航空航天是當前的熱門話題。未來20年，飛機數量可能翻番，游客可以慢慢進入太空。 SpaceX將在不到一個小時的時間內飛到全球各地。

這意味著這些應用的電路板數量已經開始增加。面對巨大的需求，設計師必須學習設計航空和航天航天板的具體規則。制造商必須能夠滿足客戶的需求。

在PCB West期間，Sierra會見了航空航天公司現場應用工程總監Paul Cooke。他告訴我們，在設計航空和航天領域時，設計師應該牢記這一領域的專家：

可靠性是關鍵

對于航天和航天領域，主要目標是建立可靠的產品。航空航天客戶或衛星客戶預計他們的電子產品將持續15至20年，零故障。因此，電子產品的壽命和零故障是關鍵。

為了提高電路板的可靠性，您需要從PCB制造和設計開始。設計師需要做的第一件事就是將電路板設計得可靠。不要使用尖端技術。使用我們知道可靠且不會失敗的標準技術。

任何時候天空中的5,000架飛機都需要依靠零故障電子設備。 - 圖片來源：Airbus和Air France

使用重銅

大多數太空應用都使用非常重的銅，比2盎司銅重得多。我看到很多設計都含有高達5盎司的銅。我看到一些20層產品，含有20層4盎司銅。他們如何管理太空中的熱量基本上是通過消散。它們使用非常厚的銅設計，做大量的散熱過孔，并使用機箱散熱。因為記住，衛星中的能量是關鍵。您不能使用風扇冷卻系統，因此您需要使用銅本身的自然屬性作為加熱和冷卻策略的一部分。但這是一個挑戰，如你所知，建造非常重的銅板并不容易。此外，它將采用像聚酰亞胺一樣的材料，這是一種更難以使用的樹脂系統，因此它帶來了自身的挑戰以滿足要求。

材料：聚酰亞胺

聚酰亞胺可能是95％的應用。這取決于衛星。如果它是一顆15至20年的地球同步衛星，它將需要聚酰亞胺。一些可能僅在兩到三年內使用的低軌道衛星可以使用其他材料。像羅杰斯這樣的公司正在開始生產現在對正在進行空間應用的客戶具有吸引力的材料。

冗余

飛機內置了大量冗余設備，以確保在發生雷擊時一切正常。通常，有多個系統，因此您可以在發生故障時切換到另一個系統。航空航天工作的方式是它們不是同一供應商提供的。如果存在缺陷，則不希望存在在備份系統上出現相同缺陷的風險。飛機內部存在大量冗余。

發動機可能會死亡，飛機仍然可以在一臺發動機上飛行。電子產品也一樣。如果一個電路板出現故障，通常也會為該系統提供備份。

如果沒有任何備份系統，你會登上SpaceX BFR嗎？ - 圖片來源：SpaceX

選擇標準化流程制造商

當您選擇制造商時為航空和航天制造電路板，確保每個過程都標準化，可重復。您必須擁有過程控制和測量，以確保可重復性始終為100％。客戶可以向制造商的流程索取數據。很多衛星客戶會要求進行DPA型分析，基本上是要破壞好的產品以證明你有合適的電鍍厚度等，一直到SPC過程控制分析所有你不同的過程。

設計必須設計得可靠，并且需要設置制造商以構建它以獲得可靠的工藝。

忘記RoHS

國防，航空和航天領域的RoHS倡議永遠不會適用。一個原因是航空航天可能永遠不會離開含鉛的HASL。風險實在太高了。移動到不同的表面處理，轉向不同的SMT，升高溫度的風險，實際上增加了航空航天產品的潛在風險。我經常與大多數航空航天客戶打交道，而且在航空航天領域看到有一項RoHS類型的計劃絕對沒有任何意義。它始終是HASL。

您可以使用不同的表面處理。例如，您可以使用ENIG，但在裝配過程中，您需要使用含鉛材料。

封裝電子產品

在飛機上，大多數電子產品，如發動機，都處于暴露的環境中。內部唯一的電子設備將是您的娛樂系統，所有廚房照明系統等。駕駛艙也是一個受控制的環境。但是，內部和外部機身之間沒有區別。您以完全相同的方式構建電子設備。它們必須進行封裝和控制。

機身，發動機和機翼電子設備基本上都封裝在密封盒中。因此，電路板本身不會暴露于任何元素。但是它們每天都會受到溫度，熱量和冷循環的影響。

測試，測試和更多測試

電子產品必須進入一整套不同的測試要求，以確保它們不會失敗。許多衛星客戶都有自己的真空室，可以在其中對產品進行溫度循環。它們必須在真空中模仿零重力等物體，它們需要從-50度到+125度，這取決于它們是在低軌道還是地球靜止衛星上工作。

航空方面，如果你想象一架飛機上的發動機控制器，其中一架位于阿拉斯加，一架類似的飛機位于中東的沙漠中，現在你可以看到巨大的溫度變化。當飛機從其中一個環境移動到另一個環境時，您需要確保飛機能夠處理它。當飛機高達10,000英尺時，它處于-50度，這意味著任何暴露的電子設備必須能夠承受該溫度。顯然，當它落在地面上時會面臨升高的溫度。飛機必須每天多次循環通過這些溫度。

因此，當您為航空和航天工業制造電路板時，它需要一整套測試環路，您需要跳過這些測試環路來證明設計是可靠的。您需要能夠為這些類型的環境制造可靠的設計。

不要害怕文書工作

IPC 6012DS是軍事與太空所需的著名文件。它基本上是一個增強的IPC Class 3.您的發布要求，質量要求，最低電鍍等都在這些規范范圍內提升。

在航空和航天領域，文書工作非常龐大。質量控制，測試，報告，微切片分析，FAIRS等的數量非常嚴格。對于剛剛將其提升到一個級別的衛星客戶來說，它甚至更加嚴格。通常，您可以對IPC Class 3進行100％的微切片。一些衛星客戶的微切片占200％。他們只是想確保一切都按照他們想要的方式構建，他們自己的規格甚至超出了IPC Class 3A的范圍。它們對設計規則非常嚴格，對過程控制和發布等都非常嚴格。