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Teledyne e2v微处理器高可靠性的差异

择要

本日让我们进行一场技巧问答比赛。筹备好了吗?

你能在15秒内枚举出关键大年夜运算量系统(如飞行电子、宇航和国防系统)的最关键的需求吗?

你的回答是否包括这些谜底:长命命,可性性,满意严苛情况的要求,扩展的生命周期。。。。。。?

这是一个好的开始!

在跨越35年里,Teledyne e2v-直成功地为天下上的飞行电子、宇航和国防的客户(包括空客、波 音、NASA, ESA等)供给代又一代的高靠得住性微处置惩罚器。

在这篇文章里,我们首先会列出宇航和国防户最关键的需求,然后具体阐述Teledyne e2v的微处置惩罚器是若何完美地满意这些高可性的需求,接着深入先容这些高靠得住性微处置惩罚器的质量认证。

谋略密集型的飞行电子、宇航和国防市场的需求

扩展温度范围的电气产品和机器产品的完备性

与我们生活中常见的产品如汽车和手机不合,飞行电子、宇航和国防系统被设计为能事情在更极度的前提 下。

很轻易理解,扩展的温度范围是重要的要求。

在10000米/35000英尺高度巡航的飞机和在地球阴影下的卫星都裸露在远低于冰点的温度中。虽然电子系统被很好地保护,他们在这种超低温的前提下的行径必须能够被很好的猜测。

另一方面,系统必须能在由目标利用特征抉择的极热的前提下正常事情:其缘故原由可能是受限的情况(比如板子的结构)、靠得住性要求无风扇设计或确保系统在最坏前提下依然能事情。

这种需求会影响电子器件的设计,从而兼容宽温度范围,如-55“C到125”C (无意偶尔叫做军级),如图1所示。

图1:飞行电子、宇航和国防的温度需求vs工业级

焊球

焊球也是航空、航天和国防客户的关键议题。在集成电路的封装中,焊球是器件底部的打仗收集,用于焊接印制电路板PCB)上。

系统制造商多年来不停应用锅铅球(也叫作Sn-Pb),对此有富厚的履历。不停以来,锡铅被觉得可以减弱锡须的形成,虽然其详细的机制不停无法知晓。为了与其他不含铅的焊球区分,这些含铅的焊球被标注为Tin-Lead 或SnPb.

关于限定应用某些有害因素的指令(RoHS)限定在大年夜多半破费类产品中应用铅,催生了锡银铜焊接工艺的利用,这种工艺也叫作无铅或RoHS。多年来,电子元器件包括微处置惩罚器的制造商不停在同时推广含铅(Sn-Pb)和无铅(RoHS)的选项,但近来十年来,只推广RoHS选项成了一种趋势。

因为无铅产品的特点尚未被完全探明,在关键的领域比如航空、航天和国防的利用中,依然不盛行应用无铅产品。因为客户需认识无铅的工艺,从含铅到无铅的转换也会增添产品周期。

图2:焊球

本日,在欧洲无铅的遍及率比美国和亚太区高,然则间隔100%还很迢遥。在欧洲的飞行电子和国防系统中, 无铅的应用率也没到100%。

在美国和亚洲的飞行电子和国防系统中,无铅器件的遍及率要低得多。

是以,继承临盆和测试含铅焊球的器件,依然有很大年夜的 市场需求。

长命命

长命命也是飞行电子、宇航和国防系统的一个关键点, 或者是一个包袱,或者两者兼有。

为什么?缘故原由如下。

在飞行电子领域,金融投资对付制造关键安然性的系统异常紧张。制造、验证并使系统经由过程航空局的认证耗时很长(5到10年)。是以,一旦系统颠末认证,飞行电子制造商盼望尽可能不进行任何篡改地重用这个系统。

这意味着对电子元器件的采购而言,需在数十年内能采购到这些器件,以确保能够持续制造相同的颠末验证的系统,而不进行任何篡改。你会发明某些飞机已经很老了,然则依然满意安然性的要求。

TEL EDYNE E2V高靠得住性微处置惩罚器质量认证

Teledyne e2v已经临盆高靠得住性微处置惩罚器跨越35年的光阴,其关键的优点如下:

●扩展温度范围: -55 到125‘C

●供给无铅(RoHS)和含铅(SnPb)封装产品的质量包管

经久供货(跨越15年)。

●Teledyne e2v的产品支持延长的高靠得住性子保

●支持AS/EN/ JIS Q 9100 (格里诺布尔,法国)的航空认证

Teledyne e2v的可性产品的质量包管包孕四个主要的步骤。

让我们仔细看一下这些步骤。

一旦Teledyne e2v抉择将一款新产品加入高靠得住性微处置惩罚器的系列中,它将遵照下面的步骤评估和认证这一产品。

1.产品转移

第一步的关健是包管可以扩展商用微处置惩罚器的温度范围。 最紧张的是,得到制造商的原始测试法度榜样并应用相同的测试设备。这使得Teledyne e2v能包管在高靠得住性的温度范围(-55/125C)内正常事情。并和原始制造商有相网的测试范围和测试质量。

Teledyne e2v不停持续投资其测试设备以包管新旧NXP 微处置惩罚器的高靠得住性。图3表示多年来Teledyne o2v获取和应用的不合的测试设备,以包管经久供货并引入新的处 理技巧。图中在测试设备的相近还标注了相关的处置惩罚器系列。

2.特点描述

这个步骤的目标是确定关键参数(CPU频率,电压, 功耗,SERDES和PLL等)在扩展温度范围-55到125’C是如何的值。

在125C时器件的功耗是若干?

在105C以上或-55C时PLL会定吗?

在125C时器件能跑到最大年夜的频率吗?

特点描述的步骤可回答这些问题。所有在扩展情况中的实际测试数据都邑放在供给给用户的数手册中。

同时,特点描述实际上使得Teledyne e2v可包管经久的供货,纵然光阴推移。工艺调剂也能稳定制造产品和出货。

图4注解扩展温度范围(105‘C到125’C)若何影响功耗。这些特点描述步骤获得的值会反应在产品的数据手 册中。

图4:功耗v温度

另一方面,下图注解在扩展温度范围里CPU频率随电源 电压的变更。上面的曲线注解Vmin超过了Vid最大年夜值的 最小规格,是以无法包管在扩展温度范围可实现1.8GH的顿率。是以,Teledyne e2v会按照1.6GHz的规格生 产,由于这个频率能满意扩展温度范围的要求。

图5: CPU频率vs电源电压

3.去球/重植球

在这个阶段。Teletyne e2v复制产品的设置设置设备摆设摆设。

第一种是原始的设置设置设备摆设摆设,即无始(RoHS)焊球

第二种是含铅(SnPb)焊球

这一流程可简单描述为移除焊球,然后应用另一-种金属/ 合金植球。然则,实际上这异常的繁杂,帶给客户的代价也异常大年夜。首先,某些处置惩罚器可能包孕靠近2000个焊球, 更紧张的是,Teledyne e2v完全包管去球和重植球后件的机器和电气电完备性。

客户假如自己去球/重植球,会损掉原始制造商的产品德保。

我们在进行下面的实例阐发之后,再来看这一点。

4.质量包管

这个步骤是经由过程加速老化的实验,确保产品全生命周期的靠得住性。

图6注解Teledynee2v遵照的所有关于高靠得住性微处置惩罚器的质量流程。完备的产品德量流程一样平常会持续4到6个 月。一共有7个继续的步骤,包孕4个主要的活动:

声学显微镜用于TO时反省器件的组装:它也被用于其他质量步骤之后以反省器件的完备性。

MSL(湿度敏感度等级测试),实际上是模拟三种器件的回流焊。

在-55℃、25℃和125℃下的电气参数测试,以确保器件的机能,并确定器件老化时机能将若何变更。靠得住性测试,包孕湿度测试和温度轮回,也为了监控器件老化时的行径。

平日,厂家会对所有的产品选项做产品德量测试,包括无 铅版本和有铅版本(去球并重植球) 。

图6: Teledyne e2v质量流

假如产品经由过程了Teledyne e2v所有的质量和认证标准,它就可被视作质量合格。

实例阐发=去球/重植球质量流程

让我们重点看一下声学显微镜反省的紧张性。假设一款微处置惩罚器器件颠末去球/重植球的操作之后变成了含铅(SnPb)的器件。

在产品德量测试的第一步,将对从新植球的含铅器件进行声学显微镜反省。

图7注解同一款微处置惩罚器产品。此中一片颠末去球/重植 球流程(选项A),而另一片颠末不合的去球/重植球流程(选项B)。

图7:去球/重植球后的封装组装完备性反省

一旦Teledyne e2v的质量测试开始,将对产品A和产品B 分手做声学显微镜反省。

送项A:声学显微镜注解产品在去球/重植球的历程中毁坏。缺少了一-部分热较,- -些聚合物球分层。

选项B:结果优越。

结论:

- Teledyne e2v 会进行流程B。

- 因为流程A不满意Teledyne e2v的产品完备性要求,是以不会被应用。

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