Le célèbre sous-titre du film Alien avertissait le spectateur : « Dans l’espace, personne ne vous entend crier ». Sur Terre, en revanche, tout le monde entendra les cris si un vaisseau spatial valant plusieurs millions de dollars est perdu à cause de composants défaillants. C’est pourquoi il est impératif que les concepteurs du domaine aérospatial choisissent des condensateurs adaptés aux applications dans l’espace et évitent les contrefaçons susceptibles de tomber en panne.
Les composants électroniques dans les applications aérospatiales
Les domaines voisins que sont la conquête spatiale et les missiles nucléaires ont été les principaux moteurs des début de l’industrie et de la technologie électroniques. La mission Apollo de la NASA, à destination de la lune, a été à l’origine de l’invention du circuit intégré (CI) et le programme de missiles Minuteman a débouché sur la première production en masse de ces circuits. Les voyages dans l’espace sont particulièrement éprouvants pour les composants et les systèmes électroniques. Ils doivent notamment subir des vibrations extrêmes, de grands écarts de température et des conditions liées au vide. Les radiations posent également un grave problème puisqu’elles peuvent provoquer des pannes, voire détruire totalement les systèmes électroniques.
Pour toutes ces raisons, l’électronique destinée à l’espace doit répondre à des spécifications strictes. Le marché de ces composants se limite donc à un petit nombre de fournisseurs ayant les capacités de respecter ces normes.
Défaillance des composants destinés à l'aérospatial
L’échec de certaines missions spatiales a pu être attribué à des pannes de composants. L’utilisation d’une mémoire SRAM défectueuse a été l’une des raisons possibles évoquées pour expliquer la chute de la sonde spatiale russe Phobos-Grunt. Lancée en 2011, cette sonde devait faire un voyage aller-retour jusqu’à l’une des lunes de Mars. Elle n’a cependant jamais réussi à quitter l’orbite terrestre et a fini par s'écraser.
Le directeur de l’agence spatiale russe a attribué la panne à des pièces contrefaites qui auraient dysfonctionné après avoir été exposées aux radiations cosmiques.
La commission d’enquête sur l’accident a conclu que l’échec de la mission Phobos-Grunt était dû à de nombreux facteurs, notamment un contrôle qualité insuffisant et un manque de tests.
Contrefaçons dans l'aérospatial : dangers et meilleures pratiques
Pour de nombreuses raisons, les contrefaçons sont un problème croissant dans le secteur de l’électronique, notamment avec l’augmentation du nombre d'acteurs chinois sur le marché. Par ailleurs, le grand nombre de pièces obsolètes utilisées dans des programmes aérospatiaux militaires vieillissants fait de ce marché une cible de choix pour les composants contrefaits.
Pour lutter contre l’offensive des contrefaçons, la NASA a aidé à créer le comité G19 de la SAE afin de développer des pratiques visant à réduire les risques liés aux pièces contrefaites. L'agence spatiale américaine a mis en place une série de procédures de détection et d’évitement des contrefaçons. Elle a également élaboré des méthodes d'évaluation des capacités et des risques de problèmes des fournisseurs.
Contrefaçon de composants électroniques : comment valider les pièces
Les sous-traitants du secteur aérospatial doivent cependant agir par eux-mêmes et mettre en œuvre un processus permettant de repérer les appareils contrefaits du marché. Rester informé des signalements de contrefaçons exige toutefois des efforts constants et des sources de données fiables.
Les entreprises peuvent aussi soumettre les produits électroniques à des tests plus approfondis. NXP Semiconductors, par exemple, propose une solution sur USB-C conçue pour valider des appareils, notamment en recherchant les pièces contrefaites dans les alimentations électriques.
Normes MIL pour l'aérospatial
Les sous-traitants doivent également être certains qu'ils fournissent des pièces conformes aux normes de performances et de robustesse dans l’espace. La norme MIL-PRF-55365 est l’une d'entre elles. Elle définit des exigences générales pour les condensateurs diélectriques à puce fixe au tantale. Ces condensateurs sont surtout conçus pour être utilisés dans des applications à montage en surface et des circuits hybrides à film épais ou fin pour des applications de filtrage, de dérivation, de couplage et autres.
La norme MIL-STD-1580 en est une autre. Elle définit les exigences concernant l’analyse physique destructive des échantillons de pièces. Elle fixe aussi celles qui régissent les procédures d’analyse et l’interprétation des résultats.
Il existe également la spécification 3009 de l’ESCC (European Space Components Coordination), qui couvre différents types de condensateurs, en céramique, au tantale ou de traversée, notamment. La spécification comprend les caractéristiques nominales, physiques et électriques, ainsi que les données de test et d’inspection.
Utilisation de fabricants de composants électroniques pour l'aérospatial
Les sous-traitants du secteur aérospatial peuvent garantir l'authenticité des composants et leur conformité aux normes en s’approvisionnant directement chez des fournisseurs et des distributeurs autorisés. Certains fournisseurs de condensateurs proposent des appareils spécifiquement conçus pour les applications spatiales, aéronautiques et militaires.
Par exemple, AVX propose des condensateurs diélectriques multicouches en céramique (MLCC) X7R BME (électrode en métal de base) pour l’espace, adaptés à l'utilisation dans des satellites et des vaisseaux spatiaux, avec et sans personnel humain. AVX a indiqué que ces appareils offrent des valeurs de capacitance supérieures dans des boîtiers plus compacts afin de réduire l’encombrement et le poids, qui sont des facteurs clés de l’électronique spatiale. Les condensateurs utilisent également un placage étain-plomb avec terminaisons Flexiterm pour résister aux contraintes mécaniques. Ce placage autorise une flexion plus de deux fois supérieure à celle des terminaisons standard.
AVX propose par ailleurs des condensateurs polymère au tantale hermétiquement scellés de la série TCH pour l’aérospatial et d’autres applications nécessitant une fiabilité élevée. Le fabricant a indiqué que la série TCH avait tout d'abord été développée pour un programme de l’Agence spatiale européenne qui nécessitait une capacité extrêmement élevée et une faible résistance de série équivalente (ESR).
Un autre fournisseur, KEMET Corp, a annoncé une gamme de condensateurs polymère adaptés aux marchés militaires et de l’aérospatial. Ces condensateurs, qui font partie des séries COTS polymère T540 et T541 de l’entreprise, visent des applications de découplage et de filtrage requérant une très faible ESR, une capacité élevée de courant d’ondulation et une meilleure rétention de la capacité pour des fréquences élevées. Ces caractéristiques sont adaptées aux applications aérospatiales telles que les radars, les alimentations électriques et les systèmes de guidage.
Distributeurs de composants électroniques pour les applications de l'aérospatial
Lorsqu’ils s’approvisionnent auprès de distributeurs, les sous-traitants du secteur spatial doivent s’assurer que les sociétés auxquelles ils s'adressent ont bonne réputation et travaillent à éviter les pièces contrefaites. Cela est particulièrement vrai dans les secteurs militaire et de l’aérospatial où de nombreux composants sont devenus obsolètes.
Certains distributeurs garantissent qu’ils peuvent éviter les contrefaçons en s’adressant directement aux fournisseurs et en renonçant aux achats auprès de tiers. Arrow Electronics Inc., par exemple, a déclaré acheter des produits en fin de vie en masse directement auprès des usines ces vingt dernières années.
Cela lui permet de continuer à vendre des milliers de pièces obsolètes 10 ans après qu'elles ont cessé d'être produites. Les pièces d’Arrow sont livrées avec un certificat de conformité, ce qui supprime le risque que des composants contrefaits sabotent les missions spatiales. En choisissant les bonnes pièces et en prenant des mesures pour éviter les contrefaçons, les sous-traitants peuvent réduire les risques de panne de condensateurs dans l’espace.