1. 引言
普通高TG PCB(TG=170℃,Z轴CTE=60ppm/℃)在该环境下易出现过孔断裂、基材分层,导致航电系统失效,捷配深耕高TG PCB领域10年,累计交付15万+片航电PCB,极端温循测试通过率100%,本文拆解航空级高TG PCB基材选型、可靠性设计及测试方案,助力航天企业降低在轨风险。
高 TG PCB 需满足 “极端温循、高振动” 三大场景要求,核心指标需符合MIL-STD-883H(微电子器件测试标准) 与IPC-2221 航空级附录:一是 TG 值,PCB 需 TG≥200℃,-55℃~150℃温循 1000 次后,基材无分层(按 MIL-PRF-31032)—— 捷配实验室测试显示,TG=180℃的基材温循后分层率 25%,而 TG=220℃的基材分层率 0%;二是 Z 轴热膨胀系数(CTE),需≤45ppm/℃(25℃~260℃),若 CTE 超 55ppm/℃,过孔断裂率上升 30%,符合MIL-STD-883H Method 1012;三是真空稳定性,在 1×10??Pa 真空环境下,150℃老化 1000h,基材放气率≤1%(按 MIL-STD-883H Method 1021),避免放气污染部件。主流高 TG 基材中,罗杰斯 RO4535(TG=220℃,Z 轴 CTE=42ppm/℃,真空放气率 0.8%);
- 基材选型:根据设备场景选择 —— 无人机航电选罗杰斯 RO4535(TG=220℃,耐振动 2000Hz),卫星 PCB 选杜邦 Kapton HN(TG=300℃,耐辐射),需提供基材 MIL-STD-883H 测试报告,;
- 结构与过孔设计:采用 “对称叠层”(如 8 层:信号层 - 接地层 - 电源层 - 信号层 - 信号层 - 电源层 - 接地层 - 信号层),层间厚度误差≤±0.03mm(按 MIL-PRF-31032);过孔采用 “金属化盲埋孔”(直径 0.3mm~0.5mm),孔壁铜厚≥30μm,镀层附着力≥2N(按 IPC-TM-650 2.4.13 标准);
- 振动优化:PCB 边缘采用 “加强筋设计”(FR-4 补强板,厚度 1mm~1.5mm),补强板与 PCB 结合力≥1.8N/mm(按 MIL-STD-883H Method 2015),用捷配振动仿真工具(JPE-Vib-4.0)预判应力集中区域,优化补强板布局。
- 极端温循测试:每批次抽检 10 片,按 MIL-STD-883H Method 1010,-55℃(30min)~150℃(30min)循环 1000 次,测试后 PCB 阻抗变化率≤5%(用 JPE-Imp-700),无分层 / 过孔断裂(按 MIL-PRF-31032);
- 振动测试:按 MIL-STD-883H Method 2015,2000Hz、加速度 20g 振动 2h,测试后焊点剪切强度≥60N(按 IPC-TM-650 2.4.13),无元件脱落;
- 真空测试:在 1×10??Pa 真空箱(JPE-Vac-600)中,150℃老化 1000h,测试后放气率≤1%(用 JPE-GR-500 气体分析仪),基材无降解。
高 TG PCB 设计需以 MIL-PRF-31032 为基准,核心是选对极端环境适配基材(TG≥200℃,CTE≤45ppm/℃)、优化叠层与振动结构,测试端需覆盖温循、振动、真空全场景。捷配可提供 “PCB 全可靠性服务”