उच्च तापमान वाले वातावरण में इलेक्ट्रॉनिक घटक विरूपण की समस्या को कैसे हल करें?

दूसरा, सामग्री प्रणाली पुनर्निर्माण: तापमान प्रतिरोधी सब्सट्रेट का निर्णायक अनुप्रयोग
1. उच्च टीजी सब्सट्रेट के भौतिक गुणों का अनुकूलन
पारंपरिक एफआर -4 सामग्रियां 130 डिग्री पर ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) पर विफल हो जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप यांत्रिक शक्ति में 62% की कमी आती है। नए पॉलीमाइड (पीआई) सब्सट्रेट का टीजी 280 डिग्री तक पहुंच सकता है और 150 डिग्री पर अपनी मूल झुकने की ताकत का 85% बनाए रख सकता है। एक सैन्य ग्रेड पीसीबी निर्माता द्वारा सिरेमिक से भरे पीआई सब्सट्रेट का उपयोग करने के बाद, इसके उत्पाद 72 घंटों तक 200 डिग्री उच्च तापमान वाले बॉक्स में लगातार काम करते थे, जिसमें वॉरपेज 0.3 मिमी के भीतर नियंत्रित होता था।

2. धातु सामग्री का थर्मल विस्तार मिलान
एल्यूमीनियम सब्सट्रेट (सीटीई 23पीपीएम/डिग्री) और कॉपर फ़ॉइल (सीटीई 17पीपीएम/डिग्री) के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर के परिणामस्वरूप तापमान चक्र के दौरान 0.02मिमी/डिग्री का तनाव होगा। एल्यूमीनियम सब्सट्रेट की सतह पर निकल फॉस्फोरस मिश्र धातु की परत (सीटीई 12पीपीएम/डिग्री) जमा करके, थर्मल तनाव को 43% तक कम किया जा सकता है। इस तकनीक को अपनाने के बाद, एक निश्चित IGBT मॉड्यूल का पावर चक्र जीवन 50000 गुना से बढ़कर 120000 गुना हो गया है।

3. सोल्डर सिस्टम का नवाचार
पारंपरिक SnAgCu सोल्डर 125 डिग्री पर 0.08% के रेंगने वाले तनाव का अनुभव करेगा। जापान में सेनजू मेटल द्वारा विकसित SnAgCuNiCe लो क्रीप सोल्डर में 150 डिग्री पर क्रीप दर में 76% की कमी होती है। एक सर्वर निर्माता द्वारा सोल्डर लगाने के बाद, उच्च तापमान उम्र बढ़ने के परीक्षण में बीजीए सोल्डर जोड़ों की विफलता का समय 48 घंटे से बढ़ाकर 240 घंटे कर दिया गया था।

2, स्ट्रक्चरल इंजीनियरिंग इनोवेशन: थर्मल स्ट्रेस डिस्पर्सन डिज़ाइन
1. त्रि-आयामी ताप अपव्यय वास्तुकला
हॉट थ्रू ऐरे और कॉपर पिलर प्रोट्रूशियंस का उपयोग करके त्रि-आयामी ताप अपव्यय संरचना सीपीयू के आसपास के तापमान को 18 डिग्री तक कम कर सकती है। एक उच्च प्रदर्शन वाला मदरबोर्ड 8-लेयर पीसीबी में एरे के माध्यम से 0.3 मिमी व्यास और 1.2 मिमी रिक्ति हॉट सेट करके थर्मल प्रतिरोध को 0.8 डिग्री/डब्ल्यू से 0.35 डिग्री/डब्ल्यू तक कम कर देता है, जो निचले तांबे के पिलर बॉस के साथ संयुक्त होता है।

2. तनाव राहत संरचना डिजाइन
पीसीबी के किनारे पर 0.5 मिमी चौड़ा यू - आकार का तनाव खांचा स्थापित करने से तापमान चक्रण द्वारा उत्पन्न तनाव एकाग्रता कारक को 3.2 से 1.8 तक कम किया जा सकता है। इस डिज़ाइन के माध्यम से, एक निश्चित ऑटोमोटिव ईसीयू ने -40 डिग्री से 125 डिग्री तक के ठंडे और गर्म शॉक परीक्षणों में सोल्डर जोड़ों की क्रैकिंग दर को 12% से घटाकर 2.3% कर दिया।

3. लचीली कनेक्शन प्रौद्योगिकी
मुख्य नियंत्रण बोर्ड और पावर मॉड्यूल को जोड़ने के लिए एफपीसी (लचीला सर्किट बोर्ड) का उपयोग करके, यह 3 मिमी से अधिक के थर्मल विस्तार विस्थापन को अवशोषित कर सकता है। एक निश्चित फोटोवोल्टिक इन्वर्टर पारंपरिक वायरिंग को एफपीसी से बदल देता है, और -30 डिग्री से 85 डिग्री के वातावरण में कनेक्टर का संपर्क प्रतिरोध उतार-चढ़ाव ± 15m Ω से ± 3m Ω तक घट जाता है।

3, विनिर्माण प्रक्रिया उन्नयन: प्रक्रिया नियंत्रण में एक महत्वपूर्ण सफलता
1. रीफ़्लो सोल्डरिंग तापमान वक्र का अनुकूलन
चरणबद्ध हीटिंग वक्र (120 डिग्री/60s → 150 डिग्री/90s → 180 डिग्री/40s) अपनाकर, पीसीबी वॉरपेज को 1.2 मिमी से 0.4 मिमी तक कम किया जा सकता है। इस प्रक्रिया समायोजन के माध्यम से, एक निश्चित एसएमटी फैक्ट्री ने 0.8 मिमी मोटाई वाले पीसीबी की पास दर को 78% से बढ़ाकर 95% कर दिया है।

2. नीचे भरने की प्रक्रिया नवाचार
± 0.05 मिमी की वितरण सटीकता के साथ एपॉक्सी राल नीचे भरने वाले चिपकने वाले और उपकरण का उपयोग करके, बीजीए सोल्डर जोड़ों की थकान जीवन को 5 गुना बढ़ाया जा सकता है। एक निश्चित संचार उपकरण निर्माता द्वारा इस प्रक्रिया को लागू करने के बाद, -55 डिग्री से 125 डिग्री तक परीक्षण के दौरान उत्पाद की विफलता मोड सोल्डर संयुक्त क्रैकिंग से घटक बॉडी विफलता में बदल गई।

3. भूतल उपचार प्रौद्योगिकी उन्नयन
रासायनिक निकल पैलेडियम गोल्ड (ENIG) सतह उपचार का उपयोग करके, निकल परत की मोटाई 3-5 μ मीटर पर नियंत्रित की जाती है, और पैलेडियम परत 0.05-0.1 μ मीटर होती है, जो 150 डिग्री के वातावरण में 5m Ω के भीतर संपर्क प्रतिरोध को स्थिर कर सकती है। एक कनेक्टर निर्माता ने इस प्रक्रिया के माध्यम से उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता परीक्षण में अपने उत्पादों की संपर्क विफलता दर को 8% से घटाकर 0.3% कर दिया है।

4, सिस्टम स्तरीय समाधान: बहुविषयक सहयोगात्मक नवाचार
1. थर्मल सिमुलेशन और टोपोलॉजी अनुकूलन
थर्मल फ्लो कपलिंग सिमुलेशन के लिए ANSYS आइसपैक का उपयोग करके, हॉटस्पॉट के स्थान का सटीक अनुमान लगाया जा सकता है। एक सर्वर निर्माता ने सिमुलेशन परिणामों के आधार पर वायरिंग को समायोजित किया, जिससे पीसीबी का अधिकतम तापमान 112 डिग्री से 98 डिग्री तक कम हो गया और घटक विफलता दर 62% कम हो गई।

2. सामग्री डेटाबेस का निर्माण
सीटीई मिलान डिग्री की स्वचालित गणना प्राप्त करने के लिए 237 सामग्रियों वाला एक थर्मल मैकेनिकल प्रदर्शन डेटाबेस स्थापित करें। एक निश्चित एयरोस्पेस कंपनी ने सामग्री चयन समय को 72 घंटे से घटाकर 8 घंटे कर दिया है और इस प्रणाली के माध्यम से मिलान सटीकता में 92% तक सुधार किया है।

3. ऑनलाइन मॉनिटरिंग सिस्टम
फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग सेंसर नेटवर्क को तैनात करने से वास्तविक समय में पीसीबी स्ट्रेन वितरण की निगरानी की जा सकती है। एक निश्चित पवन ऊर्जा कनवर्टर इस प्रणाली का उपयोग अचानक तापमान परिवर्तन के मामले में 0.5 सेकंड की अग्रिम चेतावनी प्रदान करने के लिए करता है, जिससे बड़ी खराबी होने से बचा जा सकता है।

5, उद्योग अभ्यास मामले
1. नई ऊर्जा वाहनों के लिए बीएमएस प्रणाली
एक निश्चित कार कंपनी सिरेमिक से भरे पीआई सब्सट्रेट, लो क्रीप सोल्डर और स्ट्रेस ग्रूव डिजाइन की एक संयोजन योजना को अपनाती है, जो बीएमएस मॉड्यूल को 125 डिग्री वातावरण में विफलता के बिना 2000 घंटे तक लगातार काम करने में सक्षम बनाती है, जिससे पारंपरिक योजनाओं की तुलना में इसकी सेवा जीवन 4 गुना बढ़ जाती है।

2. 5जी बेस स्टेशन एएयू यूनिट
हॉट वाया एरे+एफपीसी कनेक्शन+ईएनआईजी सतह उपचार के एकीकृत समाधान ने 60 डिग्री वातावरण पर एएयू इकाई की बिजली घनत्व को 45W/L तक बढ़ा दिया है, जो पिछली पीढ़ी के उत्पाद की तुलना में 30% अधिक है।

3. विमानन इलेक्ट्रॉनिक उपकरण
त्रि-आयामी ताप अपव्यय आर्किटेक्चर, बॉटम फिलिंग प्रक्रिया और ऑनलाइन मॉनिटरिंग सिस्टम के व्यापक समाधान को अपनाकर, ऑनबोर्ड कंप्यूटरों का MTBF (विफलताओं के बीच का औसत समय) -55 डिग्री से 125 डिग्री तक के वातावरण में 120000 घंटे तक पहुंच सकता है, जो DO-160G मानक आवश्यकताओं को पूरा करता है।