Kuvaus
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa piirilevyjen (PCBA) materiaalien ja komponenttien valinta ei ole sattuman kauppaa. Kuvittele, että näiden elektroniikkalaitteiden on käytävä läpi raketin laukaisussa esiintyvä voimakas tärinä, äärimmäiset lämpötilanvaihtelut avaruudessa ja voimakas säteily-ympäristö; tavalliset materiaalit eivät yksinkertaisesti kestä tätä "kidutusta".
PCBA:n perusohjeet
1.PCB-alusta
Ilmailu- ja avaruuspiirilevyjen substraatin on täytettävä neljä timanttistandardia:
Korkean lämpötilan kestävyys: kestää äärimmäistä kylmyyttä ja toistuvan kidutuksen kuumuutta.
Korroosionkestävyys: kaikenlainen säteily ja kemikaalit avaruudessa eivät voi vahingoittaa sitä vähänkään.
Hyvä eristys: signaalinsiirron on oltava vakaata ja luotettavaa.
Tukeva ja kestävä: se ei voi rikkoutua edes voimakkaasta tärinästä laukaisun aikana.
Yleisesti käytettyjä "avaruusluokan" materiaaleja ovat muun muassa:
Polyimidi (PI): se on kuin piirilevyjen "luodinkestävä liivi" ja kestää erityisen hyvin korkeita lämpötiloja.
Syanoakrylaatti (CE): tasapainoinen "huippusuorittaja".
Keraaminen substraatti: "jäähdytysasiantuntijan" ensiluokkainen lämmönsiirtokyky.
2.Komponentin valinta
1. siru (IC) miten valita?
Tunnusta sertifiointi: QML-V/QML-Q-sertifiointi on "työlupa".
Säteilynestosuunnittelu: kosmisilla säteillä pitäisi olla "kultainen kellonaamari".
Älä etsi uusinta vaan vakainta: 65 nm tai kypsempi prosessi on luotettavampi
2.Passiiviset komponentit
Kondensaattorit:Keraamisten kondensaattoreiden tulisi olla COG/NPO-tyyppisiä.
Vastukset: kalvovastukset ovat ensimmäinen valinta, metallikalvovastuksilla on paras suorituskyky.
Induktorit: ferriittisydän- tai ilmasydäninduktorit ovat luotettavimpia.
3. Liittimet
Vakio:MIL-DTL-38999/32139 on perusvaatimus.
Kullattu:Kontaktit on pinnoitettava vähintään 50 mikrotuumalla kultaa.
Kaksoisvakuutus: siinä on oltava toissijainen lukitusmekanismi.
3.Erityisprosessit
Kapselointitekniikka
Keraaminen pakkaus on ensimmäinen valinta, joka on kuin sirun "avaruuspuku".
Muovipakkausten on oltava armeijan sertifioimia
BGA-koteloita ei tulisi käyttää, ellei niitä ole erityisesti vahvistettu.
Juottaminen
Perinteiset korkean Pb-pitoisuuden juotokset (Sn63Pb37) ovat edelleen vallitsevia.
Jos käytetään lyijytöntä prosessia, tarvitaan lisätarkastus.
Röntgenkuvaus "tarkastus" juottamisen jälkeen, jotta voidaan varmistaa, ettei "sisäisiä vammoja" ole.
Suojakäsittelyt
Pinnoitteiden on oltava sotilasstandardin MIL-I-46058 mukaisia.
Paryleenipinnoitteet ovat tehokkaimpia
Päällysteen paksuus olisi säädettävä hiuksen paksuuden rajoissa.
4.Supply Chain Management
Ostokanava
Ota tavaroita vain alkuperäiseltä tehtaalta tai valtuutetuilta jälleenmyyjiltä.
Vastustaa väärennettyjä komponentteja
Jokaisella komponentilla pitäisi olla "henkilökortti", jotta koko prosessi voidaan jäljittää.
Laadun tarkastus
100-prosenttinen saapuvien materiaalien tarkastus, ketään ei voida jättää pois.
Satunnaisotantaan perustuva purkamistestaus, vähintään 10 %.
Kiihdytetty ikääntymistesti käyttöiän ennustamiseksi
Muutosten hallinta
Kaikki muutokset on tarkistettava uudelleen
Komponenttien vaihtaminen vastaa uudelleensertifiointia.
Kaikki muutostiedot on säilytettävä täydellisesti
Ilmailu- ja avaruusala PCBA juotosprosessi
1.Soldering prosessi
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa epäpätevä juotosliitos voi olla koko tehtävän akilleen kantapää. Koska laitteet joutuvat kokemaan toistuvaa "kidutusta" äärimmäisestä kylmyydestä äärimmäiseen kuumuuteen, hitsausprosessin on oltava idioottivarma.
1.Hitsausprosessi: kolme suurta timanttia
Aaltojuottaminen: soveltuu suuren volyymin läpireikäisten komponenttien hitsaukseen, kuten vuoristorata, jossa piirilevy kulkee sulan juotteen läpi.
Reflow-juottaminen (valtavirtavalinta): tarkka "paikallinen lämmitys"-tekniikka, joka soveltuu erityisesti sirukomponenteille.
Valikoiva aaltojuottaminen: "Precision spot solotting" -tekniikka erityisiä juotosliitoksia varten.
2.Reflow-prosessi
Lämpötilaprofiilit ovat avainasemassa: kuten kakun leipomisessa, liian korkea lämpötila polttaa, liian matala lämpötila ei kypsennä sitä.
Parametrien räätälöinti: erilaiset materiaalit ja komponentit vaativat erilaisia "kypsennysratkaisuja".
Juotospastan valinta: valita erityinen kaava aerospace-luokkaa varten, tavallinen juotospasta ei yksinkertaisesti voi kuljettaa avaruusympäristöä.
2.Aviation-luokan piirilevyjen käsittely
1. Tarkkuusohjaus: mikrotason perimmäinen pyrkimys
Laserpaikannus: tarkkuus ± 5 mikronia (vastaa 1/10 hiusta).
Optinen kohdistus: Kulmavirhe alle 0,001 astetta (tarkempi kuin kompassi)
Pintakäsittely: kuparifolion sileys verrattavissa peiliin (Ra≤0,3μm).
2. Luotettavuuden todentaminen: Avaruusympäristöä kovemmat testit
Lämpötilan kidutustesti: -65 ℃ - 150 ℃ toistuvasti heitetty 1000 kertaa.
Tärinätesti: simuloidaan raketin laukaisun voimakasta tärinää.
Tyhjiötesti: 10⁶ torr tyhjiö äärimmäisessä testissä.
Ikääntymistesti: 85 ℃ / 85 % kosteus jatkuvassa "saunassa" 1000 tunnin ajan.
3.Laadunvalvonta
Prosessin seuranta: jokaisen keskeisen parametrin reaaliaikainen seuranta kuin lääkärintarkastus.
Jäljitettävyysjärjestelmä: jokaisella levyllä on "henkilökortti", ja koko prosessi voidaan jäljittää.
Sertifiointistandardit: täyttävät tiukimmat ilmailun laatustandardit (AS9100D jne.).
4.Erityisprosessi
Mikrohuokoinen käsittely: Hiusviivaa ohuemmat reiät laserilla (±10μm tarkkuus).
Korkeataajuussignaalien käsittely: impedanssin säätö ±3 %:n tarkkuudella (verrattavissa laboratoriolaitteisiin).
Kolmivaiheinen tarkastus: itsetarkastus + tarkastus + lopputarkastus, jotta varmistetaan, että mitään ei menetetä.
## Aerospace PCBA:n pintakäsittelyt
Avaruusympäristössä piirilevyihin kohdistuu paljon suurempia haasteita kuin maanpäällisissä sovelluksissa. Luotettavan pitkäaikaisen toiminnan varmistamiseksi on käytettävä erityisiä "suojapukuja":
1.Metallin suojakerros (korroosionestokäsittely)
Electroless nickel/impregnated gold (ENIG): se on kuin virtapiirien "kultainen panssari", joka suojaa ruosteelta ja takaa hyvän johtavuuden.
Sähkösuojattu nikkeli/kultapinnoitus (ENEPIG): kehittyneempi "komposiittipanssari", joka soveltuu erityisesti korkeisiin luotettavuusvaatimuksiin.
Ominaisuudet: hapettumisenesto, korroosionkestävyys, jotta liittimen kosketus pysyy uudenveroisena.
2.Organic suojakerros (monipuolinen suojaus)
Polyimidipinnoite (PI): ilmailu- ja avaruusluokan "suojavaatetus", korkean lämpötilan kestävyys vähintään 300 ℃:iin asti.
Silikonipussitus: herkät piirit kuluvat "tärinänestoilmatyyny", puskuri mekaaniset iskut.
Vaikutus: kosteudenkestävä, iskunkestävä, säteilynkestävä, kolminkertainen suojaus yhdessä vaiheessa.
Tiukka tuotetestaus
1. Ympäristöön sopeutuvuustestaus
Lämpötilan kestävyyskilpailu:
Korkean ja matalan lämpötilan sykli (-65 ℃ ~ 150 ℃ toistuva heitto)
Lämpötilasokki (äärimmäisten lämpötilojen hetkellinen vaihtuminen)
Mekaaninen lujuuskoe:
Tärinätesti (simuloidaan raketin laukaisun voimakasta tärinää).
Iskutesti (1500G kiihtyvyysisku)
2. Sähköisen suorituskyvyn todentaminen
Lentävä neulatesti: kuin "mestari akupunkturisti", joka havaitsee tarkasti jokaisen solmun.
Testitelineen todentaminen: Kattava "fyysinen tarkastus", jolla varmistetaan, että kaikki toiminnot ovat normaalit.
Signaalin eheys: korkeataajuussignaalin siirron laadun analysointi
3. Kiihtyvä ikääntymistesti
Elämän ennuste:Nopeutettu vanheneminen korkeassa lämpötilassa ja korkeassa kosteudessa.
Jatkuva seuranta: tallenna suorituskykyparametrien suuntaus.
Vika-analyysi: Käytä elektronimikroskooppia mahdollisten vikojen selvittämiseen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että ilmailu- ja avaruusteollisuuden PCBA:n erityiset prosessivaatimukset heijastuvat muun muassa materiaalin valintaan, hitsausprosessiin, pintakäsittelyyn, suojatoimenpiteisiin ja testien todentamiseen.Vain noudattamalla tiukasti näitä vaatimuksia ja toteuttamalla jatkuvasti teknisiä innovaatioita ja prosessien parantamista voimme valmistaa PCBA-tuotteita, jotka täyttävät ilmailu- ja avaruusalan tarpeet.