Условия эксплуатации эа
Для того, чтобы повысить эффективность эксплуатации, надёжность, срок жизни ЭА, необходимо учитывать различные дестабилизирующие факторы, влияющие на эти параметры ЭА. Очевидно, что воздействию таких факторов подвергается в первую очередь сама ПП. Под влиянием дестабилизирующих факторов в ПП протекают сложные процессы, изменяющие физико-механические (расширение, размягчение, обезгаживание, деформация) и электрофизические свойства материала основания ПП (электропроводность, нагрузочная способность печатных проводников по току, диэлектрические свойства и т.д.) и вызывающие отказы ЭА. Именно поэтому при конструировании ПП необходимо располагать допустимыми значениями воздействующих факторов, знать характер изменения различных свойств материалов ПП и обеспечить защиту ПП от влияния дестабилизирующих факторов.
Обобщённые значения механических воздействующих факторов для класса бортовой ЭА приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Обобщённые значения механических воздействующих факторов для класса бортовой ЭА
-
Воздействующий фактор
Класс ЭА
Бортовая
Вибрация:
частота, Гц
ускорение, g
5…2000
До 20
Многократные удары:
ускорение, g
длительность, мс
6…12
До 15
Одиночные удары:
ускорение, g
длительность, мс
-
-
Линейное ускорение, g
4…10
Акустические шумы:
уровень, дБ
частота, Гц
130…150
50…1000
Как видно из таблицы 1, исходные данные для разработки ПП попадают в диапазоны допустимых значений механических воздействующих факторов, причём ускорение при многократных ударах в точности соответствует крайнему правому концу интервала допустимых значений.
Важную роль для разрабатки ПП играет не только учёт механических воздействий, но и климатических. Для данной (второй, см. ТЗ) группы жёсткости при климатических воздействиях допустимые значения факторов приведены в таблице 2.
Таблица 2 – допустимые значения климатических факторов
-
Воздействующий фактор
Группа жёсткости
2
Температура, К/
Верхнее значение: 358/85
Нижнее значение:
233/-40
Относительная влажность, %
При температуре до 308 К/35 :
98
Перепад температур, К/
От 233/-40
До 358/+85
Атмосферное давление, Па (мм. рт. ст.)
53600 (400)
Теперь проведём анализ внешних воздействий, деградационных процессов, которые могут иметь место в ПП самолётной ЭА, их последствий и способов борьбы с ними. Результаты данного анализа представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Внешние воздействия на ПП, ускоряемые деградационные процессы и способы борьбы с ними
Воздействующий фактор |
Ускоряемые деградационные процессы |
Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП |
Высокая температура |
Расширение, размягчение, обезгаживание, деформация ПП: коробление, прогиб, скручивание |
1. Применение нагревостойких материалов. 2. Выбор минимальных размеров ПП. 3. Выбор материалов ПП с близким ТКЛР в продольном и поперечном направлении и с медью. |
Уменьшение электропроводности, нагрузочной способности проводников по току, ухудшение диэлектрических свойств |
1. Увеличение ширины и толщины проводников. 2. Применение материалов с низкими диэлектрическими потерями |
|
Перегрев концевых контактов ПП, увеличение их переходного сопротивления |
Выбор гальванического покрытия со стабильными переходными сопротивлениями при нагреве |
|
Высыхание и растрескивание защитных покрытий |
Выбор покрытия, устойчивого к высокой температуре |
|
Высокая относительная влажность |
Адсорбция и сорбция паров воды материалом ПП – увеличение тангенса угла диэлектрических потерь, токов утечки по поверхности, снижение поверхностного сопротивления, электрической прочности, сопротивления изоляции, а также набухание материала ПП, уменьшение адгезии проводников к диэлектрику; коррозия проводников и металлизированных отверстий; повреждение лакокрасочных покрытий |
1. Выбор влагостойких (характеризуются степенью гигроскопичности) и водостойких (характеризуются водопоглощаемостью) материалов ПП. 2. Применение защитных лакокрасочных покрытий. 3. Герметизация ячеек. |
Низкая температура |
Уменьшение электропроводности, нагрузочной способности по току, ухудшение диэлектрических свойств вследствие конденсации влаги, деформация, сжатие, хрупкость; электрохимическая коррозия проводников |
1. Увеличение ширины и толщины проводников. 2. Выбор материалов ПП, устойчивых к низким температурам. |
Низкое атмосферное давление |
Снижение пробивного напряжения и ёмкости между соседними проводниками. Ухудшение условий теплообмена – перегрев, снижение нагрузочной способности проводников по току, тепловой пробой |
1. Выбор материала ПП с хорошими диэлектрическими свойствами. 2. Увеличение расстояния между проводниками. 3. Увеличение ширины и толщины проводников. |
Увеличение габаритных размеров ПП, обезгаживание, уменьшение механической прочности |
Выбор материала ПП |
|
Вибрации |
Механические напряжения, вызывающие деформацию или потерю механической прочности ПП; усталостные изменения ПП (разрушение); нарушение электрических контактов |
1.
Отстройка ПП от резонанса для выхода
низшего значения собственной частоты
а) путём выбора длины, ширины и толщины ПП; б) изменением суммарной массы установленных на ПП ЭРИ; в) выбором материала основания ПП; г) выбором способа закрепления сторон ПП в модулях более высокого конструктивного уровня. 2. Повышение механической прочности и жёсткости ПП: а) приклеиванием ЭРИ к установочным поверхностям ПП; б) покрытие лаком ПП вместе с ЭРИ; в) заливкой компаундами; г) увеличением площади опорных поверхностей; д) использованием материалов с высокими демпфирующими свойствами; е) демпфирующие покрытия; ж) рёбра жёсткости, амортизация и др. |
Удары, линейное ускорение |
Механические напряжения (разрушение ПП) |
Повышение механической прочности и жёсткости ПП (см. «Вибрации») |
Перепад температур |
Механические напряжения в местах контактирования материалов с различным ТКЛР (основание ПП – проводник, места пайки) |
1. Выбор материала ПП с ТКЛР, близким к меди. 2. Предварительная оценка механических напряжений, вызванных температурными колебаниями. |
из
спектра частот внешних воздействий: