De werkomgeving van lucht- en ruimtevaartapparatuur kan worden omschreven als 'extreem' - van de hevige trillingen tijdens raketlanceringen, aerodynamische verwarming in de atmosfeer, tot extreme temperatuurverschillen (-270 graden tot meer dan 120 graden) en sterke straling in de ruimte. Het falen van een elektronisch onderdeel kan leiden tot het mislukken van een missie. Als het "skelet" van elektronische systemen moet de printplaat de stabiliteit van de circuitverbindingen en de betrouwbaarheid van de signaaloverdracht in een dergelijke omgeving behouden, waarbij hoge temperatuurbestendigheid een van de kernindicatoren is, en de technische eisen ervan veel groter zijn dan die van gewone industriële printplaten.
Belangrijkste technische vereisten voor hoge-temperatuurbestendige printplaten in de lucht- en ruimtevaart
De tegen hoge- temperatuurbestendige printplaten in de lucht- en ruimtevaartsector streven niet eenvoudigweg naar "temperatuurweerstandswaarden", maar moeten tegelijkertijd aan meerdere prestatie-indicatoren voldoen in omgevingen met hoge- temperaturen, en de technische problemen ervan concentreren zich op drie aspecten:
De speciale materiaalkeuze vormt de basis voor hoge temperatuurbestendigheid. De glasovergangstemperatuur van gewone FR4-materialen is moeilijk bestand tegen aanhoudend hoge temperaturen, en er moeten speciale substraten zoals polyimide en keramische vulstoffen worden gebruikt. Deze materialen kunnen niet alleen langdurig stabiel werken in omgevingen boven de 200 graden, maar moeten ook een lage vochtabsorptie, stralingsweerstand en andere kenmerken hebben om ontleding van het substraat en verslechtering van de diëlektrische prestaties bij hoge temperaturen te voorkomen. Tegelijkertijd worden door het combineren van zeer-zuiver zuurstofvrij koper als geleidende laag de geleidbaarheid en het antioxiderende vermogen bij hoge temperaturen gewaarborgd.
De betrouwbaarheidsverbetering van constructief ontwerp is de sleutel tot het omgaan met complexe omgevingen. De trend van miniaturisatie in lucht- en ruimtevaartapparatuur vereist dat printplaten een hoge meer-gelaagde gemengde drukstructuur aannemen, waarbij meer functionele modules worden geïntegreerd via ontwerpen zoals verborgen blinde gaten en getrapte groeven. Structuren met meerdere lagen zijn echter gevoelig voor spanning tussen de lagen als gevolg van verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten van verschillende materialen tijdens cycli bij hoge- temperaturen. Daarom is het noodzakelijk om het stapelontwerp te optimaliseren (zoals het toevoegen van bufferlagen) en het compressieproces te verbeteren om de hechtsterkte tussen de lagen te garanderen en problemen zoals delaminatie en scheuren te voorkomen. In de printplaat van satellietcommunicatiemodules moet de hoge meerlaagse structuur bijvoorbeeld tegelijkertijd RF-circuits en stroombeheercircuits dragen, en moet de isolatieweerstand tussen de lagen stabiel blijven bij hoge temperaturen om signaalinterferentie veroorzaakt door lekkage te voorkomen.
De nauwkeurige controle van precisieproductieprocessen bepaalt de uiteindelijke prestaties. Bij de circuitverwerking van printplaten die bestand zijn tegen hoge- temperaturen moet een evenwicht worden gevonden tussen hoge precisie en hoge temperatuurbestendigheidseisen: de grafische weergave van het circuit moet een fijne lijnbreedte en -afstand bereiken via hoge- precisie-etstechnologie om de stabiliteit van het signaaloverdrachtspad te garanderen; Gemetalliseerde gaten vereisen speciale galvaniseerprocessen om een uniforme koperdikte en hechting van de coating te garanderen, waardoor koperbreuk bij hoge temperaturen wordt vermeden. Bovendien wordt bij de oppervlaktebehandeling vaak gebruik gemaakt van chemische nikkel-goud- of verguldingsprocessen om de oxidatieweerstand bij hoge-temperaturen van soldeervlakken te verbeteren en de betrouwbaarheid van het solderen van componenten op lange- termijn te garanderen.
Sleutel tot de productie van lucht- en ruimtevaartprintplaten die bestand zijn tegen hoge temperaturen
Om aan de bovenstaande technische vereisten te voldoen, moet het productieproces strikte normen vaststellen op het gebied van materiaalcontrole, procesparameters, kwaliteitsinspectie en andere aspecten:
Tijdens het materiaalcontroleproces is het noodzakelijk om uitgebreide tests uit te voeren op substraten, halfuitgeharde platen, koperfolies, enz., inclusief testen op weerstand tegen hoge temperaturen (zoals uiterlijk- en prestatieveranderingen na lange -termijn bakken op hoge- temperaturen), diëlektrische constante stabiliteitstests, enz., om de consistentie van elke partij materialen te garanderen. Vooral voor speciale materialen die bestand zijn tegen hoge- temperaturen moeten de kwalificaties van leveranciers vanaf de bron worden gecontroleerd om prestatieschommelingen als gevolg van verschillen in materiaalbatches te voorkomen.
Procesoptimalisatie moet de uitdagingen van hoge temperaturen doelgericht aanpakken. Tijdens het lamineerproces moeten bijvoorbeeld de temperatuurcurve en drukparameters worden aangepast aan de kenmerken van het substraat om voldoende hechting tussen verschillende materiaallagen te garanderen; Het etsproces vereist controle van de etssnelheid en uniformiteit om oppervlakteschade aan hoge-temperatuursubstraten, veroorzaakt door corrosie van de etsoplossing, te voorkomen. Tegelijkertijd moet het hele productieproces in een schone omgeving worden uitgevoerd om de impact van stof en onzuiverheden op de isolatieprestaties bij hoge temperaturen te verminderen.
Kwaliteitstests moeten verder gaan dan conventionele normen, met de nadruk op prestatiestabiliteit in omgevingen met hoge- temperaturen. Naast elementaire geleidbaarheidstests en isolatietests zijn ook thermische impedantietests (simulatie van signaaloverdrachtskarakteristieken bij hoge temperaturen) en opslagtests bij hoge -temperatuur (evaluatie van prestatieverslechtering na lange- hoge temperaturen) vereist om de betrouwbaarheid van printplaten onder extreme omstandigheden te verifiëren. Er moet echter worden opgemerkt dat dit soort testen zich richt op het materiaal en de structurele stabiliteit van de printplaat zelf.