Dalam komentar untuk publikasi
sebelumnya ,
hhba berbagi artikel yang dengan sendirinya layak untuk publikasi terpisah, sehingga solusi yang indah disajikan di sana. Selain ulasannya, saya akan mencoba untuk menempatkan titik
dan y di atas "i" dalam masalah menggunakan kasing plastik dalam aplikasi luar angkasa. Masalah ini sebagian ditangani di bagian pertama dan di komentar untuk itu, tetapi sekarang akan diperiksa secara lebih rinci.
Jadi, pertama-tama, tentang kotak keramik, yang pada saat pengembangan teknologi pengemasan dalam hal kombinasi parameter lebih unggul dalam keandalan dibandingkan kotak plastik (tentang alasannya nanti). Seperti yang ditunjukkan pada artikel sebelumnya, masalah utama dengan mereka (terutama untuk bangunan besar) adalah ketidakcocokan koefisien ekspansi termal (CTE) dari keramik dan fiberglass. Solusi pertama untuk masalah ini adalah penolakan papan sirkuit cetak tradisional dan transisi ke keramik yang diproduksi menggunakan teknologi LTCC. Yang kedua - berbagai cara untuk mengurangi beban pada kasing yang timbul dari siklus termal (tabel 1, misalnya, kasing tipe BGA).
Ternyata selain metode yang disajikan dalam tabel, ada dua lagi yang diberikan di sini dalam artikel
ini . Dan mereka pandai menunjukkan bagaimana solusi rekayasa yang indah bisa. Metode pertama, yang dikhususkan untuk artikel ini, adalah dengan menggunakan pegas mikro (English microcoil spring interconnect, MCS) (Gbr. 1), dan yang kedua, yang diberikan untuk membandingkan keefektifannya, adalah menggunakan bola dengan inti polimer (bola solder inti plastik Inggris, PCSB) (Gbr. 2).
Menurut teknologi ini, tidak banyak informasi, tetapi dari data yang dapat saya temukan, ternyata PCSB lebih baik daripada bola biasa, tetapi lebih buruk daripada kesimpulan bar. Tetapi MCS, menurut artikel yang sama, lebih unggul dalam reliabilitas (jumlah siklus sampai kegagalan pertama, parameter ini penting untuk ruang) kesimpulan bar. Masalah utama yang segera muncul untuk teknologi MCS adalah resistensi terhadap stres mekanik dan induktansi parasit kesimpulan. Para penulis artikel melakukan perhitungan dan eksperimen ini, dan dibandingkan dengan pesaing utama - kasing tipe CCGA: induktansi lebih rendah (4,84 nH dibandingkan 5,91 nH), dan ketahanan terhadap getaran lebih tinggi (tidak ada kegagalan fungsi versus 30% kegagalan, Gbr. 3 ) Dalam hal ini, teknologi ini menyiratkan fleksibilitas dan kemungkinan mengoptimalkan desain mata air mikro untuk mendapatkan parameter yang diperlukan (induktansi, kekakuan, dll.).
Menurut pendapat saya, MCS dapat disebut teknologi yang paling menjanjikan untuk kasus keramik tipe BGA, yang membutuhkan penelitian tambahan. Teknologi ini, tentu saja, menyiratkan perlunya pengembangan sulit pemasangan pada papan sirkuit cetak, tetapi ini, pada gilirannya, berlaku untuk kasus-kasus CCGA. Sedangkan untuk PCSB, saya pikir setidaknya setimpal dengan pengetahuan tentang teknologi ini, ia memiliki aplikasi niche sendiri. Sebagai contoh, NSC memiliki
paten untuk kasus tipe SMPt Micro SMDxt di mana mereka menulis bahwa berkat PCSB mereka bisa mendapatkan chip yang lebih besar.
Sekarang poin yang dijanjikan atas "i" tentang kotak plastik dan ruang. Pertama-tama, fungsi sirkuit mikro dengan tetap mempertahankan batas parameter listrik harus dijamin di bawah pengaruh semua faktor eksternal. Selain itu, bukan faktor secara umum, tetapi faktor spesifik untuk unit peralatan tertentu dalam misi tertentu. Microchip yang memenuhi syarat untuk ruang paling sering diuji sesuai dengan persyaratan standar (yang sama terkenal "tidak kurang dari 100 krad", dll.), Yang mungkin berlebihan untuk misi target. Namun jaminan sangat diperlukan.
Apakah ada microchip dalam wadah plastik yang memenuhi syarat untuk ruang "out of the box"? Memang ada, tapi sejauh ini ada beberapa. Apakah microchip dalam wadah plastik digunakan untuk program luar angkasa yang sukses? Ya Tetapi mereka digunakan bukan "out of the box", tetapi setelah seleksi yang serius sesuai dengan hasil tes (bahasa Inggris, uprating, dll). Pengujian meliputi inspeksi visual destruktif, pengujian elektrotermal, siklus termal, uji radiasi, mekanis, mikroskop pemindaian akustik, dan setelah setiap tahap, parameter listrik dipantau pada seluruh rentang suhu. Mereka yang berurusan dengan tes kualifikasi menurut GOST dalam negeri memiliki gagasan tentang berapa lama dan mahal prosedurnya. Oleh karena itu, penghematan pada "plastik" tidak akan berfungsi: di salah satu artikel, kenaikan harga hanya ~ 10% (dengan persyaratan keandalan yang sebanding). Ini dalam hal tes yang berhasil, dan jika tidak satu chip melewati seleksi (Gbr. 4)?
Selain resistensi probabilitas murni terhadap efek radiasi, sirkuit mikro plastik memiliki masalah struktural sendiri, dan di atas semua ini:
- Delaminasi plastik dari kristal (Gbr. 5), yang menyebabkan kerusakan pada lapisan atas topologi dan kabel mikro selama siklus termal karena gerakan relatif bebasnya. Ada karya eksperimental yang sangat baik untuk ini [2, 3].
- Hygroscopicity plastik, yang mengarah pada kemungkinan keretakan pada tubuh selama ekspansi air yang terakumulasi dalam microcavities.
Jika pengaruh faktor kedua dapat dibatasi oleh penyimpanan yang tepat, pengeringan vakum termal dan lapisan pelindung, maka faktor pertama adalah alasan utama penolakan [1]. Masalah yang sama, omong-omong, mengurangi keandalan teknologi "underfill".
Sudah menarik perhatian dalam artikel sebelumnya bahwa produsen chip terkemuka untuk ruang, seperti
Aeroflex dan
MSK , hanya menggunakan
kasing keramik dan logam-kaca. Mungkin mereka konservatif dan hanya mengikuti keputusan yang terbukti, ditambah lagi mereka tidak perlu mengurangi biaya, sehingga mereka tidak melakukan penelitian serius di bidang plastik yang andal. Namun terlepas dari semua kesulitan itu, microchip dalam plastik terbang ke angkasa, dan berhasil. Alasan utama penggunaannya dalam proyek
- proyek
serius :
- Kurangnya fungsionalitas yang diperlukan dalam kinerja yang andal.
Sanksi. - Kebutuhan untuk mengurangi massa pesawat ruang angkasa (tugas yang relevan, misalnya, untuk pesawat ruang angkasa berukuran kecil modern).
- Persyaratan yang dikurangi untuk faktor eksternal dan / atau masa pakai perangkat.
Sekali lagi, chip, terlepas dari alasan penggunaannya, harus diuji, dan hasil tes hanya berlaku untuk batch ini. Proses seleksi itu sendiri tidak dibakukan - ini adalah kompromi dengan kemungkinan kegagalan dan optimalisasi waktu dan uang. Beberapa contoh tes, termasuk tergantung pada parameter misi NASA, diberikan dalam artikel rekan Barat [1, 4, 5]. Mengenai hal ini, saya menganggap masalah "plastik" di
lautan ruang
terbuka dan tertutup.
Sastra
[1] Michael A. Sandor, "Plastik Encapsulated Microcircuits (PEMs) Pedoman Keandalan / Penggunaan Untuk Aplikasi Antariksa", 2000.
[2] Karel van Doorselaer, Kees de Zeeuw, "Hubungan Antara Delaminasi dan Kegagalan Induksi Siklus Bersepeda dalam Perangkat Kemasan Plastik", 1990
[3] TM Moore, R. McKenna, SJ Kelsall, "Korelasi Pengujian Keandalan Paket Plastik Permukaan Terhadap Inspeksi Nondestruktif Dengan Memindai Mikroskop Akustik", 1991
[4] R. David Gerke, Michael A. Sandor, Andrew A. Shapiro, dll. “Penggunaan Mikro-sirkuit Komersial Off-The-Shelf (COTS) untuk Aplikasi Antariksa”, 2003
[4] R. David Gerke, Michael A. Sandor, Shri Agawal, dll. "Pendekatan Yang Berbeda untuk Memastikan Keandalan Performancel dari Mikrosirkulasi Encapsulated Plastik (PEM) dalam Aplikasi Antariksa", 1999