Étude de cas

UN PRODUIT SPÉCIAL POUR UN BESOIN SPÉCIAL

Une nouvelle carte de détection haute tension

Contexte

La carte haute tension présentée a été développée par l'institut Nikhef à Amsterdam. Elle est utilisée dans le dispositif de localisation externe de l'expérience auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHCb, Large Hadron Collider beauty) afin d'amplifier le signal provenant d'une particule capturée.

HV-board

Les mesures sont effectuées à haute tension et la fiabilité, la durée de vie et le rapport signal/bruit jouent un rôle important dans la détection des particules.

Nos objectifs

  • Développement d'une carte de détection stable
  • Livraison d'un prototype de carte haute tension
  • Livraison de 2 000 cartes haute tension

Défis

  • Haute tension (rupture à 3 kV)
  • Miniaturisation (pour améliorer la résolution)
  • Fiabilité/Vieillissement
  • Rapport signal/bruit et exigences relatives au courant de fuite
  • Volume (2 000 circuits imprimés avec 64 000 condensateurs)

Nikhef Amsterdam était chargé de procéder au montage et au test.

Processus de construction

Pour ce projet, il n'était pas possible d'utiliser la méthode habituelle d'encapsulement des circuits imprimés avec des composants à l'extérieur en raison de la présence potentielle de bulles d'air. Une rupture serait rapidement survenue au niveau de ces points en raison de la tension élevée (3 kV).

Le processus de production a été modifié afin d'assurer une protection optimale des condensateurs. Ils ont été installés à l'intérieur du circuit imprimé.

Intégrer les composants de cette manière évite qu'ils ne s'abiment. C'est une exigence très importante pour garantir que le circuit de détection continue de bien fonctionner pendant longtemps.

En raison des exigences de tolérance strictes des condensateurs, il a été décidé d'intégrer les composants physiques et de ne pas choisir une solution incluant la gravure du matériau du condensateur.

Circuit BoardCircuit Board

Notre filiale néerlandaise, Q.P.I., a développé un nouveau processus visant à intégrer les composants physiques dans le circuit imprimé. Ce nouveau processus implique de presser les condensateurs dans le matériau de base du circuit imprimé.

En présence d'une telle pression, il est primordial de ne pas endommager les condensateurs en céramique. Ce processus a permis de bien protéger les condensateurs de l'humidité, de la pression mécanique et du vieillissement.

Résultats

Le projet s'est avéré être un franc succès et Q.P.I. s'est vue récompensée par le LHCB Industry Award remis par la Collaboration LHCb du CERN.

Nikhef:
“La carte haute tension a amélioré le rapport signal/bruit à un niveau comparable à l'amélioration que représente le passage du 33 tours au CD audio.“