一, Реконструкција система материјала: револуционарна примена подлоге отпорне на температуру
1. Оптимизација физичких својстава супстрата са високим Тг
Традиционални ФР-4 материјали не успевају на температури преласка стакла (Тг) на 130 степени, што доводи до смањења механичке чврстоће за 62%. Тг новог полиимидног (ПИ) супстрата може да достигне 280 степени и одржава 85% своје оригиналне чврстоће на савијање на 150 степени. Након што је произвођач ПЦБ-а војног квалитета користио керамичку пуњену ПИ подлогу, његови производи су непрекидно радили у кутији на високој температури од 200 степени током 72 сата, са контролисаним извијањем унутар 0,3 мм.
2. Усклађивање термичке експанзије металних материјала
Разлика у коефицијенту топлотног ширења између алуминијумске подлоге (ЦТЕ 23ппм/степен) и бакарне фолије (ЦТЕ 17ппм/степен) ће резултирати напрезањем од 0,02мм/степен током циклуса температуре. Наношењем слоја легуре никла фосфора (ЦТЕ 12ппм/степен) на површину алуминијумске подлоге, термички стрес се може смањити за 43%. Након усвајања ове технологије, век трајања циклуса напајања одређеног ИГБТ модула је повећан са 50000 пута на 120000 пута.
3. Иновација система лемљења
Традиционални СнАгЦу лем ће доживети напрезање пузања од 0,08% на 125 степени. СнАгЦуНиЦе лем са ниским пузањем који је развио Сењу Метал у Јапану има смањење стопе пузања од 76% на 150 степени. Након што је произвођач сервера применио лемљење, време квара БГА лемних спојева у тестирању на старење на високим{6}}температурама је продужено са 48 сати на 240 сати.
2, Иновације у грађевинарству: Дизајн дисперзије топлотног напрезања
1. Тродимензионална архитектура одвођења топлоте
Тродимензионална структура за дисипацију топлоте{0}}које користи низ врућих спојева и избочине бакарних стубова може смањити температуру око ЦПУ-а за 18 степени. Матична плоча високих-перформанси смањује термичку отпорност са 0,8 степени/В на 0,35 степени/В постављањем пречника 0,3 мм и размака од 1,2 мм топло преко низа у 8-слојној штампаној плочи, у комбинацији са доњим бакарним стубом.
2. Дизајн структуре за ублажавање напрезања
Постављање жлеба за напрезање у облику слова У- ширине 0,5 мм на ивици ПЦБ-а може смањити фактор концентрације напона који се генерише цикличким мењањем температуре са 3,2 на 1,8. Кроз овај дизајн, одређени аутомобилски ЕЦУ смањио је стопу пуцања лемних спојева са 12% на 2,3% у тестовима хладног и врућег удара у распону од -40 степени до 125 степени.
3. Технологија флексибилног повезивања
Користећи ФПЦ (флексибилну плочу) за повезивање главне контролне плоче и модула за напајање, може да апсорбује померање термичког ширења веће од 3 мм. Одређени фотонапонски претварач замењује традиционално ожичење са ФПЦ, а флуктуација контактног отпора конектора се смањује са ± 15м Ω на ± 3м Ω у окружењу од -30 степени до 85 степени.
3, Надоградња производног процеса: кључни напредак у контроли процеса
1. Оптимизација температурне криве лемљења повратним током
Усвајањем степенасте криве грејања (120 степени /60с → 150 степени /90с → 180 степени /40с), искривљење ПЦБ-а се може смањити са 1,2 мм на 0,4 мм. Кроз ово подешавање процеса, одређена СМТ фабрика је повећала брзину проласка ПЦБ-а дебљине 0,8 мм са 78% на 95%.
2. Иновација процеса пуњења дна
Коришћењем лепка за пуњење дна од епоксидне смоле и опреме са тачношћу дозирања од ± 0,05 мм, век трајања БГА лемних спојева може се повећати за 5 пута. Након што је одређени произвођач комуникационе опреме применио овај процес, режим квара производа током тестирања од -55 степени до 125 степени се променио од пуцања лемног споја до квара тела компоненте.
3. Надоградња технологије обраде површине
Коришћењем површинске обраде хемијског никл паладијум злата (ЕНИГ), дебљина слоја никла се контролише на 3-5 μм, а слој паладијума је 0,05-0,1 μм, што може стабилизовати контактни отпор унутар 5м Ω при окружењу од 150 степени. Произвођач конектора је смањио стопу отказивања контакта својих производа са 8% на 0,3% у тестирању високе температуре и високе влажности кроз овај процес.
4, Решење на нивоу система: Мултидисциплинарна колаборативна иновација
1. Термичка симулација и оптимизација топологије
Коришћењем АНСИС Ицепак-а за симулацију спајања термичког протока, локација жаришта се може тачно предвидети. Произвођач сервера је прилагодио ожичење на основу резултата симулације, смањивши максималну температуру ПЦБ-а са 112 степени на 98 степени и смањивши стопу квара компоненте за 62%.
2. Изградња базе података материјала
Успоставите базу података термичких механичких перформанси која садржи 237 материјала да бисте постигли аутоматски прорачун степена подударања ЦТЕ. Одређена авио компанија је скратила време одабира материјала са 72 сата на 8 сати и побољшала прецизност подударања на 92% кроз овај систем.
3. Систем за праћење на мрежи
Примена мреже сензора са Бреговим решеткама са влакнима може да надгледа дистрибуцију напрезања ПЦБ-а у реалном-времену. Одређени претварач енергије ветра користи овај систем да обезбеди упозорење унапред за 0,5 секунди у случају изненадних промена температуре, избегавајући појаву већих кварова.
5, Случајеви индустријске праксе
1. БМС систем за возила нове енергије
Одређена аутомобилска компанија усваја комбиновану шему керамичког пуњеног ПИ супстрата, лемљења са малим пузањем и дизајна жлебова за напрезање, што омогућава БМС модулу да ради непрекидно 2000 сати без отказа при окружењу од 125 степени, повећавајући његов радни век за 4 пута у поређењу са традиционалним шемама.
2. 5Г ААУ јединица базне станице
Интегрисано решење вруће преко низа+ФПЦ конекције+ЕНИГ површинске обраде повећало је густину снаге ААУ јединице на 45В/Л при окружењу од 60 степени, што је 30% више од производа претходне генерације.
3. Ваздухопловна електронска опрема
Усвајањем свеобухватног решења тродимензионалне архитектуре одвођења топлоте, процеса пуњења дна и система за праћење на мрежи, МТБФ (средње време између отказа) уграђених рачунара може да достигне 120000 сати у окружењима у распону од -55 степени до 125 степени, испуњавајући стандардне захтеве ДО-160Г.
