ออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว?


30

ฉันต้องออกแบบบอร์ดเล็ก ๆ ที่จะเข้าสู่โครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ที่ตั้งใจจะใช้เป็นเวลาหลายสิบปี ฉันกำลังมองหาเอกสารและชอบคำแนะนำให้ว่าในการออกแบบดังกล่าวขึ้นอยู่กับการวิจัยจริง

บอร์ดนี้จะยิ่งใหญ่กว่าด้วยเหตุผลทางกลที่จำเป็นต้องมีแม้แต่สำหรับวงจรที่กว้างขวางเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นการทำงานด้วยชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง สิ่งที่ชอบร่องรอยกว้างเป็นเกมง่ายๆ

ลูกค้าต้องการลดชิ้นส่วนทั้งหมดและต้องการให้ผ่านรู ฉันเห็นประเด็นเกี่ยวกับการย่อส่วน แต่สิ่งที่ส่วนสำคัญมากและความสามารถในการได้รับการทดแทนในอนาคตเป็นสิ่งสำคัญ ฟังก์ชั่นนี้สามารถนำมาใช้กับทรานซิสเตอร์แยกและตัวต้านทานจำนวนหนึ่ง แต่ลูกค้าจะใช้ตรรกะ IC ตัวเดียวในแพ็คเกจ DIP เขาคิดว่าผ่านรูมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น แต่ฉันคิดว่าฉันจำได้ว่าเคยเห็นการศึกษาที่บอกว่าตรงกันข้าม นอกจากนี้ฉันกังวลเกี่ยวกับความพร้อมของชิปลอจิกแบบจุ่ม 16 หรือ 20 พินใน 20-50 ปี แต่ทรานซิสเตอร์ SOT-23 และตัวต้านทาน 0805 เป็นทางออกที่ดีกว่าหรือไม่ จะมีตัวแยกแสง สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าพวกเขาจะล้นทุกอย่างในแง่ของความน่าเชื่อถือและความพร้อมในอนาคต ใช่ฉันจะใช้ไฟ LED ที่คะแนนเล็กน้อยเพื่อเพิ่มชีวิต

ดังนั้นฉันกำลังมองหาข้อมูลจากการวิจัยที่ชัดเจนเกี่ยวกับการออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว นี่เป็นพื้นที่ที่คิดเกี่ยวกับปัญหา 10% ได้ง่าย แต่พลาด 90% ที่ทำให้ปัญหา 10% ไม่เกี่ยวข้อง

ที่เพิ่ม:

ฉันกำลังมองหาคำตอบจากหลักฐาน ฉันชอบที่จะคิดว่าฉันรู้เรื่องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ค่อนข้างดีและสามารถหาสาเหตุที่ทำให้เกิดเสียงได้หลายเหตุผลว่าทำไมวิธีการหนึ่งอาจดีกว่าวิธีอื่นและฉันก็มั่นใจว่าคนอื่น ๆ ก็สามารถทำได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามฉันไม่เชื่อใจสิ่งเหล่านั้นเพราะสิ่งที่ฟังดูมีเหตุผลและขึ้นอยู่กับฟิสิกส์ของเสียงอาจจะถูกต้อง แต่ไม่มีผลกระทบอื่น ๆ ที่โดดเด่นกว่า ฉันกังวลว่านี่คือสิ่งที่การคาดเดาการศึกษาสามารถนำไปสู่ข้อสรุปที่ผิดอย่างมีนัยสำคัญ นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันขอคำตอบจากหลักฐานเอกสารจากการศึกษาจริงกฎของ NASA อาจยืนยันเป็นต้น

เพิ่ม 2:

พิจารณาสิ่งแวดล้อม "อุตสาหกรรม" ฉันไม่แน่ใจว่าควบคุมสิ่งแวดล้อมได้ดีแค่ไหน บอร์ดจะได้รับการปกป้องจากองค์ประกอบ แต่อาจไม่มีเครื่องปรับอากาศหรือเครื่องทำความร้อน ฉันไม่รู้เกี่ยวกับการสั่นสะเทือนอาจไม่มาก

บอร์ดเหล่านี้จะถูกติดตั้งในตู้ที่มีส่วนอื่น ๆ ของระบบไฟฟ้า ช่างเทคนิคบริการสามารถเดินไปที่ตู้เมื่อจำเป็น ความยากลำบากในการให้บริการไม่ใช่ปัญหา แต่การหยุดทำงานคือ นี่ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น แต่ลองคิดดูว่าทางหลวงระหว่างรัฐถูกปิดตัวลงจนกว่าระบบจะเปิดใช้งานอีกครั้ง แน่นอนว่ามีความซ้ำซ้อนอยู่แล้ว แต่ความล้มเหลวคือสิ่งที่คุณต้องการหลีกเลี่ยง


ที่จุดผ่านรูกับ SMT: wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-042513-011426/ (ผู้บริหารสรุป: SMT มีความทนทานมากกว่าการขี่จักรยานด้วยความร้อนการสั่นสะเทือน ฯลฯ เนื่องจากขนาดที่เล็กกว่า )
Phil Frost

ฉันไม่สามารถตอบคำถามเต็มของคุณได้ แต่มีงานวิจัยวุ่นวายในช่วงปลายปี 1990 และต้นปี 2000 ที่มองไปที่ผลกระทบของการย้ายไปประสานที่ปราศจากสารตะกั่วและข้อสรุปก็น่าประหลาดใจที่บัดกรีไร้สารตะกั่วนั้นเป็นจริงมากขึ้น เชื่อถือได้สำหรับชิ้นส่วนทั่วไปบนบอร์ดทั่วไป
Edward

3
นี่เป็นคำถามที่น่าสนใจจริงๆ แต่ดูเหมือนจะกว้างมาก มีหลายสิ่งหลายอย่างที่คุณอาจต้องการนึกถึงเช่นหนวดเครา (โดยเฉพาะกับ rohs) มากจะเป็นการเก็งกำไรที่บริสุทธิ์ (เช่นเราอาจวิ่งออกไปจาก spintronics ใน 50 ปี) ฉันอยากเห็นคำตอบบางอย่าง แต่อาจเป็นรายการใหญ่และมีคำตอบมากมายที่ให้แนวคิดและคำแนะนำ บางทีวิกิชุมชนหนึ่งตอบว่าผู้คนแก้ไขคะแนนด้วยการเลือกลิงก์ไปยังเอกสารน่าจะเป็นรูปแบบที่ดี?
PlasmaHH

คุณกำลังมองหาการศึกษาการทำนาย / วิธีการเช่น Belcore / Telcordia SR-332 และ MIL-HDBK-217? หรือคุณกำลังมองหางานวิจัยจริงที่ดำเนินการมากว่า 10-20 ปี ฉันเดาว่านี่เป็นสิ่งที่เหนือกว่าการคำนวณ MTBF ปกติและทำวิธีการทดสอบ HALT
Guy ฮาร์ดแวร์บางคน

คุณช่วยพูดเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมให้มากขึ้นหน่อยได้ไหม? การปั่นความร้อน, อุณหภูมิสุดขั้ว, การสั่นสะเทือน, การสัมผัสกับองค์ประกอบ, (ฝน, อาทิตย์, น้ำเค็ม) @PhilFrost, ฉันแค่อ่านลิงค์ของคุณ, ดูเหมือนว่าการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ทั้งหมด, พวกเขาทำการทดสอบจริงหรือไม่? ฉันได้ยินข่าวลือว่าผ่านรูอาจจะดีกว่าในการปั่นจักรยานด้วยความร้อน 'เพราะผู้นำจะใช้ความเครียดบางส่วน .. (แต่สำหรับทรานซิสเตอร์)
George Herold

คำตอบ:


10

นาซ่ามีหลายสิ่งที่จะพูดถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาวของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นี่คือตัวอย่างหนึ่ง -> https://nepp.nasa.gov/files/20223/09_109_1%20JPL_Spence%20Longterm%20 ความน่าเชื่อถือ%20of%20Hand%20Soldering%20M55365%20Ta%20Capacitors%2009_30%2011_09%203_3ตัวอย่าง อยู่ที่ท้าย)

ฉันไม่สามารถให้ลิงก์ที่ดีกับทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องได้ (เว็บไซต์ของนาซาค่อนข้างยุ่งเหยิง) อย่างไรก็ตาม googling 'นาซ่าอิเล็กทรอนิกส์ความน่าเชื่อถือในระยะยาว' ให้ลิงค์ไปยังเอกสารจำนวนมากในหัวข้อ


2
เอกสารที่เชื่อมโยงนั้นดีสำหรับการประเมินการบัดกรีด้วยมือกับวิธีอื่น แต่มันไม่ได้สัมผัสกับส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องเทียบกับ IC หรือแพ็คเกจ IC ซึ่งฉันคิดว่าเป็นประเด็นหลักของคำถาม นอกจากนี้ยังเป็นการดีที่จะรวมบทสรุปของข้อสรุปในคำตอบของคุณในกรณีที่ลิงก์เสียชีวิตในอนาคต
skrrgwasme

1
@skrrgwasme มันไม่ได้ทำอย่างนั้น ดังที่พวกเขากล่าวในการเปิดพวกเขาไม่มีตัวอย่างเพียงพอ (เพียง 100) ที่จะได้รับสถิติที่ดี
George Herold

4

ฉันจะเพิ่มคำตอบนี้ในสิ่งที่ฉันรู้

เพื่อเริ่มต้นด้วย "การคืบคลาน" คุณมีการสอบสวนที่นี่

มันเกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่มีกำมะถัน มันควรค่าแก่การอ่านหากไม่มีสิ่งใดเป็นหัวข้อที่น่าสนใจ

มีจำนวนมากของบทความที่เกี่ยวข้องกับ RoHS และเคราดีบุกจากองค์การนาซ่ามีการเชื่อมโยง

สิ่งที่ควรพิจารณาอีกประการหนึ่งคือวัสดุ FR4 และ CAFing นี่ไม่ใช่การศึกษา แต่เป็นสาเหตุของปัญหา

เกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของ SMD การศึกษาได้ดำเนินการในปี 1993 และมีตัวอักษรที่น่าสนใจในภาคผนวก ลิงค์

สำหรับตัวเก็บประจุฉันจะบอกว่าไปกับเซรามิก MLCC นี่คือการเปรียบเทียบระหว่างอิเล็กโทรดโลหะมีค่าและอิเล็กโทรดโลหะฐาน รวมแล้วเป็นตารางที่มีหน่วยทดสอบ

สำหรับเซรามิกมีการออกแบบตัวเก็บประจุที่มี "อิเล็กโทรดอ่อน" และสิ่งที่ดูเหมือนจะล้มเหลวมากขึ้นใน "โหมดเปิด" Generaly พูดคุณต้องการรับชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติอย่างน้อยยานยนต์

ตามคู่มือตัวเก็บประจุ (Cletus J. Kaiser)ตัวเก็บประจุแก้วเป็นแบบที่เชื่อถือได้มากที่สุดและฉันจำได้ว่า NASA ใช้พวกมัน ฉันยังไม่พบข้อมูลความน่าเชื่อถือ

ลองใช้วิธีนี้ดู ข้อมูลความน่าเชื่อถือ นอกจากนี้สำหรับตัวเก็บประจุชนิดอื่น ๆ


0

คำตอบของฉันไม่ได้ขึ้นอยู่กับการวิจัยจริงแต่เป็นการประยุกต์ใช้จริง ฉันแนะนำให้คุณใช้ส่วนประกอบที่น่าเชื่อถือที่สุดและสร้างบอร์ดกับพวกเขา กำหนด MTBF ของมัน จาก MTBF นี้ให้รวบรวมบอร์ดเพียงพอที่จะครอบคลุมเวลาทั้งหมดที่การออกแบบนี้ควรจะอยู่ได้นานที่สุดและเพิ่มจำนวนนั้นเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่นหาก MTBF คือ 10 ปีและเวลาที่การออกแบบควรจะมีอายุ 50 ปีจากนั้นคุณต้องสร้างบอร์ด 10 แผ่น
เพื่อลดเวลา "ลง" ชุด "สวิตช์" สามารถเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติเพื่อตัดการเชื่อมต่อบอร์ดที่ไม่ดีและเชื่อมต่อบอร์ดที่ดีในสถานที่ บอร์ดที่ไม่ดีสามารถถูกแทนที่ด้วยบอร์ดที่ดีและพร้อมสำหรับความล้มเหลวของบอร์ดถัดไป คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับชิ้นส่วนซ่อมที่ไม่พร้อมใช้งาน - คุณมีแล้ว!


ฉันไม่คิดว่านี่เป็นคำตอบของคำถาม - นี่จะอธิบายวิธีจัดการกับความน่าเชื่อถือต่ำ แต่ไม่ได้พูดถึงการได้รับความน่าเชื่อถือสูง
Greg d'Eon
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.