Основные советы по проектированию для производства в аэрокосмических проектах

Проектирование с учетом производства (DFM) может быть довольно сложным. Оно включает создание продуктов, легких в производстве, при этом обеспечивая высокое качество, надежность и экономическую эффективность. DFM также охватывает связанные концепции, такие как Проектирование с учетом надежности (DFR), Проектирование с учетом тестируемости (DFT) и Проектирование с учетом сборки (DFA).

В космической отрасли требования DFM еще выше. Конструкторы должны учитывать экстремальные условия, включая температуру, радиацию и вакуум. Сложность увеличивается из-за строгих требований к надежности и различных стандартов разных космических агентств, таких как ЕКА и НАСА. Компоненты, соответствующие этим стандартам, могут быть чрезвычайно дорогими, причем каждая ревизия платы добавляет дополнительные расходы. Будь вы проектируете свою первую печатную плату для космоса или просто интересуетесь процессом, продолжайте читать. Даже опытные пользователи могут найти здесь ценные идеи.

Поддерживайте ранний контакт с производителем вашей печатной платы

Это может показаться очевидным, но это крайне важно. С самого начала вам нужно выбрать стек и материалы, которые соответствуют вашим требованиям к дизайну и качеству. Убедитесь, что препрег и сердцевина обладают низкими свойствами выделения газов, особенно если ваша плата будет находиться рядом с оптическими элементами. Решите заранее, будете ли вы использовать HDI (High Density Interconnect), что может сделать печатную плату меньше и надежнее, хотя это сопряжено с более высокими затратами на производство и тестирование. Вы легко можете определить μvias в вашем стеке.

Для повышения надежности соединений используйте два или более лазерных виас, даже для сигналов, переносящих низкие токи.

Два виаса в пэде. Цвет виасов указывает на нижний слой и слой, находящийся непосредственно над ним.

Поддерживайте ранний контакт с вашим монтажным предприятием

Этот важный момент часто упускают из виду. Каждое монтажное предприятие имеет специфические процессы для разных посадочных мест, что означает, что размер посадочного места должен соответствовать требованиям монтажного предприятия. Для инженерного образца (EM) вы можете использовать компоненты, не квалифицированные для космоса, с разными посадочными местами. Хорошей практикой является резервирование места на вашей плате для компонентов модели полета (FM). Кроме того, убедитесь, что все посадочные места актуальны, используя отчет о сравнении.

Примерный вид отчета о сравнении

Рассмотрите использование клея для тяжелых компонентов

Более тяжелые компоненты требуют использования клея для обеспечения стабильности. Оставьте место на площадке для этого клея. Вы можете указать это, разместив информацию на другом слое или обозначив зону запрета размещения, чтобы ничего другого не было размещено в этой области.

Площадка, где места для нанесения клея обозначены зоной запрета размещения (два красных прямоугольника по обе стороны)

Не Забывайте о Тестировании

Тестирование критически важно в космической отрасли, поскольку ремонт на орбите невозможен. Избегайте проверки сигналов на местах пайки, так как это может увеличить нагрузку на них. Вместо этого разместите тестовые точки на вашей плате для тщательной проверки. Полезно размещать точки GND поблизости.

Типичный символ схемы для тестовых точек

Тестовая точка на печатной плате

Позвольте Вашей Плате Выгазироваться

Даже материалы, соответствующие требованиям космической отрасли, могут незначительно выгазироваться. Для облегчения этого используйте штрихованные полигоны на печатной плате. Однако помните, что нужно учитывать Целостность Сигнала и Сеть Распределения Энергии, так как будут случаи, когда необходимо использовать сплошную землю.

Свойства полигона

Будьте Осторожны с Балансом Меди

Поддержание баланса меди между слоями критически важно для предотвращения искривления и обеспечения надежного процесса травления. Баланс меди обычно достигается за счет маленьких квадратов, кругов или базового заливного слоя и не соединяется ни с одной сетью.

Пример баланса меди

Однако будьте осторожны! Несоединенная медь на вашей плате может заряжаться из-за радиации и в конечном итоге разрядиться, вызывая повреждения.

Чтобы легко проверить слой заливки медью по слоям, перейдите в Отчеты -> Информация о плате; отметьте Площадь меди и нажмите Отчет:

Заключительные мысли

Различные стандарты (такие как ECSS, MIL и т.д.) могут быть сложными для понимания, но они предоставляют лучшие доступные рекомендации. Эта статья лишь слегка коснулась темы DFM в космической отрасли более доступным способом. Космическая отрасль придает приоритет надежности и учету экстремальных условий, что делает ее отличной от проектирования печатных плат на Земле. Я надеюсь, что эти моменты направят вас в правильном направлении, обеспечивая гладкий процесс производства с минимальным количеством корректировок.