L'entorn operatiu dels equips aeroespacials es pot descriure com a "extrem" - des de les vibracions violentes durant els llançaments de coets, l'escalfament aerodinàmic a l'atmosfera, fins a diferències de temperatura extremes (-270 graus a més de 120 graus) i una forta radiació a l'espai, la fallada de qualsevol component electrònic pot provocar un fracàs de la missió. Com a "esquelet" dels sistemes electrònics, la placa de circuit imprès ha de mantenir l'estabilitat de les connexions del circuit i la fiabilitat de la transmissió del senyal en aquest entorn, entre els quals la resistència a alta temperatura és un dels indicadors bàsics, i els seus requisits tècnics superen amb escreix els de les plaques de circuit imprès de grau industrial normal.
Requisits tècnics bàsics per a plaques de circuits impresos -resistents a altes temperatures aeroespacials
La placa de circuit imprès -resistent a altes temperatures en el camp aeroespacial no només persegueix "valors de resistència a la temperatura", sinó que ha de complir diversos indicadors de rendiment simultàniament en entorns d'alta-temperatura, i les seves dificultats tècniques se centren en tres aspectes:
La selecció especial del sistema de materials és la base del rendiment de resistència a altes temperatures. La temperatura de transició vítrea dels materials FR4 ordinaris és difícil de fer front a altes temperatures sostingudes i cal utilitzar substrats especials com ara farciments de poliimida i ceràmica. Aquests materials no només poden funcionar de manera estable en entorns superiors als 200 graus durant molt de temps, sinó que també han de tenir una baixa absorció d'humitat, resistència a la radiació i altres característiques per evitar la descomposició del substrat i la degradació del rendiment dielèctric a altes temperatures. Al mateix temps, combinant coure lliure d'oxigen d'alta-puresa com a capa conductora, s'assegura la conductivitat i la capacitat antioxidant a altes temperatures.
La millora de la fiabilitat del disseny estructural és la clau per fer front a entorns complexos. La tendència de miniaturització dels equips aeroespacials requereix que les plaques de circuits impresos adoptin una estructura de pressió mixta de diverses capes d'alta-, integrant mòduls més funcionals mitjançant dissenys com ara forats cecs enterrats i ranures escalonades. Tanmateix, les estructures multi-capes són propenses a l'estrès entre capes a causa de les diferències en els coeficients d'expansió tèrmica de diferents materials durant el cicle d'alta-temperatura. Per tant, cal optimitzar el disseny d'apilament (com ara afegir capes d'amortiment) i millorar el procés de compressió per garantir la força d'unió entre capes i evitar problemes com la delaminació i l'esquerda. Per exemple, a la placa de circuit imprès dels mòduls de comunicació per satèl·lit, l'estructura multi-alta ha de portar simultàniament circuits de RF i circuits de gestió d'energia, i la resistència d'aïllament entre capes ha de mantenir-se estable a altes temperatures per evitar la interferència del senyal causada per fuites.
El control precís dels processos de fabricació de precisió determina el rendiment final. El processament de circuits de plaques de circuits impresos resistents a altes -temperaturas ha d'equilibrar els requisits d'alta precisió i resistència a les altes temperatures: els gràfics del circuit han d'aconseguir una amplada de línia fina i l'espaiat mitjançant una tecnologia de gravat d'alta-precisió per garantir l'estabilitat del camí de transmissió del senyal; Els forats metal·litzats requereixen processos especials de galvanoplastia per garantir un gruix uniforme del coure i l'adhesió del recobriment, evitant la fractura del coure a altes temperatures. A més, el tractament de superfícies utilitza sovint processos químics de níquel-or o xapat d'or per millorar la resistència a l'oxidació a alta-temperatura dels coixinets de soldadura i garantir la fiabilitat-a llarg termini de la soldadura dels components.
Clau per a la fabricació de plaques de circuits impresos aeroespacials resistents a altes temperatures
Per assolir els requisits tècnics anteriors, el procés de fabricació ha d'establir estàndards estrictes de control de materials, paràmetres de procés, inspecció de qualitat i altres aspectes:
En el procés de control de materials, cal dur a terme proves exhaustives sobre substrats, làmines semicurades, làmines de coure, etc., incloses proves de resistència a altes temperatures (com ara canvis d'aspecte i rendiment després de la cocció a -alta temperatura-a llarg termini), proves d'estabilitat constant dielèctrica, etc., per garantir la consistència de cada lot de materials. Especialment per a materials especials resistents a altes-temperaturas, les qualificacions dels proveïdors s'han de controlar des de la font per evitar fluctuacions de rendiment causades per diferències en els lots de material.
L'optimització del procés ha d'abordar els reptes que plantegen les altes temperatures d'una manera específica. Per exemple, durant el procés de laminació, la corba de temperatura i els paràmetres de pressió s'han d'ajustar segons les característiques del substrat per garantir una unió suficient entre les diferents capes de material; El procés de gravat requereix controlar la velocitat i la uniformitat de gravat per evitar danys superficials als substrats d'alta temperatura-causats per la corrosió de la solució de gravat. Al mateix temps, tot el procés de fabricació s'ha de dur a terme en un entorn net per reduir l'impacte de la pols i les impureses en el rendiment de l'aïllament a altes temperatures.
Les proves de qualitat han d'anar més enllà dels estàndards convencionals, centrant-se en l'estabilitat del rendiment en entorns d'alta-temperatura. A més de les proves bàsiques de conductivitat i les proves d'aïllament, també es requereixen proves d'impedància tèrmica (simulant les característiques de transmissió del senyal a altes temperatures) i proves d'emmagatzematge d'alta -temperatura (avaluar la degradació del rendiment després de temperatures altes-a llarg termini) per verificar la fiabilitat de les plaques de circuit imprès en condicions extremes. Tanmateix, cal tenir en compte que aquest tipus de proves se centren en l'estabilitat material i estructural de la pròpia placa de circuit imprès.