Description
I rumfartsindustrien er valget af materialer og komponenter til printkort (PCBA'er) ikke et spørgsmål om tilfældigheder. Forestil dig, at disse elektroniske enheder skal igennem en raketopsendelse med kraftige vibrationer, ekstreme temperaturændringer i rummet og et stærkt strålingsmiljø; almindelige materialer kan simpelthen ikke modstå denne "tortur".
Grundlæggende retningslinjer for PCBA
1. PCB-substrat
Substrat til kredsløb i luft- og rumfart skal opfylde de fire diamantstandarder:
Modstandsdygtighed over for høje temperaturer: kan modstå ekstrem kulde til varmen fra gentagen tortur
Korrosionsbestandighed: alle former for stråling og kemikalier i rummet kan ikke skade den en lille smule
God isolering: signaloverførslen skal være stabil og pålidelig
Robust og holdbar: Den kan ikke gå i stykker, selv ikke ved voldsomme vibrationer under opsendelsen.
Almindeligt anvendte materialer af "rumkvalitet" omfatter:
Polyimid (PI): Som en "skudsikker vest" til printkort er det særligt modstandsdygtigt over for høje temperaturer.
Cyanoacrylat (CE): en velafbalanceret "top performer".
Keramisk substrat: førsteklasses varmeafledningsevne hos "køleeksperten".
2. valg af komponenter
1. Chip (IC) - hvordan vælger man?
Anerkend certificeringen: QML-V/QML-Q-certificering er en "arbejdstilladelse".
Anti-strålingsdesign: kosmiske stråler skal have den "gyldne klokkemaske".
Søg ikke det nyeste, men det mest stabile: 65 nm eller en mere moden proces er mere pålidelig
2.Passive komponenter
Kondensatorer:Tantal-kondensatorer er hovedkraften, keramiske kondensatorer bør være af typen COG/NPO.
Modstande: Filmmodstande er det første valg, metalfoliemodstande har den bedste ydeevne.
Induktorer: Ferritkerne- eller luftkerneinduktorer er de mest pålidelige.
3. Tilslutninger
Standard:MIL-DTL-38999/32139 er det grundlæggende krav.
Guldbelægning:Kontakterne skal være belagt med mindst 50 mikrotommer guld.
Dobbeltforsikring: skal være med sekundær låsemekanisme
3. Særlige processer
Indkapslingsteknologi
Keramisk indpakning er det første valg, som en "rumdragt" til chippen.
Plastemballager skal certificeres af militæret
BGA-pakker bør ikke bruges, medmindre de er specielt forstærkede.
Lodning
Traditionelt loddetin med højt Pb-indhold (Sn63Pb37) er stadig dominerende
Hvis der anvendes en blyfri proces, er der behov for yderligere verifikation
Røntgenkontrol efter lodning for at sikre, at der ikke er nogen "indre skader".
Beskyttende behandlinger
Belægninger skal overholde den militære standard MIL-I-46058.
Parylenbelægninger er mest effektive
Belægningens tykkelse skal kontrolleres inden for området af et hårs tykkelse.
4. styring af forsyningskæden
Indkøbskanal
Tag kun varer fra den originale fabrik eller autoriserede distributører
Modstå forfalskede komponenter
Hver komponent skal have et "ID-kort", så hele processen kan spores.
Kvalitetskontrol
100% inspektion af indgående materialer, ingen kan udelades
Tilfældig adskillelsestest, ikke mindre end 10 %.
Accelereret ældningstest for at forudsige levetiden
Ledelse af forandringer
Enhver ændring skal verificeres igen
Ændring af komponenter er lig med gencertificering
Alle optegnelser over ændringer skal opbevares fuldstændigt
Aerospaceapsulationsprocesser og møder PCBA Loddeproces
1. loddeproces
Inden for rumfart kan en ukvalificeret loddeforbindelse være hele missionens "akilleshæl". Da udstyret skal udsættes for gentagen "tortur" fra ekstrem kulde til ekstrem varme, skal svejseprocessen være idiotsikker.
1.Svejseproces: tre store diamanter
Bølgelodning: velegnet til svejsning af komponenter med gennemgående huller i store mængder, som i en rutsjebane, hvor printkortet passerer gennem det smeltede loddemetal.
Reflow-lodning (mainstream-valg): præcis "lokal opvarmning"-teknologi, særligt velegnet til chipkomponenter
Selektiv bølgelodning: "Precision spot soldering"-teknologi til specifikke loddesamlinger.
2.Reflow-proces
Temperaturprofiler er nøglen: som at bage en kage, for høj temperatur vil brænde, for lav temperatur vil underbage den
Parametertilpasning: Forskellige materialer og komponenter kræver forskellige "tilberedningsløsninger".
Valg af loddepasta: at vælge den særlige formel til rumfartskvalitet, almindelig loddepasta kan simpelthen ikke bære rummiljøet
2. behandling af printkort i luftfartsklasse
1. Præcisionskontrol: den ultimative stræben efter mikroniveau
Laserpositionering: nøjagtighed på ± 5 mikrometer (svarende til 1/10 af et hår)
Optisk justering: Vinkelfejl mindre end 0,001 grader (mere præcis end et kompas)
Overfladebehandling: kobberfolie med en glathed, der kan sammenlignes med et spejl (Ra≤0,3μm)
2. Verifikation af pålidelighed: Hårdere tests end i rummiljøet
Temperaturtorturtest: -65 °C til 150 °C gentagne gange kastet 1000 gange
Vibrationstest: Simuler de voldsomme vibrationer fra en raketaffyring.
Vakuumtest: 10-⁶ torr vakuum under den ekstreme test
Ældningstest: 85 °C / 85 % luftfugtighed under kontinuerlig "sauna" i 1000 timer
3. kvalitetskontrol
Procesovervågning: realtidsovervågning af hver nøgleparameter som et lægetjek.
Sporbarhedssystem: Hvert bræt har et "ID-kort", og hele processen kan spores.
Certificeringsstandarder: opfylder de strengeste kvalitetsstandarder inden for luftfart (AS9100D osv.)
4. særlig proces
Mikroporøs forarbejdning: Laserstansede huller, der er tyndere end en hårgrænse (±10 μm præcision).
Højfrekvent signalbehandling: impedansstyring med en nøjagtighed på ±3 % (sammenlignelig med laboratorieinstrumenter)
Inspektion i tre faser: selvinspektion + inspektion + slutinspektion for at sikre, at intet går tabt.
## Aerospace PCBA-overfladebehandlinger
I rummiljøet står printkort over for udfordringer, der er langt større end i jordbaserede applikationer. For at sikre pålidelig langtidsdrift skal der bruges særlige "beskyttelsesdragter":
1.Beskyttende lag af metal (anti-korrosionsbehandling)
Elektroløs nikkel/imprægneret guld (ENIG): Som en "gylden rustning" til kredsløb beskytter den mod rust og sikrer god ledningsevne.
Elektroløs nikkel/guldbelægning (ENEPIG): mere avanceret "kompositpanser", særligt velegnet til krav om høj pålidelighed.
Egenskaber: anti-oxidation, korrosionsbestandighed, for at sikre, at kontakten forbliver som ny.
2. organisk beskyttelseslag (all-round beskyttelse)
Polyimid (PI)-belægning: "beskyttelsesbeklædning" til luft- og rumfart, modstandsdygtig over for høje temperaturer på op til 300 °C eller mere
Silikoneindstøbning: følsomme kredsløb mod slid "anti-vibrations-airbag", buffer for mekanisk stød
Effekt: fugtbestandig, stødsikker, strålingssikker, tredobbelt beskyttelse i ét trin.
Grundige produkttests
1. Test af miljømæssig tilpasningsevne
Temperaturudholdenhedsløb:
Cyklus med høj og lav temperatur (-65 ℃ ~ 150 ℃ gentagne kast)
Temperaturchok (øjeblikkeligt skift af ekstreme temperaturer)
Test af mekanisk styrke:
Vibrationstest (simulerer de voldsomme vibrationer fra en raketaffyring)
Stødtest (1500G accelerationsstød)
2. Verifikation af elektrisk ydeevne
Flyvende nåletest: som en "mesterakupunktør" til nøjagtig registrering af hver node
Verifikation af teststativ: Omfattende "fysisk undersøgelse" for at sikre, at alle funktioner er normale.
Signalintegritet: analyse af højfrekvent signaltransmissionskvalitet
3. Test af accelereret ældning
Forudsigelse af levetid:Accelereret ældning gennem et miljø med høj temperatur og høj luftfugtighed.
Kontinuerlig overvågning: registrer tendensen for ydelsesparametre
Analyse af fejl: Brug et elektronmikroskop til at finde potentielle defekter.
Konklusionen er, at de særlige proceskrav til PCBA'er til rumfart afspejles i materialevalg, svejseproces, overfladebehandling, beskyttelsesforanstaltninger og testverifikation og andre aspekter.Kun ved nøje at følge disse krav og konstant udføre teknologisk innovation og procesforbedring kan vi fremstille PCBA-produkter, der opfylder behovene inden for luft- og rumfart.