Per garantire il funzionamento stabile a lungo termine dei circuiti stampati a una temperatura compresa tra -55 °C e 125 °C, è necessario un controllo sistematico di quattro dimensioni fondamentali: selezione dei materiali, progettazione strutturale, controllo del processo e test di verifica, soddisfacendo gli ampi requisiti di temperatura di scenari difficili come il controllo industriale, l'elettronica automobilistica, l'aerospaziale, ecc.
Selezione del materiale principale
Selezione del substrato: dovrebbero essere preferite piastre resistenti alle alte temperature con Tg maggiore o uguale a 170 gradi, come Shengyi S1170, il cui CTE sull'asse X/Y è inferiore o uguale a 13 ppm/grado, per evitare l'ammorbidimento e la deformazione del substrato a 125 gradi; Il pannello composito ceramico idrogeno carbonio Rogers RO4350B può essere selezionato per scenari ad alta frequenza per garantire parametri Dk/Df stabili in un ampio intervallo di temperature.
Corrispondenza dei materiali ausiliari: il materiale di saldatura utilizza inchiostro solare SF-600 tipo ad alta temperatura, che non presenta scolorimento o desquamazione dopo 1000 ore a 150 gradi; Il trattamento superficiale adotta un processo di deposizione chimica dell'oro al nichel, con uno strato di nichel di 3-5 μm e uno strato d'oro di 0,1-0,2 μm, bilanciando la resistenza all'ossidazione e l'affidabilità del giunto di saldatura.
Selezione della saldatura: viene utilizzata la saldatura senza piombo SnAgCu (Sn96.5Ag3.0Cu0.5), con un punto di fusione di 217 gradi, per soddisfare i requisiti di resistenza allo scorrimento dei giunti di saldatura in ampi cicli di temperatura ed evitare rammollimento e fessurazione dei giunti di saldatura ad alte temperature.
Ottimizzazione del progetto strutturale
Design per alleviare lo stress termico: sul bordo della scheda PCB è riservata una tolleranza di dilatazione termica maggiore o uguale a 0,5 mm e una scanalatura di stress larga 0,3 mm è posizionata nelle aree chiave per evitare rotture della scheda in caso di variazioni di temperatura; Il collegamento del segnale analogico adotta un cablaggio curvo per ridurre i punti di concentrazione dello stress.
Bilanciamento del rame e ottimizzazione della struttura dei pori: controllare rigorosamente l'uniformità della distribuzione del rame su tutta la scheda per evitare deformazioni causate da eccessive differenze nello spessore locale del rame; Il foro passante adotta un design in rame ispessito e il diametro del micro foro cieco HDI è controllato entro 0,1 mm per migliorare la resistenza alla trazione assiale.
Layout di gestione termica: l'area di alimentazione adotta un design composito "griglia+solido" in rame, combinato con un array termico per una rapida conduzione del calore; Disposizione distribuita dei componenti riscaldanti per evitare surriscaldamenti locali causati dall'accumulo di calore.
Controllo del processo
Pressatura e trattamento dei fori: controllo preciso dei parametri di pressatura a gradini, velocità di riscaldamento inferiore o uguale a 2 gradi /min, rilascio completo dello stress interno e controllo della deformazione di pannelli multistrato con più di 20 strati inferiori allo 0,5%; Ottimizzare il processo di rimozione dei detriti di perforazione e irruvidimento della parete del foro per garantire l'uniformità e l'adesione interstrato del rivestimento di rame sul foro.
Ottimizzazione del processo di saldatura: la saldatura a rifusione adotta la protezione dell'azoto (contenuto di ossigeno inferiore o uguale a 500 ppm) e imposta curve di zona di temperatura ragionevoli: zona di preriscaldamento 150 gradi ± 10 gradi/60 s, zona di temperatura costante 180 gradi ± 10 gradi/80 s, valore di picco 245 gradi ± 5 gradi/10-15 secondi, garantendo che lo spessore dello strato IMC del giunto di saldatura sia controllato a 0,5-3 μ m per ridurre lo stress residuo.
Controllo completo della qualità del processo: attraverso l'ispezione ottica automatica AOI, il rilevamento del vuoto del giunto di saldatura a raggi X (tasso di vuoto inferiore o uguale al 5%) e l'analisi micro-fetta, i difetti di processo vengono identificati durante l'intero processo per evitare rischi strutturali nascosti.
Ampia verifica e protezione della temperatura
Test ambientali standardizzati: secondo gli standard IPC-TM-650 2.6.7 e MIL-STD-202, completare 1000 cicli di temperatura di -55 gradi ~125 gradi, che richiedono un tasso di variazione dell'impedenza inferiore o uguale al 5% e una resistenza di isolamento maggiore o uguale a 100 M Ω dopo il ciclo; aggiungi test di shock a freddo e caldo in scenari estremi, completa la commutazione ad alta e bassa temperatura entro 1 minuto e verifica rapidamente i difetti di fatica termica.
Ulteriore miglioramento della protezione: i prodotti principali possono essere rivestiti con vernice a tre prove a base di silicone o nanorivestimento al fluoro ultrasottile per isolare l'umidità e i mezzi corrosivi, senza interferire con la trasmissione del segnale ad alta frequenza; In scenari con forti vibrazioni, è possibile aggiungere localmente barre di rinforzo fr4 per migliorare ulteriormente la resistenza strutturale alle vibrazioni.