案例研究

满足特殊需求的特殊产品

一种新型高压检测器板

背景

如图所示的高压电路板专为阿姆斯特丹的 Nikhef 研究所而开发。 在 LHCb(大型强子对撞机底夸克实验)的外部跟踪器的检测器中,它被用来放大所捕获粒子的信号。

HV-board

测量是在高压下进行,因此检测器的可靠性、寿命和信噪比对探测粒子的过程至关重要。

我们的目标:

  • 研制稳定的检测器板
  • 高压电路板的样机交付
  • 交付 2000 个高压电路板

挑战

  • 高压(击穿电压为 3 千伏)
  • 小型化(旨在提高分辨率)
  • 可靠性/老化
  • 信噪比和泄漏电流要求
  • 产量(2000 块电容为 64k 的 PCB)

Nikhef Amsterdam 负责装配和测试。

构造过程

对于这个项目,由于可能会存在气泡,通常将元件封装在印刷电路板外部的方法并不适用。由于存在高压(3 千伏),这些点迟早会被击穿。

为确保为电容元件提供最佳保护,对生产流程进行了改进。电容元件被安装在印刷电路板内部。

以这种方式嵌入元件可以防止其老化。这是确保检测器电路能够长时间正常运行的一个非常重要的要求。

由于电容元件有着严格的容差要求,因此选择的是嵌入物理元件,而不是寻求对电容元件材料进行蚀刻的解决方案。

Circuit BoardCircuit Board

我们的荷兰分公司 Q.P.I. 研制出一种将物理元件嵌入印刷电路板的新工艺。这一新工艺涉及将电容元件压入 PCB 的基本材料中。

实现此类压入工艺时,让陶瓷电容器保持完好无损至关重要。结果表明,这样能有效地防止电容元件免受潮气、机械应力和老化的影响。

结果

The project turned out to be a big success, and Q.P.I. was awarded the LHCB Industry Award by CERN LHCb Collaboration.

Nikhef:
“高压电路板从某种程度上提高了信噪比,可与从 LP 到音频 CD 的改进相媲美。“