傅立叶和傅红雪

从ADXL206看高温电路设计

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为什么说ADI在工业领域有优势(3) - ADI的MEMS产品线

ADI的MEMS产品线明星产品赏析

 

ADI最新推出高精度低功耗的双轴iMEMS加速度计ADXL206,既能测量振动等动态加速度,也能测量重力等静态加速度。主要亮点包括,宽温度范围–40°C 至+175°C;低功耗:700uA(VS=5V,典型值)。其它特性包括:
 
分辨率:1mg(60Hz)
 
高零 g 偏移可重复性
 
高灵敏度精度
 
抗冲击能力:3500g
 
ADXL206应用场景
 
从ADXL206的宣传图片里就可以看到这颗芯片主要应用于地质钻探工具,地下石油勘探,地热,航天航空以及其它一些极端高温工业应用的倾斜和振动测量,也只有这些应用场景才能承受千片接近800美金的报价。
 
ADXL206工作温度范围为-40°C 至+175°C但没有使用额外的温度补偿电路,而是采用独特的设计技术从内部实现高性能。因此ADXL206基本上不存在量化误差或其它非单调性,温度迟滞低,ADI宣称在−40°C 至+175°C 的整个温度范围内通常小于2mg 。
 
在这样恶劣的环境中工作注定从芯片到PCB板的设计与普通消费类设计追求低成本的目标不同。下面来看一下高温电路和室温电路在设计上的差异。
 
首先,ADXL206芯片采用8引脚侧面钎焊陶瓷双列直插式封装(SBDIP)。目前芯片的封装材料主要有塑封料,陶瓷封装材料和金属封装材料。陶瓷封装属气密性封装,优点在于耐湿性好,不易产生微裂现象;热冲击试验和温度循环实验后不产生损伤,机械强度高;热膨胀系数小,热导率高;气密性好,芯片和电路不受周围环境影响。因而是适用于航空航天,军事工程以及地质等所需的高可靠,高频,耐高温,气密性强的产品封装。
 
其次,高温电路印制板不再使用常见的玻璃纤维布基比如环氧树脂,而采用聚酰亚胺PCB。由于聚酰亚胺(PI)分子中具有十分稳定的芳杂环结构,使其体现出其他高分子材料所无法比拟的优异性能:耐温和低温性,由联苯二酐和对苯二胺合成的PI,热分解温度可达600℃,是迄今为止聚合物中热稳定性较高的品种之一。聚酰亚胺PCB在550℃能短期保持主要的物理性能,能长期在接近330℃下使用。它的氧化稳定性、耐化学药品性和耐辐射性能,以及良好的韧性和柔软性使其广泛用于航空航天、电气电子等领域。
 
PCB板上除了有源器件要耐高温外,无源器件也要使用高额定温度的型号。另外,PCB生产焊接也不能使用普通的锡焊,要采用耐高温的钎焊。锡基合金做的焊料熔点较低。