刘红玉,李文涛

（国营760厂,河南新乡453009）

随着电子通信产品的组装密度不断增加,大规模、超大规模集成电路以及高阻抗高放大率使得电子部件对表面腐蚀、变质而形成的噪音、频率漂移、性能下降等各种各样的故障更敏感.金属材料的腐蚀、非金属材料的霉烂、老化等现象,直接影响到零部件、元器件的电性能、机械性能和防护性能造成各种开关和接插件的接触不良,固定件和结构件的减弱,电磁元器件的参数改变等许多不良后果,严重影响产品的性能参数,降低使用寿命,甚至使设备损坏.实践证明,采用了三防技术的电子产品,其可靠性得到了较好的增长.但随着市场对电子产品质量要求的一再提高,传统的三防技术已得不到满足.以下所讨论三防设计以及新技术、新材料、新工艺的应用,使电子产品在经济效益和社会效益得到了显著提高.

1 三防设计的内容

随着科学技术的发展,人们对三防技术的认识不断深入,对三防设计越来越重视.军用通信设备的三防性能现已成为设备重要的技术性能指标之一,并作为可靠性的一项重要内容进行试验考核.现代电子产品的三防技术已不再是一项单纯的工艺技术实施,而是技术、管理、设计、研制和生产中质量保障的综合性技术内容,确切地说,三防技术是涉及电路、结构、工艺和技术管理等内容的综合性系统工程[1].三防不再局限于防湿热、防盐雾、防霉菌等传统三防的概念上,而是涉及到材料、元器件、电路、结构、工艺等多方面的工作.设计人员应在设备研制之始就同步考虑,而且要贯穿于整个研制、试验阶段.三防设计主要包括以下三个方面的内容：材料防护,结构防护,工艺防护.

1.1 材料防护

材料防护主要是指正确,合理地选材,同时通过金属材料的冷、热加工和热处理工艺措施改善其内部结构,非金属材料的改性处理以进一步提高材料的抗蚀能力[2].根据设备的实际适用环境,选择合理的材料作为设备结构件及零部件的材料是进行三防设计的第一步,也是关键的一步.

（1）选用耐候性高的材料,从性价比来考虑,表面积较大的薄板件（厚度2mm以下）和接头、铰链等摩擦部位一般推荐使用耐候材料,组合件尽量使用同寿命材料；

（2）选择铝合金材料时,宜选用铝镁系和铝锰系防锈铝,力学性能要求较高时,应慎用硬铝；

（3）选择非金属材料时,应选用吸湿性低、耐霉菌、与金属接触不挥发腐蚀性气体的材料.

1.2 结构防护

结构防护与材料防护一样重要,大多数的腐蚀问题都能通过适当的结构设计来避免.设计中,对局部部件或整机采取密封或半密封措施,将设备与外界环境相隔离.现在已广泛应用的ATR机箱就是一种全密封结构,机箱箱体全部采用铝合金盐溶浸焊成一整体,机箱侧板与箱体的连接处均加有导电橡胶制成的密封圈,机箱的外表面防护涂覆[3].为了避免由于机械应力、热应力、积水或杂质等引起的腐蚀,在结构设计中还应采取以下措施：

（1）避免积水结构,设备的外形恰当地倾斜,在可能积水和留存湿气的空间开设排水和排气孔,并避免凹凸不平的平面等；

（2）在湿度较大的气候环境下,尽量避免采用电焊、铆接、螺纹紧固等结构形式,优先选用钣金结构或整体浇铸机箱的结构形式,以避免形成缝隙腐蚀,同时在能形成缝隙腐蚀处加以密封涂覆或加密封衬垫；

（3）在同一结构中,如使用了不同类型的金属,应选用电位接近的金属,电位差控制在0.25～0.5V之间,还应在其中一种金属上镀涂上允许与第二种金属相接触的金属镀层,或两种金属均镀涂上同一镀层,或两种金属之间涂覆绝缘保护层,或放置衬垫；

（4）在有可能产生应力腐蚀裂开的情况下,应注意避免应力集中的结构形式,并采取适当的工艺措施消除内应力.

1.3 工艺防护

工艺防护是三防技术转化实施的阶段,是依靠具体的三防的工艺将各种三防设计和材料应用于产品生产的过程,也就是三防技术工程化的过程.三防工艺人员应当参与结构设计方案拟制,若发现问题就及时反馈给结构设计人员,对结构方案中的三防问题及结构设计中的三防设计均应在工艺实施中贯穿始终.三防工艺也要起始于方案,即在工艺方案中要包含三防工艺.三防设计,除了材料防护和结构防护两方面采取措施外,还应采取工艺防护措施,以进一步提高设备的三防能力.工艺防护包括表面保护性涂层和封闭绝缘工艺.三防工艺主要以刷、喷、浸的涂覆方式将三防材料涂覆到产品表面,形成保护层.材料多为具有三防性能的清漆、油漆,主要有聚氨脂类、环氧类、丙烯酸类、硅树脂类材料.

2 三防新技术

在新技术快速发展的今天,现代三防技术从基础理论到工程应用,从产品三防设计到最终的试验验证都发生了重大变化,新技术、新材料、新工艺成为三防技术发展的方向.三防的关键是在整体设计中使三防设计向着复合型、智能型、环保型方向发展,同时采用新技术、新材料、新工艺以保障批量生产的自动化、一体化、环保化,满足电子通信产品三防技术对高性能、多功能材料的要求.

2.1 新技术——真空镀膜

真空镀膜技术是当代最先进的表面工程技术之一.不同于传统溶剂型材料的液态附着干燥后形成膜层的涂覆过程,是通过镀膜设备的作用,将镀膜材料分解成小的粒子直接在产品表面成膜.这种膜层细密均匀,结合力强,硬度高,防腐耐磨,可在各种固体形状表面镀涂膜层,并可对膜材料膜成分进行大范围调整,从而获得很多其他方法难于或无法得到的特殊表面[4].根据作用原理的差异,可分为不同方法,其中等离子镀膜在实际应用中效果很好.

等离子镀膜是镀膜材料在特定的环境下（压力、温度、电磁场等）与各种气体（氮气、氩气、氧气及乙炔气等）产生综合作用形成等离子体,经过加速后,等离子体涌向被镀产品表面,形成牢固的膜层.镀膜材料包括铝、锡、钛、铁、铜、硅等多种金属和非金属,以及金属和非金属的氧化物、氟化物、硫化物、碳化物、氮化物等,可制备多种金属及化合物涂层及其多种复合涂层.产品表面膜层将具有与镀膜材料一致的物化性能,从而使产品表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于产品材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用.可广泛应用于航空、航天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域.

2.2 新材料——纳米材料

纳米材料具有许多常规状态下材料难以比拟的优点,因此把纳米技术应用于三防材料中是获得某些特殊防护性能的途径.如紫外线对多数材料都具有加速老化的能力,而二氧化钛的材料具有良好的耐受紫外线的功能,但常态下的二氧化钛为白色粉末,若将其加入三防漆,得到的是白色的三防材料,而不是通常要求使用的无色材料.若加入纳米级的二氧化钛,由于颗粒极其细微,分布均匀后,三防材料会仍呈现原来的透明状态.由于纳米级的二氧化钛具有良好的抗紫外线、抗菌的特性,加入它的三防材料会具有良好的耐受紫外线的功能,从而达到产品抗紫外线防护的功能[5].

2.3 新工艺

虽然传统的三防工艺具有工艺成熟、技术稳定等许多优势,但其自动化程度低,持久性能差的缺点也越来越被设计人员所重视.因此,对三防工艺的改进已是迫在眉睫.

2.3.1 印制板三防新工艺 对于印制板的三防,主要是采取喷涂清漆的方式.其中喷涂时机对印制板的影响较大.改进前的工艺是在调试、例试后喷涂三防漆,虽然避免了调试、例试工作中更换器件对三防漆的影响,但由于喷漆前的工序太多,印制板的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,由于结构件的遮挡,在调试、例试后喷漆,有时印制板的焊接面被遮挡而无法喷涂,整机的三防性能无法保证.改进后的工艺是将三防漆喷涂提前到装配完成后,最大限度避免了印制板喷涂前的二次污染问题.这两种工艺进行比较,改进后的工艺方法不仅解决了以往印制板组件无法完全喷涂的问题,喷涂质量也比以前有很大的提高,大大加强了印制板组件的可靠性.

2.3.2 天线设备三防新工艺 天线设备是金属和非金属的零部件组成的电子设备在室外的工作单元.由于是室外环境,因此对天线设备来说,三防技术尤为重要.在不断地试验结果中,我们发现采用长效耐候的氟材料效果不错,但要适当增加涂层厚度.在结构设计中应尽量避免缝隙、死角、接触、应力等加速腐蚀的缺陷.对于必要的螺钉、铆钉的装配应采用湿装配,对螺纹和铆钉进行密封处理,无法避免的缝隙、接触也应进行填胶处理.另外经试验证明整体喷涂防护效果不好,喷涂应尽可能在零件时进行.

3 结束语

三防性能现已成为电子通信产品的重要性能指标之一.三防设计是提高电子通信产品可靠性和稳定性的重要手段,在产品的预研、设计、定型阶段同步进行三防技术的研究和设计.根据防护的总要求及产品的实际适用环境,采用先进的设计思想、可靠的新材料、成熟的新工艺对整机及零部件、元器件进行三防设计,可做到三防性能与成本均最优化.

[1]王健石,胡克全,吴传志.电子设备结构设计手册[M].北京：电子工业出版社,1993.

[2] 马骖.三防设计技术[J].电讯技术,1996,36（4）：5-12.

[3]杨俊.抗恶劣环境外部设备[M].西安：西安电子科技大学出版社,1992.

[4]鲁守来,卢世济,邱成悌.电子设备结构设计原理[M].苏州：江苏科学技术出版社,1990.

[5]丁小东.电子设备产品的可靠性试验[J].电子质量,2005,（2）：37-39.