Коммутационные платы с минимальным газовыделением, обеспечивающие температурную стабилизацию (ОКР «Контроль-плата», завершена в 2014 году)

Коммутационные платы с минимальным газовыделением, обеспечивающие температурную стабилизацию (ОКР «Контроль-плата», завершена в 2014 году).

Коммутационная плата Э06.ЛУЮИ.1125 (ОКР «Контроль-Плата», срок окончания 2014г.)

ОКР «Разработка базовой технологии изготовления коммутационных плат с минимальным газовыделением, обеспечивающих температурную стабилизацию», шифр «Контроль-Плата».

В ходе проведения ОКР должна быть разработана базовая технология создания коммутационных плат с минимальным газовыделением, обеспечивающих температурную стабилизацию.

Коммутационные платы применяются в силовых модулях промышленного назначения  (источниках питания, интеллектуальных ключах, преобразователях, схемах управления и т.д.) как составные нефункциональные элементы, в состав которых входят подложка и корпус и предназначены для:

  • защиты устройств от разрушающего воздействия  климатических факторов;
  • исключения дестабилизирующего влияния герметизируемых материалов;
  • обеспечения минимального газовыделения и сохранения требуемой контролируемой среды внутри корпуса;
  • конструктивного объединения и электрической связи элементов и компонентов схемы.
  • отвода тепла и температурная стабилизация теплонагруженных элементов схемы и коммутационных проводников.

Основные требования к параметрам коммутационных плат

№ п/п

Наименование параметра

Значение

1

Удельное сопротивление проводникового слоя, Ом/кв, не более

0,02

2

Удельное сопротивление резистивного слоя, кОм/кв

0,5–1,0

3

Теплопроводность подложки, Вт/м оК, не менее

150

4

Габаритные размеры платы, мм, не более

37х60х1,0

Основные требования к параметрам корпусов коммутационных плат

№ п/п

Наименование параметра

Значение

1

Показатель герметичности по скорости утечки гелия, л·мкм рт.ст./с, не более

5·10-4 

2

Электрическое сопротивление изоляции в НКУ, Ом, не менее

109 

3

Теплопроводность, Вт/м оК, не менее

150

4

Максимально допустимый ток через выводы, А

20

5

Количество выводов, электрически не соединенных с корпусом, шт.

12

6

Габаритные размеры без элементов крепления, мм, не более

64,6х39,8х8,8

 Стойкость к ВВФ

Наименование ВВФ

Наименование характеристик ВВФ, \единица измерения

Значение

Синусоидальная вибрация

Диапазон частот, Гц

Амплитуда ускорения, м /с2 (g)

1-500

100 (10)

Механический удар одиночного действия

Пиковое ударное ускорение, м /с2(g)

Длительность действия, мс

5000  (500)

0,1-2

Механический удар многократного действия

Пиковое ударное ускорение, м /с2(g)

Длительность действия, мс

400 (40)

2-10

Повышенная рабочая температура среды

Максимальное значение температуры, °С

+60

Пониженная рабочая температура среды

Минимальное значение температуры, °С

минус 40

Повышенная влажность воздуха

Относительная влажность при температуре 25 °С, %

98

Сравнительные технические характеристики разрабатываемых коммутационных  плат  и  лучших зарубежных аналогов 

Наименование параметра

 Значения

разрабатываемого образца

Коммутационная плата силового модуля АВВ Semiconductors, Германия

Теплопроводность, Вт/м2 °К

Не менее 150

20-150

Диапазон рабочих температур, °С

-40 …+60

-40 ….+55

Возможность ультразвуковой сварки

да

да

Удельное сопротивление проводникового слоя, Ом/кв, не более

0,02

0,02

 Удельное сопротивление резистивного слоя, кОм/кв

0,5-1

0,5-1

Сравнительные технические характеристики разрабатываемых корпусов и  лучших зарубежных аналогов

Наименование параметра

Значения

Разрабатываемого образца

зарубежного аналога, FS082113EL004 AEGIS, США

отечественного аналога, FP 48, ЗАО «Тестприбор»

Сопротивление токопроводящих элементов, Ом, не более

0,1

0,15

0,8

Электрическое сопротивление изоляции, Ом, не менее

109 

109 

5х108 

Показатель герметичности,

 л мкм рт.ст./с, не более

5х10-4 

5х10-4 

5х10-4 

Количество выводов, шт.

12

8

10

Габаритные размеры, мм

64,6х39,8х8,8

21х28,7х4,5

52,6х36х4,5

Максимально допустимый ток, А

20

15

2

Материалы подложек

Материал

КТЛР х10-6 1/К

Теплопроводность, Вт/(м·К)

Нитрид алюминия (AlN)

4.6

150 - 190

Поликристаллический корунд Al2O3) - поликор

7,0 – 8,5

30 - 45

Брокерит (BeO)

6,3

260

Карбид кремния (SiC)

3,7

390

Кремний (Si)

3,3

150

Алмаз (C)

0,8 – 2,0

1000 – 2000

Алюминий (Al)

23

150 – 220

Медь (Cu)

17

400

Для коммутационной платы выбрана керамическая подложка из нитрида алюминия AlN. Надежность микросборок, собранных на основе коммутационных плат, уменьшают:

Коммутационная плата Э06.ЛУЮИ.1125 (ОКР «Контроль-Плата», срок окончания 2014г.)