2010-06-29 19:44:37 阅读11 评论0 字号:大中小
随着科学技术的发展和电子信息时代的到来,具有高技术性能和高可靠性的各类电子产品,在国民经济的各个领域中得到了广泛的应用。由于微电子技术的迅猛发展,以及多芯片模块(MCM)、高密度三维组装技术和电子组装的微小型化的出现,使电子设备的热流密度越来越高,芯片级已达300W/cm2。为适应高组装密度、高可靠性的要求,成功地研究了一些高效传热技术,诸如零热阻热管传热技术、热电制冷技术、相变冷却技术、冷板技术、低热阻技术以及微通道散热技术等。
基于数值计算技术的不断完善,电子设备计算机辅助设计与分析技术也得到了长足的发展,目前电子设备热设计正处在一个技术革新的崭新时代。
要适应高科技发展的需要,提高电子产品的热可靠性,就要掌握比较完整的热设计基本理论、热设计技术和热测试方法。
多年来,我们从事电子设备热设计,为不同的用户解决了一些复杂的问题,积累了许多实践经验,愿意和大家分享。
电子设备的结构设计,其目的在于如何使系统或装备在复杂的机械环境、电磁环境以及热环境中满足对其电性能的要求,并具有高的可靠性。
飞速发展的电子信息技术已成为我国现代化建设的一个关键技术。电子信息技术的实现依赖于电子装备的性能,包括电磁性能和机械结构性能。机械结构不仅是电性能实现的载体和保障,而且往往制约着电性能的实现。随着电子装备向高频段、高增益;高密度、小型化;快响应、高指向精度方向的发展,这种制约作用愈加凸显。
电子设备的结构设计要考虑如下四个方面:
一 机械结构因素对电性能的影响
如天线伺服驱动系统的结构谐振频率限制了控制系统的带宽;摩擦、间隙、弹性变形等对控制系统性能的影响;天线结构变形和反射面误差影响天线的效率;微波器件的加工精度与表面粗糙度对微波器件的影响等;实际上微波器件的结构设计与电气设计已经密不可分。因此必须清楚透析这些影响的机理与规律,才能正确设计结构,确保电子装备的性能优良。这是一个多种物理场的耦合问题,可归结为机械、电子、控制的耦合理论以及耦合问题的建模和求解。
二 电子设备对各种恶劣环境的防护
包括电子设备在强烈的振动与冲击下可靠工作,防止失效;在严酷环境下电子设备的温度控制,使电子元、器件温度不超过允许值;电子设备抵御外界电磁干扰的能力和避免自身对环境的电磁污染等。其特点在于使系统或装备在复杂的机械环境、电磁环境以及热环境中满足对其电性能的要求,并具有高的可靠性。此外,还有防潮、防霉、防盐雾腐蚀以及防原子、防生物化学武器等。涉及机械学、传热学、电磁场理论、环境科学、化学、材料学等多门学科。因此在电子设备的设计中必须将各种防护措施综合、统一来考虑。
三 电子组装技术
即如何将成千上万的电子元器件正确而有效地连接、组装及布局,组成一个性能满足要求的整机或系统。在组装过程中,内部要考虑各电子元器件间的互相影响;外部要考虑各种环境因素的影响,最终确保其高可靠性、易维修性及易操作性。目前电子组装技术已发展到表面安装、三维组装及微组装。其中,电路、结构、工艺密不可分。此外为了使操作人员能高效地工作,人机工程学也不容忽视。
四 电子精密机械设计
为实现电子设备的功能,往往需要精密机械,甚至大型机械与结构。典型的如雷达天线、射电望远镜天线、计算机外部设备、机器人等。雷达天线是一种典型的精密机械,其精度与精密机床相比毫不逊色;直径几十米、上百米的全可动抛物面反射器结构高精度的要求,工程上很难实现;计算机外部设备如绘图机、扫描仪、打印机等,其设计是典型的机、光、电一体化设计。这里的电子精密机械设计不同于一般概念上的精密机械设计,是为了满足电子设备性能要求的机电综合性设计。
特别需要指出的是xx电子设备与系统,由于要适应条件苛刻、问题突出、要求严格、更新快的战争环境,在民用产品中罕见应用的代价高昂的许多{jd0}新技术,率先在军事装备中获得广泛应用。在未来战争中电子战与信息战将起着至关重要的作用,这将赋予电子机械工程在加强现代化国防建设中更重大的责任,也将使电子机械工程面临新的挑战。