Berbeda dengan papan sirkuit cetak standar, rakitan PCB untuk pesawat luar angkasa berbeda. Papan harus tetap berkinerja prima bahkan di tengah kondisi yang keras. Meskipun menghadapi getaran, kelembapan yang berfluktuasi, dan suhu tinggi, papan PCB untuk pesawat luar angkasa harus memberikan kinerja yang tak tergoyahkan.
Maka, mulai dari pemilihan material, peralatan, hingga proses perakitan, setiap langkah membutuhkan ketelitian. Artikel ini menyoroti semua yang perlu Anda ketahui tentang perakitan papan sirkuit cetak untuk pesawat luar angkasa.
Dasar-Dasar Perakitan PCB Dirgantara
Aplikasi dan Peran PCB di Bidang Dirgantara
Perakitan PCB kedirgantaraan memainkan peran integral dalam bidang penerbangan. Banyak peralatan dan teknologi di industri ini menggunakan PCB. Beberapa aplikasi spesifik PCB dalam industri kedirgantaraan adalah sistem komunikasi, teknologi satelit, dan instrumentasi penerbangan.
Lainnya termasuk instalasi radar, catu daya penerbangan, sensor suhu, dan instrumentasi penerbangan seperti akselerometer dan sensor tekanan.
Beberapa peralatan yang menggunakan PCB kedirgantaraan
Perbedaan Utama dan Karakteristik PCB Dirgantara Dibandingkan dengan PCB Standar.
Bila Anda membandingkan PCB standar dengan papan sirkuit cetak kedirgantaraan, Anda akan menyadari perbedaan substansial di antara keduanya.
PCB kedirgantaraan terasa kokoh karena menggunakan material yang sangat tahan lama. Lebih lanjut, proses manufakturnya menggunakan teknologi canggih untuk membuat papan tersebut efisien, aman, dan terlindungi. Selain itu, PCB kedirgantaraan bidang menuntut keakuratan, ketepatan, dan keandalan dalam lingkungan yang keras.
Oleh karena itu, industri ini membutuhkan papan yang kuat dan tahan terhadap perubahan suhu, kelembapan, dan getaran ekstrem. Itulah sebabnya beberapa perusahaan manufaktur perakitan PCB dirgantara menggunakan lapisan aluminium anodized pada papannya. Hal ini melindungi papan dari oksidasi.
Komponen Dasar dan Fungsi PCB Dirgantara.
Komponen dasar meliputi perangkat semikonduktor dan non-semikonduktor. Transistor, dioda, kapasitor, konektor, dan sensor memainkan peran penting. Komponen-komponen inilah yang digabungkan untuk memungkinkan PCB menemukan penggunaan ideal pada kontrol, tampilan, dan papan daya berbagai sistem.
Prinsip Desain dan Proses Manufaktur
Daya tahan
Sebagian besar perangkat dalam penerbangan beroperasi dalam jangka waktu lama tanpa inspeksi. Oleh karena itu, ketika mempertimbangkan manufaktur perakitan PCB untuk kedirgantaraan, Anda memerlukan desain papan yang dapat bekerja secara efisien selama berbulan-bulan tanpa sering rusak.
Dan itu membutuhkan komponen berkualitas tinggi dengan masa pakai yang panjang. Meskipun biaya produksi awal mungkin tinggi, hal itu akan menguntungkan dalam jangka panjang.
Menoleransi Lingkungan yang Keras
Papan sirkuit cetak untuk keperluan kedirgantaraan bekerja di lingkungan yang menghadapi tekanan, panas, dan radiasi ekstrem. Oleh karena itu, hal tersebut perlu dipertimbangkan saat memproduksi papan dan peralatannya.
Oleh karena itu, melindungi casing dari getaran berlebih dan memilih komponen yang tahan terhadap panas tinggi serta fluktuasi tingkat kelembapan merupakan suatu keharusan. Tingkat panas di sekitar mesin terkadang dapat mencapai suhu yang sangat tinggi, dari -55 hingga 175 derajat Celcius. Namun, Anda tetap harus memiliki perangkat elektronik untuk memantau perubahan tersebut.
Di sisi lain, radiasi dapat menyebabkan gangguan pada komunikasi nirkabel. Oleh karena itu, terapkan langkah-langkah perlindungan radiasi.
Spesifikasi Material Khusus untuk Komponen
Komponen dan perangkat penerbangan bekerja dengan tingkat presisi dan akurasi yang tinggi. Oleh karena itu, komponen papan harus sangat spesifik sesuai pesanan. Selain itu, periksa kembali apakah setiap komponen berfungsi dengan baik dan memiliki toleransi suhu yang luas.
Komponen Kelas Spesifikasi Militer (Mil-Spec Grade)
Papan sirkuit cetak kedirgantaraan harus tetap memiliki keandalan tinggi bahkan dalam situasi yang menuntut. Oleh karena itu, komponen-komponennya harus memiliki spesifikasi kelas militer, yaitu toleransi sekitar 1 hingga 2 persen.
Pemisahan Komponen Frekuensi Rendah dan Tinggi
Interferensi antara bentuk gelombang frekuensi tinggi dan rendah dapat menyebabkan distorsi sinyal. Oleh karena itu, papan sirkuit cetak antariksa harus memiliki pemisahan yang jelas antara komponen frekuensi tinggi dan rendah.
Proses Manufaktur dan Teknologi Utama dalam Produksi PCB Dirgantara
Proses perakitan PCB kedirgantaraan berbeda dari proses standar karena menggunakan teknologi canggih dan memerlukan presisi tinggi.
Tahap awal adalah membersihkan PCB menggunakan udara bertekanan dan air deionisasi untuk mencegah korosi dan cacat lainnya. Kemudian, dilakukan pengujian tambahan untuk memeriksa cacat apa pun.
Setelah itu, gunakan stensil untuk membuat bentuk yang diinginkan sebelum mengoleskan pasta solder secara merata pada papan. Proses otomatis menggunakan mesin robot membantu pengaplikasian pasta, membiarkannya mengeras di tempat yang tepat, dan menempatkan komponen-komponen.
Dengan menggunakan ban berjalan, papan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam oven reflow. Tahap selanjutnya dari proses perakitan PCB kedirgantaraan adalah menguji prototipe untuk memastikan kepatuhannya terhadap standar penerbangan yang ditetapkan.
Standar Kontrol Kualitas dalam Desain dan Manufaktur
Demi keselamatan, terdapat standar kualitas yang ditetapkan untuk setiap proses perakitan PCB kedirgantaraan. Setiap produsen harus memastikan bahwa proses tersebut setidaknya memenuhi persyaratan AS 9100. Selain itu, semua aspek manufaktur PCB lainnya harus sesuai dengan standar SAE.
Bahkan tahapan manufaktur, karyawan yang terlibat, dan peralatan harus memenuhi standar yang ditetapkan Nadcap. Standar yang telah ditetapkan Nadcap ditetapkan oleh perusahaan-perusahaan terkemuka seperti Boeing.
Pemilihan Bahan dan Komponen
Ada berbagai faktor yang perlu Anda pertimbangkan saat memilih komponen dan material untuk proyek perakitan PCB dirgantara. Secara keseluruhan, pilihlah hanya komponen dan material yang memiliki daya serap guncangan tinggi, tahan lama, dan tidak terpengaruh oleh suhu ekstrem.
Oleh karena itu, substrat tembaga atau aluminium biasanya menjadi pilihan utama material untuk papan kedirgantaraan. Selain itu, penggunaan laminasi memperkuat papan, sehingga meningkatkan daya tahannya.
Berbeda dengan PCB standar, papan kedirgantaraan menggunakan komponen press-fit. Dengan demikian, kegagalan akibat getaran dapat diminimalkan.
Selain itu, proses perakitan harus sesuai dengan material yang Anda pilih. Ingat, saat menyambungkan lapisan dalam dan luar, Anda dapat menggunakan bias tersembunyi atau bias buta. Jadi, pilihlah material dan komponen Anda dengan bijak.
Ingatlah bahwa komponen-komponen utama seperti konektor, sensor, dan perangkat semikonduktor lainnya juga harus disesuaikan dengan tuntutan industri penerbangan yang tinggi. Hal ini membutuhkan konektor yang saling mengunci dengan erat, kabel berlapis timah, dan senyawa termal.
Bagaimana Material dan Komponen Mempengaruhi Kinerja dan Daya Tahan Secara Keseluruhan
Pemilihan komponen dan material memengaruhi kinerja dan daya tahan papan dalam banyak hal. Misalnya, alih-alih menggunakan konveksi paksa dan lapisan tembaga tebal untuk menghilangkan panas, lapisan tipis material grafit tembaga tampak lebih unggul dalam hal bobot dan kinerja. Selain itu, penggunaan inti termal terintegrasi pada PCB berlapis-lapis tampak menjanjikan.
Kedua teknologi ini membantu meminimalkan masalah kedirgantaraan yang meluas akibat tekanan termal pada komponen. Lebih lanjut, teknologi miniaturisasi yang sedang berkembang juga telah membantu mengurangi ukuran, berat, dan jumlah PCB yang digunakan dalam peralatan kedirgantaraan. Mengurangi masalah pembuangan panas pada komponen menjadi lebih tahan lama.
Selain ringan, miniaturisasi komponen dan HDI meningkatkan fungsionalitas dan keandalan papan. Dengan demikian, papan multifungsi pun dapat terwujud.
Peningkatan proses manufaktur menggunakan pencetakan 3D telah menghasilkan pembuatan prototipe yang lebih mudah diakses. Hal ini juga mengurangi waktu dan biaya produksi. Pembuatan prototipe cepat yang lebih mudah disesuaikan dan fleksibel merupakan pendorong bagi manufaktur perakitan PCB untuk industri kedirgantaraan.
Aplikasi Inovatif PCB Dirgantara
PCB kedirgantaraan memiliki banyak aplikasi, termasuk berikut ini:
Instrumen Penerbangan
Papan sirkuit cetak kedirgantaraan dapat diaplikasikan pada instrumen penerbangan, termasuk panel kontrol penerbangan, kokpit, dan layar navigasi.
Panel kontrol pesawat terbang juga menggunakan PCBS kedirgantaraan
Cahaya led
Sistem pencahayaan LED di eksterior atau kabin pesawat menggunakan PCB kedirgantaraan. Papan PCB membantu mengendalikan pola pencahayaan, tampilan, dan intensitas.
Komunikasi Satelit dan Radio
Sistem komunikasi satelit dan radio pesawat memanfaatkan papan sirkuit cetak kedirgantaraan. Dengan demikian, papan tersebut mendukung transmisi sinyal yang jernih dan komunikasi yang stabil.
Sistem Kontrol dan Distribusi Daya Dirgantara
Pengendalian dan pendistribusian daya dalam industri pesawat terbang membutuhkan papan sirkuit cetak yang tangguh. Papan semacam ini mampu menangani arus dan tegangan tinggi namun menghasilkan kerugian minimal.
Perangkat Radar
Industri kedirgantaraan mengandalkan teknologi radar untuk memantau cuaca, pengaturan lalu lintas, dan pengawasan militer. Oleh karena itu, PCB kedirgantaraan dengan penanganan frekuensi tinggi dapat diterapkan dalam kasus tersebut.
Dampak Teknologi Baru pada PCB Dirgantara.
Teknologi-teknologi baru berdampak pada bidang kedirgantaraan. Setiap hari, kebutuhan dunia akan perangkat kecerdasan buatan yang canggih seperti pengawasan semakin meningkat. Dan dengan Internet of Things, IoT juga memperluas kebutuhan akan perangkat yang ringan, andal, dan akurat.
Misalnya, AI telah memungkinkan terciptanya pesawat dan kendaraan otonom. Semakin banyak perusahaan yang berinvestasi dalam pembuatan pesawat kecil, drone, dan taksi terbang. Perangkat-perangkat tersebut terus mendorong tingginya permintaan papan PCB untuk pesawat luar angkasa, misalnya, pada papan kontrol dan daya.
Di saat yang sama, IoT plus AI memungkinkan pemantauan kendaraan dan pesawat secara real-time. Pemantauan real-time ini membantu deteksi dini masalah, perawatan rutin, dan keselamatan pesawat. Perangkat semacam ini menggunakan papan sirkuit cetak kedirgantaraan.
Drone militer
Tantangan dan Solusi Industri
Tantangan Utama yang Saat Ini Dihadapi di Sektor PCB Dirgantara.
Beberapa tantangan utama yang dihadapi sektor perakitan PCB kedirgantaraan meliputi:
· Paparan radiasi ionik dan Rf di ruang yang dapat mengubah kinerja papan.
· Tekanan mekanis dan getaran yang parah yang dapat menggeser komponen dari papan
· Tingkat suhu ekstrem
· Bahan kimia di ruang angkasa mengoksidasi dan mengikis tembaga di papan
· Peraturan birokrasi yang harus dipatuhi
Solusi dan Strategi
Beberapa solusi yang mungkin untuk permasalahan yang dihadapi industri ini antara lain:
Menggunakan Rigid Flex atau Flex PCB
Menggunakan papan fleksibel atau kaku-fleksibel dengan poliamida adalah ide yang bijaksana. Selain ringan, material ini cocok untuk ruangan sempit, tahan terhadap getaran, dan guncangan mekanis. Selain itu, papan semacam itu tahan terhadap panas ekstrem dan bahan kimia atmosfer.
Teknologi Tembaga Berat
Untuk papan kedirgantaraan, ketebalan tembaga sekitar 3 hingga 4 ons per kaki persegi adalah yang terbaik. Tembaga tebal seperti itu dapat menghantarkan arus deras dengan mudah.
Lapisan Konformal
Pelapis konformal melindungi papan dari bahan kimia keras, panas ekstrem, dan kelembapan. Oleh karena itu, sebaiknya gunakan HASL perataan padat udara panas, lalu akhiri dengan semprotan berbahan dasar akrilik. Sebagai alternatif, Anda juga dapat memilih pelapis nikel tanpa listrik dengan lapisan imersi emas.
Sudut Rute Kanan
Banyak pakar di industri kedirgantaraan menganjurkan untuk tetap menggunakan sudut traceroute kurang dari 45 derajat agar transmisi sinyal seragam. Sinyal clock perlu dilindungi lebih lanjut dengan penutup aluminium.
Pelapisan Kawat Terpilin
Kemampuan solder yang baik diperlukan untuk PCB. Oleh karena itu, sebelum menyambungkan kabel pilin ke konektor, lapisi dengan solder cair.
Memilih Pemasok PCB Dirgantara yang Tepat
Ukuran dan Kompleksitas Proyek Anda
Saat mengerjakan proyek yang kompleks atau membutuhkan papan perakitan dalam jumlah besar, pilihlah produsen berpengalaman dengan pengetahuan luas di industri ini. Selain itu, untuk proyek dengan tuntutan spesifik, pilihlah produsen yang memiliki peralatan khusus yang sesuai untuk tugas tersebut.
Jika pemasok tersebut pernah menangani proyek serupa sebelumnya, produsen akan lebih mudah memberikan pekerjaan berkualitas dan menyesuaikan permintaan Anda dengan standar industri. Demikian pula, mempercayakan layanan perakitan PCB kedirgantaraan Anda kepada pemasok tersebut akan memungkinkan Anda menikmati pekerjaan yang tepat waktu dan hemat biaya.
PC dasar Telah berkecimpung di industri ini selama lebih dari 10 tahun. Karena itu, mereka telah mengumpulkan personel dan peralatan yang tepat, serta meletakkan fondasi yang kokoh untuk menangani proyek semacam ini. Oleh karena itu, Anda dapat mengandalkan produsen yang andal dan berpengalaman.
Waktu dan Biaya
Selanjutnya, pertimbangkan perkiraan biaya dan durasi pengiriman papan prototipe oleh pemasok. Saat memperkirakan waktu dan biaya produksi prototipe, pertimbangkan juga waktu dan biaya pengiriman. Pemasok yang baik mengutamakan metode pengiriman yang cepat.
Ingatlah bahwa proyek yang melibatkan teknologi mutakhir mungkin membutuhkan waktu lebih lama. Oleh karena itu, pemasok yang bijaksana akan melakukan pemeriksaan SFM. PcBasic percaya dalam melakukan pemeriksaan SFM untuk mengungkap kesalahan dan kelalaian yang dapat memperpanjang waktu dan biaya produksi prototipe.
Pentingnya dan Kriteria Memilih Kemitraan.
Industri kedirgantaraan memanfaatkan teknologi elektronik yang luas, termasuk kendaraan dan peralatan. Oleh karena itu, PCB standar yang biasanya terpasang di kantor pasti akan rusak jika digunakan dalam lingkungan kedirgantaraan yang menuntut.
Itulah mengapa Anda perlu memilih mitra yang memahami detail proses perakitan PCB kedirgantaraan. Hal ini membutuhkan kemitraan dengan pemasok bersertifikat AS9100. Pemasok tersebut memahami pentingnya keandalan, menghasilkan produk yang tahan lama, serta mempertimbangkan bobot dan ukuran.
Kisah Sukses dan Praktik Terbaik.
Beberapa pesawat ulang-alik Pesawat ulang-alik yang telah meraih kesuksesan besar dalam misi mereka menunjukkan penggunaan praktis papan sirkuit cetak kedirgantaraan. Pesawat ulang-alik seperti Discovery, Endeavour, dan Atlantis menggunakan PCB kedirgantaraan dalam sistem kendali, navigasi, dan panduan. Dengan menjalankan lebih dari 30 misi luar angkasa dalam beberapa tahun, pesawat ulang-alik telah menunjukkan praktik terbaik dalam penggunaan papan kedirgantaraan.
Kesimpulan
Proses perakitan PCB dirgantara menuntut ketajaman dan ketepatan dalam memilih komponen. Oleh karena itu, ketika memilih mitra untuk papan prototipe Anda, pilihlah dengan bijak. Pilihlah pemasok yang telah berpengalaman bertahun-tahun di bidang ini, terampil, dan bersertifikat untuk menangani manufaktur perakitan PCB dirgantara. Anda dapat mengandalkan PcBasic sebagai mitra yang andal dan berkualitas.
