سیستم الکترونیکی فضاپیماها با چالش های پایداری در محیط پرتوهای فضایی مواجه است. مقاومت در برابر تشعشع تخته های مدار چاپی به عنوان حامل اصلی برای انتقال سیگنال و اتصال اجزای دستگاه های الکترونیکی به طور مستقیم با اثربخشی ماموریت های فضایی مرتبط است. برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد PCB ها در محیط های پرتوهای شدید در فضا، صنعت استانداردهای PCB مقاوم در برابر تشعشعات درجه فضایی را توسعه داده است که انتخاب مواد، شاخص های عملکرد، تأیید تولید و سایر جنبه ها را پوشش می دهد و یک سیستم نظارتی دقیق و جامع را تشکیل می دهد تا تضمین هایی را برای تجهیزات الکترونیکی هوافضا ارائه دهد.
1، اساس اصلی برای فرمول استاندارد
توسعه استانداردهای PCB مقاوم در برابر تشعشعات درجه فضایی مبتنی بر درک عمیق محیط تابش فضایی است. انواع مختلفی از تشعشعات در فضا وجود دارد که می تواند اثرات متعددی بر روی بردهای مدار چاپی داشته باشد، از جمله تداخل در انتقال سیگنال، تخریب عملکرد قطعات، خرابی مدار و حتی آسیب دائمی. بنابراین، هدف اصلی استاندارد مقاومت در برابر تشعشعات متعدد و اطمینان از پایداری طولانی مدت است. همراه با تفاوتهای شدت تشعشع بین چرخههای مختلف مأموریت فضاپیماها، سطح مقاومت در برابر تشعشع تختههای مدار چاپی در سناریوهای کاربردی مختلف به وضوح تعریف شده است تا اطمینان حاصل شود که استاندارد هم الزامات عمومی را پوشش میدهد و هم با الزامات مأموریت ویژه سازگار است.
2، شاخص های فنی اصلی
هسته استاندارد PCB مقاوم در برابر تشعشعات درجه فضایی، محدودیت شدید دوگانه در خواص و عملکرد مواد است و همه شاخصها از طریق آزمایشهای شبیهسازی محیط فضایی برای اطمینان از قابلیت اطمینان کاربردهای عملی تأیید شدهاند.
از نظر انتخاب مواد، استانداردها الزامات روشنی را برای اجزای کلیدی مانند بستر pcb، فویل مس، ماسک لحیم کاری و غیره ارائه میکنند. بستر باید از مواد کامپوزیتی کم تلفات و پایداری بالا ساخته شود تا پایداری ساختاری در محدودههای دمایی شدید حفظ شود و در برابر شکستگی زنجیره مولکولی ناشی از تشعشع مقاومت کند. فویل مسی باید از نوع خلوص بالا باشد و انحراف ضخامت آن کنترل شود تا از عدم تعادل توزیع جریان و آسیب ناشی از گرمای بیش از حد موضعی ناشی از ضخامت ناهموار جلوگیری شود.
از نظر شاخصهای عملکرد مقاومت در برابر تشعشع، استاندارد دو پارامتر اصلی را تعیین میکند: یکی مقدار دوز کل تحمل تشعشع است، که دوز تجمعی تشعشعی است که PCB میتواند در کل چرخه کار تحمل کند. دوم آستانه اثر تک ذره است که برای اندازهگیری توانایی pcb در مقاومت در برابر ضربههای یون سنگین{0} با انرژی بالا استفاده میشود، تا اطمینان حاصل شود که pcb انتقال سیگنال طبیعی و عملکردهای عملیات منطقی را در محیطهای پر تابش حفظ میکند.
علاوه بر این، این استاندارد الزامات اضافی را برای عملکرد مکانیکی و الکتریکی بردهای مدار چاپی نیز مطرح می کند. از نظر ماشین آلات، اطمینان از استحکام خمشی PCB، کنترل ضریب انبساط حرارتی برای مطابقت با اجزای ساختاری فضاپیما، و اجتناب از استرس ناشی از تغییرات دما که منجر به ترک خوردگی PCB می شود، ضروری است. از نظر جنبه های الکتریکی، کنترل مقدار مماس دی الکتریک برای اطمینان از مقاومت عایق، حفظ یکپارچگی انتقال سیگنال در مسافت طولانی، و کاهش تضعیف سیگنال و تداخل ضروری است.
3، استانداردهای تولید و آزمایش
استاندارد PCB مقاوم در برابر تشعشعات درجه فضایی در کل فرآیند تولید و آزمایش اجرا می شود و از طریق کنترل دقیق فرآیند و چندین دور تأیید اطمینان حاصل می کند که PCB کارخانه با الزامات استاندارد مطابقت دارد.
در فرآیند تولید، استاندارد مشخصات فرآیند تصفیه شده را مشخص می کند. به عنوان مثال، کنترل دقت حفاری PCB برای جلوگیری از تماس ضعیف بین پینهای اجزا و لنتهای لحیم کاری ناشی از انحراف دیافراگم. اطمینان از توزیع یکنواخت ضخامت لایه مس در طول فرآیند آبکاری، کنترل زبری سطح و جلوگیری از نقاط ضعیف حمله تشعشع ناشی از نقص پوشش. پوشش ماسک لحیم کاری فرآیند خاصی را برای کنترل ضخامت و جلوگیری از نقص هایی مانند حباب ها و سوراخ ها اتخاذ می کند تا اطمینان حاصل شود که ماسک لحیم تابش و رطوبت را از خوردگی مدارهای داخلی PCB جدا می کند. در عین حال، محیط تولید باید الزامات سطح تمیزی خاصی را برآورده کند، غلظت ذرات گرد و غبار را در هوا کنترل کند و از چسبندگی گرد و غبار بر عملکرد PCB جلوگیری کند.
در مرحله آزمایش و راستیآزمایی، یک سیستم آزمایش سناریوی چند بعدی و کامل بر اساس استانداردها ساخته میشود که جنبههایی مانند عملکرد تشعشع، سازگاری محیطی، و-قابلیت اطمینان بلندمدت را پوشش میدهد. آزمایش عملکرد تشعشع باید در یک آزمایشگاه حرفهای شبیهسازی تشعشع انجام شود، تشعشع دوز کل و اثرات تک ذره را از طریق تجهیزات خاص شبیهسازی کند و تغییرات پارامترهای الکتریکی PCB را در زمان واقعی نظارت کند تا تأیید شود که شاخصها مطابق با استانداردها هستند. تست سازگاری محیطی شامل چرخه دمای بالا و پایین، شوک دمایی، شوک ارتعاشی و غیره برای تأیید پایداری عملکرد PCB در شرایط محیطی شدید است. آزمایش قابلیت اطمینان درازمدت مستلزم قرار دادن PCB در محفظه آزمایشی است که یک محیط فضایی را شبیهسازی میکند و به طور مداوم آن را اجرا میکند تا پایداری عملکرد آن را در طول سرویس طولانی مدت- تأیید کند.
4، ارزش کاربردی استانداردها
اجرای استانداردهای PCB مقاوم در برابر تشعشعات درجه فضایی، پشتیبانی کلیدی را برای توسعه صنعت هوافضا فراهم می کند. از یک سو، استانداردسازی تعریف و الزامات صنعت برای بردهای مدار چاپی درجه فضایی میتواند از تفاوتهای کیفیت محصول ناشی از استانداردهای فنی ناسازگار سازمانی جلوگیری کند و خطر انتخاب سیستمهای الکترونیکی فضاپیما را کاهش دهد. از سوی دیگر، جهت گیری فنی استانداردها ارتقای تکنولوژیکی صنعت PCB را ارتقا می دهد و شرکت ها را ترغیب می کند تا سرمایه گذاری تحقیق و توسعه خود را در مواد جدید مقاوم در برابر تشعشع و فرآیندهای تصفیه شده افزایش دهند، بلوغ فناوری های نوآورانه مرتبط را ارتقاء بخشد و مقاومت در برابر تشعشع و یکپارچگی بردهای مدار چاپی را افزایش دهد.