Comment préparer votre circuit imprimé au dégazage dans des systèmes sous vide

Vous connaissez l'expression « vous gâcher la fête », n'est-ce pas ? Lorsque j'étais au lycée, je jouais du saxophone dans la fanfare. Un soir de compétition, il s'est mit à pleuvoir alors que nous n'avions fait que 3 des 6 kilomètres de la parade. Nous avons dû courir nous mettre à l'abri. Tout notre travail avait été ruiné par un peu de pluie. Sur Terre, la condensation nous force simplement à nous mettre à l'abri. Dans des situations de basse pression, par contre, elle pourra sonner le glas de vos expériences. Vous ne pensez peut-être pas à la condensation dans le vide de l'espace, mais nombre de tentatives d'exploration spatiale subissent des complications à cause d'un peu de vapeur qui se dégage lors d'un processus nommé « dégazage ». C'est un phénomène qui se produit dans les environnements de vide poussé, et qui peut incapaciter ou endommager les instruments à proximité. Si vous concevez des circuits imprimés pour des applications en ultravide, vous devrez trouver une manière de réduire le dégazage de votre carte. Dans un monde idéal, il serait possible d'éliminer le dégazage, mais puisque rien n'est parfait, il est essentiel de mettre au point des stratégies d'atténuation pour les cas où cela se produit.

Qu'est-ce que le dégazage, et quelle est son importance ?

En entrant à l'université, je suis passé du saxophone au basson. Si vous ne savez pas ce que c'est, rassurez-vous, vous n'êtes pas les seuls. Vous n'avez peut-être pas non plus beaucoup entendu parler du dégazage sur les circuits imprimés. Le dégazage se produit lorsque des gaz emprisonnés dans les matériaux sont aspirés par l'ultravide. Cela peut être très problématique avec les cartes à circuits, car elles sont souvent faites de toutes sortes de composés poreux. Ces matériaux perméables emprisonnent souvent de l'air et d'autres vapeurs pendant le processus de fabrication. Lorsque le circuit est ensuite exposé au vide spatial, les vapeurs sont aspirées et peuvent se condenser sur les surfaces adjacentes.

Le problème du dégazage, c'est qu'il produit des condensats qui peuvent à la fois interférer avec les instruments optiques et fausser les mesures. Ceci est particulièrement crucial pour les sondes spatiales conçues pour mesurer les atmosphères cométaires, lorsque le dégazage peut être plus important que la signature cométaire.

Même des vapeurs relativement familières, comme de l'eau, peuvent interférer avec les missions. Ces types de risques peuvent avoir un grave impact sur la réussite des expériences et des missions spatiales. C'est pour cela que la NASA donne des conseils sur la réduction du dégazage, et a même été jusqu'à développer des directives pour tester les matériaux en termes de dégazage. Même si vous suivez ces recommandations, votre circuit imprimé sera de toute façon soumis au dégazage dans une certaine mesure. Vous devrez vous concentrer non seulement sur la limitation, mais aussi l'atténuation du dégazage.

Les lentilles et le reste du matériel optique peuvent être contaminés par le dégazage.

Réduction du dégazage

Après ce fiasco, nos instruments ont mis des jours à sécher. Nous ne pouvions pas simplement les entasser dans un four pour faire évaporer l'humidité. Par contre, et heureusement, c'est exactement comme cela que vous pourrez réduire le dégazage de vos circuits imprimés. Il est également conseillé de sélectionner des matériaux présentant de bonnes caractéristiques pour le dégazage.

Les fabricants cuisent les circuits imprimés, pour une raison qui sert toutes sortes d'objectifs : pour éliminer l'humidité. L'eau emprisonnée dans les cartes peut s'évaporer et dégazer lors de la refusion, entraînant des défauts. C'est cette même humidité, ou vapeur, qui provoque le dégazage dans l'espace. Afin de réduire le risque de dégazage en conditions de vide, vous devrez non seulement cuire votre circuit, mais le cuire sous vide. Ceci contribuera à réduire au minimum l'humidité résiduelle.

Le choix des bons matériaux pour vos circuits imprimés est crucial lorsque vous souhaitez réduire le dégazage. Assurez-vous de fabriquer votre carte avec des éléments conçus pour l'usage prévu, comme la gamme RT/duroid de Rogers Corporation. Certains matériaux pour circuits flexibles, comme le Kapton, présentent également de bonnes caractéristiques de dégazage.

Démarrez votre expérience sur le bon pied en sélectionnant des matériaux conçus pour le vide. Ensuite, voyez avec votre fabricant pour l'application d'un processus de pré-cuisson sous vide afin d'éliminer le plus possible l'humidité contenue dans vos cartes.

Aménagez un circuit à suivre pour le gaz.
 

Atténuation du dégazage

Il n'est pas toujours possible d'éviter de sortir quand il pleut, mais un parapluie ou un imperméable pourront vous éviter de finir complètement trempés. Même si vous sélectionnez les meilleurs matériaux et les meilleurs processus de fabrication, il y a des chances que votre circuit imprimé soit tout de même sujet au dégazage. Il est conseillé de mettre certaines stratégies d'atténuation en place afin que votre carte continue à fonctionner lorsque les choses ne se passent pas comme prévu. Les effets du dégazage peuvent être atténués par l'évacuation de la vapeur à l'écart des instruments et l'utilisation d'éléments chauffants.

Le dégazage est particulièrement problématique pour les lentilles et les autres équipements optiques. Ainsi, si vous pensez que votre circuit imprimé va dégager de la vapeur, dirigez celle-ci à l'écart des surfaces sensibles. Vous pouvez aménager un circuit que suivront les gaz émis, aboutissant dans l'espace ou à un autre endroit où ils n'entraîneront pas de dégâts.

Si vous n'êtes pas sûrs de pouvoir garder les condensats à l'écart des appareils délicats, vous pouvez utiliser des éléments chauffants pour brûler les éventuelles pellicules ou couches de glace. Si votre circuit imprimé est embarqué sur un vaisseau spatial, vous pouvez également orienter les surfaces affectées en direction du soleil.

Le dégazage peut s'avérer être un vrai problème, mais il ne va pas forcément vous gâcher la fête. Si vous utilisez les matériaux adéquats et si vous les pré-cuisez sous vide, vous pourrez minimiser les risques de dégazage. Ensuite, si vous vous faites toujours du souci au sujet d'éléments critiques pour une mission, il vous restera toujours d'autres options. Aménagez une voie de moindre résistance pour diriger les gaz là où vous souhaitez qu'ils aillent, ou utilisez la chaleur pour dégager les surfaces affectées.

Les conditions d'ultravide peuvent être épineuses, mais la conception de vos circuits ne doit pas forcément être compliquée. Altium Designer est l'un des meilleurs logiciels professionnels de conception de circuits imprimés, et vous serez à la fête même sous la pluie. Il offre une excellente gamme d'outils qui vous aideront à élaborer un circuit imprimé capable de fonctionner sur Terre, ou au-dessus d'elle.

Vous avez d'autres questions concernant le dégazage ? Contactez un expert Altium.