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產品可靠性設計平臺輔導包括四個方面:一是研發設計的可靠性保障流程體系;二是研發設計技術平臺建設;三是產品可靠性設計輔導;四是產品的可靠性設計優化輔導。
(1)研發設計的可靠性保障流程體系,對客戶的產品開發流程進行梳理和優化,明確階段評審點,幫助客戶建立可靠性評審體系,保證產品開發在可靠性設計平臺上高效運作,從而保證所開發產品的質量和可靠性。
(2)研發設計可靠性技術平臺建設,包括:公共技術規范體系(包括硬件、軟件以及邏輯的各種應用設計和測試規范、環境和可靠性實驗規范、器件選型和應用規范、生產工藝規范、熱設計、EMC、安規以及結構設計規范等)、可靠性設計流程中的各種相關技術文檔模板建立、產品可靠性設計準則及評審要素建立、各種硬件標準電路設計建立、各種硬件設計指導書建立、各種硬件設計檢查要素表建立、各種經驗案例庫、共用技術研究、競品分析輔導等。
例如:公共技術規范體系中的硬件、軟件以及邏輯的各種應用設計和測試規范中又可以細分為:硬件規范、軟件規范、邏輯規范、硬件測試規范、軟件測試規范、邏輯測試驗證規范等。
硬件規范還可以繼續細分為:邏輯電平設計應用規范、接口電路設計規范、器件降額設計規范、白盒測試規范、帶電插拔設計規范、背板(母板)設計規范、單板邊界掃描硬件設計規范、FLASH 存儲器寫保護設計規范、印制電路板(PCB)設計規范、印制電路板(PCB)安全設計規范、柔性印制電路板(FPC)設計規范、插裝器件封裝命名及設計規范、貼裝器件封裝命名及設計規范、射頻器件封裝命名及設計規范、連接器封裝命名及設計規范、電磁兼容性結構設計規范、電纜 EMC 設計規范、靜電放電抗擾度測試規范、安規元器件選用規范、接地設計規范、驗證階段可靠性增長試驗規范、結構件三防設計規范、散熱器選型與應用設計規范、熱設計規格分析指導、產品熱測試規范、電磁繼電器可靠應用規范、存儲器測試規范、單板電源測試規范、運算放大器選型規范、晶體晶振選型規范、單板硬件信號質量與時序測試、ICT 可測性設計規范……
(3) 產品可靠性設計輔導,在幫助客戶搭建設計可靠性技術平臺的同時,輔導客戶開展實際產品的可靠性設計,幫助客戶產品可靠性達到業界領先水平。幫助客戶開發人員在設計的各階段綜合考慮可靠性的各個方面,從而最終保證新開發的產品能夠迅速穩定下來,成為可以大批量生產的、在用戶那里可以長期使用的、真正意義上的產品。
厚浩科技從客戶的產品需求開始介入產品設計,從產品的需求-規格-規格細化-器件選型-總體設計-詳細設計-電路原理設計/軟件設計/邏輯設計-PCB 設計-樣機試制-產品調試-產品測試驗證-小批量試制-大批量試制-轉正式生產-產品市場安裝-各環節所出問題的失效分析(根因分析)等產品生命周期所需要經歷的所有環節進行輔導,以使產品達到設計規格,滿足既定質量和可靠性標準要求。
(4) 產品的可靠性設計優化輔導主要是指:在幫助客戶搭建可靠性設計技術平臺和輔導實際產品可靠性設計的同時,幫助客戶進行產品總體方案優化輔導、器件選型優化輔導、硬件原理設計優化輔導以及PCB設計優化輔導等工作。
注:在產品可靠性設計輔導中涉及的“可靠性設計技術維度”如下:
1 、 器件可靠應用
根據電子行業統計,每個電子元器件的少數幾種主要失效模式往往占其全部失效幾率的80%以上而單板的失效統計中有60%是元器件引起的。厚浩科技的專家基于十多年失效分析經驗的基礎上,系統地掌握了絕大多數元器件的主要失效模式,并形成了元器件的主要可靠應用要點。在對構成單板的元器件失效機理認知的基礎上,對原理圖進行審查。在對單板上主要元器件參數了解的基礎上,計算電路的合理性,對電路進行可靠性分析,提出可靠性設計問題點和改進建議。可以規避掉大多數的元器件失效問題,降低單板的返修率。
2 、 安規設計
電子產品關系到使用者的生命,特別是目前消費者維權意識越來越強的年代,其安規問題顯然比別的電子產品更為重要。如果產品出口歐美國家,安規是必須符合要求的,如果產品出現安規問題,公司要付法律責任。例如,安規問題中最嚴重的就是單板起火燃燒,而其原因主要是由于 PCB 設計中的安規間距不足。安規的另一個問題是對電子產品使用人員的傷害。所以安規設計也是單板設計中最重要的環節之一。
3 、 信號完整性
對于有高速信號的單板,PCB走線的信號完整性設計是保證單板信號質量的關鍵因素。在進行單板原理圖和 PCB 設計評審時,信號的阻抗控制、回流路徑、參考平面的分割、電源去耦等都是信號完整性設計的關注重點,有些問題的解決需要多年的設計經驗和實踐中的摸索,單憑理論上的知識是做不到的。
4 、EMC設計
單板的EMC認證現在是電子產品必須達成的指標,特別是對微弱信號而言,抗干擾能力更為重要。EMC問題涉及ESD/EFT/SURGE等各種干擾。通過EMC設計技術可以在設計階段提高單板抗干擾能力,并降低產品對外部的電磁干擾。
5 、 可制造性設計(DFM )
為了縮短產品從設計樣機到小批量試制,從小批量試制到大規模量產的時間,需要對單板進行可制造性設計優化,減少因單板可制造性設計的缺陷,造成反復改版的損失,提高單板的一次直通率及成品率,減少單板的返修量,降低產品的生產成本,加快了新產品的上市,盡快地搶占市場份額。根據產品的特點,對元器件的選擇提出優化建議。根據元器件的封裝類型和數量,優化單板的工藝路線、確定單板的工藝難點。根據單板的工藝路線,優化元器件布局設計和焊盤設計。根據焊盤尺寸,優化鋼網開口設計。在單板投板之前就預計到可能發生的工藝問題,提前尋找解決問題的方法或對生產設備提出新的要求,消除可制造性設計缺陷對產品造成的負面影響。
6 、 熱設計
目前器件的功能越來越強,在很小的芯片上集成了大量的功能電路,有些 IC 的 I/O 端口可以達到幾千條,如果不是大功率阻、容、感和 SMT 組裝限制的話,一個 IC 就可以有一個單板的功能,如此小的芯片面積載有如此多的功能,散熱自然就成了關鍵點,研發人員設計時要充分考慮如何將 IC 的熱量通過板材等熱通道迅速散掉,減少 IC 參數的飄移。而熱設計也是目前硬件工程師知識結構的一個空白點,在產品設計中重視不夠。這樣產品往往在工作現場運行時,會出現一些器件過熱的情況,導致產品失效,影響產品的可靠性。
7 、 電源可靠性
單板上的電源相當于是單板的心臟,如果心臟出了問題,那么整個單板甚至整個產品都不能正常工作。如此重要的單元部件按理說應該采用備份,但是出于單板的尺寸和成本考慮,很少有對電源做備份的設計,特別是采用分布式電源設計的產品。所以電源的可靠性是高于其它單個器件的可靠性要求的。而電源作為一個純粹的模擬電路,看似簡單但做好了很難,往往又是硬件工程師的一個短板。很多工程師缺乏設計電源的經驗,出現問題的概率很大。
8 、 環境適應性設計
根據產品的使用環境和對客戶安全健康的影響程度,避免一些沒有預料到的環境因素對產品可靠性產生負面影響,造成產品在客戶端批量召回,設計時需要關注一些特定的惡劣環境對產品的影響,如極低極高氣溫、機械沖擊、運輸環境、高原低氣壓、輻射、潮濕、腐蝕等因素對產品的影響。通常來說工業產品的使用環境比消費類產品惡劣,工業產品的使用環境通常都是潮濕、腐蝕氣體、低溫、粉塵等,其設計考慮也不同于消費類產品。
9 、 PCB可靠性設計
從PCB制造的能力和走線、過孔、板厚/孔徑比值、焊盤表面處理方式等的選擇方面考慮,對PCB的可靠性進行評審,方便所設計的PCB在板廠的制作。通常來說研發人員對PCB板廠加工能力和工藝流程不熟悉,所設計的單板不一定有利于PCB板廠的加工。
上面的內容既可以整體提供輔導服務,也可以針對每一個分項提供輔導服務。