工业级FPGA空间应用器件封装可靠性分析

分析了工业级和宇航级FPGA(Field Programmable Gate Array)在封装结构上的差别。用Ansysworkbench有限元软件对热循环、随机振动和外力载荷下封装的变形和应力以及焊点的塑性应变进行了仿真。依据剪切塑性应变变化范围预测了焊点热疲劳寿命。结果表明,FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)封装内部倒装芯片焊点可靠性低于CCGA(Ceramic Column Grid Array)封装,其外部焊点的热疲劳寿命、随机振动等效应力均优于CCGA封装;在外力载荷下,其热疲劳寿命下降速率也明显小于CCGA封装。     

基才Smoke仿真分析在器件降额设计中的应用

器件降额设计是电路可靠性设计中的一种常用方法。通过降额设计可以达到降低器件基本失效率、提高产品使用可靠性的目的。传统的降额设计存在计算量大、耗时长、是一种静态分析方法、无法估计器件瞬态应力的缺点,基于Smoke仿真分析的降额设计可以准确分析电路中各个器件的瞬态电应力和器件结温。并直接输出所有器件的应力分析和降额情况,从而大大提高了降额设计的准确性和效率。本文采用OrCAD公司PSpice软件中的Smoke高级分析模块,对飞机刹车控制电路的V/I转换模块进行了降额设计仿真,验证了该方案的可行性,从而为电路的降额设计提供了一种新的手段,说明在Smoke分析基础上进行降额设计的研究具有重要的实用意义。     

空间相机大功率热源散热设计

为解决复杂外热流下散热面难以确定的难题,基于散热面总到达外热流最小的设计原则,对空间相机大功率热源散热设计进行研究。首先,根据相机所处空间环境分析相机受到的外热流。接着,通过分析外热流与热源工作模式,采用在相机两侧设置辐射冷板散热并通过热管耦合的方式,增大了热源的散热效率,减小了辐射冷板的面积。最后,根据相机所处空间环境和采取的热控措施利用热仿真软件进行了热分析验证。仿真结果表明：可见光组件温度为-1.9℃～12.9℃,红外组件温度为1.7℃～10.5℃,制冷机热端温度为-12℃～0.3℃,制冷机压缩机温度为-11.3℃～21.3℃。满足温控指标要求,解决了复杂外热流下相机大功率热源的散热问题。     

功率器件热设计及散热计算

在模拟电路设计过程中难免会使用功率器件,如何处理和解决这些功率器件散热问题对于设计师来说非常重要,因为这些功率器件的工作温度将直接影响到整个电路的工作稳定性和安全性,文中介绍了功率器件的热性能参数,并根据作者的实际工作经验,阐述了功率器件的热设计方法和散热器的合理选择。     

工业级微波高温烧结窑炉的设计与应用研究

通过将微波高温烧结技术与传统永磁铁氧体材料烧结工艺相结合,设计并研制出大型微波高温烧结辊道窑炉,工业生产实践结果表明：①所研制窑炉在运行过程中微波发射系统长时间工作稳定性好、功率输出大范围内连续可调、烧结温度均匀、操作简易、控制精度与自动化程度高,整体运行效果平稳可靠。②与传统电阻加热烧结工艺相比,微波烧结永磁铁氧体产品的磁性能指标优异,烧结合格率在99％以上,可缩短烧结保温周期40％,产品的尺寸及性能一致性高、磨削加工合格率可提高5％,充分体现了微波烧结技术的显著优势。尤其是在烧结大尺寸规格产品方面,微波烧结工艺更加体现了其“加热均匀、快速高效、一致性好”等显著特点,有效避免了烧结过程中易于出现的产品开裂、变形等严重质量问题,烧结合格率可提高一倍以上。     

功率器件热设计及散热计算

本文介绍了功率器件的热性能参数,并根据实际工作经验,阐述了功率器件的热设计方法和散热器的合理选择。     

雷达发射机散热设计

发射机工作时温度将不断升高，如果不加以控制，发射机就不能稳定可靠地工作，严重时将损坏发射机。采取必要的散热措施，将温度控制在许可的范围之内，这是雷达发射机散热设计的主要任务，元器件合理布置，零部件结构合理，材料选择适当，相应的表面处理等对散热效果都将产生很大影响，发射机的自然对流散热，强迫风冷散热（这是发射机的主要散热形式）以及热辐射散热等完成了对温升的控制，实现了稳定可靠的工作。     

FPGA器件应用开发

针对基于单片机的电子密码锁的不足之处，介绍了一种基于FPGA的电子密码锁的设计方法。采用VHDL语言使用自顶而下的方法对系统进行了描述，并在FPGA芯片Cyclone EPIC6Q240C8上实现。设计充分利用了FPGA的资源可编程特性，可高效率的对系统进行升级与改进。设计的密码锁可设置任意位密码，比一般的四位密码锁具有更高的安全可靠性，应用前景十分良好。     

提高彩电功率器件可靠性的设计方法

从分析彩电功率器件所受应力入手，通过理论推导与实践比较详细地介绍了提高彩电功率器件可靠性设计的三种有效方法－降额使用，降温使用和增加焊盘面积。     

电子元器件降额设计研究

本文首先对电子元器件的降额设计进行了概括说明,然后详细介绍了常用的各种元器件的降额等级和质量等级的划分,重点讨论了常用的电子元器件的降额设计准则,最后对降额设计进行举例说明。     

空间观测设备热设计与热分析

以观测设备为研究对象,根据观测设备工作的环境和本身结构特点,选择了传导散热措施;在研究传导散热理论基础上,对大功耗元器件进行了传导散热设计。通过建立有限元模型,对散热片的厚度、散热片的接触面积与各功耗器件的稳态温度关系进行了分析和优化,得到散热片的最优传导面积。实验结果表明,进行了热设计的观测设备,在环境温度为-20～50℃的环境中,通电工作正常,且稳态温度不超过85℃,满足使用要求。     

MATLAB在FPGA设计中的应用

在FPGA(现场可编程门阵列)设计过程中,由于设计环境只能显示测试数据的时域波形,无法显示数据的频谱等其他特征,从而为程序的设计及调试带来困难。文中提出了利用文本文件传递数据,用MATLAB软件对FPGA测试数据进行分析的方法。实例分析表明,该方法简单有效,可为FPGA设计带来极大的方便。     

热仿真设计在陶瓷封装中的应用研究

热仿真设计可以对封装产品进行散热性能评估,对缩短产品设计周期、提高产品热可靠性有着重要的意义。采用有限元方法对陶瓷封装器件进行了结壳热阻(θJC)的仿真分析。仿真结果显示,当采用两种不同方法进行边界条件处理时,所得仿真结果产生一定的差异。分析认为,陶瓷基板散热条件的变化会对最终的热阻值造成一定的影响。热电测试法被用来进行实物封装的热阻测量,测试时采用的导热胶会对最终的测试结果产生影响。仿真与测试结果对比显示,仿真方法可以获得较精确的结果。     

基于FPGA和PCI总线的空间相机温控测试电路设计

为在地面精确模拟空间环境对相机主动热控电路和控制策略的影响,测试其性能和可靠性,设计了一种基于FPGA和PCI总线的空间相机温控测试电路。FPGA控制PCI9054高速接收上位机经由PCI总线发送的环境温度变化信息,经解析打包后,FPGA控制多路并行电位计模拟热敏电阻的阻温特性,完成实时闭环仿真测试。分析和试验结果表明,系统能够满足空间相机主动热控的测试需求。     

大功率LED照明灯有限元热设计与高效系统开发

随着LED亮度要求的不断提高,LED的温度分布和采用的散热手段对LED的可靠性有很大影响。利用ANSYS软件对LED照明的散热问题进行了详细的模拟计算。基于100 WLED实验和模拟结果的一致性,分析比较了不同结构和加载方式对200 WLED温度分布的影响。采用增加散热片个数及其长度、Al锭厚度、灯头的直径等因素,对LED的散热进行了优化设计,结合基于VC++的二次开发系统,较好实现了LED热模拟分析。研究发现LED照明灯的传热方向主要是轴向,轴向散热设计可提高LED开发效率;点阵排列LED灯的温度分布呈现一定的温度梯度;在基于实验验证的模拟可以较好实现不同功率的LED灯散热设计。模拟分析为LED的散热方案优化设计提供了有效的参考依据和手段。     

FPGA在ASIC设计流程中的应用

本文介绍了FPGA器件在ASIC芯片开放中的应用,通过仿ASIC的FPGA在系统验证板在实际硬件环境中的验证可以弥补ASIC设计流程中仿真的不足,通过该验证也可以加快ASIC设计且降低由于逻辑问题所造成ASIC开发中的成本损耗。     

FPGA在数据采集系统设计中的应用研究

随着数据采集系统对速度的要求越来越高,传统的数据采集系统已经不能适应现在的需求。文中主要以FPGA为核心逻辑控制模块的高速数据采集,在设计中采用了自上而下的方法,从而将FPGA的特点划分为几个模块。从该系统从数据采集系统的总结结构,在数据采集系统中主要器件的选择上进行分析,阐述了FPGA在数据采集系统设计中的应用。     

基于DSP和FPGA的热像仪电子处理单元全数字化设计

针对基于SPRITE探测器的中国二类通用组件热像仪（CTICM-II）电子处理单元的缺点，采用DSP和FPGA设计全数字化热像仪电子处理单元。在得到高分辨率图像的同时，实现了传感器的实时非均匀性校正，显示动态范围压缩，对比度增强等功能。     

航天用中继测控射频模块的热设计

介绍了航天用中继测控射频模块的热设计方法,针对设备实际应用环境提出了热设计方案以及工艺实现方法,同时采用有限元法对设备进行了热仿真优化。对样机进行了试验测试,几款功率器件结温均满足航天降额要求,保证了产品在其工作环境的长期可靠性,并通过热平衡试验验证了工艺措施和热仿真的合理性与可行性。