Introduire

Le PCB micro-ondes est un type spécialisé de PCB conçu pour fonctionner à des fréquences micro-ondes, qui vont généralement de 1 GHz à 30 GHz, mais peuvent s’étendre à des fréquences plus élevées. Ces fréquences sont supérieures à ce que les PCB standards peuvent gérer. Les PCB micro-ondes sont couramment utilisés dans des applications telles que la communication par satellite, les systèmes radar, la téléphonie cellulaire et d’autres applications nécessitant la transmission et la réception de signaux micro-ondes.

Guide de production de PCB micro-ondes

La fabrication de ces panneaux sophistiqués nécessite le respect de directives rigoureuses, notamment concernant les matériaux de substrat et les dimensions des traces. Les variations des stratifiés PTFE, telles que la stabilité dimensionnelle, nécessitent une attention méticuleuse pendant les phases de conception et de fabrication. Le document IPC-6018B élucide des défis spécifiques, notamment l’élimination exigeante des traces de résine, attribuables aux propriétés uniques des stratifiés haute fréquence.

Précautions concernant les PCB micro-ondes

Le paysage haute fréquence de la conception de PCB micro-ondes peut sembler labyrinthique. Ces cartes nécessitent l’utilisation de matériaux comme le téflon, la céramique ou de nouveaux composés organiques pour atténuer les pertes. Les composants eux-mêmes s’écartent de la norme, avec une préférence pour les composants de puce CMS de taille 0603 ou idéalement 0403, cette dernière mesurant un minuscule 1 mm x 0,5 mm. L’« option remplissage massif » défendue par Target est efficace jusqu’à plusieurs centaines de mégahertz, au-delà desquels des méthodologies alternatives sont réquisitionnées.

Considérons, par exemple, un filtre passe-bas LC avec une impédance d’onde de Z = 50 et une fréquence de coupure de 100 MHz. Les valeurs constitutives de ces composants PCB micro-ondes sont dérivées via un logiciel de filtrage contemporain. Ces composants sont conçus pour être utilisés au format CMS, avec des dimensions précises pour les condensateurs et les bobines.

La complexité ne s’arrête pas là. La face inférieure du PCB présente un plan de masse continu et chaque composant de masse est couronné d’un « plot de masse » dédié, relié entre eux par une pléthore de trous traversants métallisés. Il est important de noter que ces trous sont de véritables trous traversants plaqués avec des rivets creux plaqués argent, vérifiés jusqu’à 10 GHz.

Les connexions sont établies via des lignes microruban dont les dimensions sont dictées par une confluence de facteurs : matériau conducteur, épaisseur de la carte et fréquence de fonctionnement. Les condensateurs incarnent souvent des valeurs non conventionnelles, obtenues en mettant en parallèle les valeurs CMS standard de la série E12. Cela optimise non seulement l’auto-inductance, mais modifie également la fréquence de résonance naturelle.

Conception CAO de PCB micro-ondes

L’émergence des PCB micro-ondes nécessite un changement radical dans l’utilisation des programmes de CAO de PCB. Les exigences essentielles incluent le placement manuel des composants pour minimiser l’inductance due au routage étendu, la réduction de la taille des plots pour atténuer une capacité inattendue et souvent la conception sur mesure de nouveaux plots ou boîtiers CMS.

De plus, la création de vias, de plans de masse et le contrôle précis de la taille des traces deviennent primordiaux. La couche la plus basse du PCB est une étendue de cuivre solide, connectée à la terre via des vias, les circuits étant principalement situés sur la couche supérieure.

Matériaux et applications

Le marché des PCB micro-ondes, qui utilisent généralement des substrats en PTFE, n’est pas aussi vaste que celui des PCB conventionnels. Néanmoins, leur utilisation couvre les applications commerciales et militaires, et leur pertinence augmente à mesure que la vitesse des puces semi-conductrices augmente.

Conclusion

Le domaine de la conception et de la fabrication de PCB micro-ondes se caractérise par différents matériaux, composants et méthodes qui nécessitent des connaissances et une technologie spécialisées. Les normes IPC en évolution reflètent ces exigences, garantissant les performances efficaces et fiables de ces composants électroniques avancés.