Жесткие условия обычны для космических аппаратов. Поэтому необходимо убедиться, что компоненты, используемые для космических аппаратов, могут справиться с такими ситуациями. Электроника космических аппаратов не является исключением. Следовательно, аэрокосмическая печатная плата должна работать с высокой точностью и надежностью.
Одной из самых больших проблем для плат в космосе является вибрация. Когда космический корабль запускается, ракетный двигатель создает сильные вибрации и шум. С другой стороны, турбулентность является обычным явлением в самолетах. Эти вибрации могут повредить или вывести из строя аэрокосмическую печатную плату и ее сборку. Чтобы решить эти проблемы, вы должны выбрать надежного производителя аэрокосмических печатных плат соответственно.
Распространенные типы вибраций в космических аппаратах
На самолеты могут влиять многие типы вибраций. Шум ракеты — первый. Когда зажигается ракетный двигатель, он производит громкий звук. Звуковые волны отражаются в виде акустических волн, которые сотрясают стартовую площадку и космический корабль. Этот шум может повредить чувствительную электронику.
Другим распространенным типом вибрации является аэродинамическое возбуждение. Во время высокоскоростных полетов вокруг космического корабля возникают различные схемы воздушного потока. Эти схемы воздушного потока часто создают различные уровни вибрации.
Ударные волны, создаваемые этими схемами воздушного потока, могут перемещаться вперед и назад. В некоторых ситуациях воздух может застревать в полостях, создавая изменения давления. Иногда воздух течет отдельно и снова присоединяется, что вызывает еще большую тряску. Кроме того, транспортное средство может вибрировать само по себе, если воздушный поток становится нестабильным.
Космический корабль также сталкивается с турбулентной средой. Вы, возможно, уже знакомы с этой ситуацией. Это быстрое и нерегулярное изменение потока воздуха или газа. Внезапные эффекты этого вызывают постоянное движение и тряску самолета.
Эти вибрации могут меняться от одной миссии к другой. Тип ракеты или самолета, полезная нагрузка и план проекта влияют на вибрации.
Как вибрации влияют на сборку печатных плат в аэрокосмической отрасли
Печатные платы аэрокосмической техники могут пострадать от многих типов повреждений из-за вибраций. Наиболее распространенной проблемой является потеря компонентов на печатной плате. Если интенсивность вибрации слишком высока, конденсаторы могут выйти из строя.
Паяные соединения, которые удерживают детали вместе, могут треснуть. Дорожки на плате, по которым идет сигнал, могут сломаться. Сама плата может начать отслаиваться в процессе, называемом расслоением.
Стволы, стенки внутри отверстий на печатной плате, также могут сломаться. И это еще не все. Штифты внутри отверстий также могут сломаться. Металл может привести к ослаблению соединительных деталей из-за повторяющейся нагрузки.
Вибрации могут стать причиной всех этих повреждений. В результате ваша аэрокосмическая сборка печатной платы может перестать работать, что приведет к серьезным проблемам. Поскольку ремонт в космосе невозможен, здесь очень важно избегать отказов.
Как защитить печатные платы от вибраций
Правильное проектирование платы — ключ к обеспечению максимальной защиты. Вы также должны правильно монтировать компоненты. Убедитесь, что вы надежно разместили каждую часть на плате. Проанализируйте, как вы размещаете эти части, чтобы убедиться, что все соответствует надлежащим правилам.
Также можно использовать клей или герметики при сборке печатной платы. Эти материалы помогают поглощать удары и уменьшают перемещение деталей при вибрации платы. Однако для создания прочных соединений необходимо идеально выполнить пайку.
Еще одна хорошая практика — убедиться, что платы имеют гладкие и прочные края. Усадка аэрокосмической печатной платы также может помочь уменьшить повреждения от вибрации. Вы также можете рассмотреть специальные корпуса. В этом случае вы можете собрать больше информации о том, насколько сильно вибрирует плата.
Еще одним полезным решением являются антивибрационные рамы. Они более дорогие, но чрезвычайно полезны для защиты чувствительной электроники.
Механические волны также могут проходить через плату и повреждать ее. Чтобы уменьшить это, можно разместить разъемы вблизи важных компонентов. Это помогает остановить волны, прежде чем они распространятся слишком сильно.
Почему надежность сборки печатных плат в аэрокосмической отрасли имеет решающее значение в космических полетах?
Электронные системы в космических кораблях должны быть надежными. Одна ошибка может привести к большим проблемам. Оказавшись в космосе, никто не сможет их починить, если только не приземлится на Земле или на космической станции. Проблема с печатной платой или ее сборкой может привести к отказу всей системы. Электроника должна работать много лет в длительных миссиях, таких как спутниковые операции. Вот почему перед запуском необходимо проводить тщательное тестирование.
Правила проектирования печатных плат для аэрокосмической техники для снижения повреждений от вибрации
Существуют определенные этапы для изготовления печатных плат космического класса. Процесс может включать рассмотрение различных факторов. Такие соображения, как расположение цепей, управление теплом и допустимое давление печатной платы, имеют решающее значение.
#1 Снижение номинальных характеристик
Одно из критических правил называется снижением номинальных характеристик. Это специализированный процесс, который позволяет деталям работать ниже их стандартного предела. Например, электрический ток в цепи уменьшается на 66%. Таким образом, обычно можно предотвратить перегрев. В космосе нет воздуха, который мог бы отводить тепло, поэтому отводить тепло нужно только за счет теплопроводности или излучения.
#2 Платы для летных моделей
Платы Flight Model (FM) имеют строгие требования к конструкции. Они должны использовать определенные типы отверстий. Сквозные отверстия и скрытые переходные отверстия разрешены, но глухие переходные отверстия не допускаются. Платы FM не могут иметь переменные компоненты, такие как подстроечные конденсаторы или регулируемые резисторы. Используются только детали с фиксированным значением.
#5 Конструкция проводника
Вы должны тщательно проектировать проводники. Они могут отводить тепло от паяльной площадки, если подключены к внутренней силовой плоскости. Это называется холодным паяным соединением, типом плохого соединения. Чтобы предотвратить это, убедитесь, что ширина и длина проводника составляют 1 мм каждая. В этом случае обратите внимание на соотношение 1.5:1.
#6 Симметричный дизайн доски
Проектирование и сборка аэрокосмической печатной платы должны быть симметричными. Вы должны убедиться, что медные слои и компоненты правильно сбалансированы. Таким образом, вы можете гарантировать, что печатная плата не будет скручиваться или изгибаться.
#7 Металлизированные сквозные отверстия (PTH)
Единственными допустимыми отверстиями являются сквозные отверстия с металлизацией (PTH). Другие элементы, такие как стойки, заклепки или люверсы, не допускаются.
#8 Специальная пайка и ламинирование
При изготовлении бортовых печатных плат паяльные маски не используются. В космосе паяльные маски могут отслаиваться или выделять газы. Это может повлиять на производительность или детали могут упасть.
Для стандартов проектирования и сборки печатных плат в аэрокосмической отрасли можно рассмотреть ламинирование медным покрытием. Слои обычно не разделяются и хорошо прилипают друг к другу. Конформное покрытие может помочь защитить вашу печатную плату от ESD. Термин ESD в данном случае относится к электростатическому разряду. Тонкие слои не позволяют заряду собираться и высвобождаться одновременно.
#9 Стандарты сборки печатных плат
Убедитесь, что узоры на поверхности достаточно крупные. Мелкие детали могут отвалиться или отсоединиться. Ширина проводников должна быть не менее 0.1 мм.
Если это жизненно важно, пусть соединение проходит через тот же слой. Вы также можете включить дополнительный путь и больше переходов, если пространство не позволяет использовать первый вариант. Существует много способов предотвратить отказ только одного элемента.
В общем, обязательно проверьте все детали. Дефекты или поддельные детали могут сильно повредить самолет. Надежность в космической электронике важнее стоимости.
Заключение
Экстремальные вибрации и температуры в космосе могут серьезно повредить печатные платы. Поэтому вам следует соблюдать надлежащий процесс производства и сборки печатных плат для аэрокосмической отрасли. В этом процессе важна каждая деталь, от того, как монтируются детали, до того, как распределяется тепло.
UETPCB — ведущий производитель высококачественных печатных плат для аэрокосмической промышленности. Если вас интересует наша Услуги по изготовлению и сборке печатных плат, не стесняйтесь Свяжитесь с нами.