電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)如何抑制震動(dòng)和減少?zèng)_擊資料下載

作者：貿(mào)澤電子David Askew 當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)工程師考慮一個(gè)產(chǎn)品可能會(huì)遭遇不同的惡劣環(huán)境條件時(shí)，震動(dòng)和沖擊也許不會(huì)立即涌上心頭。但是震動(dòng)，卻是許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)故障的源頭。電子產(chǎn)品在很多應(yīng)用中都遭受到震動(dòng)應(yīng)力，范圍包括從汽車，火車，航空系統(tǒng)到石油鉆井，電站，和制造業(yè)。即使在溫和的環(huán)境中，大部分電子產(chǎn)品在其生命周期都會(huì)遭受到不同程度的震動(dòng)，無論是船運(yùn)和其他交通工具還是其他簡單的日常用品。 震動(dòng)疲勞是部分機(jī)械應(yīng)力的結(jié)果。局部應(yīng)力是一個(gè)至少兩個(gè)主要因子的函數(shù)：由于震動(dòng)的加速度（以及它的衍生物），和震動(dòng)頻率與PCB或者局部的共振頻率都有關(guān)系。如果震動(dòng)過于暴力，然后PCB和其安裝部分上的壓力將會(huì)更大，很顯然，由于更大的加速度。然而，假如這個(gè)頻率會(huì)引起共振，就算是很小的震動(dòng)都會(huì)帶來巨大的災(zāi)難。 震動(dòng)疲勞問題也使IC設(shè)計(jì)和封裝制造面臨更多挑戰(zhàn)。盡管采用了芯片級(jí)封裝（CSP），使性能更好并且封裝密度更高，但價(jià)格也比較高。芯片小型化要求焊點(diǎn)和電氣連接的大小和數(shù)目減少。由于越來越小的焊盤和更少的焊接點(diǎn)，設(shè)計(jì)工程師在面對(duì)沖擊和震動(dòng)時(shí)將面臨更大的挑戰(zhàn)。 設(shè)計(jì)工程師通常使用某些機(jī)制來針對(duì)帶外殼和震動(dòng)敏感的電子產(chǎn)品進(jìn)行抑制震動(dòng)和減少?zèng)_擊。雖然灌注和填充這個(gè)IC芯片通?？梢詫?duì)焊接點(diǎn)提供非常有效的支持，但是往往需要權(quán)衡成本和熱規(guī)范。 在房子內(nèi)部的震動(dòng)也將使得機(jī)器故障。這同樣是不可取的；松開的螺釘，銷釘，或者夾子都可能導(dǎo)致級(jí)聯(lián)故障最終導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。彈性物體和熱塑性塑膠支架通過抑制而不是傳輸這種震動(dòng)能有效減少這類事件發(fā)生的可能性。 數(shù)學(xué)模型和有限元方法可用于預(yù)測(cè)某些模式故障，包括許多由于振動(dòng)引起的故障。另一方面，如果他們不對(duì)產(chǎn)品壓力進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試，這些方法也是出了名的不可靠，壓力測(cè)試可以在問題更糟之前找到一些缺陷。這種測(cè)試需要時(shí)間，當(dāng)然這樣會(huì)延長產(chǎn)品面市時(shí)間。 有一種解決方案是使用加速產(chǎn)品的可靠性測(cè)試方法，比如HALT(高加速壽命測(cè)試)和HASS(高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn))。它不像傳統(tǒng)的單軸測(cè)試，HALT/HASS 把產(chǎn)品在暴露在6軸隨機(jī)震動(dòng)中（3個(gè)線性和3個(gè)旋轉(zhuǎn)）和高熱變化率一樣。單元測(cè)試逐漸受到關(guān)注并用于研究故障。 這種方法進(jìn)一步不僅是設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試，因?yàn)樗鼜?qiáng)調(diào)了產(chǎn)品超出其規(guī)范來確定操作和破壞的極限。如果正確實(shí)施，加速震動(dòng)測(cè)試，像HALT/HASS可以提高產(chǎn)品的可靠性，同時(shí)也縮短產(chǎn)品面市時(shí)間。 這些技術(shù)非常有效，事實(shí)上，很多制造商在面市前都進(jìn)行了嚴(yán)格的軍事級(jí)的測(cè)試。MIL-STD-202測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)為震動(dòng)說明了測(cè)試流程，涉及振幅為0.03英寸的簡諧運(yùn)動(dòng)，頻率從10到55Hz。在電力負(fù)載條件下，每個(gè)軸至少運(yùn)動(dòng)兩個(gè)小時(shí)（總共6個(gè)小時(shí)），并且產(chǎn)品在震動(dòng)時(shí)和震動(dòng)后都要進(jìn)行測(cè)試。 參考資料 Veprik, A.M. (2003).電子設(shè)備中關(guān)鍵組件在惡劣環(huán)境條件下的震動(dòng)保護(hù)，聲音和震動(dòng)雜志。259（1），pp.161-175 作者簡介： David Askew 是一個(gè)貿(mào)澤電子技術(shù)的專家，專業(yè)從事嵌入式系統(tǒng)和軟件。他擁有一個(gè)德州的阿靈頓大學(xué)的電子工程學(xué)士學(xué)位。 貿(mào)澤電子微信號(hào)傳播技術(shù)干貨，發(fā)布文章均為獨(dú)家原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明如下信息： 出處：貿(mào)澤電子公共號(hào) 微信號(hào)：mouserelectronics 對(duì)于未經(jīng)許可的復(fù)制和不符合要求的轉(zhuǎn)載我們將保留依法追究法律責(zé)任的權(quán)利 (mbbeetchina)