军用电子设备的三防设计

电子技术

•

Electronic Technology

军用电子设备的三防设计

文/王羚薇 张伟 王威

围内：过大的空气水含量会使密封及绝缘用的

本文分析了潮湿、盐雾、霉

大量橡胶及有机物质干涸或皱缩，造成突出的

摘

电气功效变化；过大的空气水含量大概率会导

菌对电子设备的影响，从材料、

要

结构、工艺、电路板四个方面论

致水汽聚集，使仪器的绝缘电阻减弱，造成漏

述了三防设计的具体方法。

电及飞弧。

针对电子设备研究发现，仪器零件吸收

水分易造成介电常数浮动，介质损耗加剧，当

湿度上升至较大数值还可能造成金属腐蚀急剧

【关键词】三防设计 三防技术 潮湿 盐雾 霉

提升（通常铁的临界腐蚀湿度为70%，锌为

菌

65%，铝为60%-65%）。特别是在温差较为明

显的湿热情况中，因为所用物质毛细管的“呼

吸效应”，会极剧加速物质的吸潮与腐蚀进度，

如白天、夜晚的温度差异会造成利用“O”形

1 概述

环或垫圈密封的电子仪器在温度较低的时间段

吸收水汽，日间温度较高时释放干热气体，若

随着电子技术的飞速发展，现代电子产

吸潮到一定数值便冷凝为水，加剧了腐蚀行为

品趋向小型化、模块化、集成化发展，电子产

的速度。

品的精度和可靠性对设备有着越来越大的作

2.2 盐雾环境的危害

用，是判断仪器是否优良的关键条件之一。军

用电子仪器需要适应不断变化的工作环境，

盐雾是导致电子产品损坏的另一关键因

若电子产品中的材料、元器件等在复杂环境下

素。盐雾一般常见于海上及海洋附近，陆上离

出现腐蚀等情况，会降低产品的电气性能，造

海400m及高度约150m内的盐雾腐蚀效果较

成巨大的损失。国外一研究机构对运行不良的

为明显。盐雾的成分主要是NaCl和MgCl

2

，

电子仪器展开研究发现，多达五成的电子仪器

另外是少量杂质。若相对湿度超过65%，所有

运行不良是由于环境条件造成，由于温度、湿

材料表面都会形成水膜，而盐雾里的氯化钠及

度、振动三类条件导致电子仪器运行不良高达

氯化镁的突出特征在于，能根据湿度较小的空

43.58%，由此可见三防设计的重要性。

气里吸收额外的水分，特别在温度及湿度这两

2 潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的影响

个方面数值较大的环境中，若材料表面形成如

此的含盐水份时，便可理解为电子产品长时间

三防设计主要涵盖抵御潮湿、盐雾、霉菌

处在潮湿情况中，因为含盐水膜的存在，所以

这三类对象，这三类物质对仪器的作用方式也

加剧了金属物质的腐蚀，也减弱了电子仪器绝

存在差异。为使军用电子设备满足设计之初的

缘物质的表面比电阻。

指标，保证产品质量，降低制造的成本，产品

针对电子仪器而言，大部分电解液的出现

应该从设计阶段开始，在考虑产品电性能、结

是因为水蒸气的集聚所导致，而盐雾与水蒸气

构 、机械强度是否满足使用条件时，也将潮湿、

的聚集会生成强电解液，电解液一旦生成，很

盐雾、霉菌等环境因素的腐蚀作用与防范问题

容易造成金属电化学腐蚀。盐雾腐蚀的进展程

都考虑进去，从设计伊始就加入三防的概念，

度与温度、湿度的提升而成正比。温度会加快

下面将分别介绍潮湿、盐雾和霉菌对电子产品

化学层面的腐蚀，温度每增加10摄氏度，腐

的危害。

蚀进展程度可随之加快2至3倍，电解质的电

导率也会攀升10%～20%。相对湿度RH的

2.1 潮湿场所的危害

临界值是70%，若RH低于70%，腐蚀进展缓

慢，若RH超过70%，盐类发生潮解，电解液

影响电子设备性能的主要因素之一是潮

逐渐成膜，则易出现电化学反应，从而造成金

湿，当相对湿度在80%以上时，电子设备会

属的腐蚀。

在物理、机械、电气三个方面受到影响。在过

于潮湿的环境下，电子产品易产生溶胀、在物

2.3 霉菌环境的危害

理上发生变化和分解，会使质量受到破坏，或

使机械性能劣化、电气性能受到影响。过于潮

霉菌是菌丝所组成的植物体，为单细胞

湿的空气容易导致电子产品或元器件受潮出现

真菌，凭借孢子进行繁殖生长，成熟后散落众

氧化腐蚀。水作为一种化合物，因此在潮湿的

多的孢子通过空气循环传播到不同场所、电子

空气中会溶解有氯化物、硫酸盐和硝酸盐等。

仪器里，空气能到达的地方均存在繁殖霉菌的

湿气中往往溶解有氯化物，当不同金属间存在

概率。

电动势时，在这些导电溶液的作用下，会发生

霉菌由蛋白质组成，本身可以导电，此外，

电化学反应，从而造成金属的腐蚀。潮湿可能

霉菌分泌的不同酶可损毁大量的有机物及有机

减弱绝缘材料和层压电路板的介电强度和体积

物的衍生成分，还会损毁大量的矿物成分，进

绝缘电阻，提升损耗角的正切值。潮湿还给霉

而作用在部分电子仪器的密封、绝缘上，并减

菌的繁殖创造了良好的生存环境。另外，空间

弱其功效，缩短仪器寿命。大部分霉菌生长在

里的水汽还会吸收电磁能量，出现电极击穿的

湿润环境，若其穿越绝缘表面而生长，会造成

安全隐患（大部分电容器吸水量大于0.1%就

短路现象。霉菌利用损耗固体及气体物质能够

丧失工作能力）。在高密度的微电路内，水蒸

损毁金属表层的电平衡，以此损毁能抵御防腐

气会创造导电路径，造成漏电或短路，进而导

的钝态薄膜。在符合条件的温度、湿度和酸性

致仪器故障。在客观工作的环境里，湿度也不

环境里，霉菌几乎能够繁殖在所有物质上，所

是越低越好，理想的湿度应该控制在一定的范

以，霉菌对于电子产品的破坏属于非常关键的

因素。

68 •

电子技术与软件工程

Electronic Technology & Software Engineering

3 电子设备的三防设计

从上文的介绍我们可以发现，潮湿、霉菌、

盐雾对电子产品的危害很大，为保证电子产品

的可靠性，必须进行三防设计。三防设计应从

材料应用、结构设计和工艺技术等多方入手。

3.1 材料三防设计

在材料的选择上，耐候性较强的物质被

普遍使用，并取得较好的效果。如不锈钢的耐

候能力高于铁合金。从性价比角度而言，表面

积较大的薄板材质（小于2毫米）、接头、铰

链等摩擦件通常考虑耐候物质进行工作。

为降低电化学腐蚀的发生，当仪器由大

量金属物质构建时，应尽量选用电动势接近的

金属相互接触，以降低互相接触的金属（或金

属层）之间的电位差；当必须将不建议接触的

金属物质拼接时，金属间应填涂保护层或增设

绝缘垫圈，另外，在表面积问题的处理上，阳

极性物质需要尽量增大、阴极性物质则需减小。

3.2 结构三防设计

结构的优良与否对电子产品的三防功效

作用尤为重要，三防设计要求包括：

（1）尽量避免积水积灰，设计中减少缝

隙及尖端，设计应外形流畅，防护达标。

（2）结构形式里，慎重设计所需要的用

料和构造，仔细研究表面处理等工艺流程，若

所用金属和工艺防护难以符合标准时，则应从

仪器的整体或细微角度进行优化改进，如对非

寻常要求的电路、零件、辅件，设计上应充分

考虑密封问题。

（3）结构设计应统筹考虑表面处理的手

段，并借助表面处理策略展开结构优化，另外

需整体考量各类材料相接触发生电化反应的防

范手段。

3.3 工艺三防设计

这一环节一般涵盖涂覆、电镀、喷涂、

表面改性等表面处理。表面处理层是预防电化

学反应、屏障氧化，要着重对于尖角、缝隙位

置的设计进行研究，要综合考量结构三防，进

行有机的整体研究并展开优化。

3.4 电路板组装件三防设计

电路板组结构是需要特殊的工作场合介

质中运行的，工作场合中的变化势必左右其性

能及使用期限，因此，设计之初就应考虑其环

境适应性并采用工艺措施保证其良好的使用

性。

印制板组装件的三防主要涉及以下标准：

（1）选材：优先选耐氰化合物，单、双

面覆箔板THF13-21.22和双氰胺性环氧玻璃布

板THXB-68。另外，应对板箔落实质量审核、

保证匹配技术要求；最后，应选择优质的电镀

涂覆工艺，对印制电路镀银、印制插头镀金或

镀镍金。

（2）涂覆及灌封：在印制板和元器件上，

应喷涂DBSF6101三防漆后灌封QD231硅橡

胶（或其它同类型的硅橡胶），在涂覆三防漆前，

<<下转69页

Electronic Technology

电子技术

•

电子技术在电气控制中的应用

文/余江

引进电子技术，从而构建电气自动化管理体

系，保证整套电气设备在运行过程中的安全稳

定性，并且对这些设备进行精准控制，科技不

断的发展也为计算机技术的发展构造了基础，

通过计算机技术与电子元器件相结合对系统进

行管理与控制，能够使操作系统更加简洁随着

电网整体朝着智能化的方向发展，将电子技术

运用到电气管理系统当中来，能够有效简化的

操作相关流程，提高企业的整体效益。

术构成，通常在进行在电气控制时，电子技术

为主要方式。对相关原件进行有效的控制，通

过多种电力相关学科等领域的有效结合，在设

备运行过程中，实现对相关设备科学有效的管

理，对电路的数据进行及时的检测与维护，收

集相关数据及信息，并且能够及时的对可能出

现的问题进行预测，提前进行处理和防护，对

多种设备进行有效的数据监测等，从而避免相

关事故的发生，保证整套电力系统能够有效安

全稳定的运行。

摘

要

科技的不断发展造就了电子

技术的发展，使电子技术在越来

越多的行业当中被广泛运用，通

过电子技术对相关的应用软件及

原件进行有效的控制，可以提高

整体操作系统的可靠性，并且能

够简化相关操作流程。尤其在电

气控制当中，电子技术主要针对

电子零件进行有效的调控与转换，

使整个系统能够保持良好的运行

状态，并且能够进行实时的调整。

本文根据电子技术在电气控制中

的应用进行了相关分析与讨论。

1 电子技术概念

电子技术是一种现代化的新型技术，其主

要原理是通过电力电子器件对电能进行有效的

转换和控制，这其中包含着许多种类的电子器

件，如高斯型轨道、闸管等。在电力系统中电

子技术得到了充分的运用，通过电子技术的现

代化，不断优化对元器件的管理与操作，是整

个电力系统能够朝着高效率的方向不断发展。

电子技术由电力、电子器件制造技术和变流技

2 发展现状

电子器件在发展的过程当中，主要分为

三个阶段，包括不可控制型、半控制型和全控

制型。随着科学技术的不断发展，现今已经实

现了全自动化控制，这不仅能够有效地促进电

子技术快速发展，还能够将相关的智能设备得

到有效的运用，将先进的智能化技术运用到电

气控制当中来，从而实现电气系统的自动化控

【关键词】电子技术 电气控制 应用

科技的不断发展，使电子技术逐渐改变

了人们生活中的方方面面，在电气控制领域内

<<上接68页

应保证印制板和元器件的整洁，可对印制板及

其组件进行二次清洗后，再涂覆三防漆，在涂

覆过程中，应注意对某些器件的防护，如连接

器、有灌封要求的电器件及部件、微调电容、

可调电感、可调电阻和2W以上的电阻、感温

元件、开关、波段开关的滑动接点、减震器、

橡胶零件、线束活动部位、散热器、电机、导轨、

整机的面板、外壳、机箱接地的螺钉部位等。

（3）成品处理：采用三氯三氟乙烷（F113）

展开气相清洗，在50℃温箱内预烘一小时，

插头零件用无腐蚀、能耐150℃高温的绝缘胶

带保护，在印制板上涂S01-3清漆。

（4）对半成品保护，喷涂树脂中性保护

剂，储存时单个印制板用聚乙烯塑料袋进行隔

离储存，并储存在备用硅胶（维持相对湿度在

50℃

±10

区域）的玻璃器中，在操作过程要注

意静电防护。

零件密封，塑料密封是将零件装入注塑模具，

使其和塑料成为一体；金属密封目的是将部件

放在密封的盒内，部分还在盒内灌注气态或液

态物质，金属密封在防潮方面较塑料效果更好。

（4）用有机绝缘漆喷涂构件外层，让其

抵御潮湿的能力提升，减少潮湿对其性能的影

响。

4.2 防盐雾设计

最普遍的手段为电镀与涂覆，同时要尽

量降低各种金属间的接触产生的电化学作用。

盐雾能导致金属材料出现电解效果，尤其是当

不同金属接触，这种效果尤其明显，所以，要

尽可能选择同类金属进行接触。如需不同金属

配合，应约束电位差小于0.5V，逾越这一数

值时需要替换为过渡金属（或镀层），以减少

原来两种材料造成的电化学腐蚀效果。

4.3 防霉菌设计

（1）一般推荐抗霉物质，无机矿物质能

够有效减少霉菌繁殖，合成树脂也存在优良的

抗霉效果，不推荐使用棉、麻、毛、绸、纸、

木材等有机物质作为用来绝缘的材料。

（2）对仪器的温度与湿度展开约束，减

少湿度，创造优质的通风场所，以抵御霉菌繁

殖。

（3）对于密封设备，可充入高浓度O

3

，

用来杀菌。

（4）采用防霉剂——用化学药品减少霉

菌繁殖，乃至彻底杀死。

整机设备可靠性高低的关键因素。军用电子设

备的三防设计是多学科交叉的大型设计任务，

需机械、设计、工艺、电学等各学科科研者的

通力协作，要根据设备的环境分析，确定主要

防护的环境因素、作用强度及持续期限，再从

为整机腐蚀防护的选料选择、工艺设计确定方

向和技术途径等，还应考虑产品技术要求及使

用指标,对关键位置及零件,使用符合其自身

特性的三防设计。由于科学技术的发展不断翻

新不断突破,科研工作者对三防的重视性也越

来越大，不断开展新的研究，也发现了一些新

的三防设计手段及材料，在实际应用时也取得

了十分好的成绩，作为科研人员，应持续探索、

随时关注最新的研究动态，对于新的研究成果

认真、验证后，将之应用在实际生产中。

参考文献

[1]马骖.三防设计技术[J].电讯技

术,1996(04).

[2]曲亮.军用电子产品三防技术的发

展和工艺改进[J].航空精密制造技

术,2008(1):80-83.

[3]丁小东.浅谈电子设备的三防设计[J].

腐蚀与防护,2001(06):30-32.

[4]张卫民.电子设备的三防设计[J].科技

创新导报,2008(27):39.

4 三防设计措施

进行三防设计时，为防止潮湿、盐雾、

霉菌对电子产品产生影响，一般可采用以下手

段：

4.1 防潮湿设计

（1）利用工艺手段，减弱仪器的吸水能

力，增强仪器的憎水性能。

（2）针对部分器件或位置，使用浸渍、

灌封手段，用强度大、绝缘能力佳的涂料涂抹

构建内的缝隙、孔洞，如将环氧树脂、蜡类、

不饱和聚酯树脂、硅橡胶等有机绝缘物质经高

温加热成液态，灌入零件中或和外表面构成的

缝隙、孔洞的间隙，以上方式还能够强化仪器

的抗击穿能力与降低发生化学反应的现象，在

灌封时要注意对邻近器件的保护。

（3）以密封为目的，利用塑料及金属对

作者简介

王羚薇（1992-），女，硕士学位，中科院长

春光机所研究实习员。主要从事军工/航天产

品电装可靠性研究。

5 结束语

腐蚀防护与控制是保证电子产品性能的

有效方法之一，也是整机设备环境适应性设计

的主要内容和实施的重要保证措施，评判电子

作者单位

长春光学精密机械与物理研究所 吉林省长春

市 130033

Electronic Technology & Software Engineering

电子技术与软件工程

• 69