您是否看過(guò)火箭發(fā)射？即使您的觀點(diǎn)來(lái)自電視廣播，也幾乎不可能不懷疑發(fā)射火箭所需的巨大力量。伴隨著這種力的是強(qiáng)烈的熱量。實(shí)際上，火箭發(fā)射過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度約為3200°C（5792°F）。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PCBA上最常用的金屬。例如，銅，金和銀的熔點(diǎn)分別約為1084°C，1,063°C和961°C。顯然，這意味著必須保護(hù)航天器上的板免受這些過(guò)高的溫度。

空間是一個(gè)嚴(yán)酷的環(huán)境，制造PCBA的關(guān)鍵在于 承受極端環(huán)境。與空間有關(guān)的許多困難（包括輻射，壓力和腐蝕）中，溫度可能是最重要且最難解決的。這是由于這樣一個(gè)事實(shí)，即問題不僅限于高溫，還包括極低的溫度以及它們之間的循環(huán)。讓我們看一下航空航天電子產(chǎn)品的PCB溫度限制，以及如何設(shè)計(jì)能夠在各種空間環(huán)境下可靠地滿足其任務(wù)要求的電路板。

航空航天PCB溫度限制

盡管這似乎違反直覺，但在設(shè)計(jì)和制造用于航空航天平臺(tái)的PCBA時(shí)，發(fā)射時(shí)的溫度過(guò)高并不是主要問題。平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)解決了這個(gè)問題。對(duì)于必須折返的車輛也是如此，其中產(chǎn)生的熱量是車輛速度的函數(shù)。即使這樣，與其他火箭相比，航天飛機(jī)再入的溫度也相對(duì)較低，約為1,600°C（2,900°F）。這并不是說(shuō)溫度不是電路板的問題。它的確是。但是，根據(jù)車輛的任務(wù)，對(duì)溫度的關(guān)注有所不同，如下所述。

運(yùn)載火箭的溫度限制

太空任務(wù)可以分為兩種類型：飛行和軌道。太空飛行通常是往返探索性任務(wù)；如那個(gè)阿波羅登月之旅，其中包括運(yùn)載火箭。在這些飛行中，航天器通過(guò)行星體的大氣層和外層空間的上升和下降時(shí)可能會(huì)受到不同的溫度區(qū)域的影響。例如，我們太陽(yáng)系中的每個(gè)行星都有不同的表面溫度范圍。

在特定星球的大氣中飛行的航天器會(huì)受到外部溫度的影響，這些溫度取決于與太陽(yáng)之間的距離和交通工具表面與太陽(yáng)的方向以及行星體上方的高度。例如，太空飛行器在地球大氣層中的溫度受太陽(yáng)通量，來(lái)自地球的紅外輻射和反照率（來(lái)自地球表面的反射光）的影響。從地球。在許多情況下，這些溫度類似于該物體的表面溫度。有趣的是，我們太陽(yáng)系中行星的溫度范圍并未嚴(yán)格按照距太陽(yáng)的距離進(jìn)行調(diào)整，這表明大氣條件對(duì)航天器熱條件的重要性。

運(yùn)載火箭也會(huì)由于運(yùn)動(dòng)而受到溫度變化的影響。例如，為了逃避地球的引力，運(yùn)載火箭必須達(dá)到7.9 km / s的速度（從角度來(lái)看，這大約是聲速的20倍）。因此，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)附近的溫度可能高于3,000°C（或接近6,000°F）。設(shè)計(jì)用于這些環(huán)境的運(yùn)載火箭需要為其配備控制系統(tǒng)，以減輕這些極端溫度的影響，就像繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星所做的那樣。

衛(wèi)星溫度限制

軌道或衛(wèi)星也受到溫度的限制，溫度范圍可能從烈熱到極冷。衛(wèi)星必須承受的溫度范圍取決于地球大氣層在其中部署。通常，這些是大氣層，電離層和熱層。

顯然，無(wú)論您是為太空飛行器還是為衛(wèi)星開發(fā)板，都存在溫度問題。在大多數(shù)情況下（但不是全部），PCBA不會(huì)直接暴露在大氣的極端溫度范圍內(nèi)。然而，這些溫度如果不降低將影響車輛的內(nèi)部環(huán)境。因此，航空航天器必須包括溫度控制系統(tǒng)（TCS）。TCS監(jiān)視人員艙，貨物區(qū)域和航天器其他區(qū)域的內(nèi)部環(huán)境，并根據(jù)需要調(diào)整加熱或冷卻以保持環(huán)境溫度。TCS的有效性可能會(huì)因多種因素而變化很大，包括復(fù)雜性，任務(wù)和成本，并且在極端溫度或循環(huán)的情況下，不應(yīng)僅依靠TCS的有效性。

承受PCB溫度限制的建筑板

PCBA設(shè)計(jì)的溫度注意事項(xiàng)始于 制造熱設(shè)計(jì)，其中包括根據(jù)熱膨脹系數(shù)（CTE）進(jìn)行材料選擇，選擇足夠的銅重量和散熱措施以及放置有助于 散熱和分布。除了這些操作（應(yīng)根據(jù)航天器的類型，任務(wù)和環(huán)境，以電路板可能遇到的實(shí)際PCB溫度限制為指導(dǎo)）外，還應(yīng)執(zhí)行以下操作：

l選擇可以承受環(huán)境條件的組件

組件的選擇是航空航天板設(shè)計(jì)最重要的決定之一。必須確保您的供應(yīng)鏈可追溯AS9100，并且組件滿足其記錄的熱性能目標(biāo)。

l驗(yàn)證組件的熱額定值

重要的是，不僅要選擇滿足熱量要求的組件，而且還要驗(yàn)證它們?cè)诓僮鳝h(huán)境中的性能。這可能需要進(jìn)行特殊測(cè)試；例如在未經(jīng)驗(yàn)證的新組件上進(jìn)行的破壞性物理分析（DPA），因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，一旦部署，就無(wú)法修復(fù)或更換電路板故障。

l選擇可以承受熱循環(huán)的材料

您的電路板很可能會(huì)經(jīng)受反復(fù)的熱循環(huán)。對(duì)于在軌道上停留多年的衛(wèi)星，選擇材料 能夠承受日常溫度波動(dòng)的設(shè)計(jì)必須是主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。

l選擇認(rèn)證的合同制造商（CM）

為了確保董事會(huì)符合所有要求 航空航天標(biāo)準(zhǔn)， 包含 AS9100D要求 為了進(jìn)行質(zhì)量控制，必須與經(jīng)驗(yàn)豐富且經(jīng)過(guò)認(rèn)證的航空航天CM合作。

設(shè)計(jì)和制造用于空間的PCBA要求您了解要在其中部署電路板的環(huán)境的PCB溫度限制。基于此，您需要制定太空船的位置或路徑的設(shè)計(jì)動(dòng)作。