고 충격 환경을위한 보드 설계

지속적인 영향을 안정적으로 견딜 수있는 PCB를 설계하려고합니다. 보드는 인클로저에 단단히 장착되어 보드가 실제로 닿지 않도록 보호합니다. 충격의 특성은 볼링 공 또는 해머 헤드와 유사합니다. 진동을 고려한 것이 아니라 여러 방향에서 자주 치는 것입니다.

장치 기능의 일부로 보드의 가속도를 측정하고 싶기 때문에 어떤 식 으로든 충격을 완화시키는 것은 바람직하지 않습니다. 기준으로 제공 할 측정 가속 값 (G)이 없으며이 영역에 대한 경험이 없습니다. 따라서 몇 가지 밀접한 관련 일반 질문이 있습니다.

• 충격 강화 조치를 취하지 않은 보드에서 가장 좋은 힘은 무엇입니까? (비 문제에 대해 너무 걱정하고 있습니까?)
• PCB에 대해 따라야 할 설계 관행이 있습니까?
• 기계 고장으로 이어지는 설계의 약점은 무엇입니까?
• 보다 견고한 디자인을 위해 피해야 할 부분이 있습니까?
• 부품 자체의 안전에 대해 어떤 힘 수준에서 걱정해야합니까?

이것은 일반적인 일이므로, 예상 가속력, 힘의주기 및 지속 시간, 열 조건 및 예상 충격 각도에 구속력을 주어 설계를 강력하게 만드는 데 필요한 정보를 얻으십시오.

충격 강화 조치를 취하지 않은 보드에서 가장 좋은 힘은 무엇입니까? (비 문제에 대해 너무 걱정하고 있습니까?)

단일 숫자를 붙이는 것은 매우 어렵습니다. 사용 된 구성 요소의 유형과 적중의 방향 / 빈도에 따라 다릅니다.

PCB에 대해 따라야 할 설계 관행이 있습니까?

단단한 무언가에 많은 부착물. 가장 가능성있는 고장 모드 중 하나는 PCB의 굽힘으로 인해 PCB의 솔더 조인트가 갈라져 연결이 간헐적이거나 완전히 실패 할 수 있습니다. 나는 가능한 한 유연하지 않은 물체 (철제 인클로저)에 많은 부착을 제공하면서 가능한 한 PCB를 최대한 작게 유지하려고합니다. PCB가 작을수록 보드의 '전체 플렉스'가 작아집니다. 솔더 구리 전력 및 접지면을 가진 4+ 레이어 디자인과 같은 것 또한 PCB의 강성을 추가해야하지만 추가적인 열적 플렉스를 유발할 수 있습니다. 요구 사항에 따라 탄소 섬유 복합재 대 유리 섬유를 사용하는 기판과 같이 선반 FR-4의 재고보다 단단한 PCB 기판이 있습니다.

기계 고장으로 이어지는 설계의 약점은 무엇입니까?

• 위에서 언급 한 보드 플렉스는 솔더 조인트 균열을 일으킬 수 있습니다. PCB를 강화하면 도움이 될 수 있습니다. 스톡 솔더를 사용할 수는 없지만은 전도성 에폭시와 같은 전도성 접착제를 사용할 수도 있습니다. PCB에 컨 포멀 코팅을 사용하여 표면 실장 부품을 제자리에 고정시키고 PCB에 강성을 추가 할 수 있습니다.
• 대형 품목 : 라이트 웨이트 표면 실장 장치는 사용하기에 가장 적합한 부품이며, PCB에서 멀리 떨어져있는 대형 중량물은 사용하기에 가장 나쁜 부품입니다. 대형 알루미늄 전해 캡, 키가 큰 인덕터, 변압기 등이 최악입니다. PCB에 대한 리드 및 솔더 연결에 가장 큰 영향을 미칩니다. 큰 장치가 필요한 경우 PCB에 추가 부착 장치를 사용하십시오. 비전 도성, 비 부식성 에폭시 또는 이와 유사한 것을 사용하여 PCB에 부착하거나 추가 PCB 지원이있는 부품을 사용하십시오. 에폭시 또는 컨 포멀 코팅을 사용하는 경우 전력을 소비하는 장치 기능을 계산할 때 추가 열 저항을 고려해야합니다.
• 커넥터. 보드에서 나가는 모든 커넥터는 비트가 걸리고 견고한 잠금 유형이며 예상되는 G 힘에 맞는지 확인하십시오. 커넥터가 PCB에 제대로 연결되어 있는지 확인하십시오. 보드에 스루 홀 부착이없는 순수한 표면 실장 유형은 아마도 나쁜 생각 일 것입니다. 이들은 일반적으로 PCB 가장자리 근처의 PCB에 관통 구멍이 필요합니다. PCB 기판의 강도는 구멍 주변의 가장자리에 가까워 지므로 구멍 주변의 힘을 지탱할 수있을만큼 충분히 강해야합니다. 인클로저를 떠나는 커넥터가 필요한 경우 잠금 패널 장착 커넥터와 납땜 리더를 PCB에 사용하면 PCB가 아닌 커넥터 / 인클로저에 스트레스가 가해집니다.

보다 견고한 디자인을 위해 피해야 할 부분이 있습니까?

위의 목록을 참조하되 모든 부품을 가능한 한 PCB에 최대한 가깝게 유지하십시오.

부품 자체의 안전에 대해 어떤 힘 수준에서 걱정해야합니까?

다시 말하지만 이것은 숫자를 붙이기가 어렵습니다. 디바이스가 PCB에 '가장자리에 닿으면'측면 전단력이 문제입니다. 어떤 힘이 문제를 일으키는 지 IC에 따라 다릅니다. PCB에 작은 부착물이 거의없는 대형 IC는 아마도 더 나쁜 경우 일 것입니다. 키가 큰 펄스 트랜스포머 또는 이와 유사한 것입니다. 부착물이 많은 라이트 웨이트, 짧은 IC가 가장 강력 할 것입니다. 64 핀 QFP와 같은 것, 큰 중앙 패드가 있으면 더 좋습니다. 이 주제에 대한 유용한 자료 : http://www.utacgroup.com/library/EPTC2005_B5.3_P0158_FBGA_Drop-Test.pdf

일부 부품은 높은 G- 힘에 의해 내부적으로 손상 될 수 있습니다.이 부품은 부품별로 있지만 대부분 내부 부품이 움직일 수있는 장치로 제한됩니다. MEMS 장치, 변압기, Mag-jack 등

코멘트

2 개의 보드 사용을 고려 했습니까? 실제로 엔클로저에 견고하게 부착 된 가속도계가있는 하나의 작은 보드와 나머지 전자 장치가있는 두 번째 보드는 충격 흡수 시스템으로 장착 할 수 있습니다. 충격 시스템은 고무 지지대만큼 간단하거나 필요에 따라 하드 드라이브에 사용되는 시스템만큼 복잡 할 수 있습니다.

망치로 치는 등의 충격 이벤트를 정확하게 측정하려면 매우 빠른 프로세서와 매우 빠르고 넓은 범위의 가속도계가 필요합니다.

철도 산업에서 가이드 라인은 최소한 100mm마다 보드를지지하는 것이 었습니다. 가장 좋은 구성 요소는 가볍고 (SMT 부품의 무게는 TH보다 작음) PCB에 가까우며 (SMT는 TH보다 가까움) PCB에 많은 연결이 있습니다 (때로는 핀 위로 무게를 나누기 위해 더 많은 핀을 추가 할 수 있음) 예를 들어 맞춤형 스위치 모드 변압기). 철심 변압기와 같이 무게 중심이 높은 얇은 다리의 더 큰 부품이 최악이 될 것입니다. 포팅은 모든 것을 함께 유지하지만 무게를 추가하므로 더 큰 부품의 작은 부품에 힘을 가할 수 있습니다. 사용하지 않는 커넥터 핀에 사용할 수있는 모든 납땜 패드를 사용하고 로컬 비아를 추가하여 SMT 커넥터에서 트랙이 벗겨지는 것을 방지하십시오. 커넥터에 추가 나사 고정 점이있는 경우 9 핀 D 소켓과 같이 사용하십시오.

회로 포팅을 고려 했습니까? 나는 이것에 대해 많은 경험을 가지고 있지는 않지만 전에 본 적이 있으며 전체 회로 기판과 구성 요소를 비전 도성 수지로 단단하게 고정시킬 수 있음을 이해합니다. 나는 이것이 PCB의 갑작스런 가속과 관련하여 구성 요소를 보완 할 것이라고 생각합니다.

이것이 얼마나 효과적인지 말할 수는 없지만 조사해 볼 가치가 있다고 생각합니다.

나는 스스로 디자인 작업을하지 않았지만 충돌 테스트 인형 계측에 사용되는 전자 장치는 플렉스 회로를 독점적으로 사용한다는 것을 알고 있습니다. 이 제품은 어디에서나 견고한 PCB 재료를 사용하지 않고 인클로저 내에서 PCA의 움직임을 제한하며 인클로저에 연결된 커넥터에 적절한 서비스 루프를 허용합니다.

사용 된 제조 공정 의 예 .

고려해야 할 사항 중 하나는 보드 및 인클로저와의 연결 지점의 양과 분포입니다.

더 많은 연결 지점을 사용하면 보드의 진동을 방지하면서 인클로저의 힘을 더 잘 분배 할 수 있습니다.

일반적으로 물리적 접점은 가장 약한 접점이므로 더 큰 접점을 큰 나사로 사용하십시오. 가능한 많은 구멍을 사용하고 가능한 한 "무작위"분포를 사용하십시오. 그것들이 정렬되면 보드는 결국 진동 할 수 있습니다.

가장 좋은 방법은 보드 저항을 높이고 보드의 구성 요소에 대한 진동 효과를 줄이기 때문에 일종의 에폭시 / 아크릴 코팅을 사용하는 것입니다.