Tecnologia PCBA - I migliori connettori per circuiti stampati aerospaziali

Guardare il cielo limpido di notte può essere affascinante e persino terapeutico. Dal punto di vista sicuro della terra, lo spazio sembra essere tranquillo e sicuro. Tuttavia, per veicoli spaziali, orbite e interplanetarie, la situazione è esattamente l'opposto. L'ambiente spaziale causerà molti pericoli ai sistemi meccanici ed elettrici. Questi includono radiazioni, temperature estreme e vibrazioni evidenti durante il volo.

I sistemi elettronici e i PCBA sono generalmente immuni all'influenza esterna del veicolo spaziale in una certa misura, ma non sono immuni. Ad esempio, alcune particelle di radiazione possono effettivamente penetrare qualsiasi materiale e rappresentare una minaccia per il circuito stampato, principalmente per impedire l'utilizzo di elettroni di radiazione. Questi pericoli si sono estesi da schede e componenti singoli a sistemi elettronici più grandi, il che significa che la scelta dei connettori PCB aerospaziali è fondamentale per le prestazioni e l'affidabilità del sistema.

Diamo un'occhiata alle sfide dell'interconnessione del circuito dei veicoli spaziali e come fare la scelta migliore per la progettazione del PCBA dell'aviazione.

La sfida della connessione PCB nello spazio

Prima di discutere le sfide specifiche dei connettori PCB aerospaziali, è utile comprendere l'ambiente di lavoro del veicolo spaziale. Lo spazio comprende tutte le altitudini sopra o fuori la terra.

L'atmosfera terrestre è composta da cinque strati. Ad eccezione del livello medio che si estende da 50 km a 85 km, tutti questi di solito sono costituiti da piattaforme che contengono avionica o elettronica su aerei, veicoli spaziali e satelliti (i più comuni veicoli aerospaziali). Ognuno ha condizioni ambientali specifiche e alcune di esse sono pericolose.

I pericoli dei connettori PCBA nell'ambiente spaziale

Quando si opera nello spazio, ci sono tre pericoli principali per le piattaforme e i sistemi elettronici, vale a dire schede e connettori. Si tratta di vibrazioni e urti, temperature estreme e radiazioni.

1. Rischio di vibrazioni

Le vibrazioni sono la questione più preoccupante di tutte le navicelle spaziali. Si è verificata una scossa elettrica durante il lancio. Gli effetti più distruttivi sono frattura o deformazione materiale (possibilmente istantanea) e affaticamento materiale, che può causare effetti a lungo termine.

2. Pericoli di temperatura

Per i connettori di scheda, il pericolo di temperature estreme è di solito più un problema interno che un problema esterno. Ad esempio, durante il lancio, temperature superiori a 3.000°C (o vicine a 6.000°F) possono verificarsi vicino al motore a razzo. Questi superano i limiti di temperatura PCBA e si applicano alla maggior parte dei materiali utilizzati nei sistemi avionici. Pertanto, i sistemi di isolamento e controllo termico sono veicoli spaziali aerei critici.

3. Rischi di radiazioni

Il pericolo più pericoloso nello spazio può essere la radiazione ionizzante ad alta energia, che può apparire in qualsiasi atmosfera terrestre oltre. Alcune particelle di radiazione possono penetrare praticamente qualsiasi materiale e causare l'accumulo di cariche sugli elementi conduttivi o la dislocazione degli atomi, influenzando così la funzione del dispositivo. Simile alle vibrazioni e agli urti, possono verificarsi effetti di singolo evento (SEE) o problemi.

Una volta compresi i pericoli dei connettori PCB aerospaziali, una serie di linee guida ti aiuterà a fare la scelta migliore.

Ci sono molti connettori PCBA disponibili e scegliere il tipo migliore per la vostra applicazione non è una semplice raccomandazione. La selezione dei connettori non può essere effettuata separatamente. È necessario comprendere il tipo di connettore del PCBA o dispositivo elettronico a cui il circuito deve essere collegato per ottimizzare il segnale TX/RX e la trasmissione di potenza. Ci sono anche alcuni problemi fisici, come lo spazio dell'alloggiamento e il cablaggio, e l'allineamento dei cavi o dei fori dei connettori.

Inoltre, poiché il connettore è un componente di circuito, deve essere conforme agli standard dell'industria aerospaziale per la produzione di PCBA, garantendo che i requisiti di prova per connettori adeguati a livello di spazio siano soddisfatti. Pertanto, il modo migliore per scegliere connettori aerospaziali per il vostro progetto richiede di incorporare tutti i seguenti elementi:

Precauzioni per la selezione dei connettori PCB aerospaziali

1. Requisiti normativi

I connettori utilizzati sulle piattaforme aerospaziali devono soddisfare i requisiti di materiale specificati di seguito EIA/ECA-364-18B, lo standard EIA-364-13E per l'accoppiamento e la rimozione, come detto, della continuità durante gli urti meccanici EIA-364-27C e altri programmi di prova basati sull'ambiente di installazione.

2. Condizioni ambientali esterne

Per cavi e connettori esterni, l'intervallo di temperatura e l'esposizione alle radiazioni sono le considerazioni principali.

3. Condizioni ambientali interne

I problemi ambientali interni includono l'intervallo di temperatura, l'umidità, l'EMI ambientale e le radiazioni esterne che possono penetrare all'interno del veicolo spaziale.

4. Requisiti operativi

Per la maggior parte dei veicoli spaziali, i sistemi elettronici compresi i connettori non possono essere riparati o sostituiti. Pertanto, quando si seleziona il connettore migliore, devono essere stabiliti e utilizzati chiari requisiti operativi di durata utile.

Lavorare nello spazio può essere pericoloso; Le norme rigorose stabilite dall'industria aerospaziale devono essere rispettate. Le considerazioni principali che influenzano la decisione del connettore includono la valutazione dell'ambiente interno ed esterno della navicella spaziale e se il PCBA fa parte di un sistema mission-critical.

Oltre alle considerazioni di cui sopra, anche la gestione della supply chain delle parti può essere un problema importante.

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