标准铂钴电阻温度计百次低温温循稳定性研究

标准铂钴电阻温度计是0.65~24.5561 K(氖三相点)温区重要的测温器件,特别是高稳定的标准铂钴电阻温度计有潜力作为温度标定和温度国际比对的数据载体。为筛选出高稳定的标准铂钴电阻温度计,在前期研究基础上,建立以制冷机为冷源的温度计低温考核装置,5 K控温稳定性达13μK,24.5561 K控温稳定性达27μK,优于当前同类考核装置公开报道的控温稳定性结果。基于此,在5~24.5561 K温区开展标准铂钴电阻温度计百次低温温循研究,获得5支高稳定的标准铂钴电阻温度计,其中,4支50Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性均优于0.2 mK@24.5561 K,1支100Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性优于0.5 mK@24.5561 K,为当前标准铂钴电阻温度计低温稳定性国际最好结果。未来本文筛选的高稳定性标准铂钴电阻温度计将用于低温温度标定和低温温度国际比对等相关应用和研究。

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。

管壳封装结构温循载荷下的失效机理研究

针对两种电子封装结构在温循试验中出现的引脚断裂现象,建立管壳-引脚-PCB板局部区域的有限元模型并进行热力耦合分析。研究结果表明,两种管壳失效最根本的原因是结构各部件线膨胀能力不同产生了不协调变形,导致结构局部的高应力应变响应,但二者破坏机理却不尽相同:一种失效模式属于陶瓷材料由于应力集中效应导致的脆性断裂;另一种失效模式主要由于锡铅焊料在温循载荷下产生较大的非弹性应变而产生的断裂失效。有限元仿真结果与试验现象吻合较好。

温循载荷作用下电路板焊点的寿命评估

针对某CQFP封装形式的电路板在温循载荷作用下焊点开裂的现象,利用焊料的蠕变本构模型对其采用有限元方法进行分析计算,发现结构的最大蠕变应变位于引线边角焊点的上表面处,与试验现象符合。同时,采用应变疲劳模型对结构的寿命进行评估,计算的循环次数和试验吻合较好,为故障现象的机理研究及改进提供了一定的理论和方法支撑。

机载电子设备温循寿命试验方法探讨

针对机载电子设备元器件焊点热疲劳失效问题,对比了行业内不同标准对电子设备温循试验的要求,探讨了传统美军标环境鉴定试验条件不能充分验证元器件焊点热疲劳寿命的现状,提出了ECSS-Q-ST-70-38C标准适用于板级高可靠温循寿命验证试验,以及VITA47.1标准适用于模块级和整机级电子设备温循寿命验证。采用VITA47.1标准对机载计算机模块设计温循寿命试验,准确定位了模块温循寿命薄弱元器件,证明了CBGA封装器件低铅焊点比高铅焊点更容易先发生热疲劳失效的问题。

低温循环对标准铂钴电阻温度计稳定性影响的实验研究

低温,尤其是低于24.5561 K(氖三相点)温区,常用的三种标准电阻温度计是铂、铑铁和铂钴电阻温度计。铂钴电阻温度计在20 K以下的灵敏度和稳定性与铑铁电阻温度计相近,可作为精密测温的标准器使用,越来越受到低温界的重视。本文研究了自研的铂金壳标准铂钴电阻温度计低温温循后的短期稳定性,介绍了标准铂钴电阻温度计低温温循考核流程、水三相点标定装置和用于温度计液氮温循的装置,完成了4支标准铂钴电阻温度计在室温至液氮温区的温循考核测试。经过20次温循后,水三相点的稳定性测试结果显示,最优的铂钴温度计稳定性为0.3 mK。

带预应力BGA焊点温循可靠性评估方法研究

文中首先制作了无铅焊料SAC305的拉伸试样,在不同温度和应变率条件下进行了单轴拉伸试验,研究其力学性能;进行了Anand本构模型的研究和参数拟合分析,通过非线性拟合方法获得了Anand模型的9个参数,应用有限元仿真软件ABAQUS建立模型来预测应力–应变曲线,将其与试验数据曲线相比较,两者结果基本吻合。其次,通过仿真测试对比分析散热器装配预应力对芯片焊点温度循环(以下简称温循)可靠性的影响。基于以上试验和数据拟合得到的Anand模型参数,建立散热器及球形栅格阵列(Ball Grid Array, BGA)器件的四分之一对称三维模型进行模拟,分析有或无散热器两种状态下,模型在-40℃~125℃温循载荷下的焊点应变,利用coffin-manson公式对焊点寿命进行了预测。仿真及测试结果均表明,应变最大值位于器件角上焊点与芯片接触侧,装配预应力对焊点温循寿命存在影响。

温循载荷下LTCC失效的有限元分析方法

应用MSC.MARC软件展开有限元仿真,考虑焊料的蠕变行为,利用接触分析功能,分析某微波组件中低温共烧陶瓷LTCC基板封装机构的温循过程,得到LTCC基板的应力分布与焊料的累积蠕变应变。分析结果与试验吻合,证明LTCC基板应力集中导致的脆性断裂是失效的主要原因。

非接触式低无源互调温箱穿仓接口技术

高低温循环状态下的无源互调(passive intermodulation,PIM)检测是全面评估航天微波产品PIM性能的必要手段,传统的温箱穿仓波导连接方式在温循PIM检测中时常出现因应力、温变等因素导致检测系统残余PIM恶化的问题,严重影响检测灵敏度和检测效率。针对此,提出一种非接触式低PIM温箱穿仓接口技术。在温箱穿仓部位利用非接触电磁屏蔽原理构建非接触式端口,避免了不良电接触,以实现温箱内外快速稳定的低PIM电连接。理论分析了其中非接触结构的PIM抑制特性,针对Ku频段应用设计研制了温箱穿仓接口并开展了实验验证,实测在长时间温循状态下系统3阶残余PIM<-140dBm@2×100W,获得了稳定的低残余PIM特性,大幅提升了PIM检测性能和检测效率,可广泛推广于各类PIM检测系统应用中。

LCCC电子封装结构的热疲劳寿命分析

以典型LCCC电子封装结构为研究对象,分别基于有限元仿真分析方法和工程算法开展电子封装结构在温循载荷作用下的疲劳寿命分析,分析结果表明,有限元仿真分析方法和工程算法所预测的结构疲劳寿命一致性较好。所探索的有限元方法和工程估算方法在解决电子封装结构的热疲劳寿命问题时具有很好地推广性。