L'environnement d'exploitation des équipements aérospatiaux peut être décrit comme "extrême" -, depuis les vibrations violentes lors des lancements de fusées, l'échauffement aérodynamique de l'atmosphère, jusqu'aux différences de température extrêmes (-270 degrés à plus de 120 degrés) et aux forts rayonnements dans l'espace. La défaillance de tout composant électronique peut conduire à l'échec de la mission. En tant que « squelette » des systèmes électroniques, les circuits imprimés doivent maintenir la stabilité des connexions des circuits et la fiabilité de la transmission des signaux dans un tel environnement, parmi lesquels la résistance aux températures élevées est l'un des indicateurs fondamentaux, et ses exigences techniques dépassent de loin celles des circuits imprimés ordinaires de qualité industrielle.
Exigences techniques de base pour les circuits imprimés résistants aux températures élevées-aérospatiales
Les circuits imprimés résistants aux hautes températures dans le domaine aérospatial ne recherchent pas simplement des « valeurs de résistance à la température », mais doivent répondre simultanément à plusieurs indicateurs de performance dans des environnements à haute température, et leurs difficultés techniques se concentrent sur trois aspects :
La sélection spéciale du système de matériaux constitue la base des performances de résistance aux températures élevées. La température de transition vitreuse des matériaux FR4 ordinaires est difficile à supporter avec des températures élevées et soutenues, et des substrats spéciaux tels que le polyimide et les charges céramiques doivent être utilisés. Ces matériaux peuvent non seulement fonctionner de manière stable dans des environnements supérieurs à 200 degrés pendant une longue période, mais doivent également avoir une faible absorption d'humidité, une faible résistance aux radiations et d'autres caractéristiques pour éviter la décomposition du substrat et la dégradation des performances diélectriques à haute température. Dans le même temps, en combinant du cuivre sans oxygène de haute pureté comme couche conductrice, la conductivité et la capacité antioxydante à haute température sont assurées.
L’amélioration de la fiabilité de la conception structurelle est la clé pour gérer des environnements complexes. La tendance à la miniaturisation des équipements aérospatiaux nécessite que les cartes de circuits imprimés adoptent une structure à pression mixte multicouche élevée, intégrant des modules plus fonctionnels grâce à des conceptions telles que des trous borgnes enterrés et des rainures étagées. Cependant, les structures multi-couches sont sujettes aux contraintes intercouches en raison des différences dans les coefficients de dilatation thermique des différents matériaux lors des cycles à haute-température. Par conséquent, il est nécessaire d'optimiser la conception de l'empilement (comme l'ajout de couches tampons) et d'améliorer le processus de compression pour garantir la force de liaison entre les couches et éviter des problèmes tels que le délaminage et la fissuration. Par exemple, dans la carte de circuit imprimé des modules de communication par satellite, la structure multicouche élevée - doit transporter simultanément des circuits RF et des circuits de gestion de l'énergie, et la résistance d'isolation intercouche doit rester stable à des températures élevées pour éviter les interférences de signal causées par les fuites.
Le contrôle précis des processus de fabrication de précision détermine la performance finale. Le traitement des circuits des cartes de circuits imprimés résistantes aux températures élevées doit équilibrer les exigences de haute précision et de résistance aux températures élevées : les graphiques du circuit doivent atteindre une largeur et un espacement de lignes fins grâce à une technologie de gravure de haute -technologie de gravure pour garantir la stabilité du chemin de transmission du signal ; Les trous métallisés nécessitent des processus de galvanoplastie spéciaux pour garantir une épaisseur de cuivre uniforme et une adhérence du revêtement, évitant ainsi la fracture du cuivre à haute température. De plus, le traitement de surface utilise souvent des procédés chimiques de nickel-or ou de placage à l'or pour améliorer la résistance à l'oxydation à haute température des plots de soudure et garantir la fiabilité à long terme du brasage des composants.
Clé de la fabrication de cartes de circuits imprimés résistantes aux hautes températures pour l'aérospatiale
Pour répondre aux exigences techniques ci-dessus, le processus de fabrication doit établir des normes strictes en matière de contrôle des matériaux, de paramètres de processus, d'inspection de qualité et d'autres aspects :
Dans le processus de contrôle des matériaux, il est nécessaire d'effectuer des tests complets sur les substrats, les feuilles semi-durcies, les feuilles de cuivre, etc., y compris des tests de résistance à haute température (tels que les changements d'apparence et de performances après une cuisson à haute température à long-terme-), des tests de stabilité diélectrique constante, etc., pour garantir la cohérence de chaque lot de matériaux. En particulier pour les matériaux spéciaux-résistants aux températures élevées, les qualifications des fournisseurs doivent être contrôlées depuis la source pour éviter les fluctuations de performances causées par les différences dans les lots de matériaux.
L'optimisation des processus doit répondre de manière ciblée aux défis posés par les températures élevées. Par exemple, pendant le processus de stratification, la courbe de température et les paramètres de pression doivent être ajustés en fonction des caractéristiques du substrat pour assurer une liaison suffisante entre les différentes couches de matériau ; Le processus de gravure nécessite de contrôler la vitesse et l'uniformité de la gravure pour éviter les dommages de surface aux substrats à haute -température causés par la corrosion de la solution de gravure. Dans le même temps, l’ensemble du processus de fabrication doit être réalisé dans un environnement propre afin de réduire l’impact de la poussière et des impuretés sur les performances d’isolation à haute température.
Les tests de qualité doivent aller au-delà des normes conventionnelles, en mettant l'accent sur la stabilité des performances dans des environnements-à haute température. En plus des tests de conductivité de base et des tests d'isolation, des tests d'impédance thermique (simulant les caractéristiques de transmission du signal à des températures élevées) et des tests de stockage à haute température (évaluant la dégradation des performances après des températures élevées à long terme) sont également nécessaires pour vérifier la fiabilité des cartes de circuits imprimés dans des conditions extrêmes. Cependant, il convient de noter que ce type de test se concentre sur la stabilité matérielle et structurelle du circuit imprimé lui-même.