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¿¿ cómo seleccionar el material de PCB para sistemas de comunicación por satélite?

Fabricante de pcb: el espacio es un campo de exploración humana, pero los satélites orbitales que proporcionan comunicaciones por satélite a la tierra y su infraestructura afiliada todavía parecen inalcanzables. Para los dispositivos electrónicos, el espacio puede ser uno de sus peores entornos de trabajo, y los diversos componentes del satélite no deben fallar. Los sistemas de comunicación por satélite requieren materiales de placas de PCB para mantener un excelente rendimiento y alta fiabilidad en entornos hostiles y operaciones en órbita. Pocos materiales de PCB pueden cumplir con los requisitos exigentes y desafiantes de los sistemas de satélites, y solo aquellos materiales de PCB con características especiales pueden ser competentes.

¿¿ qué tipo de material de PCB puede satisfacer el entorno de trabajo en el espacio? Para los satélites que trabajan en entornos de vacío, la baja tasa de Liberación de materiales de PCB es una condición clave. La tasa de escape se refiere a la liberación de gas atrapado en un sólido, como el gas en un material de pcb. Una vez liberado el gas, se condensa en la superficie de diferentes equipos del satélite, lo que puede causar fallas en los circuitos y sistemas.

Por lo general, el proceso de descarga es muy lento, lleva mucho tiempo y requiere pruebas precisas para determinar la cantidad de descarga de materiales de pcb. El Instituto Nacional de estándares de Estados Unidos (ansi) ha desarrollado un método de prueba para la tasa de desgasificación y lo define en el estándar ANSI / ASTM e595 - 84. La Administración Nacional de Aeronáutica y del espacio (nasa) de Estados Unidos utiliza esta norma en combinación con su método interno de prueba SP - R - 022A para probar los cambios de masa del material después de la deflación en condiciones de vacío, evaluando así la tasa de deflación. Las pruebas encontraron que los materiales basados en politetrafluoroentón (ptfe), como los materiales compuestos de PCB Roger sàrt / carburo cementado y hidrocarburos tmm, tienen un alto grado de resistencia a la descarga.

Los materiales de PCB termoestables de la serie TMM han demostrado ser adecuados para sistemas de comunicación por satélite que requieren alta fiabilidad. Consta de una serie de cerámica, hidrocarburos y polímeros termoestables. Su constante dieléctrica (valor dk) en la dirección del eje Z (dirección del espesor) oscila entre 3,27 y 12,85, y sus excelentes características son muy adecuadas para satélites en órbita y entornos de trabajo similares y desafiantes.

Además de las condiciones de vacío, el material de PCB en el espacio debe ser capaz de aplicarse a una variedad de temperaturas extremas además de las aplicaciones tradicionales. El entorno espacial suele ser frío y oscuro. Cuando el satélite está a la sombra de la tierra, la temperatura ambiente será muy baja debido a la falta de regulación atmosférica. Por el contrario, cuando el satélite está expuesto al sol, el entorno de funcionamiento del satélite puede alcanzar la temperatura del horno. Los satélites en órbita continúan circulando a temperaturas tan extremas. Tanto en las aplicaciones de satélites geoestacionarios como de satélites geoestacionarios, puede traer un gran impacto de temperatura al material de la placa de circuito, por lo que se requiere que el material de PCB tenga una propiedad térmica particularmente buena.

¿¿ cómo medir si el material de PCB es adecuado para satélites? Uno de los indicadores característicos clave es la tasa de variación de la constante dieléctrica del material de PCB con la temperatura de trabajo. Idealmente, el material de PCB utilizado en el espacio no solo puede ser adecuado para un amplio rango de temperatura, sino que también tiene pocos cambios en la constante dieléctrica dentro de ese rango de temperatura. El coeficiente de temperatura constante dieléctrica (tcdk) del material de PCB puede reflejar claramente la estabilidad del material. En entornos comerciales, industriales, militares y espaciales, los materiales de PCB deben ser capaces de soportar grandes fluctuaciones de temperatura. La mayoría de las líneas de transmisión de alta frecuencia utilizadas en las comunicaciones por satélite tienen una resistencia característica de 50 angstroms. Los cambios en la constante dieléctrica del material de PCB provocan cambios en la resistencia característica, lo que conduce a diferencias en el rendimiento del circuito, como cambios en las características de amplitud y fase.

En las aplicaciones de circuitos espaciales, es necesario utilizar materiales de PCB con valores más bajos del coeficiente de temperatura de la constante dieléctrica (tcdk), lo que puede reducir los cambios de rendimiento causados por los cambios de temperatura de la constante dieléctrica. El material TMM está diseñado para funcionar en un rango de temperaturas que puede oscilar entre - 55 ° C y + 125 ° c, lo que permite hacer frente a las temperaturas extremas de los satélites en entornos espaciales. A temperaturas extremas, la constante dieléctrica de estos materiales de PCB cambia muy poco. Para los materiales TMM con el valor constante dieléctrico más bajo, la constante dieléctrica aumentará ligeramente; Para los materiales TMM con un valor constante dieléctrico de 6 o más, la constante dieléctrica la constante disminuirá ligeramente.

Por ejemplo, para los laminados tmm3 con una constante dieléctrica de 3,27 en la dirección del eje Z (espesor) con una frecuencia de 10 ghz, el tcdk es muy bajo, solo + 37 ppm / ° K. Otro material de PCB TMM cuya constante dieléctrica cambia en una dirección positiva es el laminado tmm4, que tiene una constante dieléctrica de 4,50 en el eje z a una frecuencia de 10 ghz. La disminución de la constante dieléctrica del material de PCB tmm6 con la variación de temperatura es casi insignificante. Su constante dieléctrica en la dirección del eje Z es de 6,00, y el tcdk es muy bajo, a - 11 ppm / ° K. En general, se considera que los materiales de PCB con un valor absoluto de tcdk inferior o igual a 50 ppm / ° k tienen propiedades de temperatura bastante buenas.

Los materiales de PCB de la serie TMM proporcionan a los diseñadores de circuitos una amplia gama de valores constantes dieléctrico opcionales. Los diseñadores pueden miniaturizar el circuito y ahorrar espacio seleccionando la constante dieléctrica del material de pcb. Esto se puede lograr utilizando un material de PCB con un valor constante dieléctrico más alto (cuando la línea de transmisión tiene el mismo Circuito de Resistencia característica, el tamaño del Circuito del material de PCB con una constante dieléctrica baja es relativamente grande). Por lo general, el precio de esta miniaturización del circuito es un material ligeramente peor, tcdk, aunque no es el caso de los materiales TMM con valores constantes dieléctrico más altos. Por ejemplo, el valor constante dieléctrica del eje Z del material tmm10 a 10 GHz es de 9,20, y el valor tcdk es tan bajo como - 38 ppm / ° K. Para lograr una miniaturización extrema, la constante dieléctrica del material de PCB tmm13i en el eje Z es de 12,85, y su valor tcdk es de - 70 ppm / ° k, lo que sigue siendo aceptable.

El material de PCB tmm13i es altamente isotrópico y su constante dieléctrica en los tres ejes direccionales (x, y, z) es cercana a 12,85. La mayoría de los materiales son isotrópicos, y la constante dieléctrica del eje Z es diferente de los valores de la constante dieléctrica del eje X e Y. Para la mayoría de los circuitos, como los de MICROSTRIP y banda, la preocupación principal es la constante dieléctrica en la dirección del eje z, ya que la mayor parte del campo electromagnético (em) de estas líneas de transmisión pasa por esta dirección del material. Pero para los circuitos con campos em en el plano X - y, los materiales isotrópicos pueden proporcionar propiedades predecibles. Para los circuitos que requieren el uso de materiales isotrópicos, el material tmm10i tiene una mejor propiedad isotrópica y es una versión mejorada del material tmm10 estándar. El valor constante dieléctrico del eje Z del material tmm10i es ligeramente superior al del material tmm10. El tmm10i tiene una constante dieléctrica del eje Z de 9,80 a una frecuencia de 10 ghz, y el material tmm10 es de 9,20.

Los cambios de temperatura juegan un papel decisivo en la selección de los materiales de PCB utilizados en el espacio, y otro parámetro clave que preocupa a los diseñadores de circuitos es el coeficiente de expansión térmica (cte) de los materiales de pcb. El Cte se puede utilizar para medir los cambios de tamaño de los materiales de PCB durante el calentamiento y enfriamiento. Debido a que la mayoría de los materiales de PCB se expandirán y contraerán hasta cierto punto, los materiales con Cte de 0 ppm / ° k son muy raros. Idealmente, los valores del Cte deben ser lo más bajos posible o cerca de los valores del material conductor, como la lámina de cobre que cubre el material del PCB (el Cte es de aproximadamente 17 ppm / ° c), de modo que los medios en contacto entre sí y la lámina de cobre puedan producir un cambio mínimo de tensión térmica. El material TMM tiene un rango de valores Cte de 15 a 26 ppm / ° k en tres ejes (x, y, z), muy cerca del cobre. Por lo tanto, incluso en entornos satelitales con un amplio rango de temperatura, sus circuitos todavía tienen una alta fiabilidad. El IPCB es un fabricante de PCB de alta precisión y alta calidad, como: PCB Isola 370hr, PCB de alta frecuencia, PCB de alta velocidad, sustrato ic, tablero de prueba ic, PCB de resistencia, PCB hdi, PCB flexible rigid, PCB ciega enterrada, PCB avanzado, PCB de microondas, PCB telfon y otros IPCB son buenos en la fabricación de pcb.