Fallstudie

SPECIALPRODUKT VID SPECIALBEHOV

Ett nytt kort som detekterar högspänning

Bakgrund

Högspänningskortet som visas utvecklades åt Nikhef Institute i Amsterdam.Det används i detektorn i LHCb:s (Large Hadron Collider beauty) yttre spårare och förstärker signalen från en uppfångad partikel.

HV-board

Mätningarna utförs vid högspänning. Tillförlitligheten, livslängden och signalbrusförhållandet är viktiga vid detekteringen av partiklarna.

Våra mål:

  • Konstruera ett stabilt detektorkort.
  • Leverera prototyper av högspänningskort.
  • Leverera 2 000 högspänningskort.

Problem

  • Hög spänning (överslag vid 3 kV)
  • Miniatyrisering (för att öka upplösningen)
  • Tillförlitlighet/åldrande
  • Särskilda krav på signalbrusförhållandet och läckströmmar
  • Volym (2 000 mönsterkort med 64 000 kondensatorer)

Nikhef Amsterdam hade ansvar för montering och tester.

Tillverkningsprocess

I detta projekt [3}gick den vanliga metoden att kapsla in mönsterkort med komponenter på utsidan inte att använda på grund av risken för luftbubblor.Förr eller senare inträffar överslag på dessa ställen till följd av den höga spänningen (3 kV).{1]

Tillverkningsprocessen ändrades så att kondensatorerna skulle skyddas optimalt.De monterades på insidan av mönsterkortet.

När komponenterna bäddas in på det sättet åldras de inte.Detta är en förutsättning för att detektorkretsen ska fortsätta att fungera bra under lång tid.

På grund av de stränga toleranskraven på kondensatorerna valde vi att bädda in de fysiska komponenterna och inte välja en lösning där kondensatormaterialet etsas.

Circuit BoardCircuit Board

Vårt nederländska dotterbolag Q.P.I. har [3}utvecklat en ny process för att bädda in de fysiska komponenterna i mönsterkortet.Denna nya process innebär att kondensatorerna pressas in i mönsterkortets basmaterial.

När man pressar på detta vis är det absolut nödvändigt att inte skada de keramiska kondensatorerna.

Resultat

Projektet blev en stor framgång och Q.P.I. tilldelades LHCB Industry Award av CERN LHCb Collaboration.

Nikhef:
“”Högspänningskortet förbättrade signalbrusförhållandet på ett sätt som kan jämföras med övergången från LP-skiva till CD-skiva.