ЖУРНАЛ СТА 1/2012

К ОНСТРУКЦИЯ ГИБРИДНО - ПЛЁНОЧНОГО DC/DC- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Сборки, созданные с применением толстоплёночной гибридной техноло- гии, использовались в электронной промышленности с 60-х годов прошло- го века. Преимущества таких сборок вполне очевидны при рассмотрении их конструкции. Типовая конструкция толстоплёночной гибридной сборки представлена на рис. 2. Толстоплёночная гибридная сборка является герметизированным устрой- ством. Прямоугольный или квадратный в сечении трубчатый корпус обычно выполняется из ковара или холоднока- таной стали. Он приварен к основанию из аналогичного материала или из ма- териала с соизмеримым коэффициен- том теплового расширения для обеспе- чения минимальных нагрузок в местах соединений. Аналогичным образом крышка из такого же материала или ма- териала с близким по значению ко- эффициентом теплового расширения приварена к корпусу для формирова- ния воздухонепроницаемой герметич- ной конструкции. Сборка толстоплёночной гибридной конструкции обычно начинается с про- цесса присоединения электронных ком- понентов (полупроводниковых крис- таллов, конденсаторов, диодов и т.д.) пайкой или эпоксидным клеем к неизо- лированной толстоплёночной подлож- ке, которая содержит резисторы, нане- сённые методом трафаретной печати. Обычно подложка выполнена из окси- дированного алюминия (Al 2 O 3 ), часто используется также бериллиевая кера- мика (BeO). Проводники на подложке изготавливаются методом вакуумно- термического нанесения плёнки; для применений с большими значениями тока применяется метод электрохими- ческого наращивания меди. Трансфор- маторы и другие детали из магнитных материалов обычно присоединяются к подложке или основанию сборки теп- лопроводящим эпоксидным материа- лом с сертифицированными для косми- ческих применений показателями по га- зовыделению. Затем подложка сборки припаивается или присоединяется эпоксидным клеем к основанию. Сбор- ка конструкции завершается присоеди- нением рамки с выводами от подложки к внешним штыревым контактам вво- да/вывода. Перед тем как установить крышку и принять необходимые меры по экранированию, осуществляется те- стирование электрических параметров и производится проверка с целью убе- диться в обеспечении требуемой функ- циональности и надлежащего качества изделия. На рис. 3 показаны примеры кон- струкций современных DC/DC-пре- образователей, выполненных с приме- нением толстоплёночной гибридной технологии. П РЕИМУЩЕСТВА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ Гибридно-плёночная конструкция и структура обеспечивают много преиму- ществ по части как электрических, так и механических показателей. Отдельные полупроводниковые кристаллы в кор- пусах преобразователей представлены в исполнении с наименьшими габарита- ми. Это обеспечивает гибридной сборке минимально возможные размеры, что также приводит к минимально возмож- ной массе. Кроме того, полупроводни- ковый кристалл имеет очень низкий профиль, который наименее критичен к воздействию вибрации и механическим ударам. С другой стороны, такие пас- сивные компоненты, как конденсато- ры, особенно многослойные, и магнит- ные компоненты обычно имеют высо- кий профиль. Поэтому должное внима- ние уделяется обеспечению их прочно- го сцепления с подложкой или устано- вочным основанием, к которому они присоединены, для обеспечения устой- чивости к воздействиям механических факторов внешней среды. Компоненты с высоким профилем обычно прикреп- ляются эпоксидным материалом, сер- тифицированным для применения в космических условиях, для обеспечения прочного соединения, выдерживающе- го требуемые ударные и вибрационные воздействия во время запуска космиче- ского корабля. Закрытый и герметизированный кор- пус гибридного модуля обеспечивает практически безвлажностную среду, ко- торая способствует долговременной ра- ботоспособности изделия. При про- изводстве преобразователей периодиче- ски проводится анализ остаточного газа по нескольким герметизированным об- разцам для измерения влажности среды внутри корпуса. Согласно стандарту MIL-STD-883, Test Method 1018, содер- жание воды не должно превышать пре- дельное значение 5000 промилле. Сама по себе влажность не вызывает элек- трический отказ или коррозию, но она становится основой для запуска и рабо- ты механизма коррозии при наличии за- грязняющих веществ и электрического тока в схеме, а это может привести к электрохимической реакции, которая способна ухудшить качество функцио- нирования схемы или даже привести к отказу компонента. 30 СТА 1/2012 ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А www.cta.ru Выводы входных/выходных сигналов Керамическая изоляция Крышка Проводное соединение Основание Подложка Конденсатор Корпус Трансформатор Полупроводниковый кристалл Рис. 2. Основные элементы типовой толстоплёночной гибридной сборки Рис. 3. Примеры конструкций DC/DC-преобразователей, выполненных по толстоплёночной гибридной технологии © СТА-ПРЕСС