Description
In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Wahl der Materialien und Komponenten für Leiterplatten (PCBAs) keine Frage des Zufalls. Stellen Sie sich vor, dass diese elektronischen Geräte bei einem Raketenstart starken Vibrationen, extremen Temperaturschwankungen im Weltraum und einer starken Strahlungsumgebung ausgesetzt sind; gewöhnliche Materialien können dieser "Tortur" einfach nicht standhalten.
PCBA Grundlegende Richtlinien
1.PCB-Substrat
Leiterplattensubstrate für die Luft- und Raumfahrt müssen die vier Diamantstandards erfüllen:
Hochtemperaturbeständigkeit: von extremer Kälte bis zu wiederholter Folterhitze
Korrosionsbeständigkeit: alle Arten von Strahlung und Chemikalien im Weltraum können ihm nichts anhaben
Gute Isolierung: Die Signalübertragung muss stabil und zuverlässig sein.
Robust und langlebig: Es kann auch durch die heftigen Vibrationen während des Starts nicht gebrochen werden.
Zu den üblicherweise verwendeten "weltraumtauglichen" Materialien gehören:
Polyimid (PI): wie eine "kugelsichere Weste" für Leiterplatten ist es besonders widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen.
Cyanacrylat (CE): ein ausgewogener "Top-Performer".
Keramiksubstrat: Erstklassige Wärmeableitungsleistung des "Kühlungsexperten".
2. die Auswahl der Komponenten
1. Chip (IC), wie wählen?
Erkennen Sie die Zertifizierung an: Die QML-V/QML-Q-Zertifizierung ist die "Arbeitserlaubnis".
Strahlenschutzdesign: Kosmische Strahlen sollten die "Goldene Glockenmaske" haben.
Suchen Sie nicht das Neueste, sondern das Stabilste: 65nm oder ein ausgereifteres Verfahren ist zuverlässiger
2.Passive Komponenten
Kondensatoren:Tantalkondensatoren sind die wichtigste Kraft, Keramikkondensatoren sollten vom Typ COG/NPO sein.
Widerstände: Filmwiderstände sind die erste Wahl, Metallfolienwiderstände haben die beste Leistung.
Induktivitäten: Ferritkern- oder Luftkerninduktivitäten sind am zuverlässigsten.
3. Steckverbinder
Norm:MIL-DTL-38999/32139 ist die grundlegende Anforderung.
Vergoldung:Die Kontakte müssen mit mindestens 50 Mikrozoll Gold beschichtet sein.
Doppelversicherung: muss mit Sekundärverriegelung sein
3. besondere Prozesse
Technologie der Verkapselung
Das Keramikgehäuse ist die erste Wahl, wie ein "Raumanzug" für den Chip.
Kunststoffverpackungen müssen vom Militär zertifiziert sein
BGA-Gehäuse sollten nicht verwendet werden, es sei denn, sie sind speziell verstärkt.
Löten
Traditionelles Lot mit hohem Pb-Gehalt (Sn63Pb37) weiterhin vorherrschend
Wenn ein bleifreies Verfahren verwendet wird, ist eine zusätzliche Überprüfung erforderlich
Röntgenuntersuchung" nach dem Löten, um sicherzustellen, dass keine "inneren Verletzungen" vorliegen.
Schützende Behandlungen
Die Beschichtungen müssen der Militärnorm MIL-I-46058 entsprechen.
Parylene-Beschichtungen sind am wirksamsten
Die Dicke der Beschichtung sollte sich im Bereich der Dicke eines Haares bewegen.
4. das Management der Lieferkette
Einkaufskanal
Nehmen Sie nur Waren vom Originalhersteller oder von autorisierten Händlern
Widerstand gegen gefälschte Komponenten
Jedes Bauteil sollte eine "ID-Karte" haben, damit der gesamte Prozess nachvollzogen werden kann.
Qualitätskontrolle
100%ige Kontrolle der eingehenden Materialien, niemand kann übersehen werden
Stichprobenartige Demontageprüfungen, mindestens 10 %.
Beschleunigter Alterungstest zur Vorhersage der Lebensdauer
Management von Veränderungen
Jede Änderung muss erneut überprüft werden.
Der Austausch von Komponenten ist gleichbedeutend mit einer Neuzertifizierung
Alle Änderungsaufzeichnungen sollten vollständig aufbewahrt werden
Luft- und Raumfahrt PCBA Lötprozess
1. das Lötverfahren
In der Luft- und Raumfahrt kann eine unqualifizierte Lötstelle die "Achillesferse" der gesamten Mission sein. Da die Ausrüstung wiederholt extremer Kälte bis hin zu extremer Hitze ausgesetzt ist, muss der Schweißprozess narrensicher sein.
1.Schweißverfahren: drei große Diamanten
Wellenlöten: geeignet für das Schweißen von Bauteilen in großen Stückzahlen mit Durchgangslöchern, wie bei einer Achterbahn, bei der die Leiterplatte durch das geschmolzene Lot läuft
Reflow-Löten (die erste Wahl): präzise "lokale Erwärmung", besonders geeignet für Chipkomponenten
Selektives Wellenlöten: "Präzisions-Punktlöten"-Technologie für spezifische Lötstellen.
2.Reflow-Prozess
Temperaturprofile sind entscheidend: Wie beim Backen eines Kuchens brennt eine zu hohe Temperatur an, eine zu niedrige Temperatur lässt ihn nicht gar werden.
Anpassung der Parameter: unterschiedliche Materialien und Komponenten erfordern unterschiedliche "Kochlösungen".
Lötpaste Auswahl: die spezielle Formel für die Luft-und Raumfahrt-Grade, gewöhnliche Lötpaste kann einfach nicht tragen den Raum Umwelt
2. die Verarbeitung von Leiterplatten in Luftfahrtqualität
1. Präzisionskontrolle: das ultimative Streben nach Mikrometergenauigkeit
Laserpositionierung: Genauigkeit von ± 5 Mikrometer (entspricht 1/10 eines Haares)
Optische Ausrichtung: Winkelfehler weniger als 0,001 Grad (genauer als ein Kompass)
Oberflächenbehandlung: Kupferfolie mit einer Glätte wie bei einem Spiegel (Ra≤0,3μm)
2. Zuverlässigkeitsüberprüfung: Härtere Tests als in der Weltraumumgebung
Temperatur-Tortur-Test: -65℃ bis 150℃ wiederholt 1000-mal geworfen
Vibrationstest: Simulation der heftigen Vibrationen eines Raketenstarts
Vakuumtest: 10-⁶ Torr Vakuum im Extremtest
Alterungstest: 85 ℃ / 85% Luftfeuchtigkeit unter der kontinuierlichen "Sauna" für 1000 Stunden
3. die Qualitätskontrolle
Prozessüberwachung: Echtzeitüberwachung jedes Schlüsselparameters wie bei einer medizinischen Untersuchung.
Rückverfolgbarkeitssystem: Jedes Brett hat eine "ID-Karte", und der gesamte Prozess kann zurückverfolgt werden.
Zertifizierungsstandards: Erfüllung der strengsten Qualitätsstandards für die Luftfahrt (AS9100D usw.)
4. besonderes Verfahren
Mikroporöse Verarbeitung: Lasergestanzte Löcher, die dünner als eine Haarlinie sind (±10μm Präzision).
Hochfrequenzsignalverarbeitung: Impedanzkontrolle mit einer Genauigkeit von ±3 % (vergleichbar mit Laborgeräten)
Dreistufige Kontrolle: Selbstinspektion + Inspektion + Endkontrolle, um sicherzustellen, dass nichts verloren geht.
## PCBA-Oberflächen für die Luft- und Raumfahrt
In der Weltraumumgebung sind Leiterplatten mit Herausforderungen konfrontiert, die weit über die von terrestrischen Anwendungen hinausgehen. Um einen zuverlässigen Langzeitbetrieb zu gewährleisten, müssen spezielle "Schutzanzüge" verwendet werden:
1.Metallschutzschicht (Korrosionsschutzbehandlung)
Chemisch vernickeltes/imprägniertes Gold (ENIG): wie eine "goldene Rüstung" für Schaltkreise schützt es vor Rost und sorgt für gute Leitfähigkeit.
Chemisch Nickel/Gold-Beschichtung (ENEPIG): fortschrittlichere "Verbundpanzerung", besonders geeignet für hohe Zuverlässigkeitsanforderungen.
Eigenschaften: Anti-Oxidation, Korrosionsbeständigkeit, um sicherzustellen, dass der Steckverbinderkontakt wie neu bleibt.
2. organische Schutzschicht (Rundumschutz)
Polyimid (PI)-Beschichtung: "Schutzkleidung" für die Luft- und Raumfahrt, hohe Temperaturbeständigkeit bis zu 300 ℃ oder mehr
Silikonverguss: empfindliche Schaltkreise gegen Verschleiß "Anti-Vibrations-Airbag", Puffer für mechanische Stöße
Wirkung: feuchtigkeitsbeständig, stoßfest, strahlungsbeständig, dreifacher Schutz in einem Schritt.
Strenge Produktprüfungen
1. Test der Umweltanpassungsfähigkeit
Temperatur-Dauerlauf:
Hoher und niedriger Temperaturzyklus (-65℃~150℃ wiederholtes Werfen)
Temperaturschock (plötzlicher Wechsel von extremen Temperaturen)
Prüfung der mechanischen Festigkeit:
Vibrationstest (simuliert die heftigen Vibrationen eines Raketenstarts)
Schocktest (1500G Beschleunigungsschock)
2. Überprüfung der elektrischen Leistung
Flying Needle Test: wie ein "Meister-Akupunkteur", um jeden Knoten genau zu erkennen
Überprüfung des Testgestells: Umfassende "körperliche Untersuchung", um sicherzustellen, dass alle Funktionen normal sind.
Signalintegrität: Analyse der Übertragungsqualität von Hochfrequenzsignalen
3. Test zur beschleunigten Alterung
Vorhersage der Lebensdauer:Beschleunigte Alterung durch eine Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit.
Kontinuierliche Überwachung: Aufzeichnung des Trends der Leistungsparameter
Analyse von Fehlern: Verwenden Sie ein Elektronenmikroskop, um mögliche Defekte festzustellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die besonderen Prozessanforderungen von PCBAs für die Luft- und Raumfahrt in der Materialauswahl, dem Schweißverfahren, der Oberflächenbehandlung, den Schutzmaßnahmen, der Testverifizierung und anderen Aspekten widerspiegeln.Nur durch die strikte Einhaltung dieser Anforderungen und die ständige Durchführung von technologischen Innovationen und Prozessverbesserungen können wir PCBA-Produkte herstellen, die den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt entsprechen.