Dicas Essenciais de DFM para Projetos Aeroespaciais

Design para Fabricação (DFM) pode ser bastante complexo. Envolve criar produtos que são fáceis de fabricar, garantindo ao mesmo tempo alta qualidade, confiabilidade e custo-efetividade. O DFM também abrange conceitos relacionados como Design para Confiabilidade (DFR), Design para Testabilidade (DFT) e Design para Montagem (DFA).

Na indústria espacial, as demandas do DFM são ainda maiores. Os designers devem levar em conta ambientes extremos, incluindo temperatura, radiação e vácuo. A complexidade aumenta devido aos rigorosos requisitos de confiabilidade e aos diferentes padrões entre agências espaciais como a ESA e a NASA. Componentes que atendem a esses padrões podem ser extremamente caros, com cada revisão da placa adicionando mais despesas. Se você está projetando sua primeira PCB para o espaço ou simplesmente curioso sobre o processo, continue lendo. Até mesmo usuários experientes podem encontrar insights valiosos aqui.

Mantenha Contato Precoce com Seu Fabricante de PCB

Pode parecer óbvio, mas é crucial. Desde o início, você precisa selecionar o empilhamento e os materiais que atendam aos seus requisitos de design e qualidade. Garanta que o prepreg e o núcleo tenham propriedades de baixa liberação de gases, especialmente se sua placa estiver próxima a elementos ópticos. Decida logo se você usará HDI (Interconexão de Alta Densidade), o que pode tornar a PCB menor e mais confiável, embora venha com custos de fabricação e teste mais altos. Você pode definir facilmente μvias no seu empilhamento.

Para aumentar a confiabilidade das conexões, use duas ou mais vias a laser, mesmo para sinais que transportam correntes baixas.

Duas vias no pad. A cor das vias indica a camada inferior e a camada logo acima dela.

Mantenha Contato Precoce com Sua Casa de Montagem

Este ponto crucial é frequentemente negligenciado. Cada casa de montagem tem processos específicos para diferentes footprints, o que significa que o tamanho do footprint deve corresponder aos requisitos da casa de montagem. Para um Modelo de Engenharia (EM), você pode usar componentes não qualificados para o espaço com footprints diferentes. É uma boa prática reservar espaço na sua placa para componentes do Modelo de Voo (FM). Além disso, garanta que todos os footprints estejam atualizados usando um Relatório de Comparação.

Visão de amostra do relatório de comparação

Considere Adesivo para Componentes Mais Pesados

Componentes mais pesados requerem adesivo para estabilidade. Deixe espaço na pegada para este adesivo. Você pode indicar isso colocando informações em outra camada ou designando uma região de exclusão para garantir que nada mais seja colocado nessa área.

Pegada onde a colocação do adesivo é marcada por região de exclusão (dois retângulos vermelhos em ambos os lados)

Não Esqueça dos Testes

Testes são cruciais na indústria espacial porque reparos em órbita não são possíveis. Evite sondar sinais em juntas de solda, pois isso pode adicionar estresse a elas. Em vez disso, coloque pontos de teste em sua placa para uma verificação completa. É útil colocar pontos de GND por perto.

Símbolo esquemático típico para pontos de teste

Ponto de teste na PCB

Permita que Sua Placa Desgaseifique

Até materiais que atendem aos requisitos da indústria espacial podem desgaseificar levemente. Para facilitar isso, use polígonos tracejados na PCB. No entanto, lembre-se de considerar a Integridade do Sinal e a Rede de Distribuição de Energia, pois haverá casos em que um aterramento sólido é necessário.

Propriedades do polígono

Seja Cuidadoso com o Equilíbrio de Cobre

Manter o equilíbrio de cobre entre cada camada é crucial para prevenir deformações e garantir um processo de gravação confiável. O equilíbrio de cobre geralmente assume a forma de pequenos quadrados, círculos ou um plano básico derramado e não está conectado a nenhuma rede.

Exemplo do equilíbrio de cobre

Entretanto, tenha cuidado! Cobre não conectado na sua placa pode se tornar carregado devido à radiação e eventualmente descarregar, causando danos.

Para verificar facilmente a camada de preenchimento de cobre camada por camada, vá para Relatórios -> Informações da Placa; marque Área de Cobre, e clique em Relatório:

Pensamentos Finais

Diferentes padrões (como ECSS, MIL, etc.) podem ser difíceis de ler, mas eles fornecem as melhores diretrizes disponíveis. Este artigo apenas arranhou a superfície do DFM na indústria espacial de uma maneira mais acessível. A indústria espacial prioriza a confiabilidade e considerações de ambientes extremos, tornando-a distinta do design de PCBs na Terra. Espero que esses pontos o guiem na direção certa, garantindo um processo de produção suave com revisões mínimas.