月壤侵彻环境下控制器温循与振动可靠性评估优化

相较于传统航天器,月壤探测器所经历的环境具有高冲击量级和结构小型化的特点,为提高月壤探测器在侵彻环境下的可靠性,需对其内部的控制器结构进行加固灌封设计。以控制器内部关键薄弱部位——超尺寸无引线封装(LCC)器件和堆叠组装(PoP)器件为研究对象,建立温循条件下的热应力有限元模型,重点关注焊点的应力和寿命。结果表明PoP器件的焊点应力和应变都很小,其寿命循环次数远超过200次,满足热学条件下的可靠性要求。对有一定风险的LCC器件进行工艺方案优化设计,对比不同灌封胶对其焊点的影响。经过分析可知:在热学温循条件中不同灌封胶直接影响LCC器件的焊点应力和寿命;在力学随机振动条件下,不同灌封胶对焊点应力影响很小,但相比无灌封胶情况,其焊点应力可大幅度减小。最终选用DB9002灌封胶,LCC器件在热学条件下的焊点最大应力约为53.1 MPa,焊点寿命为4515次,力学条件下的焊点最大应力约为7.16 MPa,其温循条件和振动条件下的可靠性均得到明显改善。