Работната среда на аерокосмическото оборудване може да се опише като „екстремна“ - от силните вибрации по време на изстрелване на ракети, аеродинамично нагряване в атмосферата до екстремни температурни разлики (-270 градуса до над 120 градуса) и силна радиация в космоса, повредата на всеки електронен компонент може да доведе до провал на мисията. Като „скелет“ на електронните системи, печатната платка трябва да поддържа стабилността на връзките на веригата и надеждността на предаването на сигнала в такава среда, сред които устойчивостта на висока температура е един от основните показатели, а техническите й изисквания далеч надхвърлят тези на обикновените печатни платки от промишлен клас.
Основни технически изисквания за космическата печатна платка,-устойчива на висока температура
Устойчивата на висока{0}}температура печатна платка в аерокосмическата област не просто преследва „стойности на температурна устойчивост“, но трябва да отговаря на множество показатели за ефективност едновременно в среда с висока{1}}температура и нейните технически трудности се фокусират върху три аспекта:
Специалният избор на материална система е в основата на устойчивостта на висока температура. Температурата на встъкляване на обикновените FR4 материали е трудно да се справи с продължителни високи температури и трябва да се използват специални субстрати като полиимид и керамични пълнители. Тези материали не само могат да работят стабилно в среда над 200 градуса за дълго време, но също така трябва да имат ниска абсорбция на влага, устойчивост на радиация и други характеристики, за да се избегне разлагането на субстрата и влошаване на диелектричните характеристики при високи температури. В същото време чрез комбиниране на безкислородна мед с висока-чистота като проводящ слой се осигурява проводимост и антиоксидантен капацитет при високи температури.
Повишаването на надеждността на структурния дизайн е ключът към справянето със сложни среди. Тенденцията на миниатюризация в авиационно-космическото оборудване изисква печатните платки да възприемат висока много{1}}слойна смесена структура на налягане, интегрираща повече функционални модули чрез дизайни като заровени слепи отвори и стъпаловидни жлебове. Въпреки това, много-слойните структури са податливи на напрежение между слоевете поради разликите в коефициентите на термично разширение на различните материали по време на високи-температурни цикли. Следователно е необходимо да се оптимизира дизайнът на подреждане (като добавяне на буферни слоеве) и да се подобри процеса на компресия, за да се осигури здравина на свързване на междуслойните слоеве и да се избегнат проблеми като разслояване и напукване. Например в печатната платка на сателитни комуникационни модули високата много-слойна структура трябва едновременно да носи RF вериги и вериги за управление на захранването, а съпротивлението на изолацията на междинния слой трябва да остане стабилно при високи температури, за да предотврати смущения в сигнала, причинени от изтичане.
Прецизният контрол на прецизните производствени процеси определя крайната производителност. Обработката на веригите на печатни платки, устойчиви на висока-температура, трябва да балансира изискванията за висока точност и устойчивост на висока температура: графиката на веригите трябва да постигне фина ширина на линията и разстояние чрез технология за ецване с висока-прецизност, за да се гарантира стабилността на пътя на предаване на сигнала; Метализираните отвори изискват специални процеси на галванопластика, за да се осигури еднаква дебелина на медта и адхезия на покритието, като се избягва счупването на медта при високи температури. В допълнение, обработката на повърхността често използва процеси на химическо никелиране на злато или златно покритие, за да се подобри устойчивостта на високо-температурно окисляване на подложките за запояване и да се осигури дългосрочна-надеждност на запояване на компоненти.
Ключ към производството на печатни платки, устойчиви на високи температури в космическата промишленост
За да се постигнат горните технически изисквания, производственият процес трябва да установи строги стандарти за контрол на материалите, параметри на процеса, проверка на качеството и други аспекти:
В процеса на контрол на материала е необходимо да се проведе цялостно тестване на субстрати, полувтвърдени листове, медни фолиа и др., включително тестове за устойчивост на висока температура (като промени във външния вид и производителността след дълго-трайно високо-температурно изпичане), тестове за стабилност на диелектричната константа и др., за да се гарантира консистенцията на всяка партида от материали. Особено за специални материали, устойчиви на високи -температури, квалификациите на доставчиците трябва да се контролират от източника, за да се избегнат колебания в производителността, причинени от разлики в партидите материали.
Оптимизирането на процесите трябва да адресира предизвикателствата, породени от високите температури, по целенасочен начин. Например, по време на процеса на ламиниране, температурната крива и параметрите на налягането трябва да се регулират според характеристиките на субстрата, за да се осигури достатъчно свързване между различните слоеве на материала; Процесът на ецване изисква контролиране на скоростта и равномерността на ецване, за да се избегне повреда на повърхността на високо-температурни субстрати, причинена от корозия на разтвора за ецване. В същото време целият производствен процес трябва да се извършва в чиста среда, за да се намали въздействието на праха и примесите върху изолационните характеристики при високи температури.
Тестването на качеството трябва да надхвърли конвенционалните стандарти, като се фокусира върху стабилността на производителността при високи-температурни среди. В допълнение към основното изпитване на проводимост и изпитване на изолацията, изпитване на топлинен импеданс (симулиране на характеристики на предаване на сигнал при високи температури) и изпитване при висока-температура на съхранение (оценяване на влошаването на производителността след дългосрочни-високи температури) също са необходими за проверка на надеждността на печатните платки при екстремни условия. Все пак трябва да се отбележи, че този тип изпитване се фокусира върху материалната и структурната стабилност на самата печатна платка.