Electrónica para los retos del mañana - 13º Día del Diseñador de PCB

En mayo, la FED organizó el 13º Día del Diseñador de PCB en Seefeld. El anfitrión del evento fue el Grupo TQ. Bajo el lema "High Power, High Performance: Electronics for the challenges of tomorrow" (Alta potencia, alto rendimiento: electrónica para los retos del mañana), se debatieron las crecientes exigencias en el diseño de placas de circuito impreso y ensamblajes, así como las soluciones de futuro en electrónica de potencia.

Erika Reel, Directora de Diseño de la FED, inauguró el acto, al que asistieron unas 80 personas. Como parte de su discurso de bienvenida, mencionó que los empleados del Grupo TQ ya han sido galardonados varias veces con el Design Award y les invitó a participar en el Design Award y en el Paul Award. A continuación, Rüdiger Stahl, Director General del Grupo TQ, dio la bienvenida a los asistentes y presentó su empresa y su cartera de productos. Subrayó: "La idea del cliente es nuestra misión". Además de productos estándar y personalizados, la empresa ofrece servicios EMS integrales que van desde el desarrollo hasta la gestión del ciclo de vida del producto y la conformidad.

El Día del Diseñador de PCB fue moderado por Markus Biener, Vicepresidente del Consejo Asesor y Director del Grupo Regional de Núremberg de la FED. Presentó la FED y sus servicios y, a continuación, entró en el programa del evento, que abarcaba temas que iban desde la gestión térmica y de alta corriente, la integridad de la potencia y el diseño conforme a la CEM hasta las estrategias de aislamiento y la experiencia práctica con diseños de alta potencia.

Soluciones de gestión térmica y de alta corriente

En la primera ponencia, Johann Hackl, de KSG Austria, explicó las soluciones disponibles para la gestión térmica y de alta corriente en la placa de circuito impreso, con el fin de satisfacer los crecientes requisitos de potencia de forma segura y eficiente. Comparó las soluciones de placas de circuito impreso que ofrece KSG (multicapa, cobre grueso, iceberg, HSMtec/cobre embebido, IMS de cobre y extensiones 3D) en cuanto a su rendimiento para altas corrientes y disipación térmica, así como sus ventajas de diseño. Las placas de circuito impreso multicapa son una solución rentable como tecnología estándar para corrientes bajas. Las placas de circuito impreso HSMtec son una solución todo en uno para corrientes elevadas de hasta >500 A en combinación con electrónica de control, gestión térmica y tecnología de placas de circuito impreso 3D. Una extensión 3D con perfiles de cobre integrados permite conexiones de señal y alta corriente, transferencia de calor y flexión mecánicamente estable (semiflexible) de multicapas convencionales. A continuación, Johann Hackl explicó detalladamente los factores que influyen en la capacidad de transporte de corriente y la gestión térmica. En la práctica, por cada 25 K por encima de la temperatura ambiente, la resistencia eléctrica aumenta un 10% y la capacidad de transporte de corriente de un conductor en una placa de circuito impreso disminuye un 5%. Johann Hackl habló a continuación de las propiedades de varias soluciones de diseño y se refirió a la Brújula de Diseño Digital.

Un complejo problema de optimización requiere una simulación del diseño

A continuación, Ralf Brüning, de Zuken GmbH, habló sobre "Integridad y bloqueo de la alimentación: retos complejos y soluciones adecuadas". Presentó conceptos y estrategias específicas para satisfacer los crecientes requisitos de CEM y alimentación eléctrica de los modernos conjuntos de alto rendimiento. En el diseño de alta velocidad, el diseño de la fuente de alimentación y los condensadores de bloqueo es extremadamente importante. Esto se debe a que hay que tener en cuenta algo más que las directrices generales de diseño. Además de las recomendaciones de diseño de los fabricantes de circuitos integrados, hay que analizar las posibles soluciones de diseño en relación con sus efectos sobre la integridad de la señal, la compatibilidad electromagnética y la integridad de la alimentación. Para este complejo problema de optimización se dispone de herramientas de simulación. Ralf Brüning también enumeró las reglas de diseño para los condensadores de bloqueo y los bucles de corriente, y concluyó hablando de las futuras aplicaciones de la IA en el diseño.

Desarrollo basado en EMC

Patrick KlakTrasuna pausa para establecer contactos, Hermann Möhring, de TQ-Group, ofreció consejos prácticos para el diseño de placas de circuito impreso que cumplan los requisitos de CEM en su presentación sobre "Desarrollo basado en la CEM: el éxito comienza con un buen diseño", basada en aspectos de CEM. A baja frecuencia, la corriente de retorno toma el camino más corto, lo que supone un riesgo para las grandes antenas de bucle y, por tanto, una alta radiación. A alta frecuencia, la corriente de retorno toma el camino de la corriente de señal, por lo que la radiación es baja debido a las pequeñas antenas de bucle, siempre que no se interrumpan las capas de tensión de alimentación (por ejemplo, por ranuras). Hermann Möhring mostró cómo pueden detectarse en una fase temprana estas fuentes típicas de interferencia (por ejemplo, bucles conductores) y cómo pueden optimizarse las trayectorias de la corriente de retorno (por ejemplo, utilizando un condensador de derivación). También describió el proceso general de desarrollo en TQ con ingeniería concurrente. La estabilidad CEM se desarrolla desde el principio y no se comprueba a posteriori. Las revisiones CEM se realizan antes de cada hito con tiempo suficiente para familiarizarse con el rediseño actual. Los prototipos se evalúan visual y metrológicamente, con un margen de seguridad de 6 dB para la radiación y del 10% para la inmunidad a las interferencias, a fin de garantizar la calidad de las series. La gama de servicios de TQ también incluye ensayos de CEM y radio, para los que cuenta con su propio laboratorio.

Aislamiento seguro en la placa de circuito impreso

A continuación, Michael Schleicher, de Semikron Danfoss, explicó cómo puede conseguirse un aislamiento seguro en la placa de circuito impreso cumpliendo las normas aplicables y las condiciones marco físicas. Tomó como punto de partida la Directiva de Baja Tensión y las normas armonizadas asociadas. Para la coordinación del aislamiento, la armonización entre los esfuerzos de tensión y la capacidad de resistencia del aislamiento eléctrico hay que tener en cuenta una gran cantidad de información eléctrica sobre el producto, en particular las normas de producto, las condiciones de funcionamiento y las condiciones marco, así como las distancias de fuga y de paso. Michael Schleicher utilizó ejemplos para ilustrar estos aspectos y la física implicada. Entre otras cosas, habló de los efectos que provocan descargas disruptivas, averías y cortocircuitos en las placas de circuitos impresos. La migración electroquímica puede provocar cortocircuitos a lo largo del tiempo, que pueden evaluarse mediante la prueba SIR. La resistencia a la soldadura aplicada con chorro de tinta en las capas exteriores puede aumentar la robustez CEM. La robustez puede aumentarse con un tendido de cables, una estructura de capas y una selección de materiales (material base, resistencia a la soldadura) adecuados. En las normas de la CEI se describen ejemplos de espaciado de capas y grosores de aislamiento.

Realización de un sistema de medición de 640 A

ZainAliPatrickKlak, de GCD Printlayout, y Zain Ali, de Advantest Europe, concluyeron el programa de conferencias con su presentación "Alta potencia en el diseño: del desarrollo al producto acabado". Utilizando el ejemplo de un sistema de medición de 640 A para la verificación del rendimiento de XHC32, explicaron cómo pueden aplicarse estos requisitos desde el desarrollo hasta la placa de circuito impreso lista para la producción. Profundizaron en la estructura y los detalles del sistema de medición y sus unidades, así como en las placas de circuito impreso.

Visita de producción por el Grupo TQ

Un punto culminante de la tarde fue la visita de producción en pequeños grupos a las instalaciones del Grupo TQ. Los participantes pudieron hacerse una idea de uno de los entornos de producción más modernos de Alemania. Numerosos debates en las zonas de producción completaron la jornada y reforzaron el vínculo entre teoría y práctica.

Conclusión

La noche anterior al evento, una cena de negocios en el centro de eventos de TQ en el lago Wörth dio el pistoletazo de salida a la jornada, con un ambiente relajado, buena comida y animados debates.

El 13º Día del Diseñador de Circuitos Impresos ofreció una exitosa combinación de formación continua, intercambio de experiencias y creación de redes personales, y demostró una vez más lo importantes que son el diseño orientado a la calidad, la innovación tecnológica y un fuerte intercambio profesional para el futuro desarrollo de la industria. Erika Reel se mostró muy satisfecha con el desarrollo del evento: "El PCB Designer Day ofrece una excelente plataforma para el diálogo personal entre diseñadores. Se trata de una baza inestimable en esta comunidad tan especializada. Ya sea en las presentaciones técnicas o en el networking: La formación continua se nutre del diálogo, y esto es exactamente lo que promovemos específicamente con este evento."

Referencias

[ www.ksg-pcb.com/know-how/digital-design-compass