การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับโดรนทางทหารคุณภาพสูง

โครงการโดรนทางทหารได้กำหนดมาตรฐานสูงสุดสำหรับการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับโดรนที่ใช้ใยแก้วนำแสง แผงวงจรเหล่านี้ต้องทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่การออกแบบเชิงพาณิชย์ไม่เคยพบเจอ ได้แก่ ช่วงอุณหภูมิการทำงานตั้งแต่ -55 องศาเซลเซียส ถึง +125 องศาเซลเซียส การสั่นสะเทือนถึง 20 g ในช่วงความถี่ 20–2000 เฮิรตซ์ แรงกระแทก 40 g จากการปล่อยตัว หมอกเกลือ การสัมผัสกับเชื้อรา การดูดฝุ่นและทราย และระดับความสูงตั้งแต่ระดับน้ำทะเลถึงมากกว่า 15,000 เมตร นอกจากนี้ยังต้องรักษาการสื่อสารที่ปลอดภัยและตรวจจับไม่ได้ในสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อทำลายการเชื่อมต่อผ่านคลื่นวิทยุ และทั้งหมดนี้ต้องทำด้วยระเบียบวินัยของห่วงโซ่อุปทาน การตรวจสอบย้อนกลับของเอกสาร และความเข้มงวดในการตรวจสอบตามที่การจัดซื้อจัดจ้างด้านกลาโหมต้องการ

การทำความเข้าใจว่ามาตรฐานทางทหารกำหนดอะไรไว้อย่างแท้จริงนั้น เป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิศวกรทุกคนที่ออกแบบเพื่อนำไปใช้ในด้านนี้ ซึ่งแตกต่างจากความหมายที่เข้าใจกันโดยทั่วไปของการอ้างถึงมาตรฐานเหล่านั้น มาตรฐานเหล่านี้ระบุวิธีการทดสอบ เกณฑ์การยอมรับ และเอกสารประกอบอย่างเฉพาะเจาะจง การปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องที่เลือกได้สำหรับโครงการที่มีสัญญากับกระทรวงกลาโหม การประมาณค่ามาตรฐานจึงไม่เทียบเท่ากัน

ขอรับใบเสนอราคาสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดรนไฟเบอร์สำหรับงานทหาร

เหตุใดโดรนทางทหารจึงเลือกใช้ใยแก้วนำแสงแทนคลื่นวิทยุแบบแข็ง

ข้อได้เปรียบด้านแบนด์วิดท์ของใยแก้วนำแสงเป็นแรงจูงใจเพิ่มเติมสำหรับบางโครงการ: ใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวที่ความยาวคลื่น 1310 นาโนเมตร สามารถส่งข้อมูลได้ 10 กิกะบิตต่อวินาที บนเส้นใยที่มีน้ำหนักเพียง 5 กรัมต่อเมตร เมื่อเทียบกับความซับซ้อนและน้ำหนักของระบบ RF ที่ส่งข้อมูลได้ถึง 1 กิกะบิตต่อวินาที ผ่านการเชื่อมต่อแบบมองเห็นได้โดยตรง สำหรับแพลตฟอร์มที่ติดตั้งกล้อง EO/IR หลายตัว รวมถึงอุปกรณ์ SAR หรือ SIGINT แบนด์วิดท์ของใยแก้วนำแสงช่วยให้สามารถรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่สถานีภาคพื้นดินได้ ซึ่งการเชื่อมต่อแบบ RF ไม่สามารถรองรับได้

มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง: ข้อกำหนดที่แท้จริงของแต่ละมาตรฐาน

มาตรฐาน IPC Class 3A (ตัวอักษร “A” ต่อท้ายสำหรับงานด้านอวกาศและการทหาร) เพิ่มข้อกำหนดที่สูงกว่า Class 3 ได้แก่ ทองแดงอย่างน้อย 1 ออนซ์ (35 ไมโครเมตร) ในทุกชั้น รวมถึงชั้นใน การตัดชิ้นส่วนตัวอย่างขนาดเล็กจากแผงการผลิตทุกแผง และเอกสารเพิ่มเติมที่ระบุแหล่งที่มาของแผงแต่ละแผงไปยังล็อตการผลิต

วัสดุ: วัสดุรองพื้น ทองแดง และผิวเคลือบ

วัสดุ FR-4 มาตรฐาน (Tg 130–140 °C) ไม่เพียงพอสำหรับช่วงการใช้งาน −55 ถึง +125 °C ตามที่กำหนดโดย MIL-STD-810 อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของวัสดุต้องสูงกว่าอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดโดยมีระยะเผื่อ — วัสดุ FR-4 ที่มี Tg สูง (Tg 170–175 °C ตาม ข้อกำหนด Isola 370HR ) เป็นอย่างน้อยสำหรับงานด้านการป้องกันประเทศส่วนใหญ่ วัสดุโพลีอิไมด์ (Tg 250 °C ขึ้นไป) จะถูกเลือกใช้เมื่อช่วงอุณหภูมิมีความรุนแรง หรือเมื่อโปรแกรมต้องการให้เป็นไปตามการทดสอบ MIL-PRF-31032 กลุ่ม A ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิถึง −65 °C

น้ำหนักของทองแดง: มาตรฐาน IPC Class 3 กำหนดให้ใช้ทองแดงหนาอย่างน้อย 1 ออนซ์ (35 ไมโครเมตร) สำหรับชั้นนอกสุด ชั้นในควรใช้ทองแดงที่มีความหนาเท่ากันเพื่อให้การกระจายความร้อนสม่ำเสมอและหลีกเลี่ยงความเครียดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทองแดงหนา (2 ออนซ์ หรือ 3 ออนซ์) ใช้สำหรับวงจรจ่ายไฟในส่วนควบคุมมอเตอร์และสำหรับการกระจายความร้อนใต้ชิ้นส่วนที่มีการสูญเสียความร้อนสูง

การตกแต่งพื้นผิว: การเคลือบด้วยนิกเกิลแบบไร้กระแสไฟฟ้าและชุบทอง (ENIG) ตามมาตรฐาน IPC-4552 เป็นมาตรฐาน — ทอง 3–6 ไมโครนิ้วเคลือบอยู่บนนิกเกิล 120–240 ไมโครนิ้ว ทองจะช่วยป้องกันนิกเกิลจากการออกซิเดชันระหว่างการจัดเก็บ ส่วนนิกเกิลจะทำหน้าที่เป็นพื้นผิวสำหรับการบัดกรี ENIG สามารถใช้ได้กับทั้งการบัดกรีแบบไร้ตะกั่วและแบบผสมตะกั่ว (การบัดกรีแบบผสมตะกั่วยังคงได้รับอนุญาตสำหรับการใช้งานทางทหารระดับ Class 3 ที่กระทรวงกลาโหมได้ให้การยกเว้นจาก RoHS) ทองคำแข็ง (แบบอิเล็กโทรไลต์ 30+ ไมโครนิ้ว) ใช้กับขั้วต่อแบบขอบที่ต้องเสียบเข้าออกซ้ำๆ หลีกเลี่ยงการใช้เงินชุบสำหรับงานจัดเก็บระยะยาวเนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการเคลื่อนตัวของเงินในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง

สำหรับข้อกำหนดด้านความสมบูรณ์ของสัญญาณในส่วนเชื่อมต่อข้อมูลแบบออปติคอล 10 Gbps วัสดุที่มีการสูญเสียต่ำ ( Megtron 6 , Isola I-Tera MT40 ) ช่วยลดการสูญเสียสัญญาณในเส้นทางยาวๆ ข้อกำหนดด้านความร้อนของกองทัพและข้อกำหนดด้านความสมบูรณ์ของสัญญาณกำหนดคุณสมบัติของวัสดุแบบผสมผสาน ซึ่งทำให้วัสดุ FR-4 มาตรฐานไม่เหมาะสม และชี้ไปยังวัสดุประเภทลามิเนตที่มีค่า Tg สูงและมีการสูญเสียต่ำ

การควบคุมกระบวนการผลิต

การผลิตตามมาตรฐาน IPC Class 3 ต้องมีการควบคุมกระบวนการที่บันทึกไว้ในทุกขั้นตอน ผู้ผลิตต้องแสดงให้เห็นถึงความสามารถของกระบวนการ (Cpk) สำหรับการลงทะเบียนรู ความหนาของผนังรูทะลุที่ชุบ ค่าความต้านทาน และความหนาของผิวสำเร็จ การตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรก (FAI) ตามมาตรฐาน AS9102 จะตรวจสอบว่าแผงวงจรผลิตชิ้นแรกเป็นไปตามเจตนารมณ์การออกแบบก่อนที่จะปล่อยล็อตการผลิต

การตรวจสอบเนื้อบัดกรี (SPI) หลังการพิมพ์ การตรวจสอบด้วยระบบแสงอัตโนมัติ (AOI) หลังการหลอม และการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ของชิ้นส่วน BGA และชิ้นส่วนที่ต่อลงด้านล่างทั้งหมด เป็นข้อบังคับ ไม่ใช่ทางเลือก อัลกอริทึมของ AOI ต้องได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับแผงวงจรเฉพาะนั้น ๆ การตรวจจับผิดพลาดเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เพราะจะทำให้เกิดภาระงานตรวจสอบด้วยตนเองซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านคุณภาพ การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ต้องดำเนินการโดยผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมโดยใช้อุปกรณ์ที่ได้รับการสอบเทียบแล้ว การตีความภาพสำหรับข้อบกพร่องแบบหัวทิ่ม (HiP) และข้อบกพร่องแบบเปิดที่ไม่เปียก (NWO) ต้องอาศัยประสบการณ์ ซึ่งการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์แบบไม่ชำนาญไม่สามารถให้ได้

การตัดชิ้นส่วนขนาดเล็ก: ชิ้นส่วนตัวอย่างจากการผลิตแต่ละแผงจะถูกตัดขวาง ขัดเงา และตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทัศน์ ความหนาของผนังรูเคลือบ ความครอบคลุมของส่วนโค้ง ความหนาของฉนวน และการจัดเรียงจะถูกวัดและบันทึกไว้ ชิ้นส่วนตัวอย่างใด ๆ ที่ไม่ผ่านเกณฑ์การยอมรับของ IPC Class 3 จะทำให้แผงทั้งหมดถูกกักกันไว้เพื่อรอการดำเนินการต่อไป

กระบวนการปฏิบัติ ตามมาตรฐาน IPCและการประกันคุณภาพของ Highleap สนับสนุนการผลิตระดับ Class 3 พร้อมเอกสารประกอบครบถ้วน

การเคลือบแบบคอนฟอร์มัลและการหุ้ม

สารเคลือบป้องกันความชื้น (Conformal coating) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแผงวงจรทางทหารที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ละอองเกลือ และการควบแน่น สารเคลือบนี้จะห่อหุ้มรอยเชื่อมและตัวชิ้นส่วน ป้องกันความชื้น การปนเปื้อน และการรั่วไหลของไอออนบนพื้นผิว ซึ่งอาจทำให้เกิดความล้มเหลวเป็นระยะๆ

ประเภทของสารเคลือบสำหรับการใช้งานด้านการป้องกันประเทศ:

• อะคริลิก (AR): แก้ไขได้ง่ายที่สุด ทนความชื้นได้ดี แต่ทนสารเคมีได้จำกัด เหมาะสำหรับแผงวงจรในตู้ปิด
• โพลียูรีเทน (UR): ทนทานต่อสารเคมีได้ดีกว่าอะคริลิก ความยากในการแก้ไขงานปานกลาง นิยมใช้ในงานทางทหารทั่วไป
• ซิลิโคน (SR): ช่วงอุณหภูมิใช้งานกว้างที่สุด (−65 ถึง +200 °C) ยืดหยุ่น และทนทานต่อการสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางความร้อนที่ต้องการความแม่นยำสูง การซ่อมแซมทำได้ยาก เนื่องจากต้องใช้ตัวทำละลายในการทำความสะอาด ซึ่งอาจทำลายวัสดุใกล้เคียงได้
• พารีลีน (XY): เคลือบผิวด้วยวิธีการระเหยไอ ปราศจากรูพรุน บาง (12–50 ไมโครเมตร) ให้การปกคลุมที่ดีเยี่ยมบนรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ไม่สามารถแก้ไขได้หากไม่มีอุปกรณ์เฉพาะทาง เหมาะสำหรับแผงวงจรที่ไม่ต้องการหรือยอมรับการแก้ไขในภายหลัง

การเคลือบผิวต้องปิดบังส่วนเชื่อมต่อ จุดทดสอบ และชิ้นส่วนที่มีส่วนต่อประสานความร้อน คุณภาพการปิดบังส่งผลต่อความน่าเชื่อถือ: บริเวณที่ถูกปิดบังแล้วปนเปื้อนกับหน้าสัมผัสของส่วนเชื่อมต่อจะทำให้การเชื่อมต่อไม่ต่อเนื่อง บริเวณที่ถูกปิดบังมากเกินไปจะทำให้พื้นผิวของแผงวงจรไม่ได้รับการปกป้อง สำหรับชิ้นส่วนประกอบที่เคลือบด้วยสารคอนฟอร์มอล เกณฑ์การยอมรับ IPC-A-610 Class 3 กำหนดให้มีการเคลือบที่สม่ำเสมอโดยไม่มีฟองอากาศ การหลุดลอก หรือการไหลที่อาจกักเก็บความชื้นได้

การประยุกต์ใช้กระสุนลอยลำ

โดรนลาดตระเวน (Loitering Munitions หรือ LMs) เป็นโดรนทางทหารที่ใช้ระบบนำทางด้วยใยแก้วนำแสง: เป็นแพลตฟอร์มแบบใช้แล้วทิ้งที่บินปฏิบัติภารกิจและไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ข้อกำหนดของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับ LMs แตกต่างจากโดรนลาดตระเวนและเฝ้าระวัง (ISR) ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในหลายด้าน ซึ่งส่งผลต่อการออกแบบและการตัดสินใจในการผลิต

โมเดลความน่าเชื่อถือสำหรับภารกิจเดียว: แผงวงจรต้องทำงานได้อย่างถูกต้องตลอดระยะเวลาของภารกิจ (โดยทั่วไป 30–120 นาที) โดยไม่มีความล้มเหลว ไม่จำเป็นต้องทนทานต่อภารกิจหลายครั้งหรือผ่านการทดสอบอายุการใช้งานที่ 1000 ชั่วโมงขึ้นไป นี่ทำให้กลยุทธ์การรับรองเปลี่ยนจากการทดสอบอายุการใช้งานไปเป็นการทดสอบความน่าเชื่อถือของภารกิจ: การคัดกรองด้านสิ่งแวดล้อมในหน่วยทั้งหมด 100% การทดสอบการทำงานก่อนและหลังการคัดกรอง และการทดสอบการทำงานที่อุณหภูมิสูง (โดยทั่วไป 48–72 ชั่วโมงที่ 85 °C) เพื่อกำจัดความล้มเหลวในช่วงเริ่มต้นก่อนนำไปใช้งานจริง

ความทนทานต่อการจัดเก็บ: LM สามารถจัดเก็บได้นานหลายปีก่อนใช้งาน แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ต้องทนทานต่อสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บ (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในภาชนะปิดสนิท การเปลี่ยนแปลงความชื้น การกระแทกจากการขนส่งเป็นครั้งคราว) และต้องทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อเปิดใช้งานครั้งแรกหลังจากจัดเก็บแล้ว ส่วนประกอบที่มีอายุการใช้งานจำกัด (ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่) จำเป็นต้องได้รับการดูแลจัดการสภาพการจัดเก็บและการเปลี่ยนเป็นระยะ

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับการนำทางกระสุนแบบลอยตัวนั้นมีรายละเอียดอยู่ใน บริบทของ แผงวงจรพิมพ์ควบคุมโดรนแบบนำทางด้วยใยแก้วนำแสงซึ่งครอบคลุมถึงความหน่วงของคำสั่ง ระบบป้องกันความล้มเหลว และข้อกำหนดการตรวจสอบการจ่ายกระสุนที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแพลตฟอร์มแบบใช้แล้วทิ้ง

การประยุกต์ใช้แพลตฟอร์ม ISR ทางยุทธวิธี

แพลตฟอร์ม ISR ทางยุทธวิธีที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้น ถือเป็นส่วนที่ต้องการความต้องการสูงที่สุดในด้านการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับโดรนไฟเบอร์ทางทหาร: แผงวงจรเหล่านี้ต้องทนทานต่อการบินหลายร้อยชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย รักษาประสิทธิภาพการทำงานแม้ว่าชิ้นส่วนจะเสื่อมสภาพตามอายุ และรองรับการบำรุงรักษาตามกำหนดเวลา รวมถึงการอัปเดตเฟิร์มแวร์และการวินิจฉัยปัญหา

อายุการใช้งานตามการออกแบบ: โดยทั่วไปแล้วแพลตฟอร์ม ISR ทางด้านการป้องกันประเทศจะมีอายุการใช้งาน 500–2000 ชั่วโมงบิน แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ต้องได้รับการออกแบบและผ่านการรับรองให้สอดคล้องกับอายุการใช้งานนี้ โดยมีการลดกำลังการทำงานที่เหมาะสม กลไกสำคัญที่จำกัดอายุการใช้งาน ได้แก่ ความล้าของข้อต่อบัดกรีจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (แต่ละเที่ยวบินถือเป็นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหนึ่งรอบ) การสึกหรอของขั้วต่อจากการเชื่อมต่อซ้ำๆ การเสื่อมสภาพของตัวเก็บประจุ (ความจุของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้แรงดันไฟกระเพื่อมในแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้น) และการเสื่อมสภาพของเลเซอร์ตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคอล (กระแสเกณฑ์และประสิทธิภาพความชันเปลี่ยนแปลงไปตามชั่วโมงการทำงาน)

โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการเชื่อมต่อแพลตฟอร์มที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ — แผงวงจร พิมพ์แบบม้วน (spool PCB) , อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตู้สถานีภาคพื้นดินและแผงเชื่อมต่อข้อมูลแบบออปติคอล — ต้องมีระดับความน่าเชื่อถือที่ตรงกับแผงสื่อสาร แผงสื่อสารระดับ 3 ที่เชื่อมต่อกับแผงวงจรพิมพ์แบบม้วนระดับ 2 จะสร้างจุดอ่อนที่บริเวณม้วนแผงวงจร ซึ่งจะบั่นทอนการลงทุนในแผงสื่อสารนั้น

ระบบวินิจฉัยบนตัวเครื่อง: แพลตฟอร์มทางทหารที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้นั้นได้รับประโยชน์จากความสามารถในการทดสอบในตัว (BIT) ซึ่งเป็นขั้นตอนการทดสอบตัวเองที่จะทำงานเมื่อเปิดเครื่องและทำงานอย่างต่อเนื่องระหว่างการใช้งาน โดยจะรายงานสถานะของระบบให้แก่ทีมบำรุงรักษา ข้อมูล BIT ช่วยในการวางแผนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ทำให้สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหาย แทนที่จะเป็นหลังจากนั้น ข้อมูล DDM ทางแสงจากตัวรับส่งสัญญาณ (กำลังส่ง กำลังรับ ค่าไบแอสของเลเซอร์) เป็นข้อมูลป้อนเข้าหลักของ BIT แนวโน้มของพารามิเตอร์เหล่านี้สามารถคาดการณ์สถานะของใยแก้วนำแสงและตัวรับส่งสัญญาณได้หลายเดือนก่อนที่จะเกิดความเสียหาย

ดีไซน์แบบล็อคแน่นและป้องกันการงัดแงะ

โครงการด้านการป้องกันประเทศที่จัดการข้อมูลภารกิจลับหรืออัลกอริทึมการทำงานที่เป็นความลับ จำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากการแก้ไขเฟิร์มแวร์ การดึงข้อมูล และการวิศวกรรมย้อนกลับโดยไม่ได้รับอนุญาต การออกแบบ PCB จึงใช้การป้องกันหลายชั้น:

ส่วนประกอบรักษาความปลอดภัย:โมดูลรักษาความปลอดภัยฮาร์ดแวร์ (HSM) หรือโมดูลแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้ (TPM) เฉพาะ จะจัดเก็บคีย์เข้ารหัสไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนที่ป้องกันการดัดแปลง คีย์จะถูกสร้างขึ้นบนอุปกรณ์และจะไม่ถูกส่งในรูปแบบข้อความธรรมดา ส่วนประกอบรักษาความปลอดภัยจะดำเนินการตรวจสอบสิทธิ์และการสร้างคีย์โดยไม่เปิดเผยข้อมูลคีย์ไปยังพื้นที่หน่วยความจำของโปรเซสเซอร์หลัก

กระบวนการบูตที่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้อง: ROM บูต (ใน ROM แบบมาสก์ ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้) จะตรวจสอบลายเซ็นของบูตโหลดเดอร์ขั้นแรกโดยใช้คีย์สาธารณะที่จัดเก็บไว้ในส่วนประกอบรักษาความปลอดภัย บูตโหลดเดอร์ขั้นแรกจะตรวจสอบขั้นที่สอง และขั้นที่สองจะตรวจสอบเฟิร์มแวร์แอปพลิเคชัน หากกระบวนการใดขาดตอน การบูตจะหยุดลงและกระตุ้นการตอบสนองต่อการดัดแปลง ซึ่งจะป้องกันผู้โจมตีที่สามารถแก้ไขหน่วยความจำแฟลชจากการเรียกใช้โค้ดที่ไม่ได้รับอนุญาต

การเขียน ทับค่าด้วยศูนย์เมื่อตรวจพบการงัดแงะ:เซ็นเซอร์ตรวจจับการงัดแงะทางกายภาพ (เช่น มาตรวัดความเร่งสำหรับการตรวจจับการตกกระแทก เซ็นเซอร์วัดแสงสำหรับการตรวจจับการเปิดเคส และตัวตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าสำหรับการตรวจจับการดัดแปลงแหล่งจ่ายไฟ) จะเชื่อมต่อกับอินพุตตรวจจับการงัดแงะของส่วนประกอบรักษาความปลอดภัย เมื่อเกิดเหตุการณ์งัดแงะ ส่วนประกอบรักษาความปลอดภัยจะเขียนทับค่าคีย์เข้ารหัสด้วยศูนย์ การดำเนินการนี้เสร็จสิ้นภายในเวลาไม่กี่ไมโครวินาที เร็วกว่าการโจมตีเพื่อดึงคีย์ใดๆ ที่สามารถทำได้จริง

ตาข่ายป้องกันการงัดแงะ:เส้นทางนำไฟฟ้าละเอียดที่ถูกวางไว้บนชั้นภายในของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ในรูปแบบที่ล้อมรอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความเสียหาย การเจาะหรือการแยกชั้นใดๆ ที่พยายามเข้าถึงชิ้นส่วนที่อยู่ใต้ตาข่ายจะทำให้เส้นทางขาด ซึ่งจะถูกตรวจพบว่าเป็นความล้มเหลวของความต่อเนื่องและทำให้ระบบทำการรีเซ็ตเป็นศูนย์ รูปแบบตาข่ายจะต้องถูกวางไว้เพื่อป้องกันการสร้างใหม่จากการแยกชั้นทีละชั้น

สารเคลือบป้องกัน:การเคลือบด้วยอีพ็อกซี่หรือสารเคลือบที่มีความแข็งสูงบนบริเวณชิ้นส่วนที่บอบบาง จะทำให้การเข้าถึงโดยการเจียรหรือขัดเงาทำได้ยากขึ้นและสร้างความเสียหายมากขึ้น การโจมตีใดๆ ที่สามารถเข้าถึงซิลิคอนได้สำเร็จจะสร้างความเสียหายให้กับชิ้นส่วนที่ถูกโจมตี

ห่วงโซ่อุปทานและการป้องกันการปลอมแปลง

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ปลอมเป็นภัยคุกคามที่ได้รับการบันทึกไว้ต่อโครงการป้องกันประเทศ ชิ้นส่วนเชิงพาณิชย์ที่ผ่านการตรวจสอบคุณภาพแล้วนำมาติดฉลากใหม่ว่าเป็นชิ้นส่วนเกรดทางการทหาร ชิ้นส่วนที่นำกลับมาใช้ใหม่จากแผงวงจรที่ถูกทิ้ง และชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นเองทั้งหมด ล้วนถูกพบในห่วงโซ่อุปทานด้านการป้องกันประเทศ ผลที่ตามมามีตั้งแต่ความล้มเหลวในการใช้งานก่อนกำหนด ไปจนถึงการจงใจใส่มัลแวร์ในชิ้นส่วนที่ผลิตโดยฝ่ายตรงข้าม

มาตรฐาน SAE AS6171 กำหนดวิธีการทดสอบสำหรับการตรวจจับชิ้นส่วนที่ต้องสงสัย/ของปลอม วิธีการหลัก ได้แก่ การวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ฟลูออเรสเซนซ์ (XRF) เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบของโลหะผสมในโครงตะกั่ว การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) เพื่อตรวจสอบร่องรอยบนพื้นผิวและโครงสร้างของชิป การตรวจสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าเทียบกับข้อจำกัดในเอกสารข้อมูลจำเพาะดั้งเดิม และการแกะแคปซูลเพื่อตรวจสอบชิปด้วยสายตา ไม่ใช่ทุกชิ้นส่วนบนทุกแผงวงจรที่ต้องผ่านการตรวจสอบในระดับนี้ การตรวจสอบตามความเสี่ยงจะเน้นไปที่วงจรรวมที่มีความหนาแน่นสูง ชิ้นส่วนที่มีเครื่องหมายระดับทางการทหาร และชิ้นส่วนที่จัดหามาจากนอกเครือข่ายผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาต

การปฏิบัติตาม DFARS (Defense Federal Acquisition Regulation Supplement): ผู้รับเหมาด้านการป้องกันประเทศของสหรัฐฯ ต้องจัดหาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จากผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาต หรือผู้จัดจำหน่ายอิสระที่ปฏิบัติตามข้อกำหนด AS6081 เกี่ยวกับการป้องกันการปลอมแปลงเท่านั้น DFARS 252.246-7008 กำหนดให้เป็นข้อกำหนดในสัญญา ไม่ใช่ข้อแนะนำ

การตรวจสอบย้อนกลับของส่วนประกอบ: ส่วนประกอบทุกชิ้นบนแผงวงจรป้องกันประเทศควรสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ถึงรหัสวันที่ หมายเลขล็อต และแหล่งที่มา ซึ่งจะช่วยให้สามารถเรียกคืนและตรวจสอบได้อย่างตรงเป้าหมาย หากพบล็อตปลอมในห่วงโซ่อุปทานหลังจากที่แผงวงจรถูกนำไปใช้งานแล้ว ข้อมูลการตรวจสอบย้อนกลับจะถูกบันทึกในขั้นตอนการประกอบและจัดเก็บไว้ในระบบการจัดการการกำหนดค่าที่เชื่อมโยงกับหมายเลขประจำเครื่องของแผงวงจรแต่ละแผง

การทดสอบคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อม

วิธีการทดสอบ MIL-STD-810H ที่เกี่ยวข้องกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของโดรนไฟเบอร์ออปติกที่ใช้ในอากาศ:

วิธีที่ 501.7 (อุณหภูมิสูง):การทดสอบการทำงานที่ +71 °C (ขีดจำกัดสูงสุดของเครื่องบิน) การทดสอบการจัดเก็บที่ +85 °C ตัวรับส่งสัญญาณแสงต้องเป็นไปตามข้อกำหนด BER ที่อุณหภูมิสุดขั้ว — กระแสเกณฑ์เลเซอร์และประสิทธิภาพความชันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และแหล่งจ่ายไฟของบอร์ดต้องชดเชยได้

วิธีที่ 502.7 (อุณหภูมิต่ำ):ใช้งานที่อุณหภูมิ −40 °C เก็บรักษาที่อุณหภูมิ −55 °C การสตาร์ทเครื่องในอุณหภูมิต่ำต้องระมัดระวัง: ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีค่า ESR สูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ตัวกำเนิดสัญญาณแบบคริสตัลอาจไม่สามารถสตาร์ทได้อย่างน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิต่ำกว่า −40 °C หากไม่มีองค์ประกอบความร้อน สารเคลือบแบบคอนฟอร์มอลอาจแตกได้หากเคลือบหนาเกินไป

วิธีที่ 514.8 (การสั่นสะเทือน):รูปแบบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการทำงานของแพลตฟอร์ม สำหรับ UAV รูปแบบที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการขับเคลื่อน (ฮาร์โมนิกของใบพัด การสั่นสะเทือนของมอเตอร์) และความปั่นป่วน ความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรีเป็นข้อกังวลหลัก — แพ็คเกจ BGA และ QFP ภายใต้ความล้าจากการสั่นสะเทือน — จำเป็นต้องมีการเติมวัสดุรองรับที่เพียงพอสำหรับ BGA ขนาดใหญ่ และการออกแบบพื้นที่ติดตั้งที่เหมาะสมเพื่อกระจายแรงเค้นจากการสั่นสะเทือน

วิธีที่ 516.8 (การกระแทก):พัลส์กระแทกแบบครึ่งไซน์ที่ 40 g ระยะเวลา 11 มิลลิวินาที (การกระแทกเพื่อการทำงาน) และพัลส์กระแทกแบบฟันเลื่อย 75 g (อันตรายจากการชน) ตัวเชื่อมต่อ คริสตัล และตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบที่อ่อนไหวต่อการกระแทกมากที่สุด ระยะห่างของตัวยึดบนแผงวงจรต้องได้รับการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้องที่ความถี่ของพัลส์กระแทก

การทดสอบคุณสมบัติจะดำเนินการกับหน่วยพัฒนาทางวิศวกรรม (EDU) ก่อนการปล่อยแบบ การผลิตแต่ละล็อตจะได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบการยอมรับตัวอย่างตามระดับการตรวจสอบของสัญญา (โดยทั่วไปคือ S-2 ตามมาตรฐาน MIL-STD-1916 หรือเทียบเท่า)

คำถามที่พบบ่อย

โดรนทางทหารทุกลำจำเป็นต้องใช้การสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงหรือไม่?
ไม่ โดรนทางทหารหลายลำใช้การเชื่อมต่อ RF ที่ทนทานเป็นพิเศษ เช่น การกระโดดความถี่ การกระจายสเปกตรัม และรูปคลื่นที่ทนต่อการรบกวน การเลือกใช้ใยแก้วนำแสงนั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ เช่น การปล่อยคลื่น RF เป็นศูนย์สำหรับ LPD/LPI ความต้านทานต่อการรบกวนอย่างสมบูรณ์ หรือแบนด์วิดท์ที่เกินขีดความสามารถของ RF ในทางปฏิบัติ การตัดสินใจนั้นขึ้นอยู่กับเอกสารข้อกำหนดด้านการสื่อสารของแพลตฟอร์ม ไม่ใช่ความชอบทั่วไปที่เลือกใช้ใยแก้วนำแสงมากกว่า RF

บอร์ดไฟเบอร์สำหรับโดรนที่ใช้ในเชิงพาณิชย์สามารถดัดแปลงเพื่อใช้ในทางการทหารได้หรือไม่?
แผงวงจรเชิงพาณิชย์สามารถใช้เป็นหลักฐานยืนยันแนวคิดสำหรับการสร้างต้นแบบและการตรวจสอบแนวคิดได้ แต่ไม่สามารถใช้ทดแทนการออกแบบระดับทางการทหารในโครงการผลิตได้ ความแตกต่างไม่ได้อยู่ที่รูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น แต่ค่า Tg ของวัสดุ ความหนาของทองแดง การชุบรูเชื่อมต่อ ฝีมือการประกอบ การคัดกรองชิ้นส่วน และการตรวจสอบย้อนกลับของเอกสาร ล้วนแตกต่างกันอย่างมากระหว่างการผลิตเชิงพาณิชย์และการผลิตระดับทางการทหาร การพยายามนำแผงวงจรเชิงพาณิชย์ไปผ่านการทดสอบคุณสมบัติทางทหารมักจะล้มเหลวในการทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม

ระยะเวลานำส่งสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ระดับทางการทหารคือเท่าไร?
การผลิตชิ้นส่วนตามมาตรฐาน IPC Class 3 ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน MIL-PRF-31032 โดยทั่วไปต้องใช้เวลา 4–8 สัปดาห์ เทียบกับ 1–2 สัปดาห์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนตามมาตรฐาน Class 2 ในเชิงพาณิชย์ เวลาที่เพิ่มขึ้นนี้เกิดจากการทดสอบชิ้นงานตัวอย่าง การตัดชิ้นส่วนขนาดเล็ก และการจัดเตรียมเอกสาร ซึ่งไม่ได้ดำเนินการในการผลิตเชิงพาณิชย์ โครงการที่มีกำหนดเวลาที่เร่งด่วนควรวางแผนสำหรับระยะเวลารอคอยนี้ตั้งแต่เริ่มอนุมัติการผลิต ไม่ใช่ตั้งแต่การลงนามในสัญญา

Highleap ให้การสนับสนุนโครงการด้านการป้องกันประเทศอย่างไร?
Highleap ให้บริการ การผลิตที่ได้มาตรฐานทางการทหาร พร้อมด้วยระบบควบคุมกระบวนการ IPC Class 3 และ การชุมนุม เป็นไปตามมาตรฐาน IPC-A-610 Class 3 มีเอกสารการตรวจสอบย้อนกลับครบถ้วน การวัดอิมพีแดนซ์แบบควบคุมด้วยการตรวจสอบ TDR การเคลือบแบบคอนฟอร์มอล และการสนับสนุนการจัดหาชิ้นส่วน พร้อมให้บริการ แผงวงจรพิมพ์ทางทหาร ความสามารถดังกล่าวครอบคลุมถึงข้อกำหนดด้านการผลิตและการประกอบที่อธิบายไว้ในบทความนี้

ขอรับใบเสนอราคา