Metodologia para seleção e posicionamento ótimo de componentes eletrônicos em placas de circuito impresso para aplicação espacial utilizando algoritmos evolutivos - Antonio Carlos de Oliveira Pereira Jr. (2012)
O setor espacial nos últimos anos tem aumentado a demanda por equipamentos eletrônicos mais confiáveis, com mais funcionalidades, menor tempo de desenvolvimento e menor custo. Porém, dentre os vários fatores que dificultam atender a essa demanda destacam-se a dificuldade de aquisição de componentes eletrônicos usados na montagem desses equipamentos e os severos requisitos impostos aos seus projetos térmicos. Os equipamentos destinados a aplicação espacial estão sujeitos às severas condições ambientais. Em condição de vácuo, seus componentes eletroeletrônicos podem somente ser resfriados pela condução e radiação que usualmente os levam a operar em ambientes com altas temperaturas, comprometendo dessa forma a sua confiabilidade. A redução de oferta de itens qualificados, o longo prazo de entrega (lead-time), o alto custo de produção, a obsolescência em alguns casos e as restrições governamentais são fatores que dificultam a disponibilidade de aquisição dos componentes eletrônicos usados na montagem de tais equipamentos. Como a confiabilidade de um componente eletrônico é dependente, entre outros, de sua temperatura de operação e de seu nível de qualidade, uma das técnicas empregadas para aumentar a confiabilidade dos equipamentos e assegurar seu correto funcionamento é reduzir as temperaturas de operação de seus componentes. Nesse contexto, o objetivo desta Tese é propor uma metodologia que permita aos projetistas de equipamentos eletrônicos obterem um conjunto de soluções de projeto para uma placa de circuito impresso montada (PCA) para uso espacial. A confiabilidade requerida para a PCA é obtida através da escolha adequada do nível de qualidade de um subconjunto de componentes eletrônicos e de seus posicionamentos ótimos na placa de circuito impresso (PCI). O problema é tratado com uma abordagem multiobjetivo. A otimização no posicionamento dos componentes (placement) inclui a minimização simultânea da taxa de falhas total dos componentes (via relação de Arrhenius), a minimização do comprimento das conexões (wiring) entre os componentes e o custo total dos componentes usados na montagem da PCA. Um algoritmo evolutivo é usado como a ferramenta de otimização que é acoplado a rotinas numéricas desenvolvidas para calcular as temperaturas dos componentes e da PCI.