Linee guida per il declassamento dei componenti elettronici
Che cos'è l'analisi del declassamento dei componenti?
I limiti superiori (rating) per la sollecitazione dei componenti applicati (corrente, tensione, potenza, temperatura ecc.) Sono definiti dal produttore.
Al fine di adottare misure precauzionali aggiuntive e aumentare la robustezza del progetto, vengono definite linee guida più rigorose.
L'analisi del declassamento dei componenti verifica se il punto di funzionamento di ciascun componente è al di sotto dei livelli elettrici e di temperatura previsti.
Perché l'analisi del declassamento dei componenti è importante?
È possibile che si verifichino danni materiali ai componenti con maggiore probabilità quando un dispositivo elettronico è soggetto a una potenza, corrente, tensione o temperatura che è oltre il suo limite massimo di sollecitazione.
EOS (Electrical Overstress) influisce sulle prestazioni del prodotto fino a quando il componente non brucia. È la principale causa di ritorni di componenti, circuiti integrati e guasti del sistema durante il funzionamento (vedere la figura seguente).
Figura 1: errore tipico dell'analisi di Pareto (NTF = nessun problema trovato)
In genere gli ingegneri selezionano componenti che hanno una valutazione massima che è il doppio dello stress effettivo previsto. Tuttavia, all'aumentare della temperatura, le prestazioni dei componenti peggiorano e questa regola pratica diventa insufficiente. Per questo motivo, è necessario applicare le linee guida sul declassamento.
L'analisi del declassamento dei componenti aiuta a selezionare la classificazione appropriata dei componenti in base al carico di sollecitazione e alla temperatura confrontando i parametri di sollecitazione elettrica calcolati dello scenario peggiore con la classificazione massima del componente e le linee guida di declassamento predefinite.
Figura 2: esempio di linee guida per il declassamento dei componenti
L'analisi rileva i componenti di over-rating (rosso) e over-derating (giallo). I componenti sovra-progettati vengono rilevati anche quando lo stress è molto inferiore al valore nominale.
Sebbene i vantaggi del declassamento dei componenti siano chiari, il processo include diverse attività che richiedono tempo:
- Calcolo delle sollecitazioni dei componenti
- Definizione delle linee guida per il declassamento per ogni tipo di componente
Le soluzioni BQR per l'analisi del derating dei componenti
BQR fornisce software e servizi professionali per un'analisi rapida e accurata dello stress dei componenti e del declassamento.
Caratteristiche del software:
- I plug-in per i principali E-CAD (Altium, Mentor, OrCad) forniscono una facile importazione della distinta componenti oltre a presentare i risultati sullo schema.
- Lo stress può essere immesso in modo semiautomatico o calcolato utilizzando un unico simulatore di stress del circuito.
- Le linee guida per il declassamento possono essere personalizzate in base agli standard [1-6] o alla prassi della propria azienda.
- Il software genera linee guida per il posizionamento termico sotto forma di un elenco di Pareto, per un posizionamento ottimale durante il layout.
Ulteriori usi per i risultati dello stress:
Una volta definite le sollecitazioni dei componenti, è possibile condurre ulteriori analisi:
- La revisione schematica brevettata di BQR rileva un'ampia varietà di errori di progettazione prima del layout! Alcuni degli errori dipendono dallo stress, ad esempio: tensione applicata errata.
- Il software di calcolo MTBF di BQR utilizza le sollecitazioni definite per la previsione MTBF.
Riferimenti:
[1] ECSS-Q-ST-30-11C Garanzia del prodotto spaziale - Declassamento - Componenti EEE
[2] Linee guida sul declassamento della Marina degli Stati Uniti, SD-18
[3] Comando spaziale dell'aeronautica militare SMC Standard SMC-S-010
[4] Istruzioni NASA EEE-INST-002 per la selezione, lo screening, la qualificazione e il declassamento delle parti EEE
[5] IPC-9592 Parametri di prestazione per dispositivi di conversione di potenza
[6] Manuale militare Mil-Hdbk-338 Manuale di progettazione elettronica dell'affidabilità