Dit zijn slechts algemene dingen, je zou echt moeten proberen een grens te leggen aan de verwachte versnellingskrachten, de periode en duur van die krachten, thermische omstandigheden en verwachte impacthoeken om de informatie te krijgen die je nodig hebt om het ontwerp robuust te maken .

Wat is de meeste kracht die in orde zou zijn op een board zonder getroffen maatregelen om de impact te verharden? (Maak ik me teveel zorgen over een non-issue?)

Dit is erg moeilijk om een ​​enkel nummer op te zetten, het hangt af van de soorten componenten die worden gebruikt en de richting / frequentie van de hits.

Zijn er ontwerppraktijken die moeten worden gevolgd voor de PCB?

Veel bijlagen aan iets solide. Een van de meest waarschijnlijke faalwijzen is het buigen van de PCB, waardoor de soldeerverbindingen op de PCB kunnen barsten, waardoor de verbinding met tussenpozen of volledig uitvalt. Ik zou proberen de PCB zo compact mogelijk te houden en tegelijkertijd zoveel mogelijk bevestiging te geven aan iets dat niet buigt (stalen behuizing). Hoe kleiner de print, hoe kleiner de 'overall flex' van het board. Iets als een ontwerp met 4+ lagen met soldeerkoperkracht en grondvlakken zou ook moeten bijdragen aan de stijfheid van de PCB, maar kan extra thermische buiging veroorzaken. Afhankelijk van wat uw behoeften zijn, zijn er gespecialiseerde PCB-substraten die stijver zijn dan uw standaard FR-4-voorraad, zoals substraten die koolstofvezelcomposieten versus glasvezel gebruiken.

Wat zijn de zwakke punten in een ontwerp die leiden tot mechanisch falen?

• Board Flex zoals hierboven vermeld kan barsten in soldeerverbindingen veroorzaken. Het verstijven van de print kan hierbij helpen. U kunt ook geen standaardsoldeer gebruiken, maar eerder een geleidende lijm zoals zilvergeleidende epoxy. U kunt ook een conforme coating op de printplaat gebruiken die componenten voor opbouwmontage op hun plaats houdt en ook wat stijfheid aan de printplaat toevoegt.
• Grote items: lichtgewicht apparaten voor oppervlaktemontage zijn de beste onderdelen om te gebruiken, grote zware items die verder van de printplaat af zitten, zijn de slechtste onderdelen om te gebruiken. Zaken als grote aluminium elektrolytische kappen, hoge smoorspoelen, transformatoren, enz. Zullen het ergste zijn. Ze zullen de meeste kracht uitoefenen op hun snoeren en soldeerverbindingen op de printplaat. Als er grote apparaten nodig zijn, gebruik dan een extra bevestiging op de printplaat. Gebruik niet-geleidende, niet-corrosieve epoxy of iets dergelijks om ze op de printplaat te bevestigen of gebruik een onderdeel met een extra printplaatsteun. Houd rekening met de toegevoegde thermische weerstand bij het berekenen van het vermogen van het apparaat om vermogen te dissiperen bij gebruik van epoxy of conforme coatings.
• Connectoren. Elke connector die van het bord afgaat, wordt geslagen, zorg ervoor dat het een solide vergrendelingstype is en geschikt is voor de verwachte G-krachten. Zorg ervoor dat de aansluiting van de connector op de printplaat stevig is. Zuivere typen voor oppervlaktemontage zonder een doorlopende bevestiging aan het bord, het is waarschijnlijk een slecht idee. Deze vereisen meestal doorlopende gaten in de printplaat nabij de rand van de printplaat. Zorg ervoor dat uw PCB-substraat sterk genoeg is om de krachten op deze gaten te ondersteunen, want omdat u zo dicht bij de rand zit, is de sterkte van de PCB rond het gat veel minder. Als u een connector nodig heeft die de behuizing verlaat, gebruik dan een vergrendelbare connector voor paneelmontage en soldeerleads op de printplaat, dit zal de connector / behuizing onder druk zetten en niet op de printplaat.

Zijn er onderdelen die moeten worden vermeden voor een robuuster ontwerp?

Zie de bovenstaande lijst, maar houd alle onderdelen zo licht en zoals zo dicht mogelijk bij de printplaat.

Op welke krachtniveaus moet ik me zorgen gaan maken over de veiligheid van de onderdelen zelf?

Ook hier is het moeilijk om een ​​nummer op te zetten. Als het apparaat 'edge on' op de printplaat raakt, dan is uw zorg de laterale schuifkrachten. Welke kracht daar een probleem veroorzaakt, is afhankelijk van de IC. Een groot zwaar IC met weinig kleine bijlagen op de print is waarschijnlijk het ergste geval. Misschien een grote pulstransformator of zoiets. Een licht gewicht, korte IC, met veel bijlagen is waarschijnlijk het sterkst. Zoiets als een 64-pins QFP, nog beter als deze een groot middenkussen heeft. Enige nuttige informatie over dit onderwerp: http://www.utacgroup.com/library/EPTC2005_B5.3_P0158_FBGA_Drop-Test.pdf

Sommige onderdelen kunnen intern worden beschadigd door hoge G- krachten, dit zou een deel voor deel zijn, maar zou meestal beperkt zijn tot apparaten met beweegbare interne onderdelen. MEMS-apparaten, transformatoren, mag-jacks, enz.

Opmerkingen

Heeft u overwogen om 2 borden te gebruiken? Een klein bordje met de versnellingsmeter die eigenlijk stijf aan de behuizing is bevestigd en een tweede bordje met de rest van de elektronica erop dat vervolgens met een schokabsorptiesysteem kan worden gemonteerd. Het schoksysteem kan zo simpel zijn als rubberen steunen of zo complex als de systemen die in harde schijven worden gebruikt, afhankelijk van de behoeften.

Je hebt een behoorlijk snelle processor nodig en een behoorlijk snelle accelerometer met groot bereik als je wilt om nauwkeurige metingen te krijgen van impactgebeurtenissen, zoals geslagen worden met een hamer.

In de spoorwegindustrie was de richtlijn om het bord minstens elke 100 mm te ondersteunen. De beste componenten zijn die die licht zijn (SMT-onderdelen wegen minder dan TH), dicht bij de printplaat (SMT zijn dichterbij dan TH) en veel verbindingen met de printplaat hebben (soms kunnen er meer pinnen worden toegevoegd om het gewicht over de pinnen te verdelen) bijvoorbeeld aangepaste geschakelde transformatoren). Grotere onderdelen op dunne poten met een hoog zwaartepunt zullen de ergste zijn, bijvoorbeeld ijzeren kerntransformatoren. Oppotten houdt alles bij elkaar, maar voegt gewicht toe - dus je zou uiteindelijk kracht kunnen uitoefenen op de kleinere delen van de grotere. Gebruik alle soldeerpads die je kunt, bijvoorbeeld op ongebruikte pinnen van connectoren en voeg lokale via's toe om te voorkomen dat de tracks losraken van SMT-connectoren. Als connectoren extra schroefbevestigingspunten hebben, gebruik deze dan bijv. 9-polige D-aansluitingen.

Heb je erover nagedacht om je circuit op te potten? Ik heb hier zelf niet veel ervaring mee gehad, maar ik heb het eerder gezien en ik begrijp dat je je hele printplaat en componenten kunt omhullen in een niet-geleidende hars die solide wordt. Ik denk dat dit de componenten zal versterken ten opzichte van een plotselinge versnelling van de PCB.

Ik kan niet zeggen hoe effectief dit zou zijn, maar ik denk dat het de moeite waard is om naar te kijken.

Ik heb zelf niet aan het ontwerp gewerkt, maar ik weet dat de elektronica die wordt gebruikt voor de instrumentatie van crashtestdummy's uitsluitend flexcircuits gebruikt. Ze gebruiken nergens stijve PCB-materialen, zorgen voor een beperkte beweging van de PCA binnen de behuizing en staan ​​voldoende servicelussen toe voor alle connectoren die aan de behuizing zijn bevestigd.

Een voorbeeld van het gebruikte fabricageproces.

Een aandachtspunt is het aantal en de verdeling van de verbindingspunten met het bord en de behuizing.

Door meer verbindingspunten te gebruiken, worden de krachten van de behuizing beter verdeeld en wordt voorkomen dat het bord gaat oscilleren.

Over het algemeen zijn de fysieke contactpunten de zwakste, probeer grotere contactpunten te gebruiken, grotere schroeven. Probeer zoveel mogelijk holes te gebruiken en zo "willekeurig" verdeeld mogelijk. Als ze zijn uitgelijnd, kan de plaat uiteindelijk oscilleren.

Het beste is om een ​​soort epoxy / acrylcoating te gebruiken, omdat dit zowel de weerstand van de plaat verhoogt als de vibrerende effecten op de componenten over de plaat vermindert.