如何提高PCB設備可靠性
[恒成和電路板]提高PCB設備可靠性的技術措施:方案選擇、電路設計、電路板設計、結構設計、元器件選用、制作工藝等多方面著手,具體措施如下:
(1)簡化方案設計。
方案設計時,在確保設備滿足技術、性能指標的前提下,應盡量簡化設計,簡化電路和結構設計,使每個部件都成為最簡設計。當今世界流行的模塊化設計方法是提高設備可靠性的有效措施。塊功能相對單一,系統(tǒng)由模塊組成,可以減少設計的復雜性,將設計標準化、規(guī)范化。國內(nèi)外大量事實已證明了這一點,產(chǎn)品設計應采用模塊化設計方法。
(2)采用模塊和標準部件。
模塊和標準部件是經(jīng)過大量試驗和廣泛使用后證明為高可靠性的產(chǎn)品,因而能充分消除設備的缺陷和隱患,也為出現(xiàn)問題之后的更換和修理帶來了方便。采用模塊和標準化產(chǎn)品不僅能有效地提高設備的可靠性,而且能大大縮短研制周期,為設備的迅速改型與列裝提供極有利的條件。
(3)提高集成度。
選用各種功能強、集成度高的大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路,盡量減少元器件的數(shù)量。元器件越少,產(chǎn)生隱患的點也越少。這樣,不僅能提高設備的可靠性,而且。能縮短研制、開發(fā)周期。
(4)降額設計。
降額設計是指元器件在低于其額定應力的條件下工作,是降低元器件失效率的有效方法,因此,設汁時在確保技術性能指標的前提下,對元器件的工作電壓范圍、溫度特性、電特性參數(shù)等都采取降額使用的方法,從而降低元器件在各種應力條件下的失效率。
降額設計,不同的元器件所要考慮的因素是不一樣的:有的是電壓范圍,有的是電流大小,有的是溫度,有的是頻率,有的是振動等等。一般情況下,對電容的耐壓、頻率、溫度特性,電阻的功率,電感的電流及頻率特性,二極管、三極管、可控硅、運算放大器、驅動器、門電路等器件的結電流、結溫或扇出系數(shù),電源的開關和主供電源線纜的耐電壓/電流和耐溫性能,信號線纜的頻率特性,還有散熱器、接插件、模塊電源等器件的使用,要求進行降額設計。
(5)選擇優(yōu)質(zhì)器件。
元器件是設備的基本組成單元,其質(zhì)量的好壞將直接影響到設備的可靠性。軍用通信設備應盡量采用工業(yè)級以上產(chǎn)品,最好是軍品,并在上機前嚴格進行老化篩選,剔除早期失效器件。
(6)充分利用軟件資源。
由于軟件編程的靈活性,在設計中應充分利用軟件資源。目前軟件的調(diào)試手段和工具相對較多,對故障和設計問題容易定位,解決周期相對較短。充分利用軟件資源是提高可靠性的一個重要方法。
(7)結構可靠、工藝成熟、先進。
電路、結構設計中,應盡量減少接插件、金屬化孔的數(shù)量,電路器件和芯片盡量采用直接在印制板上焊接的方法,選用表面貼裝器件,采用表面貼裝技術,以避免接觸不良,確保設備的可靠性。
(8)熱設計。
過高的溫度是引起設備性能和可靠性降低的重要因素之一,為此應采取熱防護措施控制和降低設備工作時的溫升,保證設定良好的散熱,提高設備的熱可靠性。
過低的溫度,也會引起設備性能和可靠性降低,有的元器件在環(huán)境溫度太低時不能正常工作。所以在低溫環(huán)境中使用的設備,也要進行低溫測試。在設計時必須考慮設備工作的溫度條件和環(huán)境。
(9)電磁兼容性設計。
設備工作時會受到許多電磁場的干擾,有自然的也有人為的。軍用設備更是如此,現(xiàn)代高科技電子對抗戰(zhàn)中,一個很重要的技術手段就是局部發(fā)射高能量的電磁波,以破壞對方設備中的元器件,從而使設備工作失靈。為此應采取有效的屏蔽、濾波等防干擾措施以防止噪聲、干擾電磁場對設備的干擾,確保設備工作可靠。
(10)抗振沖設計。
設備在使用、運輸過程中會受到各種各樣振動、沖擊的影響,從而影響其可靠性,為此應提高設備的機械強度和剛度,并采取減振緩沖措施,以加強設備抗振動、沖擊的能力,提高設備的可靠性。
(11)采用故障指示裝置。
設計故障檢測電路及故障報警裝置,以便及時發(fā)現(xiàn)故障,從而縮短設備的故障檢修時間。
(12)操作簡單、維修方便。
設備中操作、維修的功能是保證設備可靠性的主要因素之一。設計中,應盡量采用插入單元、模塊,同時采用模塊化、標準化結構和快速拆卸結構,以利于操作和維修。事實證明,設備采用模塊化結構能大大簡化操作,方便維修。
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