PCB kedirgantaraan diproduksi dengan cermat agar tahan terhadap lingkungan luar angkasa yang keras. Bagaimana papan sirkuit ini dirakit? Dalam artikel ini, Anda akan membaca bagaimana PCB kedirgantaraan terintegrasi dalam sistem vital pada pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, dan satelit. PCB ini mengendalikan navigasi dan komunikasi, serta mengelola fungsi mesin dan instrumentasi yang tak tergantikan.
Pasar PCB kedirgantaraan & pertahanan diprediksi akan menghasilkan $1.38 miliar pada tahun 2024, menurut laporan yang diterbitkan oleh The Business Research Company.
Lingkungan luar angkasa yang keras menuntut pendekatan unik untuk desain dan manufaktur PCB. Suhu tinggi di dekat knalpot mesin jet dan paparan radiasi berdampak signifikan pada aplikasi luar angkasa.
Yang saya maksud dengan standar kualitas dan keamanan untuk rakitan ini adalah, karena kegagalan dapat berakibat fatal. Anda juga akan membaca beberapa standar dan sertifikasi industri yang paling relevan seperti IPC Kelas 3 (tingkat keandalan tertinggi untuk rakitan elektronik) dan AS/EN 9100.
Mengapa Keandalan Tinggi Sangat Penting dalam Perakitan PCB Dirgantara?
Tidak ada ruang untuk kesalahan dalam aplikasi kedirgantaraan. Komponen yang cacat, misalnya, pada produk komersial mungkin hanya menyebabkan ketidaknyamanan bagi pengguna; jika rakitan PCB kedirgantaraan gagal, hasilnya bisa sangat merugikan. Itulah sebabnya tingkat keandalan tertinggi di bidang ini menjadi semakin penting.
Mari kita lihat alasannya:
Keselamatan Jiwa dan Harta Benda:
Sistem kedirgantaraan, mulai dari jet penumpang hingga pesawat militer dan pesawat antariksa, mengangkut muatan manusia yang berharga dan membutuhkan investasi miliaran dolar. Satu kegagalan PCB dapat memicu serangkaian peristiwa yang mengarah pada:
1. Penutupan sistem kritis
2. Kehilangan kendali
3. Kegagalan struktural.
Misalnya, kerusakan pada PCB sistem kendali penerbangan dapat mengakibatkan kecelakaan pesawat. Selanjutnya, kegagalan kecil pada PCB navigasi pesawat ruang angkasa dapat membahayakan keselamatan astronaut.
Statistik dari Jaringan Keselamatan Penerbangan https://asn.flightsafety.org/database/ mengungkapkan bahwa pada tahun 2022 saja, terdapat 42 kecelakaan yang melibatkan pesawat penumpang komersial, yang menyoroti konsekuensi potensial dari kegagalan yang jarang terjadi.
Kondisi Lingkungan Ekstrim
Perakitan PCB dirgantara harus tahan terhadap lingkungan yang keras. Aspek keandalan menjadi tantangan utama yang terbagi dalam beberapa kategori:
-
Suhu Ekstrim: Baik dalam kondisi panas yang menyengat (di atas 300°C) maupun dingin (-260°C), PCB dirgantara harus beroperasi dalam spektrum suhu yang sangat tinggi. Ekspansi dan kontraksi yang ekstrem ini mengakibatkan tekanan pada komponen yang menyebabkan kegagalan fatik akibat tekanan getaran kendaraan seiring waktu atau sambungan solder yang buruk akibat siklus termal. Suhu tinggi juga mempercepat kerusakan komponen dan dengan demikian mempercepat akhir masa pakai PCB.
-
-
Getaran Intens: Sistem wahana antariksa mengalami tingkat getaran yang sangat tinggi, seringkali lebih besar dari 15G, yang dapat menekan sambungan solder dan konektor sedemikian rupa sehingga retak atau patah.
-
-
Paparan Radiasi: Di orbit, partikel radiasi berenergi tinggi secara individual menyambar perangkat elektronik. Radiasi ini dapat mengubah perilaku kelistrikan masing-masing komponen atau memicu kerusakan permanen dan menyebabkan kesalahan data.
-
-
Perubahan Tekanan Besar: Perubahan tekanan yang cepat dapat menantang ikatan udara yang terperangkap dalam laminasi PCB dan menyebabkan delaminasi (lapisan fiberglass tidak saling menempel).
Biaya Kegagalan:
Dalam aplikasi kedirgantaraan, biaya kegagalan jauh lebih tinggi daripada sekadar mengganti PCB yang rusak. Satu kegagalan PCB dalam sistem kritis pesawat ruang angkasa dapat mengakhiri misi bernilai miliaran dolar.
Jika PCB di dalam pesawat rusak, maskapai penerbangan akan mengalami kebangkrutan finansial dengan banyak penerbangan dibatalkan dan ditunda. Umumnya, kegagalan PCB yang dilaporkan akan menyebabkan semua pihak mencari dan kemungkinan melakukan tugas pencarian yang mahal.
Langkah-Langkah Manufaktur dalam Perakitan PCB Dirgantara
MPemilihan BahanMinimalkan tekanan akibat perubahan suhu antara substrat dan pencocokan CTE komponen. Polimida, sebagai kandidat material canggih dengan stabilitas tinggi.
Pemeriksaan Komponen: Komposisi diverifikasi dengan XRF. Struktur dan kemurnian kristalografi telah dikonfirmasi oleh XRD. Pengukuran pelepasan gas permukaan dan pengujian kerentanan SEL dalam komponen dilakukan. Daya solder dioptimalkan dan korosi dikurangi dengan pelapis timbal khusus.
Bilas Air DI (opsional) — Resistivitas > 18 MOhms/cm untuk kontaminasi ionik rendah. Satu-satunya perbedaan adalah menghasilkan air DI ultra-murni setelah penyaringan. Pembilasan nitrogen multi-tahap menjamin vakum yang benar-benar bersih.
Pencetakan Stensil: Apertur stensil laser cut +-10 mikron yang akurat untuk menempatkan pasta secara akurat. Profil tekanan untuk mengoptimalkan kontak Wafer-ke-Pasta dan dengan demikian transfer pasta yang konsisten. Pengaturan cetak untuk viskositas pasta solder.
Pilih-n-TempatPenempatan komponen pitch halus dengan akurasi hingga +/- 25 mikron menggunakan sistem penglihatan resolusi tinggi. Mempertahankan suhu/kelembapan konstan yang mengurangi pergeseran penempatan.
Penyolderan ReflowAtmosfer dengan kandungan oksigen dalam nitrogen kurang dari 200 ppm dapat membantu mencegah oksidasi solder. Laju ramp yang terkontrol dan waktu dalam cairan membentuk sambungan yang ideal untuk profil reflow yang presisi.
Pemeriksaan Sinar-X - Teknologi Cone Beam menyediakan sintesis 2.5D untuk visualisasi sambungan solder yang jauh lebih baik di ruang fisik nyata. Deteksi kekosongan dan cakupan yang tidak memadai menggunakan otomatisasi, serta variasi lapisan IMC yang identik.
AOI 3D: Komponen dan sambungan diperiksa menggunakan pencahayaan multi-sudut. Algoritme canggih mendeteksi kabel yang putus dan kegagalan pin-short sekecil apa pun.
Standar Desain PCB Dirgantara
Substrat: FR-4 berkinerja tinggi dengan kontrol CTE, inti polimida murni atau inti logam bersuhu ekstrem. Arus tinggi, penyerap panas; jejak tembaga lebih besar.
Komponen: Material ruang angkasa untuk suhu, radiasi, getaran, dan guncangan. TH diutamakan karena kekuatan ekstra, SMT secara opsional diperbolehkan.
Rigid-Flex dan Stackup MultilayerAnalisis integritas sinyal tingkat lanjut. Jejak impedansi terkontrol, penempatan bidang daya/tanah yang cermat. Lapisan insulasi ekstra (tegangan lebih tinggi)
Tata Letak: Tempatkan komponen secara strategis agar rutenya pendek; hindari kopling derau. Via digunakan untuk integritas sinyal dan 4. Tutup decoupling, decaps di mana-mana.
Ini termasuk menjalankan Pemeriksaan Aturan Desain Otomatis (DRC) dan Pemeriksaan Aturan Kelistrikan (ERC) untuk mencari cacat produksi yang serius atau masalah kelistrikan. Validasi kesesuaian UX dengan kemampuan pabrik dan karakteristik kelistrikan.
Dokumentasi: Skema, BOM, dan susunan setiap lapisan yang digambar dengan jelas. Data desain terhubung untuk kesesuaian spesifikasi yang sempurna.
Tidak ada ruang untuk kesalahan dan kegagalan dalam perakitan PCB kedirgantaraan. Jawaban singkatnya adalah ya, tetapi jawabannya panjang. Untuk memastikan tingkat keandalan dan keamanan tertinggi, perakitan ini harus memenuhi peraturan mutu yang ketat.
Standar dan Sertifikasi Apa yang Diperlukan untuk Perakitan PCB Dirgantara?
Standar IPC:
IPC-A-610 Kelas 3: Ini adalah standar industri yang diterima sebagai tolok ukur di seluruh persyaratan penerimaan perakitan elektronik. Kelas 3: Ini adalah inspeksi tingkat atas. Selain itu, standar ini juga menuntut kriteria penyolderan yang tinggi.
Standar IPC lainnya, seperti:
· IPC-6012 (Persyaratan Kualifikasi dan Kinerja untuk Papan Cetak Kaku)
· IPC-WHMA-A-620 (Persyaratan Penerimaan Rakitan Elektronik)
Standar ini bagus untuk memeriksa area tertentu dalam fabrikasi PCB yang relevan dengan perakitan.
Standar untuk Sistem Manajemen Mutu
AS/EN 9100 (atau FAA AC-00-56): Berasal dari ISO 9001, ini adalah standar manajemen mutu kompleks yang dirancang khusus untuk industri kedirgantaraan. 1: dalam setiap siklus hidup manufaktur, ia menganjurkan budaya perbaikan berkelanjutan (kaizen), mitigasi risiko, dan kontrol proses yang ketat.
Nadcap (Program Akreditasi Kontraktor Dirgantara dan Pertahanan Nasional): Program yang dipimpin industri ini menawarkan akreditasi kepada pemasok yang menjalankan berbagai proses spesifik, termasuk perakitan PCB. Audit Nadcap menentukan apakah produsen memiliki pengetahuan yang luas, peralatan khusus, dan kontrol kualitas yang ketat yang mereka butuhkan untuk memenuhi tuntutan tinggi pemasok di bidang penerbangan.
Aplikasi PCB Dirgantara
Kontrol Penerbangan: PCB akan menafsirkan sinyal dari pilot, data dari sensor (akselerometer dan / atau giroskop) dan memengaruhi penerbangan yang stabil dengan menggerakkan kontrol pesawat (aileron & flap (kecepatan), kemudi (kemudi yaw)).
Navigasi - PCB dapat menghitung posisi dan orientasi dengan cukup tepat untuk dapat melakukan perjalanan dengan aman, menggunakan sensor seperti GPS (Global Positioning System) atau inersia.
Communication:
Beginilah baiknya pertukaran data, kendali misi, dan obrolan suara jernih antara pesawat terbang atau wahana antariksa!
Avionik: Ratusan PCB memberi daya pada instrumen, kontrol mesin, dan tampilan di kokpit yang memberikan pilot gambaran sekilas tentang data penerbangan.
Satelit/Pesawat Luar Angkasa: PCB menangani daya (pembangkitan, distribusi dan kontrol), komunikasi dengan stasiun bumi/antar pesawat ruang angkasa dalam konstelasi serta semua diagnostik deteksi kegagalan.
Kendaraan Peluncur: PCB memastikan pengapian mesin yang dilengkapi, pemanfaatan instrumen dan data yang tepat untuk lepas landas yang aman.
PCBasic--Produsen Perakitan PCB Dirgantara Serbaguna
Apakah Anda membutuhkan perakitan bernilai tinggi? PCBasic menyediakan layanan luar biasa dari manufaktur dan perakitan PCB kedirgantaraan. Kami berfokus pada kebutuhan spesifik pelanggan, yang unik dalam desain, bentuk, dan kemasan. Dari perakitan elektromekanis yang kompleks hingga integrasi sistem yang sangat tangguh dan pengemasan produk yang lengkap, kami memadukan teknologi mutakhir.
Kami menyediakan manufaktur PCB berikut untuk perakitan kedirgantaraan:
Perakitan Pcb Pemasangan Permukaan (SMT)
Perakitan PCB Lubang Tembus
Perakitan PCB Fleksibel
Kesimpulan
Dengan demikian, rakitan PCB kedirgantaraan bukan sekadar potongan papan sirkuit cetak. Segala hal, mulai dari pemilihan bahan baku hingga pembuatan produk akhir dan pemenuhan standar kualitas yang sangat tinggi, diproses melalui rakitan ini. Lebih lanjut, PCB ini sangat andal di lingkungan luar angkasa dan penerbangan yang sangat keras. Aplikasinya mencakup seluruh misi wahana kedirgantaraan, bekerja secara diam-diam di latar belakang untuk menyediakan layanan vital seperti navigasi, komunikasi, dan kontrol.
