捷创分享:航空电子设备原型 PCBA 打样的抗振设计要点与验证方法
在航空领域,航空电子设备的可靠性直接关乎飞行安全。而 PCBA 打样阶段的抗振设计,是确保设备在复杂振动环境下稳定运行的核心环节。合理的抗振设计要点与科学的验证方法,是打造高质量航空电子设备的基石。今天捷创小编特意整理了相关内容,希望看完后能够帮助到您!
一、抗振设计要点
元器件选型
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高可靠性元器件:航空电子设备需选用经过严格认证、可靠性高的元器件。例如,对于电容,优先选择陶瓷电容中的多层陶瓷贴片电容(MLCC),其具有良好的机械稳定性和电气性能,能承受较大的振动应力。相比之下,普通的铝电解电容在振动环境下,电解液可能出现泄漏,影响设备性能。在电阻器方面,采用金属膜电阻,其抗振性能优于碳膜电阻,可保证在振动过程中电阻值的稳定性。深圳捷创电子在代采贴片物料环节,凭借丰富的行业经验和广泛的供应商资源,严格筛选符合航空标准的高可靠性元器件,为航空电子设备 PCBA 打样的抗振性能提供坚实基础。
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抗振封装形式:元器件的封装形式对其抗振能力影响显著。采用表面贴装技术(SMT)的元器件,相比传统的通孔插装元器件,具有更好的抗振性能。例如,SMT 封装的芯片,其引脚短且牢固地焊接在 PCB 板表面,能有效减少振动对引脚的应力。对于一些关键的集成电路芯片,可选用球栅阵列(BGA)封装,BGA 封装的芯片通过底部的锡球与 PCB 板连接,焊点分布均匀,能更好地承受振动。深圳捷创电子在 SMT 加工环节,熟练掌握各类抗振封装元器件的安装工艺,确保元器件在 PCB 板上的牢固性。
PCB 板设计
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合理的 PCB 板层数与厚度:航空电子设备的 PCB 板应根据实际需求选择合适的层数和厚度。增加 PCB 板的层数,可优化电路布局,减少信号干扰,同时增强 PCB 板的机械强度。一般来说,对于复杂的航空电子设备 PCBA,采用 6 - 8 层的 PCB 板较为合适。在厚度方面,适当增加 PCB 板厚度,如采用 1.6mm - 2.0mm 厚度的板材,可提高 PCB 板的抗弯曲能力,减少振动引起的变形。深圳捷创电子在 PCB 制板环节,根据客户需求,精准定制合适层数和厚度的 PCB 板,满足航空电子设备的抗振要求。
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元器件布局优化:在 Layout 设计时,合理布局元器件至关重要。将质量较大、抗振能力较弱的元器件,如大型变压器、功率模块等,尽量放置在靠近 PCB 板固定点的位置,减少振动时的惯性力。同时,避免将敏感元器件,如晶体振荡器、高精度传感器等,放置在 PCB 板的边缘或易受振动影响的区域。例如,将晶体振荡器放置在 PCB 板的中心位置,并采用加固措施,可有效减少振动对其频率稳定性的影响。深圳捷创电子的设计团队在 Layout 设计时,充分考虑航空电子设备的抗振需求,精心布局元器件,提升 PCBA 的抗振性能。
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加强筋与支撑结构设计:在 PCB 板上设计加强筋和支撑结构,可显著提高 PCB 板的抗振能力。在 PCB 板的边缘或大面积空旷区域,添加金属加强筋,如采用铜箔或铝合金材质的加强筋,增强 PCB 板的刚性。同时,在 PCB 板的关键部位,如元器件密集区域下方,设置支撑点,通过在 PCB 板上安装支撑柱或使用具有一定弹性的支撑材料,如橡胶垫,减少 PCB 板在振动时的变形。深圳捷创电子在 PCB 制板过程中,可根据客户要求,精准设计和制作加强筋与支撑结构,提升 PCB 板的抗振性能。
固定与封装
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可靠的固定方式:航空电子设备的 PCBA 需要采用可靠的固定方式安装在设备外壳内。常见的固定方式有螺丝固定、卡扣固定等。在采用螺丝固定时,选择合适的螺丝规格和材质,确保螺丝能提供足够的紧固力,同时在螺丝与 PCB 板之间添加垫片,防止螺丝松动。卡扣固定则需设计合理的卡扣结构,保证 PCBA 在振动环境下不会因卡扣松动而移位。深圳捷创电子在 PCBA 打样完成后,根据客户的设备结构要求,提供专业的固定方案建议,确保 PCBA 在设备内的稳定性。
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灌封与防护涂层:对航空电子设备的 PCBA 进行灌封和涂覆防护涂层,可进一步提高其抗振性能。灌封材料可选用环氧树脂、聚氨酯等,将 PCBA 完全灌封在密封的外壳内,填充元器件之间的空隙,减少振动对元器件的冲击。防护涂层则可采用三防漆,如丙烯酸三防漆、有机硅三防漆等,涂覆在 PCBA 表面,增强其防潮、防霉、防盐雾性能的同时,也能在一定程度上提高抗振能力。深圳捷创电子在 SMT 加工完成后,可根据客户需求,对 PCBA 进行灌封和涂覆防护涂层,提升 PCBA 的整体防护性能。
二、抗振设计的验证方法
振动测试
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正弦振动测试:采用振动试验台对航空电子设备原型 PCBA 进行正弦振动测试。将 PCBA 固定在振动试验台上,按照相关航空标准,如 RTCA/DO - 160《机载设备环境条件和试验程序》,在一定频率范围内(如 5Hz - 2000Hz),以不同的振动幅值进行正弦振动试验。通过监测 PCBA 在振动过程中的电气性能,如电路的导通性、信号传输的稳定性等,判断 PCBA 是否出现元器件松动、焊点开裂等问题。例如,在 5Hz - 500Hz 频率范围内,以 2g 的振动幅值进行正弦振动测试,持续时间为 10 分钟,若 PCBA 在测试过程中电气性能无异常,则初步表明其抗振性能满足要求。
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随机振动测试:除正弦振动测试外,还需进行随机振动测试。随机振动更能模拟飞机飞行过程中的复杂振动环境。在振动试验台上,按照相关标准设定随机振动的功率谱密度(PSD),对 PCBA 进行随机振动测试。例如,在 20Hz - 2000Hz 频率范围内,PSD 设定为 0.04g2/Hz,持续时间为 30 分钟。测试过程中,通过监测 PCBA 的电气性能和结构完整性,判断其抗振性能。深圳捷创电子与专业的振动测试机构合作,为客户提供全面的振动测试服务,确保航空电子设备原型 PCBA 的抗振设计符合标准要求。
冲击测试
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机械冲击测试:对航空电子设备原型 PCBA 进行机械冲击测试,模拟飞机在起飞、降落或遭遇突发冲击时的情况。采用冲击试验台,按照相关标准,对 PCBA 施加一定幅值的冲击加速度,如 100g - 500g,冲击持续时间为几毫秒到几十毫秒。通过监测 PCBA 在冲击过程中的电气性能和结构完整性,判断其抗冲击能力。例如,对 PCBA 施加 300g 的冲击加速度,冲击持续时间为 11ms,观察 PCBA 是否出现元器件脱落、PCB 板开裂等问题。
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跌落测试:跌落测试也是验证抗振设计的重要方法。将安装好的航空电子设备从一定高度(如 1m - 2m)自由跌落到坚硬的测试平台上,模拟设备在运输或使用过程中可能发生的跌落情况。通过检查 PCBA 在跌落后的电气性能和结构状况,评估其抗振性能。深圳捷创电子在 PCBA 打样完成后,可协助客户进行冲击测试和跌落测试,为客户提供详细的测试报告,确保 PCBA 的抗振设计满足实际使用要求。
深圳捷创电子:航空电子设备 PCBA 打样抗振设计的行业典范
全流程抗振设计服务
深圳捷创电子专注于中小批量 PCBA 一站式服务,在航空电子设备 PCBA 打样抗振设计方面具备全流程优势。在 Layout 设计环节,其专业团队充分考虑航空电子设备的抗振需求,优化设计方案,合理布局元器件,设计加强筋和支撑结构,从源头保障抗振性能。在 PCB 制板环节,选用高可靠性的板材,精确控制 PCB 板的层数和厚度,确保 PCB 板的机械强度和抗振能力。在 SMT 加工环节,凭借高精度的设备和丰富的经验,精准安装抗振封装的元器件,保证元器件在 PCB 板上的牢固性。在代采贴片物料和 BOM 配单环节,严格筛选符合航空标准的高可靠性元器件,为 PCBA 打样的抗振性能提供优质的原材料保障。
8 小时加急抗振设计打样服务响应
深圳捷创电子的 8 小时加急响应服务在满足客户紧急航空电子设备 PCBA 打样需求时表现卓越。在航空领域,产品研发周期紧张,客户可能随时面临紧急项目,需要在短时间内完成 PCBA 打样,同时确保抗振设计符合要求。深圳捷创电子能够迅速响应,在 8 小时内组织专业团队,根据项目特点和抗振设计要求,制定针对性的打样方案,优先安排生产任务。通过优化生产流程、调配优质资源等方式,快速完成 PCBA 打样,并及时进行抗振性能测试,确保产品在满足抗振标准的同时,按时交付给客户,帮助客户抢占市场先机。
一站式服务优化抗振设计协同
深圳捷创电子的一站式服务模式为航空电子设备 PCBA 打样抗振设计提供了高效的协同保障。由于涵盖 Layout 设计、PCB 制板、SMT 加工、代采贴片物料、BOM 配单全流程服务,内部各环节紧密协作。在抗振设计过程中,设计团队、生产团队、采购团队以及质量控制团队等共同参与,根据各自环节的抗振影响因素,协同完成打样任务。设计团队提供抗振优化设计方案,生产团队严格按照设计要求和工艺标准进行生产,采购团队确保符合抗振要求的原材料和元器件的供应,质量控制团队对打样过程中的抗振性能指标进行严格检测和监控。例如,在遇到复杂的航空电子设备 PCBA 打样项目时,各团队通过协同合作,能够迅速准确地落实各项抗振设计要点,提升 PCBA 打样的质量和效率,为航空电子设备制造提供有力支持。选择深圳捷创电子,就是选择品质保障。如果您有 PCBA 制造需求,欢迎随时联系我们。深圳捷创电子将以专业的技术、高效的服务和严格的质量控制,为您提供最满意的 PCBA 打样和小批量生产解决方案,助力您的电子产品在激烈的市场竞争中脱颖而出。