Mechanical Stability Analysis of PCB and Component for Launch and On-orbit Environment based on Fatigue Failure Theory and FEM

ABSTRACT On-board IR calibration device has been developed for calibration of spaceborne image sensor. It is composed of a blackbody to provide two different radiance temperatures, tilt mirror with a function of stow and deploy to view the blackbody during the calibration and on-board calibration control unit to control the function of the blackbody and tilt mirror. In this paper, to guarantee the structural safety of the unit, the structural and thermal analysis including a thermo-elastic analysis for verifying structural safety on the soldered part of chips have been performed. In addition, safety margin of the chips on the PCB obtained from the conventional analytical method has been compared to the results from the FEM analysis. 초 록 우주용 영상센서의 비균일 출력특성 교정을 통한 영상품질향상을 목적으로 하는 탑재교정장치는 균일한 온도정보 제공을 위한 흑체, 교정임무 수행 중 흑체 지향을 위해 전개 및 수납 기능을 갖는 교정용 구동미러 그리고 상기 구성품의 제어를 담당하는 탑재교정장치 제어용 전장유닛으로 구성된다. 탑재교정장치 제어용 전장품의 발사 및 궤도환경에서의 구조건전성 확보를 위해 소자 납땜부에 대한 열탄성 해석과 피로파괴 이론에 기초한 구조·열해석을 실시하였으며, 이를 통하여 전장품의 구조 건전성을 평가하였다. 본 논문에서는 전자기판에 장착된 소자별 안전성 검토를 위해 일반적으로 적용되는 해석적 방법과 FEM으로부터 도출된 결과를 비교 및 검토하여 피로파괴 이론에 기초한 구조 건전성 예측이 유용함을 입증하였다. KeyWords:On-Board Calibration Device(탑재교정장치), PCB(전자기판), Fatigue Failure Theory(피로파괴 이론), Finite Element Method(유한요소법)