聚酰亚胺与FR4：哪种最适合航空航天PCB？

人文精神是不屈不挠的。集体而言，我们具有面对和征服曾经似乎无法克服的障碍的不可否认的能力。飞行就是一个很好的例子。我们之所以惊叹于鸟类，是因为它们能够随意地从一个地方到另一个地方飞行，从而避免了在我们例行穿越天空时避开它们。到2020年，估计全球将有4000万航班载客和/或货运。是的，哇！这不包括军事或太空飞行。确实如此；但是，请准确展示我们为实现目标所需的适应能力。

尽管对于任何类型的飞行都有类似的基本要求，但是随着我们从地球向外延伸，还必须解决其他一些问题。这包括驱动，监视和控制飞行器的电子系统。对于太空平台，这意味着我们必须开发能够在太空船超越并超越大气层的极端环境条件下运行的PCB。卫星技术已部署。这样做的主要问题是选择最佳的电路板材料。让我们看一下为什么这对于航空航天PCB如此重要，然后比较两个常见的选择：聚酰亚胺和FR4；确定哪个是您开发的更好选择。

航空航天PCB材料注意事项和偏好

施工过程PCBA的制造基本上分为两个主要阶段：制造和组装。制造的首要选择是使用哪种材料。不幸的是，这种选择并不总是得到应有的重视。主要原因是许多电路设计软件程序的默认介电材料类型基本FR4，适用于广泛的应用。

尽管有时可接受的足够好，但有时也不够。对于包括航空航天PCB开发的情况，一种替代材料类型；例如聚酰亚胺，并保证了更好的材料选择过程，其中包括了解PCB材料特性以及它们如何影响您的电路板制造。由于空间系统中使用的电路板必须在危险环境中运行，因此有必要对航天电子产品的PCB材料选择。必须考虑的主要问题如下：

航空航天PCB材料的注意事项

l强度

由于航天器发射和飞行期间可能会遇到振动和机械应力，因此板的强度非常重要。

l耐用性

与几乎所有其他PCB安装不同，卫星部署实际上不存在在需要时进行维修和更换板的能力。

l热阻

面对极端温度和变化不断运行的能力是航空航天PCBA的最重要要求之一。

l稳定性

太空中的温度可能会非常高或极低，这取决于太阳的位置和方向。承受这些极限的能力是任何航天器系统的基本要求。

l循环

除了自身的极端温度外，航天器及其系统还必须并且必须能够承受冷热之间的反复循环。

l弹性

并非所有的航天PCB都必须具有弹性或柔韧性。但是，有很多功能，包括多板及其互连（例如，在CubeSat中使用的）。

l耐化学性

外部化学污染物的引入会影响航空系统的内部区域。其中最重要的是空间辐射效应。但是，其他类型的污染也是可能的，尤其是在存在水分的情况下。为避免这种情况，对密封包装进行氮气吹扫和密封，以使型腔中的水分尽可能少，并使用保形涂层。

航空航天PCB最常用的材料是FR4和聚酰亚胺。FR4是大多数PCB应用中的不错的通用选择，而聚酰亚胺具有出色的灵活性和散热特性，使其成为某些部署的最佳选择。让我们从上面列出的对航空航天PCB材料最重要的角度来看这些选项。

航空板用聚酰亚胺与FR4的比较

航空PCB的制造受到许多法规的约束 标准。此外，航空航天板必须遵守以下规范IPC-6012DS 航天和军用航空电子应用附录要IPC-6012D 刚性印制板和IPC-6013D 挠性/刚挠印制板的鉴定和性能规范。由于聚酰亚胺和碱性FR4通常都满足航空航天板的法规要求，因此有必要考虑明确的注意事项。例如下表中列出的内容，以便针对特定应用程序做出明智的决定。

选择适合您应用的最佳航空航天PCB材料

 

*表格中的条目指的是基本FR4，这是整个PCB行业中的伪标准板材料类型。有; 但是，其他版本的FR4可能会显示出对航空航天应用更有利的性能。

如上表所示，聚酰亚胺和FR4在目标航天PCB方面确实有所不同。一种明显的变化是弹性或柔韧性。聚酰亚胺是一种柔性材料，用于柔性和刚性/柔性板，而FR4用于刚性PCB。即便如此，聚酰亚胺实际上比FR4强。这种特性使聚酰亚胺具有更好的耐久性。如果要考虑极端温度和热循环，则聚酰亚胺也是优选的，而两种材料在抵抗污染方面都表现良好。

问题的答案取决于它。对于某些应用，聚酰亚胺是最佳选择。但是，我们必须通过指出某些航天器的内部环境条件受到热量管理系统（TMS）的严格监管，从而放松对PCB的要求并允许使用FR4。另一个考虑因素是电路板设计。柔性板也有完全不同的设计准则，例如避免在弯曲区域使用过孔；尽可能弯曲痕迹，以增加使用寿命，并减少内部铜开裂的风险；以45-60度的角度将交叉影线的铜倒入（某些制造商可能使用不同的数字）以增加可弯曲性；相对于弯曲半径的层数；和其他设计选择。

针对不同行业的开发板通常意味着调整您的材料选择过程，以确保做出最佳选择。在为航空航天业设计和建造必须考虑极端环境的PCB时，这种适应性尤为重要。