航空電子設(shè)計(jì)的PCB溫度限制是多少？

您是否看過火箭發(fā)射？即使您的觀點(diǎn)來自電視廣播，也幾乎不可能不懷疑發(fā)射火箭所需的巨大力量。伴隨著這種力的是強(qiáng)烈的熱量。實(shí)際上，火箭發(fā)射過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度約為3200°C（5792°F）。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PCBA上最常用的金屬。例如，銅，金和銀的熔點(diǎn)分別約為1084°C，1,063°C和961°C。顯然，這意味著必須保護(hù)航天器上的板免受這些過高的溫度。

空間是一個(gè)嚴(yán)酷的環(huán)境，制造PCBA的關(guān)鍵在于 承受極端環(huán)境。與空間有關(guān)的許多困難（包括輻射，壓力和腐蝕）中，溫度可能是最重要且最難解決的。這是由于這樣一個(gè)事實(shí)，即問題不僅限于高溫，還包括極低的溫度以及它們之間的循環(huán)。讓我們看一下航空航天電子產(chǎn)品的PCB溫度限制，以及如何設(shè)計(jì)能夠在各種空間環(huán)境下可靠地滿足其任務(wù)要求的電路板。

航空航天PCB溫度限制

盡管這似乎違反直覺，但在設(shè)計(jì)和制造用于航空航天平臺(tái)的PCBA時(shí)，發(fā)射時(shí)的溫度過高并不是主要問題。平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)解決了這個(gè)問題。對于必須折返的車輛也是如此，其中產(chǎn)生的熱量是車輛速度的函數(shù)。即使這樣，與其他火箭相比，航天飛機(jī)再入的溫度也相對較低，約為1,600°C（2,900°F）。這并不是說溫度不是電路板的問題。它的確是。但是，根據(jù)車輛的任務(wù)，對溫度的關(guān)注有所不同，如下所述。

運(yùn)載火箭的溫度限制

太空任務(wù)可以分為兩種類型：飛行和軌道。太空飛行通常是往返探索性任務(wù)；如那個(gè)阿波羅登月之旅，其中包括運(yùn)載火箭。在這些飛行中，航天器通過行星體的大氣層和外層空間的上升和下降時(shí)可能會(huì)受到不同的溫度區(qū)域的影響。例如，我們太陽系中的每個(gè)行星都有不同的表面溫度范圍。

在特定星球的大氣中飛行的航天器會(huì)受到外部溫度的影響，這些溫度取決于與太陽之間的距離和交通工具表面與太陽的方向以及行星體上方的高度。例如，太空飛行器在地球大氣層中的溫度受太陽通量，來自地球的紅外輻射和反照率（來自地球表面的反射光）的影響。從地球。在許多情況下，這些溫度類似于該物體的表面溫度。有趣的是，我們太陽系中行星的溫度范圍并未嚴(yán)格按照距太陽的距離進(jìn)行調(diào)整，這表明大氣條件對航天器熱條件的重要性。

運(yùn)載火箭也會(huì)由于運(yùn)動(dòng)而受到溫度變化的影響。例如，為了逃避地球的引力，運(yùn)載火箭必須達(dá)到7.9 km / s的速度（從角度來看，這大約是聲速的20倍）。因此，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)附近的溫度可能高于3,000°C（或接近6,000°F）。設(shè)計(jì)用于這些環(huán)境的運(yùn)載火箭需要為其配備控制系統(tǒng)，以減輕這些極端溫度的影響，就像繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星所做的那樣。

衛(wèi)星溫度限制

軌道或衛(wèi)星也受到溫度的限制，溫度范圍可能從烈熱到極冷。衛(wèi)星必須承受的溫度范圍取決于地球大氣層在其中部署。通常，這些是大氣層，電離層和熱層。

顯然，無論您是為太空飛行器還是為衛(wèi)星開發(fā)板，都存在溫度問題。在大多數(shù)情況下（但不是全部），PCBA不會(huì)直接暴露在大氣的極端溫度范圍內(nèi)。然而，這些溫度如果不降低將影響車輛的內(nèi)部環(huán)境。因此，航空航天器必須包括溫度控制系統(tǒng)（TCS）。TCS監(jiān)視人員艙，貨物區(qū)域和航天器其他區(qū)域的內(nèi)部環(huán)境，并根據(jù)需要調(diào)整加熱或冷卻以保持環(huán)境溫度。TCS的有效性可能會(huì)因多種因素而變化很大，包括復(fù)雜性，任務(wù)和成本，并且在極端溫度或循環(huán)的情況下，不應(yīng)僅依靠TCS的有效性。

承受PCB溫度限制的建筑板

PCBA設(shè)計(jì)的溫度注意事項(xiàng)始于 制造熱設(shè)計(jì)，其中包括根據(jù)熱膨脹系數(shù)（CTE）進(jìn)行材料選擇，選擇足夠的銅重量和散熱措施以及放置有助于 散熱和分布。除了這些操作（應(yīng)根據(jù)航天器的類型，任務(wù)和環(huán)境，以電路板可能遇到的實(shí)際PCB溫度限制為指導(dǎo)）外，還應(yīng)執(zhí)行以下操作：

l選擇可以承受環(huán)境條件的組件

組件的選擇是航空航天板設(shè)計(jì)最重要的決定之一。必須確保您的供應(yīng)鏈可追溯AS9100，并且組件滿足其記錄的熱性能目標(biāo)。

l驗(yàn)證組件的熱額定值

重要的是，不僅要選擇滿足熱量要求的組件，而且還要驗(yàn)證它們在操作環(huán)境中的性能。這可能需要進(jìn)行特殊測試；例如在未經(jīng)驗(yàn)證的新組件上進(jìn)行的破壞性物理分析（DPA），因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，一旦部署，就無法修復(fù)或更換電路板故障。

l選擇可以承受熱循環(huán)的材料

您的電路板很可能會(huì)經(jīng)受反復(fù)的熱循環(huán)。對于在軌道上停留多年的衛(wèi)星，選擇材料 能夠承受日常溫度波動(dòng)的設(shè)計(jì)必須是主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。

l選擇認(rèn)證的合同制造商（CM）

為了確保董事會(huì)符合所有要求 航空航天標(biāo)準(zhǔn)， 包含 AS9100D要求 為了進(jìn)行質(zhì)量控制，必須與經(jīng)驗(yàn)豐富且經(jīng)過認(rèn)證的航空航天CM合作。

設(shè)計(jì)和制造用于空間的PCBA要求您了解要在其中部署電路板的環(huán)境的PCB溫度限制?；诖?，您需要制定太空船的位置或路徑的設(shè)計(jì)動(dòng)作。