Liderii din industrii, de la avionică și aerospațială la automobile, telecomunicații și nu numai, cunosc importanța fiabilității produselor de pe piața.

Fără încrederea consumatorilor în funcționare, reputația mărcilor și obiectivele de vânzare pot suferi. Dar cum asigură companiile fiabilitatea atunci când produsele sunt fabricate folosind multe componente furnizate de mai mulți furnizori diferiți, ceea ce duce la probleme de standardizare și teste costisitoare pentru a identifica defecțiunile?

Cum să proiectăm design-ul pentru fiabilitate

Un factor important la fabricarea hardware-ului electronic este decizia de a ține cont de fiabilitate într-un stadiu cât mai incipient al fazei de proiectare, astfel încât aceste probleme să nu apară în faza de testare. O mare parte din costurile de dezvoltare a produselor se datorează ciclului de testare-eșec-remediere-repetare, cu un cost mediu de 50.000 USD pentru testarea fizică. Proiectarea pentru fiabilitate vă asigură că sunteți în căutarea riscurilor potențiale de eșec în fiecare etapă a procesului de proiectare, economisind potențial mii de dolari ocolind ciclul de testare-eșec-remediere-repetare.

Pasul 1: Caracterizarea materialului și evaluarea furnizorului

Atunci când proiectați pentru fiabilitate, este important să începeți de la nivelul de selecție a pieselor pentru a vă asigura că fiecare componentă din funcțiile de asamblare funcționează conform așteptărilor. Lista materialelor (BOM) componentelor nu are adesea date esențiale necesare producătorului, cum ar fi comportamentul diodei de recuperare inversă, conductivitatea termică în plan sau geometriile componentelor interne.

De asemenea, este esențial să evaluați componentele furnizate de un furnizor. Hardware-ul electronic poate conține sute de piese de la mulți furnizori diferiți. Fără o evaluare a furnizorului, pot exista componente care variază foarte mult între ele, ceea ce duce la un produs cu funcționare incoerentă și nesigură. Evaluările furnizorului controlează în mod independent componentele livrate, realizând si o inspecție a proceselor de fabricație, un control al calității, și manipulării pentru a identifica practicile care pot avea un impact negativ asupra fiabilității.

Pasul 2: Revizuirea proiectării, fiabilitatea circuitului integrat și fiabilitatea bateriei

Reviziile de proiectare sunt un pas esențial pentru asigurarea fiabilității electronice și includ stabilirea unui obiectiv de fiabilitate, cuantificarea mediului de funcționare și evaluarea selecției componentelor, simularea circuitului și multe altele. Pentru mulți producători, o revizuire a designului ajută la determinarea eventualelor defecte de proiectare care economisesc timp și resurse înainte de a trece la faza de prototip. Implementarea unei revizii de proiectare cât mai devreme posibil în etapa de proiectare, este în mod consecvent cea mai eficientă măsură pentru îmbunătățirea fiabilității electronice.

În plus, multe grupe de produse necesită o funcționare electronică în condiții de fiabilitate timp de 10 până la 15 ani, chiar și în medii severe. Predicția robustă a duratei de viață a circuitului integrat (IC) în aplicațiile moderne, de înaltă fiabilitate rămâne esențială. Determinarea fiabilității circuitului integrat implică utilizarea informațiilor din nodul tehnologic și din blocurile funcționale din cadrul IC pentru a prezice susceptibilitatea de instalare a temperaturii de polarizare, defecțiune dielectrică dependentă de timp și alte mecanisme comune de defecțiune a IC.

În cele din urmă, dacă produsul dvs. se bazează pe puterea bateriei, este important să verificați fiabilitatea bateriei, deoarece bateriile pot fi extrem de reactive și susceptibile la evenimente termice sau chiar la defecțiuni catastrofale. Deoarece funcționarea multor produse electronice se bazează pe baterii, cum ar fi dispozitive portabile, telefoane inteligente și dispozitive Internet of Things (IoT), fiabilitatea acestora este esențială în proiectarea produsului și în procesele de fabricație.

Pasul 3: Validarea testului

Validarea testelor oferă teste fizice pentru a asigura validitatea simulării electrice, termico-mecanice și a fiabilității ceea ce ajută la acordarea de încredere inginerilor în rezultatele simulării și fluxurile de lucru.

Pasul 4: Analiza eșecurilor și testarea accelerată a duratei de viață

Poate că unul dintre cei mai importanți pași în proiectarea și testarea fiabilității electronice este analiza eșecurilor. Analiza eșecurilor este un pas critic pentru remedierea după eșecurile de testare și de funcționare și pentru a învăța cum să prevenim eșecuri similare în proiectele viitoare. Din perspectiva fizicii fiabilității, analiza eșecurilor înseamnă căutarea de a înțelege problemele fizice, electrice, chimice, mecanice, de materiale, care pot contribui la eșec. Odată ce aceste probleme sunt determinate, se pot face modificări de proiectare pentru a îmbunătăți fiabilitatea generală a produsului.

În plus, testarea accelerată a duratei de viață (ALT) este o soluție rapidă și rentabilă pentru a determina fiabilitatea și robustețea unui produs electronic. ALT descoperă riscurile potențiale de eșec și cuantifică caracteristicile de viață ale unui produs sau componentă la o rată mult mai rapidă decât în funcționare - ceea ce duce la o îmbunătățire a designului produsului și la un timp mai rapid de ieșire pe piață.

Pasul 5: Educație și instruire

În cele din urmă, educația și formarea sunt esențiale pentru a se asigura că între departamente și posturi de muncă, inginerii și managerii sunt conștienți de importanța proiectării pentru fiabilitate. Produsele electronice  evoluează în fiecare zi - inclusiv standardele electronice - și este esențial ca inginerii și managerii de nivel superior să fie conștienți de apariția a noi materiale, noi metode de fabricație, noi tehnologii și medii de funcționare din ce în ce mai dure, care prezintă provocări semnificative pentru fiabilitate. Educația și formarea asigură organizațiilor informate și pregătite să proiecteze produse de succes, de lungă durată, care să satisfacă clienții.