人文精神是不屈不撓的。集體而言,我們具有面對(duì)和征服曾經(jīng)似乎無(wú)法克服的障礙的不可否認(rèn)的能力。飛行就是一個(gè)很好的例子。我們之所以驚嘆于鳥(niǎo)類,是因?yàn)樗鼈兡軌螂S意地從一個(gè)地方到另一個(gè)地方飛行,從而避免了在我們例行穿越天空時(shí)避開(kāi)它們。到2020年,估計(jì)全球?qū)⒂?/span>4000萬(wàn)航班載客和/或貨運(yùn)。是的,哇!這不包括軍事或太空飛行。確實(shí)如此;但是,請(qǐng)準(zhǔn)確展示我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的適應(yīng)能力。
盡管對(duì)于任何類型的飛行都有類似的基本要求,但是隨著我們從地球向外延伸,還必須解決其他一些問(wèn)題。這包括驅(qū)動(dòng),監(jiān)視和控制飛行器的電子系統(tǒng)。對(duì)于太空平臺(tái),這意味著我們必須開(kāi)發(fā)能夠在太空船超越并超越大氣層的極端環(huán)境條件下運(yùn)行的PCB。衛(wèi)星技術(shù)已部署。這樣做的主要問(wèn)題是選擇最佳的電路板材料。讓我們看一下為什么這對(duì)于航空航天PCB如此重要,然后比較兩個(gè)常見(jiàn)的選擇:聚酰亞胺和FR4;確定哪個(gè)是您開(kāi)發(fā)的更好選擇。
航空航天PCB材料注意事項(xiàng)和偏好
施工過(guò)程PCBA的制造基本上分為兩個(gè)主要階段:制造和組裝。制造的首要選擇是使用哪種材料。不幸的是,這種選擇并不總是得到應(yīng)有的重視。主要原因是許多電路設(shè)計(jì)軟件程序的默認(rèn)介電材料類型基本FR4,適用于廣泛的應(yīng)用。
盡管有時(shí)可接受的足夠好,但有時(shí)也不夠。對(duì)于包括航空航天PCB開(kāi)發(fā)的情況,一種替代材料類型;例如聚酰亞胺,并保證了更好的材料選擇過(guò)程,其中包括了解PCB材料特性以及它們?nèi)绾斡绊懩碾娐钒逯圃?。由于空間系統(tǒng)中使用的電路板必須在危險(xiǎn)環(huán)境中運(yùn)行,因此有必要對(duì)航天電子產(chǎn)品的PCB材料選擇。必須考慮的主要問(wèn)題如下:
航空航天PCB材料的注意事項(xiàng)
l強(qiáng)度
由于航天器發(fā)射和飛行期間可能會(huì)遇到振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力,因此板的強(qiáng)度非常重要。
l耐用性
與幾乎所有其他PCB安裝不同,衛(wèi)星部署實(shí)際上不存在在需要時(shí)進(jìn)行維修和更換板的能力。
l熱阻
面對(duì)極端溫度和變化不斷運(yùn)行的能力是航空航天PCBA的最重要要求之一。
l穩(wěn)定性
太空中的溫度可能會(huì)非常高或極低,這取決于太陽(yáng)的位置和方向。承受這些極限的能力是任何航天器系統(tǒng)的基本要求。
l循環(huán)
除了自身的極端溫度外,航天器及其系統(tǒng)還必須并且必須能夠承受冷熱之間的反復(fù)循環(huán)。
l彈性
并非所有的航天PCB都必須具有彈性或柔韌性。但是,有很多功能,包括多板及其互連(例如,在CubeSat中使用的)。
l耐化學(xué)性
外部化學(xué)污染物的引入會(huì)影響航空系統(tǒng)的內(nèi)部區(qū)域。其中最重要的是空間輻射效應(yīng)。但是,其他類型的污染也是可能的,尤其是在存在水分的情況下。為避免這種情況,對(duì)密封包裝進(jìn)行氮?dú)獯祾吆兔芊?,以使型腔中的水分盡可能少,并使用保形涂層。
航空航天PCB最常用的材料是FR4和聚酰亞胺。FR4是大多數(shù)PCB應(yīng)用中的不錯(cuò)的通用選擇,而聚酰亞胺具有出色的靈活性和散熱特性,使其成為某些部署的最佳選擇。讓我們從上面列出的對(duì)航空航天PCB材料最重要的角度來(lái)看這些選項(xiàng)。
航空板用聚酰亞胺與FR4的比較
航空PCB的制造受到許多法規(guī)的約束 標(biāo)準(zhǔn)。此外,航空航天板必須遵守以下規(guī)范IPC-6012DS 航天和軍用航空電子應(yīng)用附錄要IPC-6012D 剛性印制板和IPC-6013D 撓性/剛撓印制板的鑒定和性能規(guī)范。由于聚酰亞胺和堿性FR4通常都滿足航空航天板的法規(guī)要求,因此有必要考慮明確的注意事項(xiàng)。例如下表中列出的內(nèi)容,以便針對(duì)特定應(yīng)用程序做出明智的決定。
選擇適合您應(yīng)用的最佳航空航天PCB材料
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*表格中的條目指的是基本FR4,這是整個(gè)PCB行業(yè)中的偽標(biāo)準(zhǔn)板材料類型。有; 但是,其他版本的FR4可能會(huì)顯示出對(duì)航空航天應(yīng)用更有利的性能。
如上表所示,聚酰亞胺和FR4在目標(biāo)航天PCB方面確實(shí)有所不同。一種明顯的變化是彈性或柔韌性。聚酰亞胺是一種柔性材料,用于柔性和剛性/柔性板,而FR4用于剛性PCB。即便如此,聚酰亞胺實(shí)際上比FR4強(qiáng)。這種特性使聚酰亞胺具有更好的耐久性。如果要考慮極端溫度和熱循環(huán),則聚酰亞胺也是優(yōu)選的,而兩種材料在抵抗污染方面都表現(xiàn)良好。
問(wèn)題的答案取決于它。對(duì)于某些應(yīng)用,聚酰亞胺是最佳選擇。但是,我們必須通過(guò)指出某些航天器的內(nèi)部環(huán)境條件受到熱量管理系統(tǒng)(TMS)的嚴(yán)格監(jiān)管,從而放松對(duì)PCB的要求并允許使用FR4。另一個(gè)考慮因素是電路板設(shè)計(jì)。柔性板也有完全不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,例如避免在彎曲區(qū)域使用過(guò)孔;盡可能彎曲痕跡,以增加使用壽命,并減少內(nèi)部銅開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn);以45-60度的角度將交叉影線的銅倒入(某些制造商可能使用不同的數(shù)字)以增加可彎曲性;相對(duì)于彎曲半徑的層數(shù);和其他設(shè)計(jì)選擇。
針對(duì)不同行業(yè)的開(kāi)發(fā)板通常意味著調(diào)整您的材料選擇過(guò)程,以確保做出最佳選擇。在為航空航天業(yè)設(shè)計(jì)和建造必須考慮極端環(huán)境的PCB時(shí),這種適應(yīng)性尤為重要。
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