一, Materiālu sistēmas rekonstrukcija: Temperatūras izturīga substrāta izrāviens
1. Augsta Tg substrāta fizikālo īpašību optimizācija
Tradicionālie FR-4 materiāli sabojājas stiklošanās temperatūrā (Tg) 130 grādu temperatūrā, kā rezultātā mehāniskā izturība samazinās par 62%. Jaunā poliimīda (PI) substrāta Tg var sasniegt 280 grādus un saglabāt 85% no sākotnējās lieces izturības pie 150 grādiem. Pēc tam, kad militārās kvalitātes PCB ražotājs izmantoja ar keramiku pildītu PI substrātu, tā produkti nepārtraukti strādāja 200 grādu augstas temperatūras kastē 72 stundas ar deformāciju kontrolētu 0,3 mm robežās.
2. Metāla materiālu termiskās izplešanās saskaņošana
Termiskās izplešanās koeficienta atšķirība starp alumīnija substrātu (CTE 23ppm/grāds) un vara foliju (CTE 17ppm/grādi) radīs 0,02 mm/grādu spriegumu temperatūras cikla laikā. Uzklājot niķeļa fosfora sakausējuma slāni (CTE 12ppm/grādi) uz alumīnija substrāta virsmas, termisko spriegumu var samazināt par 43%. Pēc šīs tehnoloģijas ieviešanas noteikta IGBT moduļa jaudas cikla ilgums ir palielināts no 50 000 reižu līdz 120 000 reizēm.
3. Lodēšanas sistēmas inovācija
Tradicionālais SnAgCu lodmetāls piedzīvos 0,08% šļūdes deformāciju pie 125 grādiem. SnAgCuNiCe zemas šļūdes lodmetālam, ko Senju Metal izstrādājis Japānā, šļūdes ātrums ir samazināts par 76% pie 150 grādiem. Pēc tam, kad servera ražotājs izmantoja lodēšanu, BGA lodēšanas savienojumu bojājuma laiks augstas temperatūras novecošanas testā{6}} tika pagarināts no 48 stundām līdz 240 stundām.
2, Strukturālās inženierijas jauninājumi: termiskā stresa izkliedes dizains
1. Trīsdimensiju siltuma izkliedes arhitektūra
Trīs-dimensiju siltuma izkliedes struktūra, izmantojot karsto masīvu un vara stabu izvirzījumus, var samazināt temperatūru ap CPU par 18 grādiem. Augstas -veiktspējas mātesplate samazina termisko pretestību no 0,8 grādiem/W līdz 0,35 grādiem/W, iestatot 0,3 mm diametru un 1,2 mm atstarpi karstu, izmantojot masīvu 8 slāņu PCB, apvienojumā ar apakšējā vara statņa uzgali.
2. Sprieguma reljefa konstrukcijas projektēšana
0,5 mm platas U-formas sprieguma rievas iestatīšana PCB malā var samazināt sprieguma koncentrācijas koeficientu, ko rada temperatūras cikliskums, no 3,2 līdz 1,8. Izmantojot šo konstrukciju, noteikts automobiļu ECU samazināja lodēšanas savienojumu plaisāšanas ātrumu no 12% līdz 2,3% aukstā un karstā trieciena testos no -40 grādiem līdz 125 grādiem.
3. Elastīga savienojuma tehnoloģija
Izmantojot FPC (elastīgo shēmas plati), lai savienotu galveno vadības paneli un barošanas moduli, tas var absorbēt siltuma izplešanās pārvietojumu, kas pārsniedz 3 mm. Noteikts fotoelektriskais invertors aizstāj tradicionālo vadu ar FPC, un savienotāja kontakta pretestības svārstības samazinās no ± 15m Ω līdz ± 3m Ω vidē no -30 grādiem līdz 85 grādiem.
3, ražošanas procesa jauninājums: galvenais sasniegums procesa kontrolē
1. Reflow lodēšanas temperatūras līknes optimizācija
Izmantojot pakāpenisku apkures līkni (120 grādi /60s → 150 grādi /90s → 180grādi /40s), PCB deformāciju var samazināt no 1,2 mm līdz 0,4 mm. Izmantojot šo procesa pielāgošanu, noteikta SMT rūpnīca ir palielinājusi 0,8 mm biezuma PCB caurlaides ātrumu no 78% līdz 95%.
2. Apakšējā iepildīšanas procesa inovācija
Izmantojot epoksīda sveķu grunts pildījuma līmi un aprīkojumu ar dozēšanas precizitāti ± 0,05 mm, BGA lodēšanas savienojumu noguruma kalpošanas laiku var palielināt 5 reizes. Pēc tam, kad noteikts sakaru iekārtu ražotājs izmantoja šo procesu, produkta atteices režīms testēšanas laikā no -55 grādiem līdz 125 grādiem mainījās no lodēšanas savienojuma plaisāšanas uz komponenta korpusa bojājumu.
3. Virsmas apstrādes tehnoloģijas modernizācija
Izmantojot ķīmisko niķeļa pallādija zelta (ENIG) virsmas apstrādi, niķeļa slāņa biezums tiek kontrolēts 3-5 μm, bet pallādija slānis ir 0,05-0,1 μm, kas var stabilizēt kontakta pretestību 5 m Ω robežās 150 grādu vidē. Izmantojot šo procesu, savienotāju ražotājs ir samazinājis savu produktu kontaktu atteices līmeni no 8% līdz 0,3%, veicot augstas temperatūras un augsta mitruma testus.
4, sistēmas līmeņa risinājums: daudznozaru sadarbības inovācija
1. Termiskā simulācija un topoloģijas optimizācija
Izmantojot ANSYS Icepak termiskās plūsmas savienojuma simulācijai, var precīzi paredzēt karsto punktu atrašanās vietu. Servera ražotājs pielāgoja vadu, pamatojoties uz simulācijas rezultātiem, samazinot PCB maksimālo temperatūru no 112 grādiem līdz 98 grādiem un samazinot komponentu atteices līmeni par 62%.
2. Materiālu datu bāzes izveide
Izveidojiet termiskās mehāniskās veiktspējas datu bāzi, kurā ir 237 materiāli, lai automātiski aprēķinātu CTE atbilstības pakāpi. Noteikts aviācijas un kosmosa uzņēmums ir saīsinājis materiālu atlases laiku no 72 stundām līdz 8 stundām un uzlabojis saskaņošanas precizitāti līdz 92%, izmantojot šo sistēmu.
3. Tiešsaistes uzraudzības sistēma
Izvietojot šķiedru Bragg režģa sensoru tīklu, var reāllaikā pārraudzīt PCB deformācijas sadalījumu{0}}. Noteikts vēja enerģijas pārveidotājs izmanto šo sistēmu, lai sniegtu 0,5 sekundes iepriekšēju brīdinājumu pēkšņu temperatūras izmaiņu gadījumā, izvairoties no būtiskām kļūmēm.
5, nozares prakses gadījumi
1. BMS sistēma jauniem enerģijas transportlīdzekļiem
Atsevišķs autobūves uzņēmums izmanto keramikas pildījuma PI substrāta, zemas šļūdes lodmetāla un sprieguma rievas konstrukcijas kombinēto shēmu, kas ļauj BMS modulim nepārtraukti darboties 2000 stundas bez atteices 125 grādu vidē, palielinot tā kalpošanas laiku 4 reizes, salīdzinot ar tradicionālajām shēmām.
2. 5G bāzes stacijas AAU vienība
Integrētais risinājums karstā caur masīvu+FPC savienojums+ENIG virsmas apstrāde ir palielinājis AAU vienības jaudas blīvumu līdz 45W/L 60 grādu vidē, kas ir par 30% augstāks nekā iepriekšējās paaudzes izstrādājumam.
3. Aviācijas elektroniskais aprīkojums
Pieņemot visaptverošu trīsdimensiju siltuma izkliedes arhitektūras, grunts uzpildes procesa un tiešsaistes uzraudzības sistēmas risinājumu, borta datoru MTBF (vidējais laiks starp kļūmēm) var sasniegt 120 000 stundu vidēs no -55 grādi līdz 125 grādiem, kas atbilst DO-160G standarta prasībām.
