Cómo preparar su PCB para desgasificar en sistemas de vacío ultra alto

Space satellite orbiting Earth

Has escuchado la frase "lluvia en tu desfile", ¿verdad? Cuando estaba en la escuela secundaria tocaba el saxofón en la banda de música. Bueno, una noche tuvimos una competencia y terminó lloviznando sobre nosotros 2 millas en la marcha de 4 millas. Tuvimos que correr para cubrirnos. Todo ese trabajo duro arruinado por un poco de lluvia. En la Tierra, la condensación solo nos hace buscar refugio, pero a baja presión, puede significar la perdición para sus experimentos. Es posible que no piense en la condensación en el vacío del espacio, pero muchos esfuerzos espaciales experimentan complicaciones debido a un pequeño vapor liberado en un proceso llamado "desgasificación". Este es un fenómeno que ocurre en entornos de alto vacío y puede obstaculizar o arruinar los instrumentos cercanos. Si está diseñando PCB para vacío ultra alto (UHV), necesita descubrir cómo reducir la desgasificación de su placa. En un mundo ideal, podríamos eliminar la desgasificación, pero como nada es perfecto, es importante tener estrategias de mitigación para enfrentarlo cuando ocurra.

¿Qué es la desgasificación y por qué es importante?

Cuando fui a la universidad, cambié del saxofón al fagot. Si no sabes qué es eso, no estás solo. También es posible que no haya escuchado mucho acerca de lo que es la desgasificación de pcb (desgasificación). La desgasificación ocurre cuando los gases atrapados en los materiales son absorbidos por el UHV. Esto puede ser un gran problema en las placas porque a menudo están hechos de una variedad de compuestos porosos. Estos materiales permeables a menudo atrapan aire y otros vapores dentro de ellos durante el proceso de fabricación. La desgasificación puede tener un efecto considerable en las misiones espaciales. Cuando se expone al vacío del espacio, los vapores se extraen y pueden condensarse en las superficies cercanas.

El problema con la desgasificación es que produce condensado que puede interferir con los instrumentos ópticos y contaminar las mediciones. Esto es particularmente relevante para las sondas espaciales diseñadas para medir atmósferas cometarias, donde la desgasificación puede ser mayor que la firma cometaria.

Incluso los vapores relativamente familiares, como el agua, pueden interferir con las misiones. Este tipo de riesgos puede inhibir severamente los experimentos y las misiones espaciales. Es por eso que la NASA da consejos sobre la reducción de la desgasificación en los talleres e incluso ha desarrollado pautas para probar materiales para la desgasificación. Incluso si sigue esas pautas, la placa impresa seguirá experimentando cierto nivel de desgasificación. Por lo tanto, debe centrarse no solo en la limitación de componentes sino también en la mitigación.

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Las lentes y otros equipos ópticos pueden contaminarse por desgasificación

Reducción de la desgasificación

Después de ese evento, nuestros instrumentos tardaron días en secarse. No podríamos simplemente arrojarlos al horno para cocinar toda la humedad. Afortunadamente, así es exactamente cómo puede reducir la desgasificación en sus PCB. También debe elegir materiales que tengan buenas características de desgasificación.

Los fabricantes hornean placas impresas para un propósito que sirve para una variedad de fines; para eliminar la humedad El agua atrapada en las placas puede vaporizarse y desgasificarse durante el reflujo de la soldadura, causando defectos. Esa misma humedad, o vapor, es lo que causa la desgasificación en el espacio. Para reducir el riesgo de desgasificación en el vacío, no solo tendrás que hornearlo sino hacerlo en el vacío. Esto ayudará a garantizar que haya la menor cantidad de humedad residual posible.

Elegir los materiales de resistencia térmica de PCB adecuados es clave cuando se trata de reducir la desgasificación. Asegúrese de construir su placa con elementos diseñados para el trabajo, como la serie RT / duroid de Rogers Corporation. Algunos materiales de circuitos flexibles, como Kapton, también tienen buenas características de desgasificación.

Comience su experimento con el pie derecho, eligiendo materiales hechos para vacío. Luego, hable con su fabricante sobre el uso de un proceso de precocción al vacío para eliminar la mayor cantidad de humedad posible de sus placas.

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Haz un camino para que el gas siga

Mitigación de desgasificación

Es posible que no pueda evitar salir en una tormenta, pero un paraguas o impermeable puede evitar que se moje demasiado. Incluso si utiliza los mejores materiales y procesos de fabricación, es probable que su placa experimente una desgasificación. Debería tener implementadas algunas estrategias de mitigación para mantener su placa funcionando cuando las cosas no salen según lo planeado. Los efectos de la desgasificación se pueden reducir ventilando el vapor de los instrumentos y utilizando elementos calefactores.

La desgasificación es especialmente problemática para lentes y otros instrumentos ópticos. Entonces, si crees que tu placa va a liberar vapor, aléjala de las superficies sensibles. Puede diseñar una ruta para que sigan los gases ventilados y enviarlos al espacio, o en algún lugar donde no puedan causar ningún daño.

Si no está seguro de poder mantener el condensado alejado de cualquier aparato delicado, puede usar elementos calefactores para quemar cualquier película o capa de hielo. Si su conductividad térmica de PCB está en una nave espacial, también podría girar las superficies afectadas hacia el sol.

La desgasificación puede ser un gran dolor, pero no tiene por qué arruinar tu desfile. Si usa los materiales correctos y luego los hornea previamente al vacío, puede minimizar las posibilidades de desgasificación. Entonces, si todavía te preocupan los elementos críticos de la misión, todavía tienes algunas opciones. Haga un camino de menor resistencia a los gases directos donde quiera que vayan, o use calor para limpiar las superficies afectadas.

Diseñar para UHV puede ser difícil, pero diseñar sus circuitos no tiene que serlo. Altium Designer® es uno de los mejores software profesionales de diseño de PCB y te hará cantar bajo la lluvia. Su excelente conjunto de herramientas lo ayudará a construir una PCB que pueda operar en el suelo o sobre ella. 

¿Tiene más preguntas sobre la desgasificación? Llama a un experto en Altium.

Acerca del autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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