Дом > Новости > Садржај
Og'ir va ekstremal mis tenglikni dizayni va ishlab chiqarishda ishonchliligi uchun
Jul 05, 2018

Turli xil ilovalar uchun har kuni quvvatli elektronik mahsulotlar ishlab chiqarilmoqda. Ushbu loyihalar jadal sur'atlar bilan bosma plyonka sanoatida o'sib borayotgan tendentsiyadan foydalanmoqda: og'ir mis va haddan tashqari mis pekboks.

Og'ir mis konteynerini nima belgilaydi? Tijoriy jihatdan mavjud bo'lgan ko'plab PCBlar past kuchlanishli / past quvvatli dasturlar uchun ishlab chiqarilgan. Mis izlari / mis quvurlari ½-oz / ft2 dan 3-oz / ft2 gacha. Og'ir mis konteyner 4-oz / ft2dan 20-oz / ft2 gacha bo'lgan joylarda mis og'irliklari bilan ishlab chiqariladi. 20-oz / ft2 dan yuqori bo'lgan va 200-oz / ft2 ga teng mis og'irligi ham mumkin va ular haddan tashqari mis deb ataladi.

Ushbu munozarada biz birinchi navbatda og'ir misga e'tibor qaratamiz. Arzonlashtirilgan mis og'irligi mos keladigan substrat bilan birlashtiriladi va teshiklarda qalin qoplama bir marta ishonchsiz, zaif devor kartasini bardoshli va ishonchli simi platformasiga aylantiradi.

Og'ir mis simli inshootni qurish quyidagi afzalliklarga ega bo'lgan taxtali ta'minlaydi:

Termal suyuqlikka chidamliligini oshirish

Hozirgi tashish hajmi ortib bormoqda

Aloqa qismlari va PTH teshiklarida mexanik kuchlanishning ortishi

Ekzotik materiallar o'zlarining to'liq salohiyatiga (ya'ni, yuqori haroratga) aylanmasdan foydalaniladi

Bir xil qatlamli devorga bir nechta mis og'irligini kiritib, mahsulot hajmini kamaytirish (1-rasm)

Yog'inli mis qoplamali vyos taxta orqali yuqori oqimga ega va issiqlikni tashqi sovutgichga o'tkazish uchun yordam beradi

Bortli idishlar to'g'ridan-to'g'ri 120 santigratcha mis po'latlari yordamida tekis yuzasiga joylashtiriladi

Yuqori energiyali zichlikli tekisliklar

Kamchiliklar kam bo'lsa-da, og'ir mis qurilmasining asosiy qurilishi uning qobiliyatini va potentsial dasturlarini to'liq baholash uchun muhimdir.

1-rasm: Bir xil qavatdagi 2-oz, 10-oz, 20-oz va 30-oz mis misollaridan iborat namuna.

Og'ir Copper O'chirish Qurilish

Ikki tomonlama yoki ko'p qatlamlik bo'lsin, standart PCBlar mis va quyqa bilan qoplangan jarayonlardan iborat. O'chirish qatlami istalmagan misni olib tashlash uchun bo'yalgan mis qoplamlari (umuman 0,5-oz / ft2 dan 2-oz / ft 2) orasida boshlanadi va samolyotlarga, izlarga, yostiqchalarga va qoplamali teshiklarga mis qoldig'ini qo'shish uchun qoplangan. Barcha elektron qatlamlar FR-4 yoki poliimid kabi epoksi asosidagi substratdan foydalanib to'liq paketga laminatlanadi.

Yuqori tezlikli / qadam qoplamali va differentsial chuqurlik singari, og'ir mis konturlarni o'z ichiga olgan taxtalar, xuddi shunday tarzda ishlab chiqariladi. Tarixiy jihatdan og'ir mis misollar butunlay qalin mis qoplamali laminatsiyalangan taxtga o'ralgan bo'lib, unda izsiz yon devorlarga va unday bo'lmaydigan chuqurlikka olib keldi. Qoplama texnologiyasidagi avanslar og'ir mis xususiyatlarini qoplash va chuqurlashtirish kombinatsiyasi bilan hosil qilish imkonini beradi, buning natijasida tekis yon devorlar va kam miqdorda chuqurlashadi.

Og'ir mis konteyner qoplamasi taxta ishlovchilariga qoplangan teshiklarda va yon devorlar orqali mis qalinligi miqdorini oshirish imkonini beradi. Hozirgi kunda og'ir bir misni standart taxtalar bilan birlashgan taxta bilan aralashtirish mumkin. Afzalliklarga past qatlamlar soni, past empedans quvvat taqsimoti, kichikroq oyoq izlari va potentsial iqtisodiy tejash kiradi.

Odatda, yuqori oqimli / yuqori kuchlanish davrlari va ularning nazorat qilish liniyalari alohida taxtalarda alohida ishlab chiqarilgan. Og'ir mis qoplamasi yuqori oqimli elektronlar va nazorat qilish davrlarini yuqori zich, ammo sodda taxta tuzilishini amalga oshirish uchun imkon beradi.

Og'ir mis xususiyatlari standart mexanizmlarga uzluksiz ulanishi mumkin. Dizayner va fabrikator oxirgi dizayndan oldin ishlab chiqarish toleranslari va qobiliyatlarini muhokama qilganda, og'ir mis va standart funktsiyalar minimal cheklash bilan joylashtirilishi mumkin (2-rasm).

Shakl 2: 2-ozlik xususiyatlar nazorat qilish simlarini ulanganda, 20 ozlik xususiyatlar yuqori oqim yuklaydi.

Joriy tashish hajmi va harorat ko'tarilishi

Mis konstruktsiyasi qanchalik dolzarb bo'lishi mumkin? Bu og'ir mis kontaktlarning o'z loyihasiga qo'shilishni istagan dizaynerlar tomonidan tez-tez tilga olinadigan savol. Bu savol odatda boshqa savol bilan javob beradi: Sizning loyihangizga qancha issiqlik ko'tarilishi mumkin? Bu savolga issiqlik ko'tarilishi va oqim oqimining uzilishi sababli qo'yiladi. Keling, ikkala savolga ham javob beraylik.

Agar oqim oqim bo'ylab oqadigan bo'lsa, lokalizatsiya qilinadigan isitishga olib keladigan I2R (kuchlanish yo'qolishi) mavjud. Iz izolyatsiya (qo'shni materiallarga) va konveksiya (atrof muhitga) bilan sovutiladi. Shuning uchun, maksimal oqimni aniqlash uchun ishonchli tarzda olib borilishi mumkin, biz qo'llaniladigan oqim bilan bog'liq bo'lgan issiqlik ko'tarilishini taxmin qilish uchun bir usul topib olishimiz kerak. Ideal vaziyat issiqlik darajasi sovutish tezligiga teng bo'lgan barqaror ish haroratiga erishish bo'ladi. Yaxshiyamki, biz ushbu voqeani modellashtirish uchun qo'llay oladigan IPC formula mavjud.

IPC-2221A: tashqi treklarning joriy hajmini hisoblash [1]:

I = .048 * DT (.44) * (W * Th) (.725)

Men oqim (AMP) bo'lsa, DT harorat ko'tariladi (° C), V - izning kengligi (mil) va Th - izning qalinligi (mil). Ichki izlar bir xil darajadagi isitish uchun 50% (prognoz) bilan pasayishi kerak. Biz shakllangan IPC formulasidan foydalanib, 30 ° S haroratli haroratga ega turli kesishadigan joylarning bir necha izlarining oqim ko'taruvchanligini ko'rsatamiz.

Shakl 3: Berilgan o'lchov o'lchovlari uchun taxminan oqim (20˚C temp o'sish).

Qabul qilinadigan miqdorda issiqlik ko'tarilishi loyihadan loyihaga farq qiladi. Ko'pgina elektron kartochkalar dielektrik materiallar atrof-muhitning 100 ° C atrofida haroratga chidamli bo'lishi mumkin, ammo ko'p holatlarda bu harorat o'zgarishi qabul qilinishi mumkin emas.

O'chirish kartasining kuchlanishi va mavjudligi

Vaqtinchalik kartochkalar ishlab chiqaruvchilari va dizaynerlar turli xil dielektrik materiallardan, standart FR-4 dan (130 ° S ish harorati) yuqori haroratli polimitgacha (250 ° S ish harorati) tanlash imkoniyatiga ega. Yuqori harorat yoki o'ta ekstremal vaziyat ekzotik materiallarni chaqirishi mumkin, ammo agar elektron izlari va qoplamali vyaslar standart 1-oz / ft2 bo'lsa, ular o'ta sharafli sharoitlarda omon qoladilarmi? O'chirish sanoati sanoati tugallangan elektron mahsulotning termal yaxlitligini aniqlash uchun sinov usuli ishlab chiqdi. Issiqlik suvi har xil taxta ishlab chiqarish, montaj va ta'mirlash jarayonlaridan kelib chiqadi, bu erda Cu va PWB laminatining issiqlik kengayish koeffitsienti (CTE) o'rtasidagi farqlar yoriq yadrosi va devordagi muvozanatga qarab o'sishni ta'minlaydi. Termal sikl sinovi (TShT) 25 ° C dan 260 ° S gacha bo'lgan havodan havo bilan termik velosipedda o'tishi uchun kontaktlarning qarshiligini oshiradi.

Qarshilikning kuchayishi mis devoridagi yoriqlar orqali elektrning yaxlitligini buzishini ko'rsatadi. Ushbu test uchun standart kupon dizayni uzoq vaqt davomida termal stressga duchor bo'lgan davrda eng zaif nuqta bo'lgan 32 ta qoplangan teshik zanjiridan foydalanadi.

FR-4 standartidagi 0,8 milya va 1,2 milgacha mis plastinkalarida ishlab chiqarilgan issiqlik aylanishiga oid ishlar, sakkizta davrdan keyin 32% davrlarning ishlamasligini ko'rsatdi (qarshilikning 20% ga oshishi muvaffaqiyatsiz deb hisoblanadi). Ekzotik moddalar bo'yicha olib borilgan issiqlik aylanishiga oid tadqiqotlar, ushbu muvaffaqiyatsizlik darajasiga (siyanat Ester uchun sakkiz davrdan keyin 3%) sezilarli darajada yaxshilanganligini ko'rsatmoqda, lekin ular qimmatga tushishi qimmatga tushadi (beshdan 10 barobar). O'rnatilgan sirtni o'rnatish texnologiyasi assotsiatsiyasi jo'natishdan oldin kamida to'rtta termik tsiklni ko'radi va har bir komponentni ta'mirlash uchun qo'shimcha ikkita termal davrni ko'rishi mumkin.

Ta'mirlash va almashtirish tsiklidan o'tgan to'qqiz yoki o'ntagacha termal tsikllarga erishish uchun SMOBC kengashi uchun asossiz emas. TTT natijalari, forum materiallarining nima bo'lishidan qat'i nazar, qobiliyatsizlik darajasining qabul qilinmasligi mumkinligini aniq ko'rsatib turibdi. Chop etilgan elektron kartochkalar ishlab chiqaruvchilari mis elektropllanishda aniq bir ilmiy ma'lumot emasligini bilishadi, bu esa bir kengashda mavjud bo'lgan zichlikdagi o'zgarishlarni va juda ko'p teshikdan / kattalikdan 25% gacha yoki undan ko'p mis qoldig'i o'zgarishiga olib keladi. "Yupqa mis" ning aksariyat qismi qoplangan devorlarga tegishlidir - bu TCT natijalari buning aniq ko'rinishini beradi.

Og'ir mis kontaktlarning zanglashiga olib kelishi bu kamchiliklarni butunlay kamaytiradi yoki yo'q qiladi. 2-oz / ft2 misni teshik devoriga joylashtirish muvaffaqiyatsizlik darajasini deyarli nolga keltirib chiqaradi (TCT natijalari kamida 2,5 mlrd. Mis qoplama bilan standart FR-4 uchun sakkizta tsikldan keyin 0,57 foizni tashkil etmaydi). Aslida, mis konstruksiyasi termal velosipedda o'rnatilgan mexanik kuchlanishlarga ta'sir qilmaydi.

Issiqlik boshqaruvi

Dizaynerlar o'zlarining loyihalaridan maksimal qiymat va mahsuldorlikka ega bo'lishga harakat qilsalar, bosma sxemalar murakkablashib, yuqori quvvat zichligiga olib keladi. Miniaturizatsiya, energiya komponentlarini ishlatish, ekstremal muhit sharoitlari va yuqori oqim talablari issiqlik boshqaruvining ahamiyatini oshiradi. Elektronni ko'pincha ishlab chiqarishda hosil bo'ladigan issiqlik ko'rinishidagi yuqori yo'qotishlar manbaidan tarqalib, atrofga tarqalishi kerak; Aks holda, qismlarga haddan tashqari ısınabilir va arızalar mumkin. Shu bilan birga, mis misollar, I2R yo'qotishlarni kamaytirish va qimmatbaho komponentlardan issiqlikni uzatish orqali, muvaffaqiyatsizlik darajasini keskin kamaytirish orqali yordam beradi.

Issiqlik dissertatsiyasini issiqlik manbalaridan elektron plataning ichki yuzasida va uning qismida olish uchun, isitgichlar ishlatiladi. Har qanday sovutgichning maqsadi issiqlikni o'tkazishni manba manbaidan uzib tashlash va bu issiqlikni atrof-muhitga konveksiya bilan chiqarishdir. Etakchi kengashning bir tomonidagi issiqlik manbai (yoki ichki issiqlik manbalari) mis viyoslari (ba'zan "issiqlik viyoslari" deb nomlanadi) tomonidan kengashning boshqa tomonida katta yalang'och mis maydoniga ulanadi.

Odatda, klassik sovutgichlar, bu yalang'och mis yuzasiga termal o'tkazuvchi yopishtiruvchi yoki ba'zi holatlarda qarama-qarshi yoki murvat bilan bog'lanadi. Ko'pchilik sovutgich mis yoki alyuminiydan tayyorlanadi. Klassik isitgichlar uchun zarur bo'lgan yig'ish jarayoni uchta mehnat talab qiladigan va qimmatbaho bosqichlardan iborat.

Boshlanishi uchun, sovutgich sifatida ishlaydigan metall yumaloq yoki kerakli shaklga bo'linishi kerak. Yopishqoq qatlam, shuningdek, elektron karta bilan sovutgich o'rtasida aniqlik kiritish uchun kesilgan yoki muhrlanishi kerak. Eng muhimi, sovutgich tenglikni o'lchash moslamasida to'g'ri joylashtirilishi kerak va butun paket elektr va / yoki korroziya qarshiligi uchun mos lak yoki qopqoq kostasi bilan qoplangan bo'lishi kerak.

Odatda, yuqorida ko'rsatilgan jarayon avtomatlashtirilmaydi va qo'l bilan amalga oshirilishi kerak. Ushbu jarayonni bajarish uchun kerak bo'lgan vaqt va ish muhim va natijalar mexanik avtomatlashtirilgan jarayondan kam. Bunga qarama-qarshi, ichki isitgichlar tenglikni ishlab chiqarish jarayonida yaratiladi va qo'shimcha yig'ishni talab qilmaydi. Og'ir mis kontaktli texnologiyasi bu imkon yaratadi. Ushbu texnologiya, kengashning tashqi yuzalarida deyarli har qanday joyda qalin mis qoldiqlarini qo'shib qo'yishga imkon beradi. Sovutgichlar sirtda elektrokullaniladi va shunday qilib issiqlik o'tkazuvchanligiga to'sqinlik qiladigan har qanday interfeyslarsiz issiqlik uzatish viyosiga ulanadi.

Yana bir foyda issiqlikni qoplashda qo'shimcha qoplama bo'lib, u dizaynerning dizayni termal qarshiligini kamaytiradi, ular tenglikni va tenglikni ishlab chiqarishda mavjud bo'lgan takrorlanuvchanlikni kutadi. Planar sarguzlar, aslida mis qoplamli laminat ustida tashkil topgan tekis Supero'tkazuvchilar izlar bo'lgani uchun, ular silindrsimon sim o'tkazgichlar bilan solishtirganda umumiy oqim zichligini oshiradi. Bu imtiyozlar teri ta'sirini minimallashtirish va oqimning ko'tarilish samaradorligini oshirish bilan bog'liq.

Bortdagi tekisliklar mukammal dastlabki va ikkinchi darajali dielektrik izolyatsiyaga ega bo'lishadi, chunki barcha diapazonli materiallar barcha qatlamlar o'rtasida ishlatiladi va barcha sariqlarning to'liq ixchamlanishi ta'minlanadi. Bunga qo'shimcha ravishda, asosiy sariq to'kilmasin, shuning uchun ikkilamchi shamollatkichlar primerlar orasida pastga tushib, past oqish indkastansiyasiga erishiladi. Epoksi qatronlar turlarini tanlash yordamida standart tenglikni laminatsiyalash texnikasi 10-oz / ft 2 gacha bo'lgan qalinligi 50 marta qatordagi misni sarg'aytiradi.

Og'ir mis simlar ishlab chiqarishda biz odatda muhim qoplama kalinliklari bilan ishlaymiz; shuning uchun iza ajratish va tayanch o'lchamlarini belgilashda imtiyozlar berilishi kerak. Shu sababli dizaynerlar dizaynerlik fabrikatorini dizayn jarayonining boshlang'ich bosqichida erga ulanishi tavsiya qilinadi.

Kuchli mis tizimlarini qo'llagan holda kuchli elektronika mahsulotlari harbiy va kosmik sanoatida ko'p yillardan buyon qo'llanib kelinmoqda va sanoat dasturlarda tanlov texnologiyasiga aylanmoqda. Bozor talablari yaqin kelajakda ushbu turdagi mahsulotni qo'llashni kengaytirishiga ishonishadi.

Manbalar:

1. IPC -2221A