PCB設計：PCB機器の信頼性向上対策

PCB設計：PCB機器の信頼性向上対策

PCB機器の信頼性を向上させるための技術的対策：スキームの選択、回路設計、回路基板の設計、構造設計、部品の選択、製造プロセスなど。具体的な対策は次のとおりです。

(1) スキーム設計を簡素化する。

スキーム設計では、機器が技術的および性能指標を満たしていることを前提として、設計を可能な限り単純化し、回路および構造設計を単純化して各コンポーネントを最も単純な設計にする必要があります。 現在、機器の信頼性を向上させる有効な手段として、モジュール設計手法が普及しています。 ブロック機能は比較的単一で、システムはモジュールで構成されているため、設計の複雑さを軽減し、設計を標準化できます。 国内外の多くの事実がこの点を証明しており、製品設計はモジュール設計方式を採用する必要があります。

(2) 統合を改善する。

強力な機能と高集積度を備えたさまざまな大規模および超大規模集積回路を選択して、コンポーネントの数を最小限に抑えます。 コンポーネントが少ないほど、潜在的な危険が少なくなります。 このようにして、機器の信頼性だけでなく、改善することもできます。 研究開発サイクルを短縮できます。

(3) モジュールと標準コンポーネントが使用されます。

モジュールおよび標準コンポーネントは、多数のテストと長年の使用によって高い信頼性が証明された製品であるため、機器の欠陥や隠れた危険を完全に排除し、問題が発生した場合の交換や修理も容易に行うことができます。 モジュールと標準化された製品の採用は、機器の信頼性を効果的に向上させるだけでなく、開発サイクルを大幅に短縮し、機器の迅速な変更と組み立てに非常に有利な条件を提供します。

(4) 高品質のデバイスを選択します。

コンポーネントは機器の基本部品であり、その品質は機器の信頼性に直結します。 軍用通信機器は、可能な限り産業用グレード以上、できれば軍用製品である必要があり、早期故障コンポーネントを排除するために、動作前に厳格なエージング スクリーニングを受ける必要があります。

(5) ディレーティング設計。

ディレーティング設計とは、部品が定格応力よりも低い条件下で動作する場合に、部品の故障率を下げる効果的な方法を指します。 したがって、技術的性能指標を確保することを前提として、さまざまなストレス条件下でのコンポーネントの故障率を減らすために、コンポーネントの動作電圧範囲、温度特性、電気的特性パラメータなどをディレーティングする方法を設計に採用しています。

ディレーティング設計で考慮すべき要素は部品によって異なり、電圧範囲、電流の大きさ、温度、周波数、振動などがあります。 一般的にコンデンサの耐電圧、周波数、温度特性は 、抵抗器の電力、インダクタの電流および周波数特性、ダイオード、トライオード、サイリスタ、オペアンプ、ドライバ、ゲート回路およびその他のデバイスのジャンクション電流、ジャンクション温度またはファンアウト係数、電源スイッチおよびメインの電圧/電流および温度抵抗 電源ケーブル、信号ケーブルの周波数特性、放熱器、コネクタ モジュール電源などの使用には、ディレーティング設計が必要です。

(6) ソフトウェア資源をフル活用する。

ソフトウェア プログラミングの柔軟性により、ソフトウェア リソースを設計で最大限に活用する必要があります。 現在、ソフトウェアのデバッグ方法とツールは比較的多く、障害や設計上の問題を簡単に特定でき、解決サイクルは比較的短いです。 ソフトウェア資源を最大限に活用することは、信頼性を向上させるための重要な方法です。

(7) 信頼できる構造、成熟した高度な技術。

回路および構造設計において、コネクタおよびメタライズされた穴の数を可能な限り減らす必要があります。 回路部品やチップは、できる限りプリント基板に直接溶接してください。 接触不良を回避し、機器の信頼性を確保するために、表面実装デバイスを選択し、表面実装技術を使用する必要があります。

(8) 電磁両立性設計。

機器が動作しているとき、自然と人工の両方の多くの電磁界によって干渉されます。 これは特に軍事装備に当てはまります。 日本に対する現代のハイテク電子戦争において、非常に重要な技術的手段は、局所的に高エネルギーの電磁波を放出して、相手の機器のコンポーネントを破壊し、機器を故障させることです。 したがって、効果的なシールド、フィルタリング、およびその他の干渉防止対策を講じて、機器へのノイズや干渉電磁界の干渉を防止し、機器の信頼性の高い動作を確保する必要があります。

(9) 熱設計。

過度の温度は、機器の性能と信頼性を低下させる重要な要因の 1 つです。 したがって、動作中の機器の温度上昇を制御および低減し、良好な熱放散を確保し、機器の熱的信頼性を向上させるために、熱保護対策を講じる必要があります。

温度が低すぎると、機器の性能と信頼性も低下します。 周囲温度が低すぎると、一部のコンポーネントが正常に動作しなくなります。 したがって、低温環境で使用される機器も低温でテストする必要があります。 設計時には、装置の温度条件と環境を考慮する必要があります。

(10) 耐振動衝撃設計。

機器は、使用中や輸送中にさまざまな振動や衝撃を受け、信頼性に影響を与えます。 したがって、機器の機械的強度と剛性を向上させる必要があり、振動と衝撃に耐える機器の能力を強化し、機器の信頼性を向上させるために、振動減衰と緩衝対策を講じる必要があります。

(11) 障害表示装置を採用すること。

障害検出回路と障害警報装置は、機器のトラブルシューティングの時間を短縮するために、障害を適時に検出するように設計されています。

(12) 操作と保守が容易です。

機器の運用と保守の機能は、機器の信頼性を確保するための主要な要素の 1 つです。 設計では、プラグインユニットとモジュールを可能な限り使用し、モジュラー、標準化、および迅速な分解構造を使用して、操作と保守を容易にする必要があります。 事実は、機器のモジュール構造が操作を大幅に簡素化し、メンテナンスを容易にすることを証明しています。 PCB アセンブリ、PCB 設計、および PCB 処理メーカーは、PCB 機器の信頼性を向上させるための PCB 設計対策について説明しています。