙处聚积，形成电解质，从而加速零件的腐蚀。在湿热试验中也可观察到，盖板与机箱的连接处往往就是腐蚀最严重的地方，但往往在设计过程中难以完全避免，如盖板和机箱的搭接处，螺钉、螺栓的连接处、接地线的连接处等等。一般情况可以考虑密封的方式进行处理，如处于恶劣环境的零件在螺钉、螺栓装配时应采用湿装配，用底漆或密封胶填充螺纹的间隙，避免缝隙内积水；无法采取密封措施的地方（如盖板和箱体的搭接处），可考虑喷漆或涂电接触保护剂的方式。

２．４密封结构的设计为提高电子设备整机的三防性能，在机箱、机柜的设计上优先采用密封箱体的结构，实践证明，密封机箱和机柜的采用对于舰上和户外直接使用的电子设备有很好的保护作用，橡胶密封圈的设计应注意选材，既要满足设备使用温度条件的要求，又要满足ＧＪＢ１５０中规定的霉菌实验的要求。

万方数据７４装备环境工程２００９年０８月

２．５零件结构的工艺性在零件的设计上，当零件改变形状时应有足够的圆弧过渡，避免尖角的结构，提高镀层的工艺性。金属锐边上的涂层达不到要求的厚度，控制好圆角半径，最好在３ｍｍ左右。２．６电偶腐蚀问题在结构设计的过程中应尽量避免异种金属的直接接触，减少电偶腐蚀问题，但在电子设备的设计过程中，由于电磁兼容、接地以及其它电性能的要求，异种金属直接接触的结构往往无法避免，对于这种情况，应当通过选择电位差较小的材料或中间镀层来减少电偶腐蚀的影响，同时应当避免小阳极大阴极的结构。２．７其它三防措施非密封机箱的内表面和内部组件应喷漆保护，而处于非密封机箱内的元器件、外购件的三防等级应满足整机的环境使用要求。如果所采用的元器件、外购件无法满足设备的三防要求，又必须采用时，那么在结构上应该采用密封机箱的设计。３制造过程的工艺防护技术在生产过程中，由于影响材料表面防护体系的划伤、腐蚀损伤、残留腐蚀物等对产品的三防性能影响较大，同时，在制造过程中由于工艺方法和操作的不合理都会对产品的三防性能产生较大的影响。所以制造过程除严格按工艺文件或工艺细则的要求执行外，还应特别注意下列问题。１）制造过程中应采取适当措施以维持腐蚀预防的完整性并防止引进腐蚀或腐蚀因素。２）采用的加工工艺不能降低材料的防护性能，应尽量采用能提高材料防护性能的加工工艺。例如：防锈铝Ｉ。Ｆ６在退火状态其三防性能明显好于冷作硬化状态。因此对于加工过程中存在明显的冷作硬化或焊后应力较大时，均应安排专门的退火工艺。３）加工过程中零件不应有超出规定的表面防护体系划伤、腐蚀损伤或残留腐蚀介质。４）加工、装配、调试后的整件应进行清洁处理，去除多余物和灰尘。５）零部件及半成品件存放、搬运过程中应采取防护措施，避免破坏镀层。６）涂层的质量控制：涂层质量的优劣，不但取决于涂料本身的质量，还取决于施工工艺的质量。涂漆前零部件的表面清洁程度，直接影响涂层的附着力，表面处理后的零件应尽快喷漆，铝及铝合金部件阳极氧化、化学氧化后，一般应在２４ｈ内喷漆，钢件磷化后应在２４ｈ内喷漆，喷砂处理后应在６ｈ内喷漆。

４典型功能组件和模块的防护技术

４．１印制板的三防技术

对于印制板组件的防护，主要是采取喷涂清漆（“三防”漆）的方式。“三防”漆涂敷在印制电路板上能提高印制电路板在贮存和工作期间的抗恶劣环境（盐雾、湿热、霉菌）的能力，并增强元器件抗冲击、震动的能力。它能防止由于气温骤然变化产生“凝露”时，使印制导线间漏电短路甚至击穿。对于工作在高电压及低气压条件下的印制板可改善导线问电晕、飞弧，提高工作可靠性。对于在沿海使用处于非密封腔体内易被盐雾侵蚀和温度骤然变化产生“凝露”的情况下，“三防”漆的喷涂尤为重要。喷涂“三防”漆对电子设备的性能会产生一些不良影响，主要是增加分布电容，会使一些精密电路和高阻抗电路原有的参数和特性改变，这类电路的防护应在设计阶段综合考虑，并经过相应的试验验证。目前常用的“三防”涂层主要有１８３１、Ｓ０１—３、ＤＣｌ—２５７７、真空气相沉积（Ｐａｒｙ！ｅｎｅ）等几种工艺。１８３１和Ｓ０１—３主要用于工作频率在２００ＭＨｚ以下的

低频电路板的防护，ＤＣｌ—２５７７主要用于工作频率在１Ｇ以下的高频电路板的防护，Ｐａｒｙｌｅｎｅ可以用于工作频率较高（２Ｇ以上）的微波印制电路的防护。根据产品特点和使用环境要求选择合适的“三防”涂层后，喷涂时机对印制板的三防效果影响较大。以往采用的工艺是在调试、例试后喷涂“三防”漆，虽然避免了调试、例试工作中更换器件时对“三防”漆的影响，但由于喷漆前的工序太多，印制板组件受污染的概率较高，喷漆前的清洗很难彻底清除各种污染物，对喷漆质量影响较大；另外，由于结构遮挡的原因，在调试、例试后喷漆时，有时印制板的