极端环境高 TG 厚铜沉金 PCB 可靠性方案

一、引言

二、核心技术解析：PCB 极端环境失效根源

1. 高 TG 基材耐温与 CTE 缺陷：普通高 TG 基材（TG=170℃）在 150℃下软化，CTE Z 轴达 80ppm/℃，-65~150℃温变循环 100 次后，层间分离率超 40%（MIL-STD-202 要求 1000 次循环无分离）；且基材耐辐射性差，100krad 辐射后介电常数偏差超 20%，导致通信信号衰减 30%。需选用 TG≥250℃、低 CTE（Z 轴≤50ppm/℃）、耐辐射的特种基材（如罗杰斯 RT/duroid 5880、泰康利 TLY-5）。
2. 厚铜抗振与载流不足：2oz 铜（70μm）在 1000g 振动下，线路抗折强度仅 15N，断线率超 25%；且卫星电源的 40A 电流下，2oz 铜温度升至 130℃，远超基材软化点，加速线路老化。
3. 沉金层耐辐射与可靠性缺陷：普通沉金层（纯金）在 100krad 辐射下，晶格结构变化导致电阻率升至 3.5μΩ?cm，接触电阻增大 50%；且振动环境下镀层易磨损（厚度 1.8μm），盐雾测试（96h）后腐蚀面积超 5%

三、实操方案：捷配PCB 可靠性方案步骤

3.2 厚铜抗振与载流设计

• 操作要点：① 铜厚选型：选用 3oz 铜（105μm），控制模块选用 4oz 铜（140μm），铜厚公差控制在 ±3%；② 抗振优化：线路采用 “圆弧走线”（半径≥0.5mm），避免直角应力集中；焊盘与线路过渡处增加 “铜皮补强”（面积增大 50%），提升抗振强度；③ 载流与散热：40A 电流线路采用 “铜皮开窗 + 散热过孔” 设计，过孔孔径 0.8mm，间距 0.8mm，数量≥20 个 / 线路；④ 测试验证：成品 PCB 
• 数据标准：3oz 铜厚公差≤±3.5%，振动测试后抗折强度≥32N，无断线；40A 电流下温度≤107℃，散热过孔导通电阻≤2mΩ，满足 MIL-STD-202 抗振与载流要求。
• 工具 / 材料：捷配厚铜蚀刻线（铜厚精度 ±1μm）、、红外热像仪。

3.3 金钯合金沉金层工艺管控

• 操作要点：① 沉金工艺：采用 “金钯合金镀金液”（金 92%、钯 8%），纯度 99.995%，杂质≤10ppm，温度 48℃±1℃，时间 250s，沉金层厚度 3.5~4μm；② 耐磨性处理：沉金后进行 “硬金处理”（表面硬度≥200HV），提升振动耐磨性；③ 测试：每批次抽样 10 片进行 MIL-STD-202 盐雾测试（96h）、辐射测试（100krad）、磨损测试（1000 次插拔，力值 10N），测试后沉金层无腐蚀、无磨损，电阻率≤2.6μΩ?cm，接触电阻≤6mΩ。
• 数据标准：沉金层厚度合格率≥99.9%，表面硬度≥200HV，辐射后电阻率变化率≤8%，磨损测试后接触电阻变化率≤10%。
• 工具 / 材料：捷配金钯合金沉金生产线（保密工艺）、MIL-STD 磨损测试机、辐射测试设备（钴 - 60 源）。