月の夜を超えよう（極低温による電子機材へのダメージ）

宇推くりあ🚀❤️‍🔥内閣府宇宙開発利用大賞PRキャラ🚀SLIMとH3応援✨️ロケットアイドルV @clearusui

🌟超速報🌟SLIM電波来たぞ🌟 SLIM起きたって❣️❣️❣️❣️ 昨日19時過ぎにSLIMからのテレメトリを受信できているって！ 越夜できた❣️ 💠送信機の温度が高くて長時間継続したデータの受信は難しく、分光カメラの状況は分からないが、越夜を経て探査機の最低限の機能は動いている確認が取れた だそうです！ pic.twitter.com/S761KoxBDr

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小型月着陸実証機SLIM @SLIM_JAXA

昨晩、コマンドを送信したところSLIMから応答がありました。SLIMは通信機能を維持しての月面での越夜に成功しました！昨晩はまだ月の昼で通信機器の温度が非常に高かったことから短時間の運用のみで通信を終了しています。今後、温度が十分に下がったところで観測を再開できるように準備を進めます。 pic.twitter.com/dGbBkAAK1H

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宇推くりあ🚀❤️‍🔥内閣府宇宙開発利用大賞PRキャラ🚀SLIMとH3応援✨️ロケットアイドルV @clearusui

🌟越夜って何がやべーの？🌟 月の昼間☀️は100度以上！ 対して夜間🌑は-100度以下！ -170度になる事もあるんだって。 着陸から太陽が当たる昼間が2週間、そのあと夜が2週間、また昼が2週間続いての今なんだよ❣️ そんな所に精密機器置いて生き残ると思う？？？ ヤバいっしょ？？？ #SLIM #SLIM復活 x.com/clearusui/stat…

みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

-170℃の温度がかかると、宇宙機材の中で何が発生するのか、見ていきましょう。 図示するのは、厚さ3mmの基板に、15x15mm 厚さ3mmの部品（ガラエポ）の部品がはんだ付けされているイメージ図です。 その他の物性は表のとおりです pic.twitter.com/vPvWM5Fjjo x.com/clearusui/stat…

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ざわゝ @_zawazawamori_

めっちゃ見たことある表で泣いた

みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

常温25℃で組み立てた部品を、-170度まで冷やすと、 基板は0.061mm縮もうとします。 部品は0.176mm縮もうとします。 計算が合わないですねぇ……(愉悦 この差分が、はんだを破壊する力になるんですよ pic.twitter.com/vameks6kyv

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みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

ん、計算がおかしいな。 最初のツイートは、15x15㎜ではなく、「代表長さ15mmの部品」と読み替えてくれ。

みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

で、この条件で、その力はどれくらい？ と計算すると、300kgfくらいになりました。 厚さ3mmの部品に300kgf これはヘビーな値です ……（ちょっとデカすぎる。計算間違ってなきゃいいんだが） pic.twitter.com/GNKtUyR51t

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みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

300kgfは、今回モデルの応力だと76MPaくらい。 FR-4基板の引張強さは300MPaくらいなので、安全率3.9。航空機材の安全率は、破壊に対して3あればいいので、まぁ何で大丈夫でしょう。 部品はいいのかって？ しらん。 つづけよう pic.twitter.com/lYM1DZrXpo

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a.rin@mix @a_rin

熱応力は異種接合部分が大きく効くのはそうなんだけど、同種でもというかサイズがあると、こっちの端とこっちの中で温度が違う。ということが発生して、そうするとその中で熱応力が発生して内部で壊れるのだ

岡田修平 / OKADA SHUHEI @rocket_EE_okada

ハンダはきっちり耐えても、それなりのサイズがある表面実装部品（SMD）だと、部品パッケージ（この図の黒い部分）の方が破断する場合がある。 「ハンダじゃなくて、そっちかぁ。。。」となるのが低温環境なんじゃ…（遠い目） pic.twitter.com/t7II575y0h x.com/ton_beri/statu…

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林　譲治 @J_kaliy

恒温性の生物そのものを宇宙船にするとこういう時に安全だな。生き物ばんざい。 x.com/ton_beri/statu…

ダレルタイター @DaTa_jp

熱変形とかはうちの製品とかでも問題になることがあるけど宇宙だと 色々とスケールが大きいですね…… しかも量産品と違ってぶっつけ本番的な代物になるだろうから設計は大変そう。市場回収して経年劣化を実物から分析みたいなこともできないだろうし x.com/Ton_beri/statu…

岩本塚 @iwamototuka

回路を形成する素材の差で熱応力が発生し、破壊に至る可能性が高い環境なんですよね月面の夜は。なんせ温度を循環させる大気が無い、ヒーターのための発電も出来ない状況が2週間も続くので。

岩本塚 @iwamototuka

原子力電池無しで越夜に成功した探査機はNASAのサーベイヤーとかいう相当昔の時代まで遡るけど、一度越夜したものは二度三度と越夜できる傾向にあるので、SLIMも繰り返し越夜に成功する可能性に期待したい

みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

部品は知らんけど、基板は持ちそうなのは分かりました。ただここで問題があります。 オレンジの丸のところ 半田部分ですね pic.twitter.com/mp3FPhCUfc

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みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

オレンジのところを拡大します。 部品は、こんな感じで、半田ボールで基板にくっついています。そういう部品です。 ここで部品と基板が伸びたり縮んだりすると、そのシワ寄せがここに来るんですね。 pic.twitter.com/WobXuG9eam

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みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

で、どのくらいシワ寄せが来るの？ って計算したのが表。 だいたい3kgf/mm2くらいの力がはんだ部にかかります。 はんだのせん断強さは、3～4kgf/mm2くらいなので…… あ、はんだが千切れたぞ！！！！ pic.twitter.com/WYsMKdzmmG

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みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

はんだ強度の出展はこちら pic.twitter.com/9opyuEFwtl

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リュナン @rynan4818

ICとかはリードのバネ構造で吸収できるけど、リードが無いQFPやBGAは厳しいでしょうね。 チップ抵抗やコンデンサは線膨張係数の差はもう少し小さいけど、LED照明とかで使うアルミ基板は線膨張差が大きいので普通に問題になったりしますね。 rohm.co.jp/electronics-ba… x.com/Ton_beri/statu…

みなせ ★某A産業リクルーター @Ton_beri

ちなみに、最初の極低温がかかった時に切れなくても、何度も何度も力がかかると、こんな風に少しずつ、はんだにひび割れが生じます。 それは、繰り返す温度変化で少しずつ成長し、いつかは千切れます。そういうのが探査装置の寿命の一つだったりします。 pic.twitter.com/cqN9aiSYCV

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