В аэрокосмической отрасли любая незначительная ошибка может привести к катастрофическим последствиям, поэтому надежность электронного оборудования очень востребована. Работа плат высокой надежности, являющихся ключевым компонентом аэрокосмических электронных систем, напрямую влияет на безопасность полетов, а также на успех или неудачу миссии.
Аэрокосмическая среда чрезвычайно сложна. При полете в атмосфере самолет должен выдерживать сильные вибрации, значительные изменения давления и температуры воздуха. На примере пассажирского самолета внешняя температура на крейсерской высоте может достигать минус 50 градусов Цельсия, а температура возле двигателя – нескольких сотен градусов Цельсия. В космосе спутники и другие космические аппараты сталкиваются с суровыми условиями, такими как вакуум, космическое излучение и чередующиеся высокие и низкие температуры. Например, когда спутник находится на солнечной стороне, температура может взлететь выше 100 градусов Цельсия, но при попадании на затененную сторону резко упадет до минус 100 градусов Цельсия. В таких экстремальных условиях платы высокой надежности должны обеспечивать стабильную работу электронных систем.
Чтобы адаптироваться к этим экстремальным условиям, выбор материалов для плат высокой надежности чрезвычайно строгий. В качестве подложек часто используются высокоэффективные материалы, такие как полиимид. Полиимид обладает превосходной устойчивостью к высоким-температурам и может сохранять стабильные физические и электрические свойства в средах с высокими-температурами. Температура стеклования обычно составляет от 250 до 350 градусов, что позволяет эффективно избежать деформации подложки, влияющей на работу схемы при высоких температурах. В то же время его устойчивость к низким-температурам также превосходна, он не становится хрупким в условиях низких температур и при этом может сохранять хорошую механическую прочность. Кроме того, полиимид обладает хорошими изоляционными характеристиками, что позволяет предотвратить короткие замыкания и обеспечить стабильную передачу сигнала.
С точки зрения конструкции плата высокой надежности использует концепцию резервирования. Например, для критических цепей будут спроектированы несколько цепей с одной и той же функцией. При выходе из строя одной цепи другие цепи могут немедленно взять на себя управление и обеспечить бесперебойную работу системы. В системе управления спутниками в цепях для ключевых функций, таких как управление ориентацией, часто создается множественное резервирование. Кроме того, конструкция проводки была тщательно оптимизирована за счет разумного планирования расположения линий, снижения помех сигнала и повышения точности передачи сигнала. Благодаря использованию технологии многослойной проводки пространство для проводки увеличивается, а слои земли и питания используются для экранирования, что снижает влияние электромагнитных помех на сигналы.
Платы высокой надежности играют незаменимую роль в различных аэрокосмических системах. В системе управления полетом обеспечивает точную передачу и выполнение команд управления полетом, что связано с регулировкой ориентации самолета и безопасной посадкой. В системах спутниковой связи обеспечение стабильной передачи данных в сложных космических электромагнитных условиях и достижение надежной связи между спутниками и наземными станциями. В навигационной системе космических аппаратов борт повышенной надежности обеспечивает возможность точного приема и обработки навигационных сигналов в дальнем межзвездном пространстве и полет по заданной орбите.
Чтобы обеспечить качество плат высокой надежности, в авиакосмической отрасли создана строгая система контроля качества. Начиная с закупки сырья, каждая партия материалов проходит строгие испытания на предмет соответствия стандартам. Мониторинг в режиме реального времени и проверка качества проводятся для каждого процесса производственного процесса. После завершения производства необходимо провести серию строгих испытаний по моделированию окружающей среды, таких как циклические испытания при высоких и низких температурах, испытания на вибрацию, радиационные испытания и т. д. При испытаниях при высоких и низких температурах смоделируйте температурный диапазон, который продукт может испытывать на протяжении всего своего жизненного цикла, проведите тысячи или даже больше циклических испытаний и проверьте, может ли продукт нормально работать при различных температурах. Только платы высокой надежности, прошедшие все испытания, могут войти в цепочку поставок продукции аэрокосмической отрасли.