A diferencia de las placas de circuito impreso estándar, el ensamblaje de PCB aeroespacial es diferente. Las placas deben mantener un rendimiento confiable incluso en condiciones adversas. A pesar de las vibraciones, las fluctuaciones de humedad y las altas temperaturas, las placas PCB aeroespaciales deben ofrecer un rendimiento inquebrantable.
Así pues, desde la elección del material, el equipo y el proceso de ensamblaje, cada paso requiere atención. Por ello, esta publicación destaca todo lo que necesita saber sobre el ensamblaje de placas de circuito impreso (PCB) en la industria aeroespacial.
Fundamentos del ensamblaje de PCB aeroespacial
Aplicación y función del PCB en el sector aeroespacial
El ensamblaje de PCB aeroespaciales desempeña un papel fundamental en el sector de la aviación. Numerosos equipos y tecnologías de la industria utilizan PCB. Algunas aplicaciones específicas de los PCB en la industria aeroespacial son los sistemas de comunicación, las tecnologías satelitales y la instrumentación de vuelo.
Otros incluyen instalaciones de radar, fuentes de alimentación de vuelo, sensores de temperatura e instrumentación de vuelo como acelerómetros y sensores de presión.
Algunos de los equipos que utilizan PCB aeroespaciales
Diferencias y características clave de las PCB aeroespaciales en comparación con las PCB estándar.
Al comparar las PCB estándar con las placas de circuitos impresos aeroespaciales, se dará cuenta de una diferencia sustancial entre ambas.
Las PCB aeroespaciales se sienten robustas gracias a sus materiales extra duraderos. Además, su proceso de fabricación utiliza tecnologías avanzadas para que las placas sean eficientes, seguras y protegidas. Además, la industria aeroespacial... Los campos exigen precisión, exactitud y confiabilidad en entornos hostiles.
Por lo tanto, la industria requiere placas robustas que soporten variaciones extremas de temperatura, humedad y vibración. Por ello, algunas empresas de fabricación de ensamblajes de PCB para la industria aeroespacial emplean una capa de aluminio anodizado en las placas. Esto protege la placa de la oxidación.
Componentes básicos y funciones de las PCB aeroespaciales.
Los componentes básicos incluyen dispositivos semiconductores y no semiconductores. Transistores, diodos, condensadores, conectores y sensores desempeñan un papel fundamental. Estos componentes se combinan para que las PCB sean ideales para su uso en placas de control, visualización y alimentación de diversos sistemas.
Principios de diseño y proceso de fabricación
Durabilidad
La mayoría de los dispositivos en aviación funcionan durante largos periodos sin inspección. Por lo tanto, al considerar la fabricación de conjuntos de PCB para la industria aeroespacial, se necesita un diseño de placa que pueda funcionar eficientemente durante meses sin sufrir averías frecuentes.
Y eso requiere componentes de alta calidad con una larga vida útil. Si bien esto puede suponer un alto coste inicial de producción, a la larga resulta rentable.
Tolerancia a entornos hostiles
Las placas de circuito impreso aeroespaciales funcionan en un entorno sometido a presión, calor y radiación extremos. Por lo tanto, al fabricar las placas y el equipo, es necesario tener esto en cuenta.
Por lo tanto, es fundamental proteger la carcasa de vibraciones excesivas y seleccionar componentes que soporten altas temperaturas y fluctuaciones de humedad. La temperatura alrededor del motor puede alcanzar temperaturas elevadas, de -55 a 175 grados centígrados. Sin embargo, es necesario contar con dispositivos electrónicos para monitorear estos cambios.
Por otro lado, la radiación puede causar interferencias en las comunicaciones inalámbricas. Por lo tanto, se recomienda implementar medidas de protección contra la radiación.
Especificaciones de materiales específicos para componentes
Los componentes y dispositivos de aviación funcionan con un alto nivel de precisión. Por lo tanto, los componentes de la placa deben ser muy específicos según el pedido. Además, verifique que todas las piezas funcionen correctamente y tengan una amplia tolerancia a la temperatura.
Componentes de grado de especificación militar (grado Mil-Spec)
Las placas de circuito impreso aeroespaciales deben mantener una alta fiabilidad incluso en situaciones exigentes. Por lo tanto, los componentes deben cumplir con especificaciones de grado militar, es decir, una tolerancia de entre el 1 % y el 2 %.
Separación de componentes de baja y alta frecuencia
La interferencia entre las formas de onda de alta y baja frecuencia puede provocar distorsión de las señales. Por lo tanto, las placas de circuito impreso aeroespaciales deben tener una separación clara entre los componentes de alta y baja frecuencia.
Proceso de fabricación y tecnologías clave en la producción de PCB aeroespaciales
El proceso de ensamblaje de PCB aeroespacial se diferencia del proceso estándar en que presenta tecnologías avanzadas y requiere alta precisión.
La etapa inicial consiste en limpiar las PCB con aire comprimido y agua desionizada para prevenir la corrosión y otros defectos. Posteriormente, se realizan pruebas adicionales para detectar posibles defectos.
Después, use una plantilla para crear las formas deseadas antes de aplicar la pasta de soldadura uniformemente sobre la placa. Un proceso automatizado con máquinas robóticas ayuda a aplicar la pasta, dejándola solidificar en los puntos correctos y colocando los componentes.
Mediante una cinta transportadora, la placa pasa al horno de reflujo. La siguiente etapa del proceso de ensamblaje de PCB aeroespacial consiste en comprobar si el prototipo cumple con los estándares de aviación establecidos.
Normas de control de calidad en diseño y fabricación
Por motivos de seguridad, existen estándares de calidad establecidos para cada proceso de ensamblaje de PCB aeroespacial. Todo fabricante debe garantizar que cumple, como mínimo, con los requisitos de la norma AS 9100. Además, todos los demás aspectos de la fabricación de PCB deben cumplir con los estándares SAE.
Incluso las etapas de fabricación, el personal involucrado y los equipos deben cumplir con los estándares establecidos por Nadcap. Estos estándares son implementados por empresas líderes como Boeing.
Selección de materiales y componentes
Hay varios factores a considerar al seleccionar componentes y materiales para proyectos de ensamblaje de PCB aeroespaciales. En general, seleccione únicamente componentes y materiales con alta capacidad de absorción de impactos, durabilidad y resistencia a temperaturas extremas.
Por lo tanto, los sustratos de cobre o aluminio suelen ser la primera opción como material para las placas aeroespaciales. Además, el uso de laminados refuerza las placas, aumentando así su durabilidad.
A diferencia de las PCB estándar, las placas aeroespaciales utilizan componentes de ajuste a presión. De esta forma, se limita la aparición de fallos relacionados con la vibración.
Además, el proceso de ensamblaje debe coincidir con los materiales que elija. Recuerde que, al unir las capas internas y externas, puede usar un sesgo oculto o ciego. Por lo tanto, elija los materiales y componentes con cuidado.
Recuerde que componentes clave como conectores, sensores y otros dispositivos semiconductores también deben adaptarse a las exigentes exigencias de la aviación. Esto requiere conectores con un enclavamiento firme, cables preestañados y compuestos térmicos.
Cómo los materiales y componentes afectan el rendimiento general y la durabilidad
La elección de componentes y materiales influye de muchas maneras en el rendimiento y la durabilidad de las placas. Por ejemplo, en lugar de emplear convección forzada y capas gruesas de cobre para disipar el calor, las capas delgadas de grafito de cobre parecen ser superiores en peso y rendimiento. Además, el uso de un núcleo térmico integrado en PCB multicapa parece prometedor.
Ambas tecnologías ayudan a minimizar los problemas aeroespaciales generalizados de tensión térmica en los componentes. Además, la tecnología emergente de miniaturización también ha ayudado a reducir el tamaño, el peso y la cantidad de PCB utilizadas en equipos aeroespaciales. Al reducir los problemas de disipación de calor, los componentes se vuelven más duraderos.
Además de la ligereza, la miniaturización de componentes y el HDI aumentan la funcionalidad y la fiabilidad de la placa. Por lo tanto, es posible tener una placa multifunción.
La mejora del proceso de fabricación mediante la impresión 3D ha dado lugar a un prototipado más accesible. Por consiguiente, esto reduce el plazo y el coste de fabricación. El prototipado rápido, más personalizable y flexible, impulsa la fabricación de conjuntos de PCB para la industria aeroespacial.
Aplicaciones innovadoras de las PCB aeroespaciales
Los PCB aeroespaciales encuentran numerosas aplicaciones, incluidas las siguientes:
Instrumentos de vuelo
Las placas de circuito impreso aeroespaciales se utilizan en instrumentos de vuelo, como paneles de control de vuelo, cabinas de mando y pantallas de navegación.
El panel de control de un avión también utiliza PCB aeroespaciales
Iluminación LED
El sistema de iluminación LED en el exterior o la cabina de una aeronave utiliza placas de circuito impreso (PCB) aeroespaciales. Estas placas ayudan a controlar los patrones de iluminación, la visualización y la intensidad.
Comunicación por satélite y radio
Los sistemas de comunicación satelital y por radio de aeronaves se conectan a placas de circuito impreso aeroespaciales. De esta manera, la placa facilita una transmisión de señal clara y una comunicación estable.
Sistema de control y distribución de energía aeroespacial
El control y la distribución de energía en la industria aeronáutica requieren placas de circuito impreso robustas. Estas placas manejan altos niveles de corriente y voltaje, con pérdidas mínimas.
Dispositivos de radar
La industria aeroespacial depende de la tecnología de radar para la monitorización meteorológica, el control del tráfico y la vigilancia militar. Por lo tanto, las PCB aeroespaciales con procesamiento de alta frecuencia se aplican en estos casos.
Impacto de las tecnologías emergentes en los PCB aeroespaciales.
Las tecnologías emergentes están impactando el sector aeroespacial. Cada día aumenta la demanda mundial de dispositivos de inteligencia artificial sofisticados, como los de vigilancia. Y con el Internet de las Cosas (IoT), también se amplía la necesidad de dispositivos ligeros, fiables y precisos.
Por ejemplo, la IA ha hecho posible la creación de aeronaves y vehículos autónomos. Cada vez más empresas invierten en la fabricación de avionetas, drones y taxis voladores. Estos dispositivos están impulsando constantemente la demanda de placas PCB aeroespaciales, por ejemplo, para placas de control y alimentación.
Al mismo tiempo, la combinación del IoT y la IA ha hecho posible la monitorización en tiempo real de vehículos y aeronaves. Esta monitorización en tiempo real facilita la detección temprana de problemas, el mantenimiento rutinario y la seguridad de las aeronaves. Estos dispositivos utilizan circuitos impresos aeroespaciales.
drones militares
Desafíos y soluciones de la industria
Principales desafíos a los que se enfrenta actualmente el sector de PCB en el sector aeroespacial.
Algunos de los principales desafíos que enfrenta el sector de ensamblaje de PCB aeroespacial incluyen:
· Exposición a radiaciones iónicas y Rf en el espacio que puedan alterar el rendimiento de la placa.
· Estrés mecánico y vibratorio severo que puede desplazar componentes de la placa
· Niveles extremos de temperatura
· Productos químicos en el espacio que oxidan y corroen el cobre de la placa.
· Normativas burocráticas a cumplir
Soluciones y estrategias
Algunas de las posibles soluciones a los problemas que enfrenta la industria incluyen:
Uso de PCB rígido flexible o flexible
Utilizar un tablero flexible o rígido-flexible con poliamida es una buena idea. Además de su ligereza, el material se adapta a espacios reducidos y soporta vibraciones e impactos mecánicos. Además, este tipo de tablero es resistente al calor extremo y a las sustancias químicas atmosféricas.
Tecnología de cobre pesado
Para las placas aeroespaciales, lo mejor es usar un espesor de cobre de aproximadamente 3 a 4 g por metro cuadrado. Este cobre tan pesado conduce corrientes fuertes con facilidad.
Recubrimientos
Los recubrimientos conformados protegen las placas de productos químicos agresivos, calor extremo y humedad. Por lo tanto, es recomendable usar HASL de nivelación sólida con aire caliente y luego aplicar un aerosol acrílico. Como alternativa, también puede optar por níquel químico con recubrimiento de inmersión en oro.
Ángulo de ruta recto
Muchos expertos de la industria aeroespacial recomiendan mantener un ángulo de traceroute inferior a 45 grados para lograr una transmisión de señal uniforme. Es necesario proteger aún más las señales de reloj con una cubierta de aluminio.
Estañado de cables trenzados
Las PCB necesitan una buena soldabilidad. Por lo tanto, antes de unir los cables trenzados a los conectores, estañélos con soldadura fundida.
Cómo elegir el proveedor adecuado de PCB para la industria aeroespacial
Tamaño y complejidad de su proyecto
Al trabajar en un proyecto complejo o que requiera tableros de ensamblaje en masa, opte por un fabricante con experiencia y amplio conocimiento en el sector. Asimismo, para proyectos con requisitos específicos, elija un fabricante que cuente con el equipo especializado adecuado para la tarea.
Si el proveedor hubiera gestionado este tipo de proyectos anteriormente, al fabricante le habría resultado más fácil entregar un trabajo de calidad y adaptar sus necesidades a los estándares de la industria. Asimismo, al dejar que un proveedor de este tipo se encargue de sus servicios de ensamblaje de PCB aeroespaciales, usted disfrutará de un trabajo puntual y rentable.
PCbásico Lleva más de 10 años en la industria. Por ello, ha reunido el personal y el equipo adecuados y ha sentado las bases para llevar a cabo un proyecto de esta magnitud. Por ello, puede confiar en este fabricante como una empresa confiable y con amplia experiencia.
Tiempo y costo
A continuación, considere el costo aproximado y el tiempo que tarda el proveedor en entregar las placas prototipo. Al calcular el tiempo y el costo aproximados de producción de prototipos, considere también el tiempo y el costo del envío. Un buen proveedor prioriza los métodos de envío rápidos.
Recuerde que los proyectos que involucran tecnologías de vanguardia pueden requerir más tiempo. Por lo tanto, un proveedor inteligente realiza verificaciones de SFM. PcBasic cree en la realización de controles SFM para revelar errores y omisiones que de otro modo podrían alargar el tiempo y el coste de producción de prototipos.
Importancia y criterios para elegir una sociedad.
La industria aeroespacial aprovecha tecnologías electrónicas de gran alcance en vehículos y equipos. Por lo tanto, las PCB estándar que suelen instalarse en oficinas seguramente fallarán si se instalan en el exigente entorno aeroespacial.
Por eso, es fundamental elegir un socio que comprenda los detalles del proceso de ensamblaje de PCB aeroespacial. Esto implica asociarse con un proveedor con certificación AS9100. Este proveedor comprende la necesidad de confiabilidad, la fabricación de productos duraderos y la consideración del peso y el tamaño.
Historias de éxito y mejores prácticas.
Varios transbordadores espaciales Los transbordadores espaciales que han tenido gran éxito en sus misiones muestran usos prácticos de placas de circuito impreso aeroespaciales. Transbordadores como el Discovery, el Endeavour y el Atlantis utilizan PCB aeroespaciales en los sistemas de control, navegación y guía. Al realizar más de 30 misiones espaciales en un par de años, los transbordadores espaciales han demostrado las mejores prácticas en el uso de placas aeroespaciales.
Conclusión
El proceso de ensamblaje de PCB en la industria aeroespacial exige precisión y precisión en la selección de componentes. Por lo tanto, al elegir con quién asociarse para sus prototipos, elija con cuidado. Elija un proveedor con años de experiencia, capacitado y certificado para la fabricación de ensamblajes de PCB para la industria aeroespacial. Puede contar con PcBasic como un socio confiable y calificado.
