航空宇宙・航空機用PCBの主要設計ガイドライン：信頼性とコンプライアンスの確保

航空宇宙・航空機産業は、航空旅行の増加に伴い最も急速に成長している産業の一つです。移動時間を大幅に短縮できるため、今後も航空需要の拡大が見込まれており、それに伴い航空宇宙・航空機用途向けPCBの需要も高まっています。これらのPCBは、一般的な民生用や産業用電子機器とは異なる特別な要件を満たす必要があります。高温や過酷な環境条件下で使用されるため、これらの条件が製品寿命を制限する可能性があるからです。したがって、航空宇宙・航空機用PCBを設計するエレクトロニクスエンジニアは、設計時にいくつかの重要なポイントを押さえておく必要があります。本記事では、航空宇宙・航空機用PCB設計者が厳守すべき重要なガイドラインのいくつかに焦点を当てて解説します。

航空宇宙用PCBがさらされる環境条件

航空宇宙・航空機用PCBは、以下を含む多様な環境条件にさらされます：

高温： 航空宇宙用PCBは、最大150℃に達する温度環境で動作する可能性があります。
衝撃・振動： 宇宙空間では過度な振動や衝撃にさらされます。
無線周波数（RF）： 航空機では各種無線信号を使用して通信を行います。
放射線： 宇宙空間には高レベルの放射線が存在し、長期間さらされるとPCB駆動デバイスの性能が低下し、故障の原因となります。

航空宇宙・航空機用途PCB設計時に考慮すべき重要な要素

適切な銅厚の選定：
これはあらゆるタイプのPCBに共通する重要な要件です。PCBの電流容量は銅厚に依存します。航空宇宙・航空機用PCBでは、2オンス以上の厚銅が必要とされます。厚銅は薄銅よりも優れた放熱性を提供します。多くのメーカーは、厚銅配線に加えて、複数の熱貫通ビアやシャーシを活用して放熱を図っています。優れた熱管理は航空機や衛星の性能を左右する鍵であり、銅の持つ自然な冷却・加熱特性を最大限に活用して熱性能を向上させています。
高品質材料の使用：
他の産業用電子機器と同様に、航空機・衛星用途ではリジッドフレックス、リジッド、フレキシブルPCBが使用されます。違いは材料の選択にあります。一般的な産業用電子機器はFR-4材料を使用しますが、航空宇宙用PCBにはポリイミド材料が採用されます。ポリイミドは軽量で、優れた柔軟性、高い耐久性、放熱性を備えています。耐熱性に優れているため、軍事用PCBにも最適です。現在では、様々な構成のポリイミド材料が入手可能で、アプリケーション要件に合わせて選択できます。Rogers社など多くの企業が、より信頼性が高く、耐久性に優れ、コストパフォーマンスに優れた材料を提供しています。また、多くの航空宇宙・航空機用PCBメーカーは、放熱に起因する問題を解消するためにアルマイト処理されたアルミニウムも使用しています。

以上が全てではありません。設計者とメーカーが航空宇宙・航空機用PCB設計時に遵守すべき要素はまだいくつかあります。これらについては次回の記事で詳しく解説します。

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