一, Medžiagų sistemos rekonstrukcija: Temperatūrai atsparaus substrato proveržis
1. Didelio Tg substrato fizinių savybių optimizavimas
Tradicinės FR-4 medžiagos sugenda esant stiklėjimo temperatūrai (Tg) 130 laipsnių temperatūroje, todėl mechaninis stiprumas sumažėja 62 %. Naujojo poliimido (PI) pagrindo Tg gali siekti 280 laipsnių ir išlaikyti 85% pradinio lenkimo stiprumo esant 150 laipsnių. Karinio lygio PCB gamintojui panaudojus keraminiu užpildytu PI substratą, jo gaminiai nepertraukiamai dirbo 200 laipsnių aukštos temperatūros dėžėje 72 valandas, o deformacija buvo kontroliuojama 0,3 mm.
2. Metalo medžiagų šiluminio plėtimosi suderinimas
Aliuminio pagrindo (CTE 23 ppm/laipsnis) ir vario folijos (CTE 17 ppm/laipsnis) šiluminio plėtimosi koeficiento skirtumas temperatūros ciklo metu sukels 0,02 mm/laipsnį įtempį. Ant aliuminio pagrindo paviršiaus nusodinus nikelio fosforo lydinio sluoksnį (CTE 12ppm/laipsnis), šiluminis įtempis gali būti sumažintas 43%. Pritaikius šią technologiją, tam tikro IGBT modulio maitinimo ciklas buvo padidintas nuo 50 000 kartų iki 120 000 kartų.
3. Litavimo sistemos naujovės
Tradicinis SnAgCu lydmetalis patiria 0,08% valkšnumo įtempimą esant 125 laipsnių. SnAgCuNiCe žemo valkšnumo lydmetalis, kurį sukūrė Senju Metal Japonijoje, 150 laipsnių kampu sumažina valkšnumo greitį 76%. Serverio gamintojui pritaikius litavimo medžiagą, BGA litavimo jungčių gedimo laikas atliekant senėjimo aukštoje temperatūroje{6}}temperatūrą buvo pailgintas nuo 48 iki 240 valandų.
2, Struktūrinės inžinerijos naujovės: šiluminės įtampos dispersijos projektavimas
1. Trimatė šilumos išsklaidymo architektūra
Trimatė šilumos išsklaidymo struktūra, naudojant karštą masyvą ir vario stulpelio išsikišimus, gali sumažinti temperatūrą aplink procesorių 18 laipsnių. Didelio -našumo pagrindinė plokštė sumažina šiluminę varžą nuo 0,8 laipsnio /W iki 0,35 laipsnio /W, nustatydama 0,3 mm skersmenį ir 1,2 mm atstumą per karštą masyvą 8 sluoksnių PCB ir kartu su apatiniu variniu stulpeliu.
2. Įtempių reljefo konstrukcijos projektavimas
Nustačius 0,5 mm pločio U- formos įtempių griovelį PCB krašte, įtempių koncentracijos koeficientas, atsirandantis keičiantis temperatūrai, gali sumažėti nuo 3,2 iki 1,8. Dėl šios konstrukcijos tam tikras automobilių ECU sumažino litavimo jungčių įtrūkimų greitį nuo 12% iki 2,3%, atliekant šalto ir karšto smūgio bandymus nuo -40 laipsnių iki 125 laipsnių.
3. Lanksčiojo ryšio technologija
Naudojant FPC (lanksčią plokštę) pagrindinei valdymo plokštei ir maitinimo moduliui prijungti, ji gali sugerti daugiau nei 3 mm šiluminio plėtimosi poslinkį. Tam tikras fotovoltinis keitiklis pakeičia tradicinius laidus FPC, o jungties kontaktinės varžos svyravimai sumažėja nuo ± 15 m Ω iki ± 3 m Ω aplinkoje nuo -30 laipsnių iki 85 laipsnių.
3, gamybos proceso atnaujinimas: pagrindinis proceso valdymo proveržis
1. Reflow litavimo temperatūros kreivės optimizavimas
Taikant pakopinę šildymo kreivę (120 laipsnių /60s → 150 laipsnių /90s → 180 laipsnių /40s), PCB deformaciją galima sumažinti nuo 1,2 mm iki 0,4 mm. Dėl šio proceso koregavimo tam tikra SMT gamykla padidino 0,8 mm storio PCB pralaidumą nuo 78% iki 95%.
2. Dugno pildymo proceso naujovė
Naudojant epoksidinės dervos dugno užpildymo klijus ir įrangą, kurios dozavimo tikslumas yra ± 0,05 mm, BGA litavimo jungčių nuovargio tarnavimo laikas gali būti padidintas 5 kartus. Tam tikram ryšio įrangos gamintojui pritaikius šį procesą, gaminio gedimo režimas bandymo metu nuo -55 laipsnių iki 125 laipsnių pasikeitė nuo litavimo jungties įtrūkimo iki komponento korpuso gedimo.
3. Paviršiaus apdorojimo technologijos atnaujinimas
Naudojant cheminį nikelio paladžio aukso (ENIG) paviršiaus apdorojimą, nikelio sluoksnio storis kontroliuojamas 3-5 μm, o paladžio sluoksnis yra 0,05-0,1 μm, o tai gali stabilizuoti kontaktinę varžą 5 m Ω ribose esant 150 laipsnių aplinkai. Jungties gamintojas sumažino savo gaminių kontaktų gedimo dažnį nuo 8 % iki 0,3 %, atlikdamas aukštos temperatūros ir didelės drėgmės bandymus.
4, Sistemos lygio sprendimas: daugiadisciplininė bendradarbiavimo naujovė
1. Šiluminis modeliavimas ir topologijos optimizavimas
Naudojant ANSYS Icepak šiluminio srauto sujungimo modeliavimui, galima tiksliai numatyti viešosios interneto prieigos taškų vietą. Serverio gamintojas pakoregavo laidus pagal modeliavimo rezultatus, sumažindamas maksimalią PCB temperatūrą nuo 112 laipsnių iki 98 laipsnių ir sumažindamas komponentų gedimų dažnį 62%.
2. Medžiagų duomenų bazės kūrimas
Sukurkite terminių mechaninių savybių duomenų bazę, kurioje būtų 237 medžiagos, kad būtų galima automatiškai apskaičiuoti CTE atitikimo laipsnį. Tam tikra aviacijos ir kosmoso įmonė sutrumpino medžiagų parinkimo laiką nuo 72 valandų iki 8 valandų ir per šią sistemą pagerino atitikimo tikslumą iki 92%.
3. Stebėjimo internetu sistema
Diegiant skaidulinių Bragg grotelių jutiklių tinklą galima stebėti PCB deformacijų pasiskirstymą-realiuoju laiku. Tam tikras vėjo energijos keitiklis naudoja šią sistemą, kad 0,5 sekundės iš anksto įspėtų apie staigius temperatūros pokyčius, išvengiant didelių gedimų.
5, Pramonės praktikos atvejai
1. Naujų energetinių transporto priemonių BMS sistema
Tam tikra automobilių įmonė taiko keramikiniu užpildu užpildyto PI pagrindo, mažo valkšnumo lydmetalio ir įtempių griovelių konstrukcijos kombinuotą schemą, kuri leidžia BMS moduliui nepertraukiamai veikti 2000 valandų be gedimų 125 laipsnių aplinkoje ir padidina jo tarnavimo laiką 4 kartus, palyginti su tradicinėmis schemomis.
2. 5G bazinės stoties AAU vienetas
Integruotas sprendimas karštas per masyvą + FPC jungtis + ENIG paviršiaus apdorojimas padidino AAU įrenginio galios tankį iki 45 W / l 60 laipsnių aplinkoje, o tai yra 30% didesnis nei ankstesnės kartos gaminys.
3. Aviacijos elektroninė įranga
Pritaikius visapusį trijų-šilumos išsklaidymo architektūros, dugno užpildymo proceso ir internetinės stebėjimo sistemos sprendimą, borto kompiuterių MTBF (vidutinis laikas tarp gedimų) gali pasiekti 120 000 valandų aplinkoje nuo -55 laipsnių iki 125 laipsnių ir atitinka DO-160G standarto reikalavimus.
