置き換え開発提案　
【第4話】汎用電源モジュールからの置き換え提案

半導体を中心とした電子部品の供給難が開発・製造における悩みの種となっている昨今、入手が難しい製品に対する代替品の選定を必要とするケースが増えてます。東京エレクトロンデバイスでは、設計・量産受託サービスを提供するだけでなく、半導体商社として取り扱っている部品を活用したソリューション提案が可能です。本特集記事では、汎用電源モジュール製品の供給難をきっかけに代替提案を行ったサポート事例をご紹介します。

2020年以降から、世界的な情勢および新型コロナウイルスの影響により半導体不足が生じており、各種半導体部品の供給難から自動車やスマートフォンを始めとする身近な製品の製造にも影響が出ております。

半導体部品の中でも特に電源部品に関してはあらゆる電気製品に搭載されることから需要が集中し、既存製品に採用されていた電源部品が入手不可になるような事も発生しており、代替部品の早急な選定が求められるケースが増加しております。

また、半導体メーカーおよび販売店の在庫状況は常時変動しているため代替品として選定する部品は一つに絞るのではなく、なるべく多くの選択肢を用意することが求められています。

部品の置き換えを試みる際に、完全ピン互換の製品がないなど相当品の選択肢が少ないために、基板自体を再設計しなくてはならないことがあります。

それは電源のようなアナログ部品ではより顕著に起こることで、部品の置き換えによりその部品にあった最適なレイアウトやEMC対策を改めて検討する必要が生じ、設計リソースの多くを部品置き換えに割かねばならず、新製品の開発に手を回せなくなるという事態も生じております。

そのため同じレイアウトで置き換え可能な完全ピン互換品を求める声が多く、代替品選定の選択肢をより狭める原因になっています。

東京エレクトロンデバイスでは、各デバイスの特性に合わせた提案を担当FAEより行い、周辺部品の選定からデバイスの使用方法の説明、ご要求に合わせた基板レイアウトのアドバイスといった幅広い技術サポートを提供しております。

今回はある絶縁降圧モジュールに対する代替提案の事例をご紹介します。要求仕様は下記（左）の通りです。

本件に対しての提案品としては同様にトランスが内蔵されたモジュール製品を提案することが最善でしたが、あいにく弊社取り扱い製品では今回要求の出力電力に対応できる製品がなかったため、トランス外付けのコンバータ製品でTexas Instruments（以下TI）社のLM5180を選定し、高さの要求を満たすトランスとしてWurth社の750315847を選定しております。

代替製品の選定が完了しましたが、ここで懸念点となるのが
1. 提案したトランスで代替元の製品と同等の特性を実現可能か
2. トランス外付けの構成でどの程度の実装面積で収められるのか
の2点になります。

それぞれへの対応としては
1. TI社が提供している評価ボードのトランスを提案品に載せ替えて特性評価
2. LM5180＋ 750315847を用いてのPCBアートワークを作成
を行い、特性評価レポートおよびPCBアートワークを参考資料としてお客様へ提出しました。

以下は実際の作成物です。今回はトランスを載せ替えての電気的特性としては要求を満たせており、回路面積は代替元より約27％程度大きくなりますが、同じピン配置での実装可能な部品配置例を提案しました。

まとめ

このように東京エレクトロンデバイスでは部品の選定より1歩踏み込んだ代替製品提案を行っております。

半導体供給難に対する置き換え品の選定には通常よりも多くのリソースが要求されることかと思われます。また、現状の供給難が去った後でも代替案として1つでも多くの選択肢を持つということは、部品EOLへの対策という意味でも備えになるのではと考えます。

東京エレクトロンデバイスではTI社をはじめとした複数のソリューションを取り扱っており、市場状況から各デバイスの特性、設計時のアドバイスまで幅広い情報と併せてのご提供が可能です。

自社ブランドであるinreviumのFPGA評価ボードを始めとした開発ノウハウもあり、設計から製造までの幅広い範囲で課題解決のサポートをさせて頂きます。

まずは無料のオンライン相談サロンもございますので、お気軽にお問い合わせください。

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