Conception pour une fiabilité à long terme?

Je dois concevoir une petite carte qui ira dans une grande infrastructure publique destinée à durer plusieurs décennies. Je recherche des articles et autres qui donnent des conseils sur une telle conception basée sur de vraies recherches .

Cette carte sera beaucoup plus grande pour des raisons mécaniques qu'elle doit l'être même pour un circuit spacieux pour atteindre la fonction avec des pièces discrètes. Des choses comme de larges traces sont une évidence.

Le client souhaite minimiser le nombre total de pièces et souhaite qu'elles soient traversantes. Je vois l'intérêt de minimiser les pièces, mais quiles pièces comptent également beaucoup, et il est important de pouvoir obtenir des remplacements à l'avenir. Cette fonction peut être implémentée avec une poignée de transistors et résistances discrets, mais le client préfère utiliser un seul circuit logique dans le boîtier DIP. Il pense que le trou traversant est plus fiable, mais je pense que je me souviens avoir vu une étude qui dit le contraire. De plus, je m'inquiète de la disponibilité d'une puce logique DIP 16 ou 20 broches dans 20 à 50 ans. Mais, les transistors SOT-23 et les résistances 0805 sont-ils un meilleur pari? Il y aura des opto-isolateurs. Il me semble que ceux-ci vont submerger tout le reste en termes de fiabilité et de disponibilité future. Oui, je vais exécuter les LED à une petite fraction de la note pour augmenter la durée de vie.

Donc, je recherche de vraies informations définitives basées sur la recherche sur la conception pour une fiabilité à long terme. Il s'agit d'un domaine où il est facile de penser au problème des 10%, mais de passer à côté du problème des 90% qui rend le problème des 10% non pertinent.

Ajoutée:

Je cherche des réponses fondées sur des preuves. J'aime penser que je connais assez bien l'électronique, et je peux trouver diverses raisons qui semblent plausibles pour lesquelles une approche peut être meilleure qu'une autre, et je suis sûr que d'autres le peuvent aussi. Cependant, je ne leur fais pas confiance, car ce qui semble plausible et basé sur la physique du son peut être correct, mais il manque un autre effet plus dominant. Je crains que ce soit là que la supposition éclairée puisse conduire à des conclusions significativement erronées. C'est pourquoi je demande des réponses fondées sur des preuves, des articles d'études réelles, des règles sur lesquelles la NASA pourrait insister, etc.

Ajouté 2:

Considérez l'environnement "industriel". Je ne sais pas dans quelle mesure l'environnement est contrôlé, le cas échéant. Les planches seront protégées des intempéries, mais éventuellement pas de climatisation ni de chauffage. Je ne connais pas les vibrations, probablement pas grand-chose.

Ces cartes seront installées dans une armoire qui abrite d'autres parties du système électrique. Les techniciens de service peuvent se rendre à l'armoire si nécessaire. La difficulté d'entretien n'est pas le problème, mais le temps d'arrêt l'est. Ce n'est pas ce qui se passe, mais imaginez si une autoroute interétatique a été fermée jusqu'à ce que le système soit de nouveau opérationnel. Bien sûr, il existe déjà une redondance, mais l'échec est quelque chose que vous voulez vraiment éviter.

La NASA a beaucoup à dire sur la fiabilité à long terme de l'électronique. Voici un exemple -> https://nepp.nasa.gov/files/20223/09_109_1%20JPL_Spence%20Longterm%20Reliability%20of%20Hand%20Soldering%20M55365%20Ta%20Capacitors%2009_30%2011_09%203_2_10.pdf un exemple (références sont à la fin).

Je ne peux pas vous donner un bon lien vers tout ce qui est lié (le site Web de la NASA est assez désordonné), cependant, googler «l'électronique de fiabilité à long terme de la nasa» donne beaucoup de liens vers des articles sur le sujet.

J'ajouterai à cette réponse ce que je sais.

Pour commencer avec "la corrosion fluage", vous avez une enquête ici

Il est en fait lié aux environnements contenant du soufre. Cela vaut la peine de lire si rien d'autre n'est un sujet intéressant.

Il y a beaucoup d'articles liés au ROHS et aux moustaches d'étain de la NASA, des liens .

Une autre chose à considérer est le matériau FR4 lui-même et CAFing. Ce n'est pas une étude, mais cela illustre la question.

Concernant la fiabilité du SMD, une étude a été menée en 1993 et ​​il y a quelques lettres intéressantes en annexe. Lien .

Pour les condensateurs, je dirais que pour aller avec la céramique MLCC, voici une comparaison entre l'électrode en métal précieux et l'électrode en métal commun. Inclus est une table avec des unités testées.

Pour la céramique, il existe des modèles de condensateurs qui ont une "électrode souple" et ceux qui sont plus susceptibles de tomber en "mode ouvert". D'une manière générale, vous souhaitez obtenir des pièces au moins qualifiées pour l'automobile.

Selon le manuel des condensateurs (Cletus J. Kaiser), les condensateurs en verre sont les plus fiables, et je me souviens que la NASA les a utilisés. Je n'ai pas encore trouvé de données de fiabilité.

Essayez ceci pour les données de fiabilité. Aussi pour d'autres types de condensateurs.

Ma réponse n'est pas basée sur de vraies recherches , mais plutôt sur de vraies applications. Je vous recommande d'utiliser les composants les plus fiables et de créer une carte avec eux. Déterminez son MTBF. Sur la base de ce MTBF, assemblez suffisamment de planches pour couvrir la durée totale de cette conception, et doublez ce nombre. Par exemple, si le MTBF est de 10 ans et que le temps prévu pour la conception est de 50 ans, vous devez fabriquer 10 planches.
Pour minimiser le temps d'arrêt, un ensemble de «commutateurs» peut être automatiquement activé pour déconnecter la mauvaise carte et connecter une bonne carte à sa place. La mauvaise carte peut alors être remplacée par une bonne et être prête pour la prochaine panne de la carte. Vous n'aurez pas à vous soucier de l'absence de pièces de rechange - vous les avez déjà!