Введение
Промышленные печатные платы, встроенные в наружное оборудование, промышленные контроллеры, дистанционные датчики и коммуникационные терминалы, часто сталкиваются с резкими колебаниями температуры: морозы зимой достигают -40 градусов, а в закрытых шкафах – высокие-рабочие условия, достигающие 85 градусов. Неправильные конструктивные решения могут привести к серьезным рискам для качества, включая подъем контактной площадки, растрескивание паяных соединений и периодическую потерю сигнала после кратковременной-работы на объекте.
Имея многолетний опыт профессионального производства печатных плат по индивидуальному заказу и опыта сборки печатных плат «под ключ», инженерная группа MX-PCBA, занимающаяся исследованиями и разработками, суммировала полный набор рабочих спецификаций, обеспечивающих надежность в широком-температурном диапазоне. Эти стандарты эффективно повышают устойчивость промышленных плат к температурным ударам и помогают нашим клиентам по всему миру значительно сократить-затраты на послепродажное обслуживание оборудования промышленной автоматизации, датчиков мониторинга и периферийного коммуникационного оборудования.
1. Широкий-выбор базовых материалов печатных плат, рассчитанных на разные температуры
Подложка схемы — это основа для работы в широком-температурном диапазоне. Обычные стандартные подложки FR4 подвергаются очевидной деформации при быстром чередовании холода-горячих циклов. Для промышленных печатных плат, необходимых для работы при температуре от -40 до 85 градусов, в MX-PCBA используются исключительно безгалогенные подложки с высоким содержанием TG из FR4 или полиимида (PI).
Материалы с высокой температурой стеклования имеют более низкий коэффициент теплового расширения, что значительно подавляет коробление платы при экстремальных скачках температуры. Для макетов печатных плат с тяжелыми компонентами большой-площади мы соответствующим образом увеличиваем толщину сердцевины, чтобы укрепить общую механическую структуру, компенсировать структурные напряжения, возникающие в результате теплового расширения и холодного сжатия, а также избежать деформации изгиба подложки во время длительного-циклического изменения температуры.
2. Промышленное-подбор компонентов и оптимизация компоновки
Класс компонентов и планирование компоновки являются решающими факторами для надежности при высоких-низких температурах.
Выбор компонентов. Мы отказываемся от недорогих-обычных жидкоэлектролитических конденсаторов, которые быстро выходят из строя при сверх-низких температурах -рабочих условиях 40 градусов. Во всех ключевых устройствах используются твердотельные конденсаторы-широкодиапазонного-температурного диапазона и интегральные схемы промышленного класса с полной сертификацией параметров при температуре -40–85 градусов, что гарантирует стабильные электрические характеристики при экстремальных температурах.
Правила проектирования компоновки. Тяжелые крупногабаритные-компоненты, такие как силовые модули, запрещается размещать на краю печатной платы, чтобы предотвратить растрескивание паяных соединений под воздействием термического цикла. Мы оставляем достаточное безопасное расстояние между соседними контактными площадками, чтобы компенсировать изменения размеров, вызванные расширением и сжатием подложки во время температурных изменений, устраняя скрытые опасности короткого-замыкания.
3. Оптимизированный процесс припоя и обработки поверхности в сборке MX-PCBA.
Мы настраиваем формулы-бессвинцовых припоев, предназначенных для промышленных-широких температур. Обычный стандартный-припой, не содержащий свинца, склонен к усталостному растрескиванию после многократного воздействия холода и тепла. MX-PCBA добавляет в паяльную пасту определенные компоненты сплава, чтобы значительно улучшить устойчивость паяных соединений к -усталости и устойчивости к-растрескиванию.
При отделке поверхности мы отдаем предпочтение ENIG (электрическое никель-иммерсионное золото) вместо HASL. На неравномерном слое олова, образованном процессом HASL, легко образуются невидимые микротрещины в условиях экстремально температурных переменных условий. Во время сборки SMT наша производственная линия строго калибрует температурную кривую оплавления в соответствии с параметрами материала припоя, минимизирует внутренние пустоты в паяных соединениях и повышает стабильность соединения площадок и компонентов.
4. Процесс нанесения конформного покрытия для защиты вторичной цепи
После завершения сборки печатной платы компания MX-PCBA предоставляет профессиональные услуги по нанесению защитного покрытия высокоэффективными-силиконовыми или париленовыми материалами. Плотная защитная пленка изолирует от контура влагу, пыль и агрессивные промышленные газы. Это существенно устраняет риск короткого-выхода из строя, вызванного внутренней конденсацией печатной платы при чередовании жарких-холодных рабочих условий на открытом воздухе.
Наши специалисты точно контролируют толщину покрытия в соответствии с требованиями применения продукта, избегая чрезмерного покрытия прецизионных выводов чипа и ухудшения качества передачи сигнала.
Заключение
Для разработки промышленных печатных плат со стабильными характеристиками, охватывающими -40–85 градусов, необходима систематическая совместная оптимизация, охватывающая материал подложки, выбор компонентов, проектирование компоновки, технологию пайки и обработку покрытия после сборки на протяжении всего процесса проектирования и производства.
Приобретая услуги по сборке промышленных печатных плат, предприятия должны отдавать предпочтение производителям, имеющим зрелые-НИОКР и опыт массового производства печатных плат, таких как MX-PCBA, которые могут эффективно снизить долгосрочную-частоту отказов оборудования на-площадке и снизить общие эксплуатационные расходы.
