Introducir
La PCB de microondas es un tipo especializado de PCB diseñado para funcionar a frecuencias de microondas, que normalmente oscilan entre 1 GHz y 30 GHz, pero pueden extenderse a frecuencias más altas. Estas frecuencias son más altas que las que pueden manejar los PCB estándar. Los PCB de microondas se utilizan comúnmente en aplicaciones como comunicaciones por satélite, sistemas de radar, telefonía celular y otras aplicaciones que requieren transmitir y recibir señales de microondas.
Guía de producción de PCB para microondas
La fabricación de estos tableros sofisticados requiere el cumplimiento de pautas estrictas, especialmente en lo que respecta a los materiales del sustrato y las dimensiones de las pistas. Las variaciones en los laminados de PTFE, como la estabilidad dimensional, exigen una atención meticulosa durante las fases de diseño y fabricación. El documento IPC-6018B aclara desafíos específicos, incluida la exigente eliminación de manchas de resina, atribuible a las propiedades únicas de los laminados de alta frecuencia.
Precauciones sobre PCB de microondas
El panorama de alta frecuencia del diseño de PCB para microondas puede parecer laberíntico. Estos tableros requieren el uso de materiales como teflón, cerámica o nuevos compuestos orgánicos para mitigar las pérdidas. Los componentes en sí se apartan de la norma, con preferencias por componentes de chip SMD de tamaño 0603 o idealmente 0403, siendo este último un minúsculo tamaño de 1 mm x 0,5 mm. La “opción de llenado masivo” defendida por Target es eficaz hasta varios cientos de megahercios, más allá de los cuales se requieren metodologías alternativas.
Considere, por ejemplo, un filtro de paso bajo LC con una impedancia de onda de Z=50 y una frecuencia de corte de 100 MHz. Los valores constituyentes de estos componentes de PCB de microondas se obtienen mediante un software de filtrado moderno. Estos componentes están diseñados para su uso en formato SMD, con dimensiones precisas para condensadores y bobinas.
La complejidad no termina ahí. La parte inferior de la PCB cuenta con un plano de tierra continuo y cada componente de tierra está coronado con una «almohadilla de tierra» dedicada, interconectada por una gran cantidad de orificios pasantes chapados. Es importante destacar que estos orificios son orificios pasantes genuinamente chapados con remaches huecos plateados, examinados hasta 10 GHz.
Las conexiones se forjan mediante líneas microstrip, cuyas dimensiones están dictadas por una confluencia de factores: material del conductor, grosor de la placa y frecuencia de funcionamiento. Los condensadores a menudo incorporan valores no convencionales, logrados al poner en paralelo los valores SMD estándar de la serie E12. Esto no sólo optimiza la autoinductancia sino que también altera la frecuencia de resonancia natural.
Diseño CAD de PCB de microondas
La aparición de PCB para microondas requiere un cambio radical en la utilización de programas CAD de PCB. Los requisitos por excelencia incluyen la colocación manual de componentes para minimizar la inductancia del enrutamiento extendido, la reducción del tamaño de la almohadilla para mitigar la capacitancia inesperada y, a menudo, el diseño personalizado de nuevas almohadillas o gabinetes SMD.
Además, la creación de vías, planos de tierra y el control preciso del tamaño de las trazas se vuelven primordiales. La capa más baja de la PCB es una extensión de cobre sólido, conectada a tierra mediante vías, con los circuitos predominantemente en la capa superior.
Materiales y aplicaciones
El mercado de PCB para microondas, que normalmente utilizan sustratos de PTFE, no es tan amplio como el mercado de PCB convencionales. No obstante, su uso abarca aplicaciones comerciales y militares, y su relevancia se está expandiendo a medida que aumentan las velocidades de los chips semiconductores.
Conclusión
El campo del diseño y fabricación de PCB para microondas se caracteriza por diferentes materiales, componentes y métodos que requieren conocimientos y tecnología especializados. Los estándares IPC en evolución reflejan estos requisitos, asegurando el rendimiento eficiente y confiable de estos componentes electrónicos avanzados.
