Защита радиоэлектронных средств от вредного воздействия внешних факторов

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

А.И. Ламанов  
 
 
Защита  
радиоэлектронных средств 
от вредного воздействия 
внешних факторов 
 
Рекомендовано  
Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э Баумана  
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2012 

УДК 621.396.4(075.8) 
ББК 32.843 
Л21 
Рецензенты: С.И. Масленникова,  Д.А. Перов 

 
Ламанов А.И.  
  
 
       Защита радиоэлектронных средств от вредного воздействия внешних факторов : учеб. пособие / А.И. Ламанов. — 
М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. — 78, [2] с. : ил. 
 
Изложены вопросы, связанные с оценкой влияния на работоспособность РЭС климатических факторов, а также методы защиты РЭС 
от вредного воздействия повышенных влажности и температуры 
окружающей среды. Рассмотрены методы защиты РЭС от ионизирующих излучений и помех различной природы возникновения. 
Для студентов третьего курса, изучающих курс «Основы конструирования и технологии производства РЭС».  
  
 
УДК 621.396.4(075.8) 
ББК 32.843 

 
 

 

 

 

 

 
 
 
 
 

 

 

 
 
 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012 

Л21 

ВВЕДЕНИЕ 

В зависимости от места размещения (на поверхности Земли, в 
атмосфере или в толще рек, озер и морей) радиоэлектронных 
средств (РЭС) характер и интенсивность внешних факторов, оказывающих влияние на работоспособность РЭС, будут различными. 
Их влияние может быть усилено или ослаблено при размещении 
РЭС вне или внутри различных объектов. Использование РЭС при 
освоении космического пространства требует учета особенностей 
их работы как в условиях глубокого вакуума, так и на поверхностях планет и других космических тел. Основное влияние на работоспособность наземных РЭС оказывают климатические факторы, 
к которым можно отнести относительную влажность воздуха, содержание в окружающей среде твердых или газообразных примесей, а также температуру, давление, солнечную радиацию и ионизирующие излучения. 
Нежелательное воздействие на РЭС могут оказывать различные помехи, в том числе не предусмотренные при проектировании 
сигналы. Под воздействием помех могут происходить нарушения 
функционирования РЭС, искажения передаваемой или хранимой 
информации, выходить из строя структурные компоненты и элементы РЭС и т. п. 
В учебном пособии рассмотрены основные методы защиты от 
воздействия климатических факторов, а также способы защиты от 
помех различной природы. Более подробные сведения можно почерпнуть из работ [1—3]. 
 

1. ЗАЩИТА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ  
ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЛАГИ И ПЫЛИ 

1.1. Пути проникновения влаги и пыли  
в конструкции радиоэлектронных средств 

Значения параметров окружающей среды (влажности, температуры, давления) в процессе производства, хранения и эксплуатации РЭС могут существенно отличаться от значений параметров, 
принятых для нормальных условий, что, безусловно, должно учитываться при разработке РЭС. 
Нормальным условиям окружающей среды соответствуют следующие значения ее параметров: 
• относительная влажность воздуха 60 … 75 %; 
• температура воздуха +20 …+25 °С; 
• атмосферное давление 750 мм рт. ст. (0,1 МПа). 
От прямого воздействия воды РЭС, как правило, не защищены и 
не должны эксплуатироваться в этих условиях. Однако в процессе 
эксплуатации на аппаратуру воздействуют пыль и влага, содержащиеся в окружающем воздухе или в какой-либо иной газовой среде. 
Зависимость содержания влаги b в воздухе от температуры при атмосферном давлении 750 мм рт. ст. представлена на рис. 1.1. При 
снижении температуры влажного воздуха ниже уровня, соответствующего максимально возможному содержанию влаги (точке 
росы), избыток влаги выпадает в виде конденсата (росы). Поэтому 
при контакте теплого влажного воздуха с поверхностью охлажденной конструкции возможна конденсация водяных паров. Капли воды (конденсированной влаги) будут стекать в поддон и собираться в местах «ловушек влаги» и на плоских поверхностях 
конструкции. В результате аппаратура будет находиться под постоянным воздействием влаги. 

Рис. 1.1. Зависимость максимального содержания влаги b в воздухе от температуры 
 
 
Наличие влаги во внутренней среде герметизированных РЭС 
обусловлено следующими причинами: 
1) проникновением влаги через микропоры корпуса из окружающей среды; 
2) невозможностью полной осушки (без наличия влагопоглотителя) внутренней среды; 
3) присутствием влаги в конструкционных материалах корпуса. 
Значительно увеличивают содержание влаги полимерные материалы, использование которых в конструкции РЭС обусловлено 
экономическими 
соображениями 
(уменьшение 
трудоемкости 
сборки, снижение расходов материалов и энергии). Так, применение при сборке клеевых соединений позволяет: 
• уменьшить трудоемкость сборки на 20...30 % благодаря исключению таких операций, как сверление, сварка, пайка, нарезание резьбы и т. д.; 

• снизить требования к шероховатости поверхности; 
• увеличить допуски на геометрические размеры элементов 
конструкции; 
• повысить степень механизации и автоматизации технологических процессов. 
Полимерные материалы входят в состав таких конструкционных материалов, как стеклотекстолит, гетинакс, лакоткань, которые используются для изготовления плат с печатным монтажом, 
шлейфов и объемных проводников. Полимерные материалы применяют для герметизации разъемных соединений, контровки 
резьбовых соединений, для создания демпфирующих и виброизолирующих слоев, экранов, влагозащитных и теплоотводящих 
конструкций, для маркировки, выполнения неразъемных соединений при сборке узлов из деталей и компонентов, изготовленных из различных материалов (металлов, сплавов, керамики, 
ферритов, резин, пластмасс и т. д.). Все полимерные материалы 
гигроскопичны (в той или иной мере поглощают влагу), поэтому 
при их нагревании эта влага выделяется во внутреннюю среду 
РЭС. 
Используемые в технологическом процессе жидкие материалы (электролиты, моющие средства и пр.), а также отпечатки пальцев и пыль являются источником влаги и загрязнений. 
Пыль — смесь твердых частиц малой массы, находящаяся в 
воздухе во взвешенном состоянии или медленно оседающая на 
поверхности предметов. Различают пыль естественную, образованную на поверхности Земли под влиянием природных явлений (извержение вулканов, движение воды и воздуха и т. д.), и 
техническую, которая является следствием износа оборудования, обработки материалов, сжигания топлива и пр. 
При повышении относительной влажности воздуха более чем 
на 75 % наблюдается коагуляция (слипание) частиц пыли, увеличивается масса частиц пыли, в результате чего пыль не поднимается, а оседает на плоских горизонтальных поверхностях. При 
низкой влажности воздуха частицы пыли электрически заряжаются (обычно вследствие трения). Как правило, неметаллическая 
пыль получает положительный заряд, а металлическая пыль — 
отрицательный. За счет разности потенциалов частицы пыли перераспределяются по поверхностям конструкций РЭС. 

1.2. Взаимодействие влаги и пыли  
с конструктивными элементами радиоэлектронных средств 

Воздействие влаги на металлы и изоляционные материалы 
имеет разную природу, но одинаковый конечный результат — разрушение исходного материала. Механизм указанного взаимодействия зависит от вида материала (органический, неорганический) и 
от его способности поглощать (сорбировать) влагу или удерживать 
ее на поверхности (адсорбировать). 
Органические материалы (полимеры) поглощают влагу в основном через имеющиеся в их структуре капилляры или путем диффузии. Неорганические материалы (керамика) взаимодействуют с влагой, конденсирующейся на их поверхности. С металлами влага 
вступает в химическое взаимодействие, вызывающее коррозию. 
Имея тенденцию отдавать электроны в силу отрицательного 
электродного потенциала, значительная часть металлов в процессе коррозии окисляется, поэтому под коррозией металлов в 
большинстве случаев понимают окисление материала. Коррозия 
недопустима, поскольку ухудшает внешний вид изделия (и в конечном счете разрушает его). С течением времени рыхлая оксидная пленка может попасть в гнездовые контакты соединителей, 
что может вызывать трудноустранимые отказы РЭС. Значения 
стандартных электродных потенциалов некоторых веществ приведены в табл. 1.1. 

Таблица 1.1 

Материал 
Потенциал, В 
Металл (М),  
неметалл (НМ) 

Литий Li 
–3,04 
М 

Калий K 
–2,92 
М 

Барий Ba 
–2,90 
М 

Кальций Ca 
–2,87 
М 

Натрий Na 
–2,71 
М 

Магний Mg 
–2,36…–2,37 
М 

Алюминий Al 
–1,68 
М 

Марганец Mn 
–1,18…–1,19 
М 

Цинк Zn 
–0,76 
М 

Окончание табл. 1.1 

Материал 
Потенциал, В 
Металл (М),  
неметалл (НМ) 

Хром Cr 
–0,74 
М 

Сера S (твердая) 
–0,48…–0,51 
НМ 

Железо Fe 
–0,41…–0,44 
М 

Кадмий Cd 
–0,40 
М 

Таллий Tl 
–0,34 
М 

Кобальт Co 
–0,28 
М 

Никель Ni 
–0,23 
М 

Олово Sn 
–0,14 
М 

Свинец Pb 
–0,13 
М 

Водород 2H 
0,00 
НМ 

Медь Cu 
+0,15 
М 

Иод I (твердый) 
+0,54 
НМ 

Серебро Ag 
+0,80 
М 

Ртуть Hg 
+0,85 
М 

Бром Br (жидкий) 
+1,07 
НМ 

Платина Pt 
+1,20 
М 

Хлор Cl (газ) 
+1,36 
НМ 

Золото Au 
+1,50 
М 

Фтор F (газ) 
+2,87 
НМ 

 
При наличии влаги на поверхности прозрачных окон (например, телевизионных передающих трубок на ПЗС-структурах) происходит смазывание и искажение изображения. 
Попадание влаги на поверхность тонкопленочных резистивных 
элементов может привести к изменению их сопротивления (к 
уменьшению — при шунтировании токопроводящей влагой, к 
увеличению — при коррозии); влага в диэлектриках пленочных 
конденсаторов увеличивает их емкость и приводит к пробою диэлектрика и т. д. 
При длительном воздействии повышенной влажности на органические материалы последние подвергаются набуханию и гидролизу. Продуктом гидролиза являются органические кислоты, разрушающие органические материалы и вызывающие интенсивную