उच्च प्रभाव वातावरण के लिए बोर्ड डिजाइन


26

मैं एक पीसीबी डिजाइन करने के लिए देख रहा हूं जो मज़बूती से निरंतर प्रभाव से बच सकता है। बोर्ड सख्ती से एक बाड़े में लगाया जाएगा जो बोर्ड को वास्तव में किसी भी चीज से टकराने से बचाएगा। प्रभाव की प्रकृति गेंदबाजी की गेंद या हथौड़े के सिर के समान होगी - न कि मैं कंपन पर क्या विचार करूंगा, लेकिन कई दिशाओं से लगातार हिट।

डिवाइस की कार्यक्षमता के हिस्से के रूप में, मैं बोर्ड के त्वरण को मापना चाहता हूं, इसलिए किसी भी तरह से प्रभाव को कम करना बेहतर नहीं है। बेसलाइन के रूप में प्रदान करने के लिए मेरे पास कोई मापा त्वरण मान (G) नहीं है, और मुझे वास्तव में इस क्षेत्र में कोई अनुभव नहीं है। जैसे, मेरे पास कुछ निकट संबंधी सामान्य प्रश्न हैं:

  • सबसे अधिक बल कौन सा है जो किसी बोर्ड पर ठीक होगा जिसमें कोई प्रभाव नहीं होगा? (क्या मैं एक गैर-मुद्दे के बारे में बहुत अधिक चिंता कर रहा हूं?)
  • क्या कोई डिज़ाइन प्रथाएँ हैं जो पीसीबी के लिए पालन की जानी चाहिए?
  • एक डिजाइन में कमजोर बिंदु क्या हैं जो यांत्रिक विफलता की ओर ले जाते हैं?
  • क्या ऐसे हिस्से हैं जिन्हें अधिक मजबूत डिजाइन के लिए बचा जाना चाहिए?
  • मुझे किन स्तरों पर स्वयं भागों की सुरक्षा के बारे में चिंता करना शुरू कर देना चाहिए?


@ जॉबी, मैंने देखा कि इससे पहले कि मैं पोस्ट किया, और यह जानकारीपूर्ण था।
W5VO

क्या एक्सेलेरोमीटर को एक अलग बोर्ड से अलग नहीं किया जा सकता है जो कठोरता से चेसिस पर चढ़ा हो, और मुख्य बोर्ड को झाड़ियों पर रखा जाए?
कज़

@ काज नहीं, वस्तु को किसी बाहरी कनेक्शन के साथ डिवाइस में प्रत्यारोपित किया जाएगा। एक्सीलरोमीटर और सभी सहायक इलेक्ट्रॉनिक्स एक ही बाड़े में होने चाहिए।
W5VO

जवाबों:


26

यह सिर्फ सामान्य सामान है, आपको वास्तव में अपेक्षित त्वरण बलों, उन ताकतों की अवधि और अवधि, थर्मल परिस्थितियों, और डिजाइन को मजबूत बनाने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त करने के लिए प्रभाव के अपेक्षित कोणों पर बाध्य करने का प्रयास करना चाहिए।

सबसे अधिक बल कौन सा है जो किसी बोर्ड पर ठीक होगा जिसमें कोई प्रभाव नहीं होगा? (क्या मैं एक गैर-मुद्दे के बारे में बहुत अधिक चिंता कर रहा हूं?)

यह एक एकल संख्या को डालना बहुत मुश्किल है, यह उपयोग किए गए घटकों के प्रकार और हिट्स की दिशा / आवृत्ति पर निर्भर करता है।

क्या कोई डिज़ाइन प्रथाएँ हैं जो पीसीबी के लिए पालन की जानी चाहिए?

कुछ ठोस करने के लिए संलग्नक के बहुत सारे। सबसे अधिक संभावना विफलता मोड में से एक पीसीबी फ्लेक्सिंग है जो पीसीबी पर मिलाप जोड़ों को दरार कर सकता है जो कनेक्शन के आंतरायिक या पूर्ण विफलता का कारण बन सकता है। मैं पीसीबी को कॉम्पैक्ट रखने की कोशिश करूंगा क्योंकि आप किसी चीज के लिए उतना अधिक लगाव प्रदान कर सकते हैं, जितना कि आप फ्लेक्स (स्टील के बाड़े) में नहीं कर सकते। पीसीबी जितना छोटा होगा, बोर्ड का 'कुल फ्लेक्स' उतना ही छोटा होगा। सोल्डर कॉपर पावर और ग्राउंड प्लेन के साथ 4+ लेयर डिज़ाइन जैसा कुछ भी पीसीबी की कठोरता को जोड़ना चाहिए, लेकिन अतिरिक्त थर्मल फ्लेक्स का कारण बन सकता है। आपकी आवश्यकताओं के आधार पर, विशेष पीसीबी सब्सट्रेट हैं जो शेल्फ एफआर -4 से आपके स्टॉक की तुलना में अधिक कठोर हैं, जैसे सब्सट्रेट जो कार्बन फाइबर कंपोजिट बनाम फाइबरग्लास को नियोजित करते हैं।

एक डिजाइन में कमजोर बिंदु क्या हैं जो यांत्रिक विफलता की ओर ले जाते हैं?

  • बोर्ड फ्लेक्स जैसा कि ऊपर उल्लेख मिलाप संयुक्त दरार का कारण बन सकता है। पीसीबी को मजबूत करने से मदद मिल सकती है। आप स्टॉक सोल्डर का उपयोग नहीं कर सकते थे, बल्कि एक प्रवाहकीय चिपकने वाला जैसे कि चांदी प्रवाहकीय एपॉक्सी। आप पीसीबी पर एक अनुरूप कोटिंग का भी उपयोग कर सकते हैं जो सतह माउंट घटकों को जगह में रखेगा और साथ ही पीसीबी में कुछ कठोरता भी जोड़ देगा।
  • बड़ी वस्तुएं: लाइट वेट सरफेस माउंट डिवाइस उपयोग करने के लिए सबसे अच्छे हिस्से हैं, बड़ी भारी वस्तुएं जो पीसीबी से आगे बैठती हैं वे उपयोग करने के लिए सबसे खराब हिस्से होंगे। बड़े एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैप, लॉन्ग इंडक्टर, ट्रांसफार्मर आदि जैसी चीजें सबसे खराब होंगी। वे पीसीबी को अपने लीड और सोल्डर कनेक्शन पर सबसे अधिक बल प्रदान करेंगे। यदि बड़े उपकरणों की जरूरत है तो पीसीबी से अतिरिक्त लगाव का उपयोग करें। गैर-प्रवाहकीय, गैर-संक्षारक एपॉक्सी या ऐसा कुछ उपयोग करें जो उन्हें पीसीबी से संलग्न करें या एक अतिरिक्त पीसीबी समर्थन के साथ एक भाग का उपयोग करें। एपॉक्सी या अनुरूप कोटिंग्स का उपयोग करते हुए बिजली को नष्ट करने की क्षमता की गणना करते समय जोड़ा थर्मल प्रतिरोध के लिए सुनिश्चित करें।
  • कनेक्टर्स। बोर्ड से जाने वाले किसी भी कनेक्टर को हरा दिया जाएगा, सुनिश्चित करें कि यह एक ठोस लॉकिंग प्रकार है और अपेक्षित जी-बलों के लिए रेटेड है। सुनिश्चित करें कि पीसीबी से कनेक्टर का लगाव ठोस है। शुद्ध सतह बोर्ड के माध्यम से छेद के बिना प्रकार माउंट यह शायद एक बुरा विचार है। आमतौर पर पीसीबी के किनारे के पास पीसीबी के माध्यम से छेद की आवश्यकता होती है। सुनिश्चित करें कि आपका पीसीबी सब्सट्रेट इन छेदों पर बलों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त मजबूत है क्योंकि किनारे के करीब होने के नाते पीसीबी की ताकत छेद के आसपास बहुत कम है। यदि आपको एक कनेक्टर की आवश्यकता होती है जो बाड़े को छोड़ता है, तो एक लॉकिंग पैनल माउंट कनेक्टर और मिलाप नेताओं को पीसीबी का उपयोग करें, यह तनाव को कनेक्टर / बाड़े पर डाल देगा न कि पीसीबी पर।

क्या ऐसे हिस्से हैं जिन्हें अधिक मजबूत डिजाइन के लिए बचा जाना चाहिए?

ऊपर दी गई सूची देखें लेकिन सभी भागों को लाइट और यथासंभव पीसीबी के करीब रखें।

मुझे किन स्तरों पर स्वयं भागों की सुरक्षा के बारे में चिंता करना शुरू कर देना चाहिए?

फिर से इस पर नंबर लगाना मुश्किल है। यदि आपकी पीसीबी से डिवाइस हिट हो रही है, तो आपकी चिंता पार्श्व कतरनी बलों से है। बल किस समस्या का कारण बनता है यह IC पर निर्भर करता है। पीसीबी के कुछ छोटे संलग्नक के साथ एक बड़ा भारी आईसी शायद सबसे खराब स्थिति है। शायद एक लंबा पल्स ट्रांसफार्मर या ऐसा कुछ। एक लाइट वेट, शॉर्ट आईसी, जिसमें कई अटैचमेंट हैं, शायद सबसे मजबूत है। 64pin QFP की तरह कुछ, भले ही यह एक बड़ा केंद्र पैड हो। इस विषय पर कुछ उपयोगी रीडिंग: http://www.utacgroup.com/library/EPTC2005_B5.3_P0158_FBGA_Drop-Test.pdf

उच्च जी-बलों द्वारा कुछ हिस्सों को आंतरिक रूप से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, यह आंशिक रूप से एक हिस्से पर होगा लेकिन ज्यादातर चल आंतरिक भागों वाले उपकरणों तक सीमित होगा। एमईएमएस उपकरण, ट्रांसफार्मर, मैग-जैक, आदि।

टिप्पणियाँ

क्या आपने 2 बोर्डों का उपयोग करने पर विचार किया है? एक्सेलेरोमीटर के साथ एक छोटा बोर्ड जो वास्तव में बाड़े से जुड़ा हुआ है और उस पर बाकी इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक दूसरा बोर्ड है जो तब एक सदमे अवशोषण प्रणाली के साथ लगाया जा सकता है। झटका प्रणाली रबड़ के समर्थन या जटिल के रूप में सरल हो सकती है क्योंकि सिस्टम हार्ड ड्राइव में इस्तेमाल किया जाता है जो कि जरूरतों पर निर्भर करता है।

यदि आप एक हथौड़े से मारना जैसे प्रभाव घटनाओं की सटीक माप प्राप्त करना चाहते हैं, तो आपको एक बहुत तेज़ प्रोसेसर और बहुत तेज़, विस्तृत रेंज एक्सेलेरोमीटर की आवश्यकता होगी।


उत्कृष्ट शर्करा के बहुत सारे - धन्यवाद! दुर्भाग्य से मेरे पास लागू बलों के लिए कोई बेंचमार्क नहीं है - यह जहां तक ​​मुझे पता है इसे मापने का पहला प्रयास होगा।
W5VO

2
केवल एक्सेलेरोमीटर को सख्ती से बढ़ते हुए एक और +1।
JRobert

12

रेलवे उद्योग में, दिशानिर्देश को बोर्ड को कम से कम प्रत्येक 100 मिमी का समर्थन करना था। सबसे अच्छे घटक वे हैं जो प्रकाश होते हैं (SMT भागों का वजन TH से कम होता है), PCB के करीब (SMT TH से अधिक करीब होता है) और PCB के कई कनेक्शन होते हैं (कभी-कभी अधिक पिन को पिन के ऊपर वजन को विभाजित करने के लिए जोड़ा जा सकता है जैसे कस्टम स्विच्ड-मोड ट्रांसफार्मर)। गुरुत्वाकर्षण के उच्च केंद्रों के साथ पतले पैरों पर बड़े हिस्से सबसे खराब होने वाले हैं जैसे लोहे के कोर ट्रांसफार्मर। पोटिंग सब कुछ एक साथ रखेगा लेकिन वजन बढ़ाएगा - इसलिए आप बड़े लोगों से छोटे हिस्सों पर बल लागू कर सकते हैं। सभी सोल्डर पैड का उपयोग करें जो आप कनेक्टर्स के अप्रयुक्त पिन पर कर सकते हैं और एसएमआई कनेक्टर पर बंद पटरियों को रोकने के लिए स्थानीय वीआईए जोड़ सकते हैं। यदि कनेक्टर्स में अतिरिक्त स्क्रू फिक्सिंग पॉइंट हैं, तो उनका उपयोग करें जैसे 9 पिन डी सॉकेट।


11

क्या आपने अपना सर्किट पोटिंग माना है? मुझे खुद इसके साथ बहुत अनुभव नहीं था, लेकिन मैंने इसे पहले देखा है और मैं समझता हूं कि आप अपने पूरे सर्किट बोर्ड और घटकों को एक गैर-प्रवाहकीय राल में संलग्न कर सकते हैं जो ठोस सेट करता है। मुझे लगता है कि यह पीसीबी के किसी भी अचानक त्वरण के सापेक्ष घटकों को ब्रेस करेगा।

मैं यह नहीं कह सकता कि यह कितना प्रभावी होगा, लेकिन मुझे लगता है कि यह देखने लायक है।


1
मैंने जो उच्च कंपन सामग्री देखी है वह लगभग हमेशा चित्तीदार होती है।

4
पीसीबी, घटकों और पोटिंग कंपाउंड के बीच थर्मल विस्तार (Cte) के विभिन्न गुणांक के लिए देखें। यदि विधानसभा व्यापक तापमान चरम सीमा को देखती है, तो एक कठोर पोटिंग कंपाउंड (उदाहरण के लिए, एपॉक्सी) शाब्दिक रूप से उष्मीय रूप से प्रेरित यांत्रिक तनाव के कारण बोर्ड को चीर सकता है।
HikeOnPast

4

मैंने स्वयं डिज़ाइन पर काम नहीं किया, लेकिन मुझे पता है कि क्रैश टेस्ट डमी के इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स विशेष रूप से फ्लेक्स सर्किट का उपयोग करते हैं। वे कहीं भी कठोर पीसीबी सामग्री का उपयोग नहीं करते हैं, बाड़े के भीतर पीसीए के सीमित आंदोलन के लिए प्रदान करते हैं, और संलग्नक से जुड़े किसी भी कनेक्टर के लिए पर्याप्त सेवा छोरों की अनुमति देते हैं।

उपयोग की जाने वाली निर्माण प्रक्रिया का एक उदाहरण


2

विचार का एक बिंदु बोर्ड और संलग्नक के साथ कनेक्ट बिंदुओं की राशि और वितरण है।

अधिक कनेक्ट बिंदुओं का उपयोग करना बेहतर होगा कि बोर्ड को थरथराने से रोकते हुए बाड़े से बलों को वितरित किया जाएगा।

सामान्य तौर पर, भौतिक संपर्क बिंदु सबसे कमजोर होते हैं, संपर्क के बड़े बिंदुओं का उपयोग करने की कोशिश करें बड़ा पेंच। संभव के रूप में कई छेद का उपयोग करने की कोशिश करें और जितना संभव हो उतना "यादृच्छिक" वितरित किया जाए। यदि वे संरेखित होते हैं तो बोर्ड अंततः दोलन कर सकता है।

सबसे अच्छा यह है कि किसी तरह के एपॉक्सी / ऐक्रेलिक कोटिंग का उपयोग किया जाए, क्योंकि यह बोर्ड प्रतिरोध को बढ़ाता है और बोर्ड पर घटकों पर कंपन प्रभाव को कम करता है।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.