ما المقصود بمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية
يمكن أن تكون الأجزاء الإلكترونية الفضائية إما حرجة أو غير حرجة. على سبيل المثال، يستخدم نظام الطيار الآلي في الطائرة لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). هذه اللوحات مهمة جداً للحفاظ على سلامة الأشخاص. إذا تعطلت، فقد تكون النتيجة سيئة للغاية.
وعلى النقيض من ذلك، تحتوي الطائرات التجارية على لوحات دوائر كهربائية للتحكم في المقاعد. هذه اللوحات ليست حرجة. إذا تعطلت، فلن يكون الناس في خطر. ومع ذلك، يجب أن تكون المعدات الإلكترونية مصنوعة بحيث يمكن أن تكون “آمنة” ولا تشتعل فيها النيران.
عندما تقوم بتصميم إلكترونيات عسكرية أو إلكترونيات فضائية، خطط مبكراً لاتباع القواعد الصحيحة. يجب أن تلبي الأجزاء والمواد التي تختارها احتياجات الاستخدام النهائي. إذا كان المنتج مهمًا للغاية، فتوقع مهلة زمنية أطول. ستستغرق خطوات الموافقة المزيد من الوقت.
خطوات التصنيع وخيارات المواد
يتضمن تصنيع PCBA مرحلتين رئيسيتين: تصنيع اللوحة والتجميع. الخيار الأول الرئيسي هو مادة اللوحة التي يجب استخدامها. في كثير من الأحيان لا يحظى هذا الاختيار بالعناية الكافية. تستخدم العديد من برامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور FR4 كعازل افتراضي. يصلح FR4 للعديد من الاستخدامات.
تكون FR4 جيدة بما فيه الكفاية في بعض الأحيان. وفي حالات أخرى لا تكون كذلك. بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية، قد تكون المواد البديلة مثل البوليميد خيارًا أفضل. يأتي الاختيار الأفضل للمواد من معرفة سمات المواد وكيفية تأثير هذه السمات على بناء اللوحة. يجب أن تعمل أنظمة الفضاء في ظروف قاسية. لذا فإن اختيار المواد مهم للغاية.
العوامل المادية الرئيسية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية
عندما تختار المواد اللازمة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية، انتبه إلى هذه النقاط الرئيسية:
-
القوة
يمكن أن يتسبب الإطلاق والطيران في الفضاء في حدوث اهتزازات قوية وإجهاد ميكانيكي. قوة اللوح مهمة. -
المتانة
على عكس معظم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأرضية، لا يمكن إصلاح لوحات الأقمار الصناعية أو تغييرها بعد الإطلاق. فالمتانة أمر بالغ الأهمية. -
المقاومة الحرارية
يجب أن تعمل اللوحات تحت الحرارة والبرودة الشديدة وتستمر في العمل. هذا هو أحد أهم احتياجات لوحات PCBA الفضائية. -
الاستقرار
يمكن أن تكون درجات حرارة الفضاء مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا. يجب أن تقاوم الألواح هذه الدرجات القصوى. -
التدوير الحراري
يجب أن تتعامل الأنظمة مع الدورات المتكررة من الساخنة إلى الباردة والعكس. -
المرونة
لا يجب أن تنحني جميع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية. ومع ذلك تستخدم العديد من التصميمات لوحات متعددة ووصلات بينية مرنة. ومن الأمثلة على ذلك الأقمار الصناعية الصغيرة مثل CubeSats. -
مقاومة المواد الكيميائية
يمكن أن يضر التلوث الخارجي والتلوث الداخلي بالمناطق الإلكترونية. الإشعاع الفضائي هو مصدر القلق الرئيسي. ولكن يمكن أن تظهر ملوثات أخرى، خاصة مع الرطوبة. ولتجنب ذلك، غالبًا ما يقوم المصنعون بتطهير العلب بالنيتروجين وإغلاقها بإحكام. كما يستخدمون أيضًا الطلاء المطابق.
المادتان الأكثر شيوعًا للوحات الفضاء الجوي هما FR4 والبولي إيميد. وتُعد FR4 خيارًا عامًا جيدًا للعديد من لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يوفر البوليميد مرونة وخصائص حرارية ممتازة. وهذا يجعلها الأفضل لبعض الاستخدامات. دعونا نلقي نظرة على هذه الخيارات من النقاط التي ذكرناها أعلاه.
البولي إيميد مقابل FR4 للوحات الفضاء الجوي
يجب أن يتبع بناء ألواح الفضاء الجوي العديد من القواعد والمعايير. يجب أن تفي ألواح الفضاء الجوي بالملاحق والمواصفات الخاصة مثل IPC-6012D للألواح الصلبة و IPC-601313D للألواح المرنة والصلبة المرنة. يمكن لكل من البولي إيميد وبعض أنواع FR4 أن تفي بقواعد الطيران. لذا يجب عليك النظر في التفاصيل الخاصة باستخدامك. يسرد الجدول أدناه ما يجب التحقق منه عند اختيار المادة.
ملحوظة: تعني عناصر “FR4” في العديد من الجداول FR4 الأساسية. قد تظهر درجات FR4 الأخرى سمات أفضل للاستخدامات الفضائية.
يختلف البولي إيميد وFR4 بطرق رئيسية بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية. أحد الاختلافات الواضحة هو المرونة. فالبوليميد مادة مرنة تستخدم للألواح المرنة والصلبة المرنة. أما FR4 فهي للألواح الصلبة. ومع ذلك، غالبًا ما يكون البوليميد أقوى من مادة FR4 الأساسية. وهذا يمنح البولي إيميد متانة أفضل. إذا كنت تخطط لدرجات الحرارة القصوى والتدوير الحراري، فإن البوليميد هو الخيار الأفضل. تقاوم كلتا المادتين التلوث بشكل جيد.
يعتمد الاختيار الصحيح على الحالة. فبالنسبة لبعض الأنظمة، يكون البوليميد هو الأفضل. وبالنسبة للبعض الآخر، يمكن للتحكم الحراري الداخلي للمركبة الفضائية أن يحافظ على استقرار البيئة. عندها قد تكون FR4 كافية. تصميم اللوحة يغير القرار أيضًا. تحتوي الألواح المرنة على قواعد تصميم تختلف كثيرًا. على سبيل المثال:
-
تجنب الشقوق في مناطق الانحناءات.
-
ضع الآثار بحيث تنحني على شكل أقواس طويلة لإطالة العمر الافتراضي.
-
استخدم شرائح نحاسية بزاوية 45-60 درجة عند التقاطعات للمساعدة في الثني. (يستخدم بعض الصانعين زوايا مختلفة).
-
راقب عدد الطبقات مقابل نصف قطر الانحناء.
-
استخدم خطوات تصميم أخرى لتقليل تشقق النحاس.
يجب على مصممي الصناعات المختلفة تكييف عملية اختيار المواد. بالنسبة لصناعة الطيران، تعتبر هذه الخطوة أكثر أهمية. يجب التخطيط للظروف القاسية.
معايير صناعة الطيران والفضاء التي تنطبق على صناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور
إن الدليل الكامل لمعايير ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية طويل. وفيما يلي المعايير الرئيسية التي يجب أن تعرفها:
-
ISO 9100 - معيار نظام إدارة الجودة الأساسي. تأتي العديد من المعايير الأخرى من فكر الأيزو. وهي تركز على احتياجات العملاء، والإدارة العليا، وعمليات نظام إدارة الجودة، والتحسين المستمر.
-
AMS2750E - يغطي احتياجات درجات الحرارة العالية لمعدات المعالجة الحرارية. ويشمل ذلك أجهزة الاستشعار والأدوات والاختبارات الخاصة بالعمليات الحرارية.
-
AS478N - يوضح العلامات التي يجب استخدامها ومكان وضع العلامات على الأجزاء الفضائية.
-
AS5553A - يضع قواعد لسلسلة التوريد للأجزاء التي سيتم استخدامها في المنصات الفضائية.
-
AS9006A - يضع قواعد للبرامج ودعم البرامج التي قد تكون جزءاً من أنظمة المركبات الفضائية.
-
AS9100D - يحدد احتياجات نظام إدارة الجودة لموردي صناعة الطيران. يغطي خطوات التصنيع الداخلية والاستعانة بمصادر خارجية. يشدد على احتياجات العملاء.
-
AS9101E - يوضح كيفية التدقيق والإبلاغ عن نتائج نظام إدارة الجودة.
-
AS9102B - قائمة احتياجات خط الأساس لفحص المادة الأولى (FAI).
تغطي معايير الفضاء الجوي هذه المجالات التي تؤثر على الإلكترونيات ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ستحتاج أيضًا إلى اتباع قواعد أخرى تنطبق على منتجك أو سلسلة التوريد الخاصة بك.
لماذا تُعد الموصلية الحرارية الفعالة لثنائي الفينيل متعدد الكلور مهمة في مجال الفضاء الجوي
يعد التحكم الحراري مشكلة رئيسية بالنسبة لـ PCBA في مجال الفضاء الجوي. انتشار الحرارة مهم لجميع اللوحات. في الفضاء، من الصعب نقل الحرارة عن طريق الهواء. الفراغ يجعل نقل الحرارة عن طريق الهواء مستحيلاً. لا يمكنك إصلاح لوحة تعاني من تلف حراري في الفضاء. لذا فإن المخاطر عالية. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تعطل اللوحة وتوقف المركبة الفضائية بأكملها عن العمل. يجب أن يشتمل تصميم اللوحة على طرق لجعل ثنائي الفينيل متعدد الكلور ينقل الحرارة بعيداً.
ما هي الموصلية الحرارية الفعالة لثنائي الفينيل متعدد الكلور؟
الموصلية الحرارية الفعالة لثنائي الفينيل متعدد الكلور هي قدرة اللوح على نشر الحرارة الزائدة وإزالتها. وهذا لا يبقي أي منطقة ساخنة للغاية. إذا أصبح جزء أو مادة ساخنة جدًا، فقد تتعطل مبكرًا.
ماذا يحدث إذا كانت الموصلية الحرارية منخفضة للغاية؟
يمكن أن تسبب الموصلية الحرارية الفعالة المنخفضة مشاكل كبيرة:
-
التدهور الهيكلي
إذا ارتفعت درجة حرارة اللوح عن الحد المسموح به للمادة، فقد يتشوه اللوح أو ينهار. يمكن أن تتكون بقع ساخنة بالقرب من الأجزاء عالية الطاقة إذا لم تتحرك الحرارة بعيدًا. -
تلف المكونات
لكل جزء درجة حرارة قصوى لكل جزء. إذا تجاوزتها، يتوقف الجزء عن العمل أو يصاب بتلف مادي. -
التصفيح
بالنسبة للألواح متعددة الطبقات، يضغط التصفيح الطبقات في هيكل واحد. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تكسير الطبقات بعد النشر، اعتمادًا على خيارات المواد. -
حريق
إذا استمرت الحرارة الشديدة لفترة طويلة، يمكن أن تشتعل الأجزاء أو اللوح. يمكن للعوازل شديدة السخونة أن تتقوس وتشعل حريقًا. وهذه نتيجة كارثية. يمكن أن تدمر اللوحة والأجزاء الأخرى المجاورة.
وبسبب هذه المخاطر، يجب على المصنعين ضمان التوصيل الحراري الفعال الجيد لألواح الفضاء الجوي.
كيفية بناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور PCBA للفضاء الجوي للحصول على أفضل أداء حراري
مقارنةً بالأنظمة الأرضية، لا يمكن لأنظمة المركبات الفضائية تنفيس الحرارة إلى الغرفة. يجب على الإلكترونيات على المركبة نقل الحرارة داخل النظام أو إلى مناطق مصممة بواسطة نظام التحكم الحراري (TCS). يعتبر TCS جزءاً من تصميم المركبة الفضائية. لمساعدة TCS، يجب على PCBA إزالة الحرارة الزائدة. استخدم الأدلة أدناه للقيام بذلك بشكل جيد.
المبادئ التوجيهية للتصميم الحراري للتوصيل الفعال لثنائي الفينيل متعدد الكلور
-
تعرف على حدود درجة الحرارة للوحة الخاصة بك في البيئة المستهدفة.
-
استخدم المكونات التي تلبي معايير تصنيع الطيران والفضاء.
-
اختر مواد اللوح التي تتناسب مع احتياجات البيئة الفضائية.
-
قم بتشغيل التحليل الحراري على التصميم. وهذا يثبت قدرة اللوح على التخلص من الحرارة.
-
استخدم أجزاء ومواد خاصة عند الحاجة. على سبيل المثال، غالبًا ما تتحمل الأجزاء المصنوعة من السيراميك والسيراميك MMICs درجة حرارة أعلى من الأجزاء القياسية.
-
اتبع الخطوات المذكورة أعلاه لأي لوحة تحتاج إلى أداء حراري عالٍ.
ستساعد هذه الخطوات على تحسين قدرة اللوح على نقل الحرارة بعيداً.
ملخص وملاحظة حول فيليفاست
يجب أن تستوفي إلكترونيات الفضاء قواعد أعلى للمتانة والموثوقية. وهذا يجعل تصميمها وبناؤها مختلفًا عن معظم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. وتظهر احتياجات الجودة هذه في القواعد والمعايير التي تؤثر على عملك مع الشركة المصنعة المتعاقدة (CM). يجب أن يكون CM الخاص بك جزءًا من التصميم منذ اليوم الأول. يجب أن يتأكدوا من أن اللوحات والأجزاء وجميع العمليات تفي بمعايير الفضاء الجوي أو تتجاوزها.
تقدم Philifast المساعدة في التصميم والتصنيع لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفضائية. نحن نعمل بمعايير صارمة. يمكننا المساعدة في اختيار المواد المناسبة وإجراء الدراسات الحرارية ومتابعة فحوصات الجودة اللازمة. إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للفضاء الجوي، أو النماذج الأولية، أو الإنتاج، يمكن لـ Philifast دعمك بدءًا من التصميم وحتى التسليم.
قائمة مراجعة سريعة لمشاريع ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الفضاء الجوي
-
خطط لوقت موافقة أعلى عندما يكون المنتج مهمًا للغاية.
-
اختر المواد ذات القوة والخصائص الحرارية المطلوبة.
-
صمم مناطق المرونة بعناية للألواح الصلبة المرنة أو المرنة.
-
إجراء التحليل الحراري في وقت مبكر.
-
اتبع معايير IPC وAS للاستخدامات الفضائية.
-
استخدم الطلاء المطابق وتطهير الضميمة عند الحاجة.
إذا كنت تريد, فيليفاست مراجعة تصميمك وإبداء الملاحظات لجعل اللوحة جاهزة للاستخدام في مجال الطيران.