发布时间：2023-08-08 16:52:17
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电子设备结构设计样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
电磁兼容，指的是电子设备正常运行的一种状态，在电子设备的运行过程中，电子线路产生的电磁不会影响电子设备的应用，也就是对其不会产生电磁干扰，准确地讲，良好的电磁兼容性表现为电子设备、电子系统、电子线路在特定的电磁环境中运行，且彼此互不干涉互不影响，不会影响电子设备的整体功能，保证电子设备运行环境的稳定，保障电子设备的正常安全运行，不会产生负面影响，破坏电子设备，即各项电子功能并存且互相促进的一种状态。只有电子设备在结构设计中充分考虑并摆脱了电磁的干扰，才能够确保自身的有效运行，提高运行水平和生产效率，为电子行业及相关行业的发展奠定坚实的基础。以飞机的电子设备为例，飞机上的电子设备包括常见的导航系统、天线系统、通信系统、雷达系统等，电磁环境极为复杂，因此会产生极大的电磁干扰，如果处理不当将会给飞机的正常飞行埋下安全隐患。如果能够保证这些电子设备的电磁兼容性，就能够使彼此正常运行，发挥出最大效力且互不干扰，促进各部分的平衡稳定，这是飞机安全飞行的重要保障。因此，电磁兼容对电子设备的运行极为重要，不容忽视。
二、电子设备结构电磁兼容设计的目的
当今社会中，电子设备的正常运行，是基于电磁兼容的基础上，电磁兼容能够保证电子设备的运行不受电磁的干扰，就能够很大程度上避免电子设备细节部分和个别部位的不良反应，使电子设备的性能达到最大化，提高电子设备的运行效率，提高整个行业的生产率。众所周知，当前社会科学技术的不断发展促进了电子设备应用的广泛性，与各个行业各个领域息息相关，一旦运行的电子设备出现某些一时间不可解决的故障，就会影响整个行业的经济发展，极大地威胁整个行业的安全稳定。因此，电子行业在设计电子设备的时候，首先要考虑到影响电子设备电磁兼容的条件和因素，考虑到电磁不兼容的种种迹象和表现，以尽快采用技术手段进行调整解决，以免电子设备投入使用后出现电磁不兼容的情况，影响电子设备的正常运行。电磁兼容，简而言之就是控制电磁干扰，消除电磁干扰，使电子设备与其他的设备在特定的电磁环境中工作运行时，保证彼此的和谐稳定，保证电子设备各部分性能的正常。一个可以投入广泛使用的电子设备不仅不会辐射有害能量，而且也不会受到不相关的辐射影响。因此，电磁兼容设计的目的是为了电子设备的正常运行和广泛应用，是当今社会电子行业发展的整体走向和目标。
三、电子设备结构设计中保证电磁
兼容的方法和措施在电子设备结构设计中，需要通过采用特定的技术手段保证电子设备的电磁兼容性，以减少甚至消除电磁干扰，避免部件受到不良辐射反应而损坏，降低电子设备的整体性能和运行效率，影响整个行业的发展。新型电子产品研究开发之初，首先要对电磁兼容有一个概念性的把握，并在后期研发的时候充分考虑到电磁兼容的影响因素，进行相适应的电磁兼容开发设计，避免重复开发和资源浪费。在设计之初采取措施保证电磁兼容是最最经济节约的方法，避免了后期维修调整的人力物力的浪费。现实生活中，很多已经投入使用的电子设备如果出现电磁兼容问题维护成本极高，甚至根本没有解决办法，因此，电子设备的结构设计要做到未雨绸缪，减少不必要的麻烦和损失。目前，最常见的电子设备电磁兼容的方法有滤波、屏蔽、接地三种，这是有效消除电磁干扰的重要举措。
1电磁滤波
电磁滤波，是常见的影响电磁兼容性的因素，是压缩信号回路所致，并且会对频谱产生严重干扰，电磁滤波的存在不仅能影响干扰源的发射，而且会有效抑制干扰源频谱分量对其他设备元件如敏感设备、电路、元器件的影响。简单地讲，电磁滤波通过某种特定方式过滤信号中的特定波段频率，这种方式能够有效抑制干扰，因此，在处理电子设备结构设计中的电磁兼容问题时可以考虑在内并加以应用实施。在电子设备的运行过程中，正在运行的电路会产生一些较强的干扰信号，这些干扰信号能够通过电源线、信号线以及控制线等方式对整个电路产生巨大的干扰作用，因此，设置滤波电路已然成为当前公用电源线的发展走向和趋势，这是保证电路安全稳定，减少电路干扰，提高电子设备安全稳定的重要方式。滤波电路的设置需要掌握一定的方法和技巧，铁氧化体磁环\穿心电容、三端电容是最常见的选择器件，是有效改善电路特征的重要元件。在滤波电路设置中，还需要保证所有的电源滤波器外壳与电子设备的接地点连接在一起。只有保证滤波电路设置的合理性，才能提高电磁滤波的效率和质量，提高电磁兼容，保证电子设备正常运行和整个电子行业的发展。
2电磁屏蔽
电磁屏蔽是目前解决电磁兼容问题的最有效方法，电磁屏蔽的优点是有效地将内部电磁辐射控制在一定范围，即限制内部电磁越出既定的领域，与此同时，还能够防止外部电磁辐射的入侵，切断电磁波，减少不必要的损害。当前，电子设备出现的大多数电磁兼容问题都能够通过电磁屏蔽这种技术解决，这种方式还能够保证电路的正常工作。
2.1电磁屏蔽的作用
电磁屏蔽的作用是极大的，通过对两个不同的空间区域进行金属隔离，达到控制整个电场、磁场、电磁波的目的，使一个空间区域对另一个空间区域的辐射和感应控制在可控范围。也就是充分发挥屏蔽物体的作用，将诸如电缆、元部件、电路、组合件甚至整个系统的干扰源包围控制，阻断干扰电磁场的对外扩散；与此同时，还需要充分利用屏蔽物体将系统、电路、电子设备有效包围起来，以防止它们受到外界电磁场的影响。目前，电磁屏蔽技术是当前有效解决电磁辐射的方法，能够有效保证电磁兼容，促进电子设备的正常运行。
2.2电磁屏蔽的注意事项
2.2.1电磁屏蔽的时候，一定要注意电磁屏蔽板的放置，一定要将其尽可能地靠近被屏蔽的机械设备，同时电磁屏蔽板要尽可能地与地面相接，这是有效发挥电磁屏蔽效果的关键，越靠近被屏蔽的器械元件，电磁屏蔽板所分布的电容容量就会相应地越大。
2.2.2电磁屏蔽板的时候，电磁屏蔽板的整体屏蔽效果还会相应地受到屏蔽板本身形状的影响，实践证明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形状是全封闭状态，并且最好是金属盒电场。
2.2.3电磁屏蔽的时候，电磁屏蔽板选择材料的时候要求也很高，经过实践调查研究，良性导体材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常见的有铜、铁、铝等，与此同时，还需要注意屏蔽材料的厚度，这个需要根据实际强度灵活把握，只要屏蔽材料的厚度符合强度要求即可。
3接地技术
电子设备结构设计的电磁兼容，还会充分运用到接地技术，接地，并不是字面上理解的与土地地面相连，而是为电源和信号提供回路和基准电位。接地技术的使用有一定规则和标准，而不是随意的。接地技术的使用必须保证接地的安全性，电子设备所使用的金属质地的外壳一定要与地面相接，这是充分保障生命财产安全的重要举措，还能够确保电子设备的有效性和稳定性，保障电子电路的正常运行，杜绝静电损坏等不良情况的出现。接地技术的使用还包括工作接地，工作接地这种方式相信大家都不陌生，主要指的是单板，母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，这些参考点或参考平台相当于信号回流的安全性通道，原则上认为这个通道的阻抗性是极低的。在使用接地技术的时候，一定要保证工作接地的正常，因为他的好坏直接影响整体的信号质量。因此电子设备结构设计中，熟练掌握工作接地的方法极为必要，不仅能够最大限度地减少电路间的电磁干扰，而且确保了电子设备的电磁兼容，提高了电磁兼容的可能性和稳定性。以下将简单接受接地的主要目的。电子设备接地技术的目的很明晰，就是为了最大程度上减少甚至避免电路之间的彼此干扰。通常我们提到的接地技术的目的有以下三个：
（1）接地技术的使用能够使整个电路系统中的单元电路有一个公共的参考零电位，这是保证电路系统稳定工作必要条件。
（2）接地技术能够有效防止外界电磁场产生的不良干扰。为了避免电荷形成的高压引起电子设备内部起火放电产生不良干扰，可以选用机壳接地，这样可以使大量电荷得以释放，这些积累在机壳上的大量电荷的排放可以减少电磁干扰，保证电子设备的正常运行。此外，要想获得较好的屏蔽效果，还需要根据线路对屏蔽物体进行挑选，并为其选择合适的接地，这样才能保证电子设备的有效运行。
（3）接地技术能够有效保证工作的安全性，如果发生直接雷电的电磁感应，可以有效保护电子设备，避免电子设备的意外毁坏；如果工频交流电源的输入电压由于绝缘不良的原因与机壳直接相通的时候，可以有效保护操作人员的人身安全，以免发生触电事故。因此，接地技术也是有效防止电磁干扰的重要方法，正确使用将会大大减少电子设备使用后的故障发生频率，保证电子设备的正常运行，促进电子行业的发展。
四、结语
关键词自动化焊接技术；水电设备结构件；应用
中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0099-01
水轮发电机组中的焊接结构件多为大型构件，对焊缝质量要求高，且焊接熔敷量大。在过去由于采用CO2半自动气体保护焊来焊接水电设备结构件，焊工技术水平的高低直接决定了焊接的质量。而自动化焊接技术则不然，它具有较好的稳定性，能够通过自动化机械装置和自动化控制装置来代替人工焊接作业。采用自动化焊接技术可以大大降低劳动强度、改善劳动条件，还可以有效地节约人工成本及焊丝成本，提高生产效率。本文就自动化焊接技术在水电设备结构件中的应用进行探讨。
1热丝TIG自动焊在模型试验机管路中的应用
热丝TIG焊是指将母材用非熔化的钨电极来进行熔化，同时填充材料采用焊丝，这种方法能够较好地降低母材的稀释率，调节焊接熔池的热输入量，且无弧光、无飞溅、电弧稳定性高，尤其适用于对于焊缝外观要求高的焊缝和精加工坡口。某厂所生产出来的模型试验机中，需要焊接某些管路，这些管路的坡口为精加工坡口，母材为奥氏体不锈钢，完全符合自动化焊接技术的适用范围。所以，利用倾斜钨极的摆动功能，引入热丝TIG自动焊接技术及设计工装来充分熔合窄坡口两壁的母材，用多层多道的熔敷方式来进行相应的焊接，结果证明，焊缝质量为优质。
2底环、顶盖、转轮体上自动化带极堆焊技术的应用
众所周知，转轮体是一种标准的回转件，其实体外形的一致性较佳。应该将工件通过滚轮架或者变位机来将其放置到适当的位置进行带极堆焊。自动化焊接可通过转动转轮体来实现，枪头在自动化带极堆焊过程中可以出于不动的位置。为了大幅度提高焊接质量和焊接速度，可以基于底环、顶盖、转轮体等水电设备结构件的斜面状况和实际尺寸，将普通焊丝用不同带宽的焊带（带宽通常为30～60 mm）来进行代替堆焊。此外，对于底环、顶盖等平面，也可采用自动化带极堆焊技术来进行不锈钢堆焊，起到耐磨、防腐蚀的效果。另外，焊缝表面通常会出现较为明显的凹凸不平现象，会影响到焊接外观，所以，需要在表层进行修饰焊。修饰焊的外观应该满足以下一些要求：①焊缝表面要超过母材表面，及时打磨焊缝表面超标部分，让母材与焊缝表面保持较为圆滑的过渡状态，不能伤害母材，这样也就不会在日后出现锈蚀点；焊缝表面在每侧的宽度应该达到0.5～2.0 mm；③没有出现焊点、夹渣、裂纹、气孔、飞溅、熔合等明显缺陷，外观应该保持均匀一致。
3焊接机器人的应用
焊接机器人主要适用于焊接巨型水电机组，巨型水电机组的水轮机转轮通常都具有450 t，焊接是整个转轮制造最关键的工序，工作量很大，每完成一整的转轮焊接，需要10-12 t的填充焊接材料。自动化焊接技术的应用能够保证焊接质量，也能够大幅度提高焊接的工作效率。通常焊接机器人都会配备双丝埋弧焊、直流埋弧焊两个焊接电源，焊接方法采用埋弧焊接法，每个焊接机头所具有的自由度都为六个，能够实现过渡角焊缝的焊接和坡口填充。但是值得注意的是，巨型水电机组的水轮机转轮由于结构限制和焊接方法制约，很难实现全部自动化焊接，即便采用了大型焊接变位机，60%的焊接量还是都需要通过手工半自动焊接方法来完成，只有40%的焊接量能够通过焊接机器人来完成。
4窄间隙埋弧焊的应用
窄间隙埋弧焊是一种较为成熟、且效率较高的焊接技术，被广泛地应用在制造业的多领域。在水电设备结构件焊接过程中，我们主要将窄间隙埋弧焊用于水轮发电机大轴、水轮机、轴锻件、大厚板拼焊的焊接过程中，经济效益显著，工作效率较高。众所周知，水利发电机组中最重要的部件之一为水轮发电机大轴和水轮机大轴。我国长期以来都是依靠进口采购整体锻件来加工成成品，成本较大、供货困难。为了对这个问题进行解决，最为明智的选择就是自己焊接成整体，只采用轴锻件分段锻制、供货。哈尔滨电机厂有限责任公司采用这种方法已经完成了多个大型水电站机组的水轮发电机大轴、水轮机大轴的焊接工作，基本是焊接一次合格，焊接坡口最深可达450 mm。目前国内制造企业还开发出了分段焊接水轮机大轴、钢板分段卷制的工艺技术，用窄间隙埋弧焊接方法来完成环形焊缝和纵向焊缝的焊接工作，从而大幅度提升焊接制造水平，这使得产品的制造周期大幅度缩短，也能够降低国内企业对于大型铸锻件的依赖程度。
5半自动气体保护焊的应用
由于水电设备结构件结构较为复杂，工序较为复杂，因此，通用的自动化焊接方法应用范围极其有限，焊接辅助时间也较长。半自动气体保护焊接方法也就成为了水电设备结构件的主要焊接方法之一，其主要特点就在于其焊接效率高、工作较为灵活，已经成为了目前发展较快的焊接技术。
6自动埋弧焊小车的应用
自动埋弧焊小车具有下述优点：采用双驱动送丝，寿命长、动态响应快、惯量低、扭矩大，结构紧凑，所有部件均可方便灵活地拆装，满足客户各种实际需要。结构灵活、调整方便，适应多种位置焊接，欢迎埋弧焊机主机厂定制，四轮驱动，手动离合，运行平稳，可靠性好；可焊接碳钢、不锈钢、铜及合金等金属材料；合金钢送丝轮，使用寿命长，生产效率高；三拖板六自由度及组合式丝盘架，可实现多种焊接方式。
7结束语
总之，自动化焊接技术在水电设备结构件制作中具有极为重要的作用，应用较为广泛，能够获得良好的焊缝质量，还可以提高劳动效率，产生较大的社会效益和经济效益。
参考文献
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关键词：人机工程学 工作行径路线 容膝空间 视角范围
中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）0006-02
雷达电子设备方舱作为雷达设备以及操作员的主要载体，是雷达系统的主要组成部分[1]。随着社会的进步以及人们对于工作环境的舒适性要求越来越高。方舱内部的结构布局显得尤为重要，其中方舱内部的设计内容主要包括噪音的控制、通风设计、照明设计、色彩与内饰设计以及人机工程设计[2-3]。该文基于传统方舱进行改进，提出新一代方舱内部的结构设计方案。
1 方舱的内部主要构成
电子设备方舱内部的关键设备主要包括显控台、设备机柜、工作台、配套工具以及空调，见图1。方舱的内部结构设计主要根据内部的有限空间进行关键设备的布局，传统的设计方法主要是依据设计经验或设计模具现场体验修正。该文基于现有软件（DELMIA[4]和keyshot）进行方舱内部设备的布局设计以及优化，有效地降低劳动设计强度，减少设计成本，为方舱内部结构布局提供设计依据。
2 方舱内部布局设计
对于方舱内部设备的布局设计，该文借助于人机工程仿真软件DELMIA进行辅助设计，主要是对方舱内人员行为路线、操作区域容膝空间以及可视范围的优化。
2.1 工作行为路线优化
工作人员进入方舱的工作路线主要为：①进仓②打开仓内照明③开启仓内电子设备④开启显控台设备进行仓内工作。整个仓内设备的不同布局会影响到工作人员的工作活动路径。为了能营造更好的工作环境以及提高员工的工作效率及舒适感，本文利用人机工程分析软件――DELMIA进行工作路径的仿真分析。
首先可以直接利用CATIA软件进行方舱三维模型的建立，也可以通过PROE、UG等软件建立方舱三维模型，然后导入DELMIA软件的人机仿真工作环境内。操作人员的建立，利用DELMIA软件中的Human Builder功能设置工作人员身高、性别等相关参数可以方便快捷的建立出工作人员的三维模型，见图2。
基于以上初步工作的完成，借助于DELMIA的人机仿真平台按顺序创建工作环境、创建流程计划、创建仿真、增加仿真动画、分析仿真动作。经过此一系列步骤即可生成操作人员的仓内工作动画，并进行工作路径的优化，见图3。对于不同的方舱内布局，可以用同样的方法进行方舱内人员工作路径的仿真优化，设计出舱内设备的初步布局。
2.2 容膝空间分析
工作人员在进行操纵工作的过程中，如何才能确保具有合理的容膝空间，使得人员能工作得更舒服，这是个方舱设计的关键问题。该文借助DELMIA仿真软件进行工作人员容膝空间和工作视角分析，以2.1节中建立的方舱和工作人员模型，进行工作容膝仿真，见图4。通过容膝分析可以优化显控台工作平台的结构设计。
2.3 视角分析
在整个舱内行径分析的过程中，可以借助于DELMIA的Open Vision Window功能对工作人员的视角范围进行实时监测，如图5所示。
图5（b）表示工作人员走向显控台某一时刻（见图5a）的视野范围内所见。在借助于软件分析过程中，可以时刻显示工作人员在动态行径过程中任意时刻的所见。通过此分析可以优化布局使得工作人员在舱内工作过程中具有更加宽广的视野范围。
3 结语
该文基于人机工程仿真软件――DELMIA，提出了一种电子设备方舱舱内布局设计的新方法。利用该文提出的方法可以更加直观的对舱内工作人员行径路线、容膝空间以及视角范围进行分析。对不同的舱内布局进行比对分析，从而设计出更优的舱内设备布局。基于人机工程仿真软件的舱内布局设计，可以降低设计成本，缩短研发时间，降低劳动强度。
参考文献
[1] 杨会越.雷达方舱的布局设计探讨[J].电子机械工程，2008，24（6）：14-17.
[2] 卢德辉，郭黎.某雷达电子设备方舱设计[J].电子机械工程，2012，28（6）：37- 39.
关键词：星载电子设备；“弹簧帽”结构；表面贴装技术；热分析
中图分类号：TN803;TP302 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)2201503
Heatspreader Structure Design and Optimization of the Spaceborne SMT Chips
ZHU Jinbiao
(Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing,100190,China)
Abstract：Characteristics of SMT chips of high power are that the heat-sink plane of them is on the top and there are hundreds of pins welded on the PCB.As a rule,the method of taking off the heat of the chips is to press an un-spring metal plane on the chips.The disadvantage of this method is the positive pressure brought to chips can not be concroled,that is to say,little pressure on chips will get more thermal resistence so that the method does not well in spreader heat,on the other hand,more pressure will get pins of chips breaks while satellite being launched.This paper designs a sping-cap-structure,analyzes and optimizes these structures using flotherm software,which comes to a useful conclusion that the sping-cap-structure meets the requirement of designs.The sping-cap-structure has been used in the satellite.
Keywords：spaceborne electronic equipment;sping-cap-structure;SMT;thermal analysis
1 引 言
为了满足星载电子设备可靠性热设计要求，使芯片结温控制在一定温度范围内［1］，降低设备的失效概率，必须针对大功率芯片进行热设计［2,3］。而大功率表贴芯片的散热结构设计一直是星载电子设备可靠性热设计的难点。
常见的热沉面在顶面的芯片的散热方法是采用一整块金属导热板［4］扣压在需要散热的大功率芯片的表面，热量通过金属导热板传导给机箱，或者使用一小块帽子形状的金属导热板扣压在芯片顶部和冷板［4］上，热量先通过帽子形金属导热板传导给冷板，然后再传导给机箱。这两种散热方案都存在可靠性低的问题：一是芯片顶部受到的正压力难以控制，受压力过大，芯片的焊点容易在卫星发射时的剧烈振动和冲击力下遭到破坏；压力过小，芯片的热沉面与散热结构接触面就减小，增大了热阻，无法满足芯片散热的要求；二是由于芯片和金属导热板之间的热膨胀系数不同，受热变形后容易产生较大的内应力。
本文设计一种弹性的弹簧帽散热结构，可以很好地解决这一问题。
2 常用星载表贴芯片的特点
星载电子设备常用表贴芯片的封装形式［5,6］主要有QFP塑料方型扁平式封装、PFP塑料扁平组件式封装、BGA球栅阵列封装、PLCC封装、SOP小外形封装等，如图1所示。
其中，QFP，PFP，PLCC，SOP等封装形式的芯片在电装时不需在PCB板上制作焊盘孔，而是在PCB板表面对应芯片管脚位置上设置焊盘，采用SMT表面贴装技术实现与PCB板的焊接。由于器件底面与PCB的留有间隙（约0.2 mm），所以器件的受力都作用到了管脚和焊盘上。
3 “弹簧帽”散热结构
基于上述表面贴装芯片的特点，设计”弹簧帽”式散热结构如图2所示。
图2所示1为散热板；2为弹簧帽散热结构；3为芯片；4为PCB板；5为导热绝缘胶或片。散热方案是：在芯片周围铺设散热板，采用帽子形具有弹性的簧片扣压在芯片热沉面上，然后用螺钉将弹簧帽的边沿安装到散热板与PCB组件上。热量通过弹簧帽传导给散热板，再传导到机箱、卫星热控系统。
图1 各种表面贴装芯片
图2 “弹簧帽”式散热结构
弹簧帽材料选用弹性和导热性能均较好的铍青铜合金（牌号为QBe2，QBe1.7，1.9或者QBe1.9-0.1）、锡青铜合金（牌号为QSn4-3或者QSn6.5-0.1）或铝青铜合金（牌号为QAL5或者QAL7）。为增加弹簧帽与芯片热沉面之间接触面积，减小热阻，在它们之间增加导热系数高、绝缘性能好的导热胶或片，这种导热绝缘胶的厚度控制在0.13～0.25 mm，热阻为0.3～0.6，绝缘度为3 000～6 000 VA，能够在温度-40~120 ℃之间正常工作。
4 散热帽结构的热仿真分析
使用Flotherm软件对弹簧帽散热结构进行热仿真分析，建立如图3所示几何模型。
给定芯片功耗为400 mW，左右散热板边条的温度恒定为45 ℃，PCB板材料从Flotherm软件材料库里选取为FR4。在芯片内部设定一个监测点，并设定两种工作状态：一种带有弹簧帽结构，另外一种去掉弹簧帽结构，得到监测点的稳态温度变化曲线，如图4所示。
图3 弹簧帽散热结构几何模型
图4 监测点的稳态温度变化曲线
图4中纵坐标表示监测点的温度，横坐标表示稳态解算过程。0～6区间为采用弹簧帽散热结构时的监测点温度变化曲线，最高温度为50.2 ℃，6～16区间为去掉弹簧帽散热结构时的监测点温度变化曲线，最高温度为63.5 ℃。图4说明弹簧帽散热结构可以明显降低芯片的温升。
5 散热帽结构的优化设计
热传导基本规律――傅里叶定律［7］的数学表达式为：
ИЕ=－λAdTdx（1）И
式（1）中：Е瘴热流量，单位为W；A为垂直于温度梯度矢量的面积；λ为材料的热导率，又称导热系数，单位是W・m－1・K－1。
从式（1）可以看出，热流量与垂直于温度梯度矢量方向的导热面积成正比，而弹簧帽结构的壁厚是影响导热面积和重量的重要参量。保持散热板截面积、弹簧帽结构与散热板之间的接触面积不变，对不同壁厚条件下的弹簧帽结构进行稳态分析，得到如图5所示的温度曲线。
图5所示为弹簧帽壁厚度分别为0.1 mm，0.2 mm，0.4 mm，0.8 mm和1.6 mm五种情况下的稳态温度对比图，这些厚度分别对应的区间是0~7，7~12，12~17，17~23，23~40。
从图5中监测点温度的变化情况可知，厚度在0.1～1.6 mm范围内的弹簧帽散热结构的稳态温度相差不大。在厚度0.1～0.2 mm范围内，随着厚度的增加，监测点稳态温度升高，在厚度0.2～1.6 mm范围内，随着厚度的增加，监测点稳态温度降低。
弹簧帽的壁厚尺寸越大，相同的变形产生的弹性力就越大；同一壁厚尺寸的弹簧帽结构，施加的变形力越大，芯片与弹簧帽的接触面积就越大，热阻越小，导热性越好。由于卫星发射时的冲击震动易造成芯片管脚的断裂，所以需要尽量减小弹簧帽施加给芯片的正压力。
综合以上分析，可以选用厚度在0.1～0.2 mm的弹簧帽结构进行散热，其弹性、散热效果达到最佳。
图5 弹簧帽不同壁厚情况下的稳态温度曲线
6 结 语
本文给出了一种星载电子设备的散热结构设计方案，即弹簧帽结构，适合用于热沉面在顶面且不能承受较大正压力的芯片进行热传导散热。
通过分析对比该散热结构使用前后的稳态温度，说明了弹簧帽结构具有良好的散热效果；通过分析对比不同壁厚散热帽结构的稳态温度，给出既能保证散热效果又能控制弹性力的弹簧帽壁厚范围为1～1.5 mm。
目前，该散热结构方案已在卫星电子设备中得到实际应用，取得了预期效果。
参考文献
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关键词：电子机柜 操控台 翻转机构 设计研究
中图分类号：TM59 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0085-01
电子技术的发展使得电子技术的应用越来越多，其面对的工作环境也越来越复杂，人们对电子技术设备的性能和质量的要求也在不断的增多。在很多的技术环境中，例如，车载系统中，由于其舱室的空间非常的有限，电子机柜在舱室内的安装只能通过并排的机柜安装，并且其内部的一些电子元件只能进行正面的维护和修理，从而使得电子设备的可维护性能较差，并且那些带有操控太的电子机柜的维修就更加的困难，因此可以看出，对于电子机柜的操控台进行翻转机构的设计非常重要。
1 对翻转结构的性能要求
在工作中机架和操控台是平行放置，但是对电子设备进行维修时，需要将操控台翻转过来，翻转到机柜的上面，从而让操控台的施工界面与地面保持垂直的状态。因此在对翻转结构进行设计时，需要对其性能进行很好的掌握。要保证操控台在进行设备的维护时能够承担一定的重量，从而保证设备的运行稳定，在操控台的运输过程中要可以承受震动和冲击，从而保证电子设备不能损坏，在进行设备的维护和修理时，要保证操控台可以有效的翻转，从而进行更好的维修。
2 结构设计
在操控台的翻转设计中，最重要的设计就是保证操控台和电柜机架之间不产生冲突，而操控台与机架连接处的最上端是最容易发生冲突的地方，这就需要对操控台的结构进行很好的设计，通常采用的是平面连杆机构。
2.1 结构位置分析
四杆机构是目前最简单的一种平面的连杆机构，在进行操控台的翻转设计时，通过四面连杆结构可以实现设备的翻转运动，并且保证设备与操控台之间不发生冲突。在工作中，翻转台通常会有以下几种工作状态：首先是工作状态下操控台与地面处于平行状态，这也是翻转台在工作时的通常状态，这是连杆与设备是平行的。其次是设备的操作台面与地面呈现垂直的状态，这种状态下连杆与机架是垂直的，由于受到重力的影响，设备会处于不稳定的状态，从而让设备的维修存在了很多的安全隐患。最后是维修状态，在这个状态下翻转台的翻转角度最大，可以保证设备中的电子器件与机柜之间不发生冲突，并且能够增加操控台的维修稳定性。
2.2 机构的有限元分析
翻转设备机构是实现操控台翻转的重要部分，其电子零件的力学特性是保证其性能的重要关键。对翻转机构的结构要求主要有刚性好，体积小，方便加工和强度大等，在进行这方面的分析时通常采用的是有限元发法对其的特性进行数值上的分析，从而使得结构具有最佳的性能。从模型中可以看出，有限元的分析确定机构的应力和受力反应，从而对操控台的受力进行更好的分析和控制。
2.3 机构的相关运动分析
在完成了对翻转台的强度和刚性进行相关的确定后，就要对设备的运动进行有效的分析。运动分析时需要的相关参数有机构的外形尺寸、机构主动件的位置和机构的运动规律，通过对这些元素进行相关的分析，从而对机构的运行进行研究。根据机构上某点的加速度和角速度等的分析，可以判断出机构的运动特点，从而确定设备的翻转程度。在进行运动分析时，通常采用的是解析法和瞬心法，但是随着计算机技术的发展，三维立体软件技术进行实体模型的构建，在进行其运动的仿真处理，从而对设备的翻转进行更加精准的控制。
3 结语
在航舰的舱室或者是车载中，由于其空间有限，设备的维修通常存在的很大的问题，在进行电子机柜的维修是不能进行正面的维修，这极大的影响了设备的性能。因此为了保证电子机柜能够进行有效的正面维修，通常采用操控台的翻转结构对其进行正面维修。操控台的性能和结构设计对设备的维修十分关键，在进行翻转时，需要保证翻转台的操作面与电子机柜设备不发生冲突。随着信息技术的发展，通过构建三位立体模型，通过软件技术来确定其相关参数和运动特点，从而保证设备更好的运行。要加强对电子机柜操作台翻转结构的优化设计，从而对电子设备更好的维修，从而提升电子机柜的使用性。
参考文献
[1] 邱成悌，赵殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社，2001.
[2] 秦显柱，唐际杰.电子机柜操控台翻转机构的设计[J].大众科技，2008（10）.
航天、弹载电子设备在工作中面临着诸多限制，如空间密闭狭小、无法供风供液冷却、体积重量限制、热沉容量不够、外部气动加热导入等多种苛刻条件。尤其是中段和末段工作的电子设备，其本身面临着较高的工作环境初始温度。随着大规模集成电路和功率电子的日益普遍应用，弹载电子设备的散热难题日益突出。
目前，弹载电子设备大多依靠自身的金属结构件来进行散热,即利用金属结构件的热容，被动地蓄纳电子模块工作时耗散的热量。在重量体积强限制条件下，有限的结构材料热沉容量往往难以有效吸纳电子设备的热耗。近年来，弹载电子设备功耗增加,在工作末段散热不足和温度超限的情况愈发突出。
相变材料（PhaseChangeMaterials,PCM)是指在特定温度下，从一种聚集态转变到另一种聚集态的物质，这一过程同时伴随着大量储热或放热的现象。本文采用固-液相变材料为填料设计弹载电子设备热沉装置,主要介绍相变热沉装置的设计要点、仿真分析与试验结论。
1相变热沉装置设计
弹载电子设备散热的常用热沉材料物性参数如表1所示，这几种材料比热容都较小,密度较高相对而言，如图I'3所示，某相变材料处在相变温度区间(图中40尤?44T)时，具有极大的焓值，从而可以吸纳或释放大量热量以相变材料为主体的电子设备热沉装置，主要有以下作用：1)以相变潜热吸纳电子设备废热,从而延缓器件工作发热引起的温度升高过程;2)相变过程屮温度较为稳定，极大地缓解了电子器件的热应力和热冲击)重td：轻、吸热it大，费效比得到提升。
11相变材料的选择
用于电子设备温控的相变材料必须具备相变温度区间与设备工作温度区间匹配、相变潜热高、相变可逆性好、热稳定性好、体积变化小、不易燃、安全性好等特点「如石蜡等烷枝类相变材料，相变潜热可达160-250W/kg,远高于铝合金和铜，密度仅约为0.8-0.9能很好地满足电子设备温控需求,
是相变热沉装置设计的常用选择4-61。表2列出厂常用商用相变材料的物性参数
SSSSSSSSSSSSSS
粗炼石蜡和工业石蜡本身含有少量杂质，具有杂质带来的弱酸碱性。本文选取的相变材料暂命名为PCM60、PCM44，名义相变温度点在60尤、44t,基于二十二烷系和二十四烷系等组份的精炼石蜡辅以改性添加剂能规避以上弱点其物性参数：密度为800kg/m3,导热系数为0.2W/(m.K)，固态比热容为1760J/(kg?K)，液态比热容为2730J/(kg?K)，相变潜热值分别为176kj/kg和230kj/kg,
11相变热沉装置结构设计
相变热沉装置以中空的壳体结构装填相变材料封装而成，结构外形可以按需设计或共形设计，如图2所示出于热容量最大化和轻量化的考虑，通常结构设计屮会尽可能减小封装体壁厚、增大相变材料填充敁
相变热沉装置结构设计的要点在于:1)相变过程屮的抗膨胀力学设计;2)导热增强设计。相变材料在固体-液体转换过程中，会发生一定的体枳膨胀或收缩,尤其是体积膨胀力巨大，封装结构支撑不住就会发生胀裂、变形、泄露等问题，造成相变热沉装置失效如何有效化解这种膨胀力，关键在于设计思路的转变:控制相变材料的填充量，即以高于工作最高温度的融化态完成填充和真空封装同时，针对封装体的薄?结构，减小跨距、辅以力学强度仿真进行校核计算,相变材料有相变潜热丨:大的优点，但丨时存在导热系数极低的问题，这极大地制约着相变热沉装置的故热效率,提商相变热沉装置的名义导热系数显得非常必要。常见的导热增强设计手段有：在相变材料中掺杂打墨、铜粉、铝粉，或在封装壳体内设置金属翅片作为异热增强筋4,或采用泡沫铜、泡沫铝、膨胀厶墨基体吸附相变材料等措施。本文基于后期批产稳定性和经济忭的考虑,采用精细优化设计的导热增强筋，既稳步提尚了相变热沉装置整体的名义导热系数,乂能兼顾抗膨胀力学性能要求，同时简化:艺工序，结构形式如图3所示。
2试验设计
2.1边界条件
以一个功放电子模块为工作对象，本文设计了如图4所示的热沉装置。分别以实心铝合金块、填充PCM44和填充PCM60制作结构外形完全相同的热沉装置，命名为HS00、HS44和HS60:,表3为试验热沉样本相关参数。
电子模块的温控要求是在工作保持关键热源器件的壳温不超过85t,本文评估各种热沉装置在室温环境下(25T)启动工作的温控性能和延时性能,以定性辅导后续E程设计热沉装置与电子模块采用螺钉螺接方式,接触面有一定的平面度和粗糙度要求，均勻涂抹一层导热硅脂|整体外表包菹保温棉’隔离试验环境和空气对流的影响。采用OMEGA0.127mn.的K型热电偶测温，传送至N14353温度采集模块记录，对电子模块和热沉均采用多点多面测温取均值。
2.2理论蓄热量计算
以热源器件温升至85X,为限，考虑一定的传热温度梯度，假设此时试验件达到名义温度80°C的均温体，可以按下式计算各类热沉装置的理论蓄热
式中为热沉装置及电子模块绀合体中各组分的质量;c,.为各组分的比热容,包括金属盒体、固态PCM和液态PCM等;A7；是各组分在相变前后各阶段的温升区间;为填充相变材料的质量;A/m为相变焓值经理论计算，HS00、HS44和I1S60各热沉装置主体温升至80t所能吸收的热量分别为30.7kj,49.5k.|和的.9k.|，对应于30W电子模块的"了支持工作时间大约为17min,27.5min和26min,实际工作屮，还受到热传导速率、温度梯度不均匀、相变材料内部传热和熔化的迟滞性等影响112，因此以上推论可用于定性分析参考。
3结果探讨
3.1设计仿真分析
相变散热装置的仿真分析有两个H的:一方可以以热沉装置的总热容敁和名义导热系数为n标w数，优化相变热沉装置的内部增强筋设计;另一方面以针对相变热沉装置的温控可行性进行初步评估与传统仿真分析的不同之处在于相变材料的焓值分布[冬丨决定r需要设置材料的热物性参数为非定常参数表本文主要通过仿真优化分析优化r相变热沉装贯内部的导热增强筋设计。根据热源器件的分布，导热增强筋设定为非均匀的井字形隔筋，厚度0.8mm,乱开设各方向缺Ii以使各个隔筋小腔体K相联通,，
3.2相变热沉性能验证试验
电子模块工作在30W热耗下吋，使用不同热沉装置,从热源器件测得的温度曲线如阁5所示?r以看出，无热沉、采用铝块热沉HS00和采用HS44相变热沉装置条件下，电子模块热源器件的温度升高到80尤的时间分别为9min、18min和45min,HS44相变热沉表现出明显的温控性能。
由图i'I见,无热沉条件下，器件的温度变化曲线呈
快速近似线性的增长趋势。在铝块热沉HSOO的作用下，器件的温度曲线是较大斜率的凸形曲线。在相变热沉HS44的作用下，温度曲线的15min前和40min后均表现为凸形曲线形态，中间段在15min至40min呈现出一段温升速率降低、斜率减小的凹形形态,温度平缓上升，可以理解为该时间段内相变过程正在发生。
3.3不同相变填料的对比试验
使用相变熔点不同的PCM44和PCM60两种材料制作了结构相同的相变热沉装置HS44和HS60,在相同的电子模块热负载工作条件下，热源器件的工作温度曲线如图6所示。
图中可以看出明显的相变过程差异，即曲线的平缓段（假定此刻相变过程正在发生）热源器件的温度分别处于70t~90t和45尤~65t，高于相变材料熔点10^-30，这个温度梯度反映的是电子模块内部和相变热沉装置内的传热温差。同时可以看出，该电子模块在30W热耗下，若工作时长要求较短，则使用HS44能获得更好的控温效果;在工作时长超过50min后,二者作用下的器件升温趋势接近，温控性能基本一致。
3.4不同加热功率的影响
图7为在电子模块加载20~100W不同热功率条件下,使用相变热沉装置HS44的电子模块中热源器件温度曲线图。从该图可以看出，随着热源功率的增大，热流密度升高，模块升温逐渐加快，温度曲线中的平缓段逐渐消失，相变材料的蓄热与温控功效明显削弱。当热源功率达到100W时,使用该相变热沉装置相比无热沉的情况,器件升温到达80t的时间仅延长约6min,并且其温控散热性能还不如纯铝块热沉HSOO，如图8所示。该现象主要是因为相变材料及相变热沉装置的导热率过低所致，热传导迟滞,热源器件表面热量累积。因此，相变热沉装置在超大热耗、超大热流密度的场景下具有较大的局限性。实际工程设计和使用中，应通过分析和测试，掌握相变热沉装置的应用边界。
3.5高温工作
图9为电子模块加载30W热功率条件下，HS60相变热沉装置分别在25t和45T环境中开始工作的器件温度曲线。从中可以看出，在25尤环境下工作,温度曲线明显有一个平缓段，大约在70t~90t区间，持续时间约40min。在平缓段前，温度曲线斜率较大，在平缓段后，温度曲线的斜率再次增大，这两端都是因纯粹依靠材料的定比热容吸热、热容不足而引起的温升近乎线性趋势。当在45T环境下启动工作时，全程的温度曲线斜率都没有25t环境启动阶段的斜率大，并且看不出明显的相变发生平缓段。结合试验数据和观察HS60材料的焓值分布图可知，在电子模块启动工作5min内，热沉装置温度巳部分达到55t以上，已经进人了HS60材料的相变发生区间(55°C~62T)，可以理解为此后几乎全程相变熔化都在各个局部逐步发生。结合3.3节试验结论分析表明，相变材料的相变温度区间与电子模块的启动温度和许可最高工作温度均应当保持一定的差距，设计中应权衡选取。
4结束语
本文阐述了采用相变材料制作热沉装置解决弹载电子设备温控需求的可行性，详细介绍了设计要点和试验过程。
试验结论表明，在一般热耗下,相变热沉装置对比铝块热沉或无热沉装置，均能使弹载电子设备获得更优异的散热温控效果和减重效果。而相变热沉装置的应用中，对相变材料的相变温度区间选取尤其重要。相变温度区间应处于启动环境温度和器件工作最高许可温度之间，建议均保持20t左右的温度差，这样才可获得较好的温控效果。
Abstract： By analyzing the reason of the fault of digital walkie-talkie under harsh natural environment condition， one can draw a conclusion that the default of three-proofing design is the most critical factors of causing electronics products being unable to work. The article is based on configuration design of handheld digital walkie-talkie， applying rational principles and methods of three-proofing design， optimizing material and minimizing the influence of configuration design for product performance. Thereby it can highly improve product environmental adaptability under bad environment condition and reduce the fault rate of product.
关键词： 三防设计；数字对讲机；结构设计
Key words： three-proofing design；digital walkie-talkie；configuration design
中图分类号：TN802 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0047-02
0 引言
21世纪，数字对讲机是现代指挥专用的主要无线通信方式，在实际的工作状态中，所发生的故障约一半是由环境因素导致的，其中90%以上是由温度、盐雾、湿度、霉菌和振动造成的。换句话说，设备的可靠性与环境因素有着重大关系。
在电子通信行业中，三防设计一般定义为防潮热设计、防盐雾设计和防霉菌设计。电子装备的“三防”性能，已成为系统整机重要的性能指标之一。随着现代通信技术的高速发展，工程师越来越重视三防设计，采用三防技术设计的数字对讲机，能有效降低设备的故障率，提高产品可靠性和适应使用环境能力。因此，加强产品的三防结构设计，减小环境对设备性能的影响，是产品设计中的重要环节。
1 结构设计对产品性能的影响
专用数字对讲机使用环境比较恶劣，采用三防技术设计的产品可适应野战的高低温，潮热，盐雾等严酷气候条件，并且能够长期稳定、可靠地工作。三防结构设计是三防设计完善与否的关键之一[1]，通过结构设计体现出三防设计的要求。因此，在电子设备的产品设计中，整机结构设计是否合理，不仅决定产品的成本高低，同时影响产品的使用性能。
当前，数字对讲机的结构设计存在诸多缺陷，主要体现以下方面：
①密封性差，防水防潮性能弱，导致对讲机在雨天或者潮湿气候条件下不能正常使用；②材料选择或者工艺处理不当，导致产品在盐雾环境使用时不能有效抵抗盐雾腐蚀，甚至断裂；③我国南方及沿海地区气候较潮湿，产品放置一段时间后就会发霉。
为解决上述不合理问题，需将三防设计的原则和方法融入结构设计中，从而提高对讲机的环境可适应性，机械性能以及电气性能。
2 三防结构设计
三防技术是涉及结构设计、电子元器件装配以及工艺和生产技术管理等内容的综合性系统工程[2]，其中结构设计为主要内容。运用三防设计的原则和方法，解决数字对讲机结构设计存在的不合理问题，主要考虑如下几点：
2.1 防潮热结构设计 在三防设计中，防潮热设计主要是防水设计。数字对讲机由于体积小、重量轻、电子元器件之间的间隙小，其采用的防潮热设计方法如下：
①优选防火、防锈蚀的合金材料；②在数字对讲机表面涂覆保护层以防止锈蚀；③整机采用外壳密封防水，将电子元器件与周围环境隔离，不与外界的空气、水或其他腐蚀介质接触。
依照《GB4208-93 电子产品外壳防护等级》标准，手持式数字对讲机属于外壳结构防水且不怕腐蚀的小型通信设备，其整机的防水等级为IPX7。为便于更快、更直观地检测产品的气密性，采用充气检测法代替浸渍试验。表1为数字对讲机气密检测的试验参数。
为达到要求的防水等级，数字对讲机结构设计时主要采用防水圈、防水双面胶及局部封胶等防水形式。如果防水等级要求比较高，可采用二次啤塑及超声波焊接方式防水[3]。以手持式数字对讲机为例，具体防水结构设计如下：
①受话器前腔的出声孔使用防水透气膜，既起到防水作用，也可以透气透声。
②采用硅橡胶密封圈防水方式。1）前壳和中壳以及中壳和后盖配合处采用截面为圆形，邵氏硬度为45±5°的硅橡胶密封圈防水，使数字对讲机成为一个密闭的腔体；2）功能旋钮和中壳局部配合处采用O型圈密封；3）硅胶按键周圈设计的半圆型凸台与前壳配合起到防水作用。
③采用防水胶的密封方式。如视窗玻璃和前壳，充电座周圈与后盖之间的配合面可以采用3M双面防水胶，以起到密封防水作用。
④电池上，下壳体材料都为PC或ABS，通过超声波焊接的方式，将电池上下壳体焊接为一整体，同样可以达到良好的密封防水效果。
2.2 防盐雾腐蚀的结构设计 盐雾环境会引起手持式数字对讲机的腐蚀，甚至影响整机的使用性能。按照《GB /T2423.17电子产品防盐雾测试》的试验方法：需要将对讲机放置在氯化钠含量为5±1%的盐溶液，温度为35±2℃的试验箱中，承受连续喷雾时间为48h的试验，且连续喷雾每24h检测一次盐雾的沉降率和pH值。试验结束后，检测喷雾后收集液的pH值是否在6.5～7.2范围内，并将设备在正常的试验大气条件下放置48h，然后进行全面直观检查及性能检测，如果没有任何盐雾腐蚀迹象，样品试验合格。图1所示，盐雾试验样品为镁合金AZ91B，采用阳极氧化处理，可以抗连续盐雾试验48h。
防盐雾设计的原则是：①选用耐盐雾腐蚀性材料，金属一般选择合金为最佳；②元器件要有一定的覆盖层防护；③合理的结构设计。依上述设计原则，在结构设计方面主要考虑以下3点：
①优选耐盐雾腐蚀材料。由于工作环境恶劣，对讲机设计需要优选耐蚀性强的材料。相较镁合金，铝合金本身耐蚀性强，一般大气条件下，镁合金需要加保护层，而铝合金只有在严酷的大气条件下才加保护层[4]。如表2所示，铝合金和镁合金在不同的后处理方式下的抗盐雾试验时间对比，其中镀层厚度均为7μm。
②采用表面涂覆层保护。1）由于紧固螺钉的十字槽处易磨损，应使用奥氏体不锈钢，如：0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）并钝化处理，满足强度要求同时也可以通过中性盐雾试验48h无腐蚀；2）外露的充电触点选用黄铜材料，且表面覆盖层采用镀金方式，镀层厚度为3μm；3）铝合金LY12壳体可以采用阳极导电氧化磷化底漆喷褐绿色塑粉。
③设计合理的结构。考虑涂装和维修的方便，设计时尽可能采用简单、合理的结构方式。例如，前壳需要暴露在外，设计时采用开放式的百叶窗结构形式，可以避免残余水分积聚和灰尘积存，起到良好防护作用。
2.3 防霉菌设计 在湿热环境中，对讲机极易遭受霉菌侵蚀，因此，防霉设计是湿热环境下对讲机环境防护设计的重要内容。数字对讲机采用铝合金材料，霉菌试验仅作外观检查，试验周期28天。其具体测试内容：在温湿度交变环境下进行，每24h循环一次。植入试验要求菌种，试验结束时，立即检查样品表面霉菌生长情况，按表3评定试验结果。
由于工作环境的特殊性，数字对讲机在结构设计上的防霉菌措施是：①选用抗霉菌性能强材料。优选不易发霉的铝合金材料；②加入防霉剂和合理的表面涂覆。比如橡胶表面需要添加水杨铣苯胺的防霉剂，而金属外壳表面可以喷涂防霉漆，既美观又可以防霉；③防霉包装、密封。金属外壳密封前，零部件用强紫外线进行照射，同时密封的内腔充入高浓度的臭氧，防止和抑杀霉菌，能起到有效防护作用。
3 结论
三防技术是一项复杂且与结构设计紧密联系的系统工程，随着新技术、新材料、新工艺的广泛应用，“三防技术体系”得到逐步完善。结构设计师在设计产品时应考虑整机的三防设计要求，大大提升产品的环境适应能力。如今，随着人们对产品质量的要求越来越高，采用三防设计的数字对讲机逐步走进人们日常生活中。
参考文献：
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[2]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.
【关键词】电子产品；设计缺陷；影响因素；评估模型
科技的发展让电子设备越来越小型化、低成本化，而受益于电子设备的方便和便携，电子设备已经深入人们生活的方方面面，可以说电子设备已经彻底改变了人类的生活方式，带来了极大的方便。但是随着电子设备的发展，人们对于电子设备的性能和外观越来越追求极致，这也就带了电子产品设计缺陷的风险的提高。而市场的竞争越来越激烈，厂家不得不缩短电子设备的更新间隔，也就从另一个方面提高了电子产品设计缺陷出现的几率。
1设计缺陷概述
综合权威机构对于设计缺陷的概述，设计缺陷的定义如下：
（1）设计缺陷是产品在设计的时候出现的缺陷，而在制造过程中没有发现，或者是发现的却加以隐瞒。
（2）设计缺陷的最直观的表现就是影响用户的使用，导致产品达不到用户的预期要求，甚至在某些情况下对用户的生命及财产安全造成损失。
（3）设计缺陷并不单独出现，往往是一个批次的产品都存在问题，可能会给消费者其生产厂家带来巨大的经济损失。
（4）造成设计缺陷的原因很多，对于电子产品的要求过高，可能会导致只能满足一部分的要求，从而形成了设计缺陷。
在对电子产品要求越来越高的今天，可以下结论说，电子产品设计的缺陷是无法避免的，厂家能做的只是把电子产品设计的缺陷控制在一定的水平，不对消费者造成很大的影响。
对于电子产品的设计缺陷，从产品的功能来分，可以分为以下几类：
（1）软件设计上的缺陷。软件和硬件是电子产品的两大要组成要素之一，软件缺陷是影响用户体验的重要原因，其具体表现是，影响用户对于电子产品的操作，甚至可能造成硬件的损坏。
（2）硬件设计缺陷。受设计水平的影响，或者受预期功能的影响，不同的电子产品使用的不同的硬件，但是不同的硬件之间并不能随意组合，不科学的硬件搭配，也会影响用户的使用体验，甚至对用户的财产安全造成威胁。
（3）结构设计缺陷。这里的结构设计缺陷，主要是指电子产品的结构不能够抵抗外部干扰。无论在什么地方，我们都身处电磁干扰之中，而如果不能屏蔽电磁干扰，电子产品的运行就难以保证。
2电子产品设计缺陷的形成机理
电子产品设计缺陷的形成机理可以如下图所示：
一般来说，电子产品的设计缺陷都出现在设计阶段，设计的最初目的是满足预期功能，而对于电子产品来说，预期功能一般都不存在问题，而在设计方面对于预期功能的实现却很容易产生问题。
3. 缺陷跟踪系统概述
世界上没有哪一个企业能够保证自己的电子产品是绝对完美的，而为了控制电子产品的缺陷程度，进而提高后续产品的质量，许多公司都建立了缺陷跟踪系统，用于记录和跟踪设计缺陷的发现、解决、审核等过程，为下一阶段的生产提供建设性的意见。
缺陷跟踪系统是企业用于产品研发质量控制的软件系统，是企业信息管理、项目管理软件系统的一部分。在电子产品开发企业中，应用缺陷跟踪系统的意义有：
（1） 在一定程度上修正由于产品缺陷而带来的影响。产品的开发过程必然伴随着缺陷，即便是苹果公司也不能保证自己的产品完全没有缺陷。对于产品缺陷进行跟踪，能够帮助厂家了解缺陷发生的原因，并及时进行弥补，能够在一定程度上修正由于产品缺陷对消费者带来的不好的影响，为公司将来的发展奠定声誉。
（2）缺陷信息得到有效记录和共享。缺陷跟踪系统对于缺陷的采集和记录，能够让电子产品这生产厂家及时意识到缺陷，并采取相应的弥补措施。而一个缺陷的发现，则能够为下一代电子产品的设计提供建设性的意见，避免在下一代的电子产品中继续出现同样类型的缺陷，这对于电子产品的生产厂家是很有意义的。
（3）产品质量能够进行定量分析。项目经理可以根据缺陷跟踪系统中的缺陷记录提交、解决的情况，分析当前项目的设计开况，评估设计质量，为下一阶段设计开发工作的安排提供事实依据。
（4）促进人员交流，降低研发成本。缺陷跟踪系统本身包含了企业对缺陷问题的处理流程，并将这一流程电子化、自动化，极大的提高了开发人员之间的交流效率，降低了研发成本。基于上述理由，一家企业如要想提高自身的研发能力和产品开发质量，必须有完善的缺陷管理制度和缺陷跟踪信息系统，随着项目规模和产品开发团队的扩大，缺陷跟踪系统必然会发挥越来越重要的作用。
4基于缺陷跟踪系统的贝叶斯网络
为了解决不定性和不完整性的问题，以计算电子产品设计缺陷出现的概率，这里引用贝叶斯网络。贝叶斯网络对于解决复杂是不是不确定性和关联性引起的故障有很大的优势，其可以从不完全、不精确的产品信息中作出推理，以得到正确的结果。受篇幅的影响，本文不对于贝叶斯网络的定义和用法作出详细的解释，只是简介基于缺陷跟踪系统的贝叶斯网络的应用。
缺陷跟踪系统的应用，让电子产品生产企业对于设计缺陷的定位由定性变成了定量，而利用贝叶斯网络推理模型，在项目的初始阶段，可以利用缺陷跟踪系统采集的数据，对项目进行合理的分析，就可以知道在以往的设计产品中有哪些缺陷，哪些部位容易存在缺陷，甚至可以具体算出设计缺陷在某个部位发生的概率的大小，从而在新产品的设计之初就能够想办法避免这些缺陷，以得到优良的产品。
5小结
科技的发展让电子产品成为人类生活的一部分，可以说人类的生活已经离不开电子产品。我国作为世界上最大的电子产品新兴市场，巨大的市场潜力对于电子产品生产厂家来说既是机遇也是挑战。而想要在日益激烈的市场竞争中占有自己的一席之地，取得长远的发展，相关电子企业就必须严格控制电子产品的设计缺陷。
【参考文献】
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