Duże układy scalone odporne na wysokie temperatury
Czyste niebo to wyjątkowa i ambitna inicjatywa prywatno-publiczna realizowana przez Komisję Europejską i przemysł z zamiarem radykalnego ograniczenia negatywnego wpływu lotnictwa na środowisko. Wprowadzanych jest wiele innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych mających na celu minimalizację zużycia paliwa i emisji. Aby wesprzeć opracowanie układów elektronicznych, które pomogą w realizacji tych założeń, UE dofinansowała projekt LHTFPCB (Demonstration of a large, high temperature, flexible printed circuit board). Elastyczne PCB zaprojektowano pierwotnie jako zamiennik sieci przewodów. Naukowcy opracowali materiały i procesy, które umożliwiły zbudowanie pełnowymiarowego układu scalonego zintegrowanego i przetestowanego na poziomie silnika, oraz posiadającego wskaźnik gotowości do wdrożenia technologii na poziomie 6. Korzystając z uprzednio istniejących i nowych polimerów, uczeni zwiększyli temperatury pracy, dotychczas wynoszące maksymalnie 200°C. Celem był zakres od minimum 260°C do maksimum 400°C. Ponadto materiały i procesy zaprojektowano do pracy w wysokich temperaturach na dużej powierzchni, przy wymaganej łącznej długości 5 m w pojedynczym wielowarstwowym układzie scalonym bez połączeń. Naukowcy poddali próbki PCB testom wygrzewania wahadłowego w zakresie od 260°C do 330°C oraz przeprowadzili próby drgań nieuporządkowanych. Analiza mikrosekcji przeprowadzona po testach umożliwiła badaczom wyciągnięcie ważnych wniosków dotyczących degradacji polimerów. W szczególności określono tempo propagacji uszkodzeń polimeru od krawędzi układu scalonego, co pomogło w zdefiniowaniu zasad projektowania układów. Ponadto, po ustaleniu, że utlenianie jest głównym źródłem degradacji polimerów, zespół zajął się udoskonalaniem bariery tlenowej w celu optymalizacji pracy układów scalonych. Uczestnicy projektu LHTFPCB udowodnili, że technologia długich, wielowarstwowych elastycznych PCB jest możliwa do realizacji i wpisuje się w założenia inicjatywy Czyste niebo, przyczyniając się do stworzenia lekkich podzespołów stanowiących alternatywę dla aktualnie stosowanego okablowania. Technologia ta może znaleźć zastosowanie także w innych sektorach, w tym w przemyśle gazowo-naftowym.
Słowa kluczowe
Obwody drukowane, wysokotemperaturowe, silniki lotnicze, LHTFPCB, degradacja polimerów
