Thiết kế cho độ tin cậy lâu dài?


30

Tôi cần thiết kế một bảng nhỏ sẽ đi vào một phần lớn cơ sở hạ tầng công cộng dự định kéo dài trong nhiều thập kỷ. Tôi đang tìm kiếm các bài báo và những thứ tương tự đưa ra hướng dẫn về thiết kế như vậy dựa trên nghiên cứu thực tế .

Bảng này sẽ lớn hơn nhiều vì những lý do cơ học mà nó cần phải có ngay cả một mạch rộng rãi để đạt được chức năng với các bộ phận rời rạc. Những thứ như dấu vết rộng là không có trí tuệ.

Khách hàng muốn giảm thiểu tổng số bộ phận và muốn chúng được thông qua lỗ. Tôi nhìn thấy điểm về giảm thiểu phần, nhưng các bộ phận cũng rất quan trọng và việc có thể thay thế trong tương lai là rất quan trọng. Chức năng này có thể được thực hiện với một số bóng bán dẫn và điện trở rời rạc, nhưng khách hàng muốn sử dụng một IC logic duy nhất trong gói DIP. Anh ấy nghĩ rằng lỗ thông qua đáng tin cậy hơn, nhưng tôi nghĩ tôi nhớ đã thấy một nghiên cứu nói ngược lại. Ngoài ra, tôi lo lắng về sự sẵn có của chip logic DIP 16 hoặc 20 pin trong 20-50 năm. Nhưng, các bóng bán dẫn SOT-23 và điện trở 0805 có được đặt cược tốt hơn không? Sẽ có một số cách ly opto. Dường như với tôi những thứ đó sẽ tràn ngập mọi thứ khác về độ tin cậy và tính sẵn sàng trong tương lai. Có, tôi sẽ chạy đèn LED ở một phần nhỏ của xếp hạng để tăng tuổi thọ.

Vì vậy, tôi đang tìm kiếm thông tin dựa trên nghiên cứu dứt khoát thực sự về thiết kế để có độ tin cậy lâu dài. Đây là một lĩnh vực dễ suy nghĩ về vấn đề 10% nhưng bỏ lỡ vấn đề 90% khiến vấn đề 10% không liên quan.

Thêm:

Tôi đang tìm kiếm câu trả lời dựa trên bằng chứng. Tôi thích nghĩ rằng tôi biết điện tử khá tốt, và có thể đưa ra nhiều lý do nghe có vẻ hợp lý tại sao một cách tiếp cận có thể tốt hơn phương pháp khác và tôi chắc chắn những người khác cũng có thể. Tuy nhiên, tôi không tin tưởng những điều đó bởi vì những gì nghevẻ hợp lý và dựa trên vật lý âm thanh có thể đúng nhưng thiếu một số ảnh hưởng chi phối khác. Tôi lo lắng rằng đây là nơi mà việc đoán có giáo dục có thể dẫn đến kết luận sai lầm đáng kể. Đó là lý do tại sao tôi yêu cầu các câu trả lời dựa trên bằng chứng, các bài báo từ các nghiên cứu thực tế, các quy tắc mà NASA có thể nhấn mạnh, v.v.

Đã thêm 2:

Hãy xem xét môi trường "công nghiệp". Tôi không chắc môi trường được kiểm soát tốt như thế nào nếu có. Các bảng sẽ được bảo vệ khỏi các yếu tố, nhưng có thể không có điều hòa không khí hoặc sưởi ấm. Tôi không biết về rung động, có lẽ không nhiều.

Các bảng này sẽ được lắp đặt trong một tủ chứa các bộ phận khác của hệ thống điện. Kỹ thuật viên dịch vụ có thể đi lên đến tủ khi cần thiết. Khó khăn trong việc phục vụ không phải là vấn đề, nhưng thời gian chết là. Đây không phải là những gì đang xảy ra, nhưng hãy tưởng tượng nếu một đường cao tốc liên bang bị tắt cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại. Tất nhiên đã có sự dư thừa rồi, nhưng thất bại là điều bạn thực sự muốn tránh.


trên quan điểm của lỗ thông so với SMT: wpi.edu/Pub/E-project/Av Available / E-project-042513-2011426 / ((tóm tắt điều hành: SMT mạnh hơn chống lại chu kỳ nhiệt, rung, vv do kích thước nhỏ hơn )
Phil Frost

Tôi không thể trả lời câu hỏi đầy đủ của bạn, nhưng có một loạt các nghiên cứu vào cuối những năm 1990 và đầu những năm 2000 đã xem xét tác động của việc chuyển sang hàn không chì và đáng ngạc nhiên là, chất hàn không chì này thực sự nhiều hơn đáng tin cậy cho các bộ phận điển hình trên bảng điển hình.
Edward

3
Đây là một câu hỏi thực sự hấp dẫn, nhưng nó dường như thực sự rộng. Có rất nhiều điều mà bạn có thể muốn nghĩ về, ví dụ như râu ria thiếc (đặc biệt là với rohs). Rất nhiều thứ sẽ là đầu cơ thuần túy (ví dụ chúng ta có thể hoàn toàn chạy khỏi ngành điện tử học trong 50 năm). Tôi thực sự muốn xem một số câu trả lời, nhưng có lẽ đây sẽ là một danh sách lớn, và nhiều câu trả lời chỉ đưa ra một số ý tưởng và gợi ý. Có lẽ một wiki cộng đồng trả lời rằng mọi người chỉnh sửa điểm của họ, với các liên kết tùy chọn đến các bài báo sẽ là một định dạng tốt?
PlasmaHH

Bạn đang tìm kiếm các nghiên cứu / phương pháp dự đoán như Belcore / Telcordia SR-332 và MIL-HDBK-217? Hoặc bạn đang tìm kiếm nhiều hơn cho các nghiên cứu thực tế được thực hiện trong hơn 10-20 năm. Tôi đoán điều này vượt ra ngoài tính toán thông thường của MTBF và thực hiện phương pháp thử nghiệm HALT.
Một số anh chàng phần cứng

Bạn có thể nói thêm một chút về môi trường? Đạp xe nhiệt, Nhiệt độ cực đoan, độ rung, tiếp xúc với các yếu tố, (Mưa, Mặt trời, nước muối.) @PhilFrost, tôi chỉ lướt qua liên kết của bạn, có vẻ như tất cả các mô hình máy tính, họ đã thực hiện bất kỳ thử nghiệm "thực" nào chưa? Tôi đã nghe một tin đồn rằng thông qua lỗ có thể tốt hơn trong việc đạp xe nhiệt, bởi vì các khách hàng tiềm năng sẽ chiếm một phần căng thẳng .. (nhưng điều này là cho các bóng bán dẫn.)
George Herold

Câu trả lời:


10

NASA có rất nhiều điều để nói về độ tin cậy lâu dài của thiết bị điện tử. Dưới đây là một ví dụ -> https://nepp.nasa.gov/files/20223/09_109_1%20JPL_Spence%20Longterm%20Reliability%20of%20Hand%20Soldering%20M55365%20Ta%20Capacitors%2009_30%2011_09%203_2_10.pdf một ví dụ (tài liệu tham khảo đang ở cuối).

Tôi không thể cung cấp cho bạn liên kết tốt đến tất cả mọi thứ liên quan (trang web của NASA khá lộn xộn), tuy nhiên, việc tìm kiếm 'điện tử độ tin cậy dài hạn' cung cấp rất nhiều liên kết đến các bài báo về chủ đề này.


2
Tài liệu được liên kết là tốt để đánh giá hàn tay so với các phương pháp khác, nhưng nó không chạm vào các thành phần riêng biệt so với các gói IC hoặc IC, mà tôi nghĩ là điểm chính của câu hỏi. Ngoài ra, sẽ rất tốt nếu bao gồm một bản tóm tắt các kết luận trong câu trả lời của bạn trong trường hợp liên kết chết trong tương lai.
skrrgwasme

1
@skrrgwasme, nó thậm chí không làm điều đó. Như họ nói trong phần mở đầu, họ không có đủ mẫu (chỉ 100) để có được bất kỳ số liệu thống kê tốt nào.
George Herold

4

Tôi sẽ thêm vào câu trả lời này những gì tôi biết.

Để bắt đầu với "ăn mòn creep", bạn có một cuộc điều tra ở đây

Nó thực sự liên quan đến môi trường có chứa lưu huỳnh. Nó đáng để đọc nếu không có gì khác đó là một chủ đề thú vị.

Có rất nhiều bài viết liên quan đến bộ râu và hộp thiếc của NASA, các liên kết .

Một điều khác cần xem xét là chính vật liệu FR4 và CAFing. Đây không phải là một nghiên cứu, nhưng nó làm mất đi vấn đề.

Về độ tin cậy của SMD, một nghiên cứu đã được thực hiện vào năm 1993 và có một số chữ cái thú vị trong phần phụ lục. Liên kết .

Đối với các tụ điện, tôi muốn nói là đi với MLCC gốm, đây là so sánh giữa điện cực kim loại quý và điện cực kim loại cơ bản. Bao gồm là một bảng với các đơn vị thử nghiệm.

Đối với gốm có các thiết kế tụ điện có "điện cực mềm" và các thiết bị dễ bị hỏng hơn ở "chế độ mở". Nói chung bạn muốn có được những bộ phận ít nhất là đủ điều kiện ô tô.

Theo Cẩm nang tụ điện (Cletus J. Kaiser) , tụ điện thủy tinh là đáng tin cậy nhất, và tôi nhớ NASA đã sử dụng chúng. Tôi chưa tìm thấy dữ liệu đáng tin cậy.

Hãy thử điều này cho dữ liệu đáng tin cậy. Ngoài ra đối với các loại tụ điện khác.


0

Câu trả lời của tôi không dựa trên nghiên cứu thực tế , mà là dựa trên ứng dụng thực tế. Tôi khuyên bạn nên sử dụng các thành phần đáng tin cậy nhất và tạo một bảng với chúng. Xác định MTBF của nó. Dựa trên MTBF này, lắp ráp đủ các bảng để bao gồm tổng thời gian thiết kế này được cho là kéo dài và gấp đôi số đó. Ví dụ: nếu MTBF là 10 năm và thời gian thiết kế được cho là kéo dài là 50 năm, thì bạn cần phải thực hiện 10 bảng.
Để giảm thiểu thời gian "xuống", một bộ "công tắc" có thể được kích hoạt tự động để ngắt kết nối bảng xấu và kết nối một bảng tốt ở vị trí của nó. Bảng xấu sau đó có thể được thay thế bằng một bảng tốt và sẵn sàng cho thất bại bảng tiếp theo. Bạn sẽ không cần phải lo lắng về việc sửa chữa các bộ phận không có sẵn - bạn đã có chúng!


Tôi không nghĩ rằng điều này trả lời câu hỏi - điều này giải thích làm thế nào để đối phó với độ tin cậy thấp, nhưng không nói về việc có được độ tin cậy cao.
Greg d'Eon
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.