航空航天电子设计指南

 

在设计和开发航空系统、电子设备和嵌入其中的 PCB 时，更加严格的监管带来了更大的压力。不遵守这些规则可能导致航空产品过早失效或根本无法起飞。掌握监管要求并非易事，幸运的是，有一套设计指南可以帮助航空设计师和工程师创建更安全、更可靠的PCB，并有助于更有效和正确地采用可制造性设计（DFM）用于产品开发。

 

PCB 设计指南

 

航空PCB必须能在无法进行维护和维修的恶劣环境中运行，对于制造过程更加严格。下列设计指南和最佳实践给出了电路板制造、元件选择和采集以及 PCB 组装时最重要的考虑因素：

◆选择高质量的材料，因为电路板必须满足合适的刚性、 刚性 - 柔性或柔性标准以及热量和电气要求，才能可靠运行；

◆确保电路板具有足够的间距、间隙和钻孔。

◆选择具有 DFM 指南的合同制造商（CM）来检查这些规范在开发 PCB 时，电路板元件的选择和采集也是重要的考虑因素。假冒和低质量的组件比比皆是，会对航空系统安全可靠的部署和运行构成最严重的威胁。

 

所选择的合同制造商必须满足下列要求：只从符合监管标准和测试的公司处采购材料；具有可追溯的供应链；满足所需的性能标准。如果无意中使用了假冒组件，可能会导致对公司供应链的监管审查越来越严格，甚至可能导致被整个行业封禁。

 

质量控制

 

质量控制对于航空 PCB 组装至关重要，元件和电路板的耐用性有助于航空电子设备的成功。公司必须拥有一个定义明确的文件化质量管理体系（QMS），才能向航空业供应系统、电子设备和 PCB。能否符合 QMS 标准取决于内部质量管理和合同制造商构建的质量控制体系。

质量控制还包括设计，PCB 组装过程中放置组件的准确性与 PCB 布局的精度直接相关。工程师和设计师应遵循合同制造商制定的电路板布局提示。但是，合同制造商通常不了解电路操作等因素，并且很可能无法识别错误，例如可能严重影响电 路板功能的错误的组件位置。封装和丝印应严格参照标识符、 Pin 1 和极性指示，以确保合同制造商可以正确对齐所选组件。

法规还规定了在何处可以放置商标和其他标记。 随着各个公司竞相创造能突破行业界限的创新解决方案，商用太空市场将会继续增长。美国美林银行于 2017 年发布的预估数据表明，未来三十年航天业的规模将增长8倍，至少达到 2.7 万亿美元。根据摩根士丹利的前景预测，该市场到 2040 年将达到 1.1 万亿美元。商用太空市场的一个领域是轨道卫星的维护和制造。迄今为止，只有哈勃太空望远镜和国际空间站在轨道上进行了维修。不过，美国和英国的公司计划在未来十年内启动在轨维修服务，例如加油和重新定位。

 

标准和法规

 

工程师和设计师应该研究并熟悉适用的标准和规定，来为航空航天工业提供零件和系统。在关键航空航天工业标准中，制造过程是重要的组成部分，包括 AS9100D QMS 标准和 ISO 9100，这是公认的国际标准化组织（ISO）的 QMS 基准，其中还有其他几个标准。AS9100D 由汽车工程师协会（SAE）开发和监管，定义了航空航天工业供应商的 QMS 要求。它涵盖内部和外包的制造流程以及管理职责，强调客户满意度。

适用于 PCB 开发的其他航空航天特定行业标准包括 AS5553A，它为供应链中每个采购或集成将用于航空航天平台的组件的组织规定了要求，此外还有 AS478N 标准，它规定了航空航天标记的类型和位置。

要成为航空航天产品的首选开发商，与航空航天合同制造商建立合作关系至关重要，这些合同制造商也支持、理解并符合这些标准。

 

结论

 

通过采用这些设计指南，工程师和设计人员可以避免将延迟或磨损其航空 PCB 设计的最常见错误。由于航空航天 PCB 设计和开发受到严格监管，并要求供应商确保其合同制造商合格，因此工程师必须选择能帮助他们遵守相关法规的合作伙伴，从信誉良好的公司处采购材料，并协助提供关键的反馈，这将最终帮助他们改进设计。