Печатные платы с высокоскоростными микросхемами и СВЧ структуры печатных плат имеют множество параметров, которые значительно отличаются от параметров обычных, жесткие и гибкие печатные платы. Эти различия объясняются в IPC-6018B., Квалификационные и рабочие характеристики радиочастоты (СВЧ) Печатные платы. “Высокая частота” является одной из трех основных классификаций печатных плат МПК. (две другие классификации “рХрабрый” а также “гибкий” печатные платы).
СВЧ дизайн печатной платы
Специальные требования
Любой, кто ничего не знает об особенностях этих частотных диапазонов, сначала покачает головой над этой главой.. Потому что не только – из-за убытков, которые происходят – должны использоваться другие материалы печатной платы, отличные от низких частот (очень часто на основе тефлона или керамики, но и из новых, специально разработанные органические материалы. Компоненты платы СВЧ выглядят иначе (оптимальным на данный момент является использование SMD компонентов микросхемы типоразмеров 0603 или лучше 0402, где “0402” означает размер 1 мм x 0,5 мм) и постоянно добавляются новые. Кроме того, совершенно другой “электромонтажная техника” должны использоваться на печатных платах для правильной работы схем.
«Опция массового заполнения», предоставляемая Target (и размножается с этой целью) в таких схемах достаточно только до нескольких сотен мегагерц, прежде чем начнутся новые проблемы, и метод, описанный ниже, должен быть окончательно изменен.
Простой ЖК-фильтр нижних частот для волнового сопротивления
Давайте посмотрим на простой низкочастотный фильтр LC для волнового сопротивления Z = 50 и частота среза 100 МГц. Сами значения компонентов СВЧ-платы получаются после ввода параметров фильтра в одной из современных программ фильтрации.. Все компоненты могут использоваться только в версии SMD. (здесь: 1206 для конденсаторов, катушки, с другой стороны, в виде “2220” с дополнительным заземлением для экранирующего корпуса).
Все это еще возможно и кажется вполне нормальным.. Только с печатной платой становится интереснее:
Нижняя сторона печатной платы имеет сплошную поверхность заземления. (= GND) и все, что необходимо заземлить, имеет сверху собственную «площадку для заземления» с как можно большим количеством металлических сквозных отверстий..
В сериале, сами металлизированные отверстия, конечно, разработан как “настоящие гальванические отверстия”. Применение посеребренных полых заклепок диаметром 0.8 мм (= даже протестировано до 10 ГГц) очень хорошо работает с первой тестовой платой.
Входные и выходные соединения могут выполняться только через микрополосковые линии с правильным волновым сопротивлением Z и соответствующей правильной шириной. (что, конечно, зависит от материала проводника, толщина доски и – к несчастью – также немного о рабочей частоте.
Конечно, с фильтрующими конденсаторами с их часто кривыми значениями, вы нигде не пытаетесь найти такие экзотические вещи. Их легко реализовать, подключив до трех стандартных значений SMD из стандартной серии E12 параллельно.. Даже снижает общую самоиндукцию и, таким образом, смещает собственный резонанс в область более высоких частот.. Отклонения до 1 … 2% от общей стоимости допустимы, поэтому мы заменяем 33.2 пФ с 33 pF и 57.2 пФ с 56 pF в нашем примере.
Новые требования
Работа с программой CAD для печатных плат и ее свойства значительно меняются.. Новые требования к этому процессу СВЧ печатных плат выглядят следующим образом:
а) Запрещается использовать автотрассировщик или автозагружатель.. Расположение каждого компонента на печатной плате должно обеспечивать кратчайшие соединительные кабели к следующему компоненту. (потому что каждый дополнительный миллиметр кабеля может означать дополнительную индуктивность). Это означает, что компоненты должны иметь возможность без проблем перемещаться с максимальной точностью или вращаться на любой угол.. И все вручную.
б) С другой стороны, контактные площадки для компонентов SMD должны быть как можно меньше, потому что они вносят в схему дополнительные мощности. Эти возможности уже должны быть учтены при проектировании и моделировании схем. …
c) Очень часто вам приходится разрабатывать новые контактные площадки для пайки SMD или даже новые корпуса., потому что обычно в библиотеке нет ничего для требуемых специальных компонентов. Это не должно быть секретной наукой и должно произойти очень быстро..
d) Возможность создания «переходных отверстий» (= сквозное покрытие) должен быть доступен.
е) Требуемые поверхности должны легко создаваться и автоматически очищать отверстия переходных отверстий..
ж) В конце, кондукторные дорожки не должны быть закруглены, их ширина и длина должны регулироваться с точностью до сотых долей миллиметра..
грамм) Самый нижний уровень печатной платы полностью покрыт слоем меди., который связан с “GND” (= земля) через переходные отверстия.
час) вследствие этого, проводка ведется только сверху (обычно: уровень 1). Конечно, вы должны быть очень осторожны, чтобы корпуса микросхем или транзисторов могли быть отражены правильно, если они были разработаны для использования на самом низком уровне.
Пример дизайна ( микроволновая печатная плата ): 100 МГц – НЧ
Теперь мы хотим понять весь процесс проектирования нижнего прохода выше..
Шаг 1:
Мы начинаем новый проект “Печатная плата с принципиальной схемой” и дайте ему подходящее имя.
Шаг 2:
Переходим на принципиальную схему, получить “вертикальный лист DIN A4” от “библиотека кадров” (РАМА.BTL3001) и положи на экран. Лучше сразу же пометить текстовое поле, иначе ты забудешь это позже.
Шаг 3:
Нарисована микроволновая схема печатной платы.. Конденсаторы бывают “С 1206” от “C.BTL3001” библиотека, катушки как “L” от “L.BTL3001” библиотека.
Маркеры входа и выхода можно найти как “Рекомендации” в раскрывающемся меню “Прочие компоненты”. Вы можете найти его, поместив курсор на символ транзистора на полосе прокрутки, а затем сдвинув указатель мыши немного вправо..
Там же вы получаете массовые символы.
Не забывай: каждый компонент в микроволновой печатной плате теперь щелкается первым, чтобы пометить его. Затем нажмите “ш” пока перекрестие не мигает. С участием “ä” вы попадаете в меню изменений и вводите там точное значение компонента.
Шаг 4:
Теперь нам нужна печатная плата и переключимся на экран печатной платы, нажав на символ печатной платы.. Там мы сначала удаляем иногда нарисованный фрейм, чтобы получить абсолютно пустой экран.. Затем мы нажимаем на символ IC на полосе прокрутки и выбираем плату размером 30 мм x 50 мм через “Бесплатное жилье” и библиотека “PLATINEN.GHS3001”.
Шаг 5:
Теперь эта доска увеличена, чтобы заполнить формат. Тогда вам следует быстро пойти за “пуговица с глазком” для кратковременного изменения сетки экрана на 1 мм. Это облегчает подход к позициям 4 монтажные отверстия, как они должны сидеть 3 мм от края доски.
Как только это будет сделано, курсор катится как можно точнее в нижний левый угол доски. Клавиша клавиатуры “Pos1” немедленно объявляет этот угол как относительную нулевую точку нашей системы (координаты 0 | 0) и перемещаем мышь в позицию “3мм | 3мм “. Там нажимаем “точка” на клавиатуре дважды подряд (установить переходное отверстие) а затем отрезать разматывающий соединительный провод с помощью “Побег”.
Остальные 3 дыры создаются таким же образом. Ваши позиции:
3мм | 27мм 47мм | 3мм 47мм | 27мм
Пожалуйста, сбросьте сетку экрана на 0,1 мм сейчас!
Шаг 6:
Теперь вы размещаете горизонтальный “вспомогательная линия” через плату микроволновой печи. Он должен четко проходить слева и справа по краю доски и иметь точно такую же ширину, как и 50 Ом микрополосковая линия. Не волнуйся … после следующих действий эта строка будет удалена! Сделать это, открываем меню инструментов рисования, нажми на “прямая линия” а затем на письме “О” (для вариантов).
Теперь необходимо установить ширину линии на 1.83 мм, не закруглять концы и выбрать уровень 16 (т.е.. медь сверху).
Вы также рисуете более узкую вертикальную вспомогательную линию (ширина немного меньше. Здесь: 0.5 мм) как вертикальная ось симметрии. Вот как это выглядит в конце.
Шаг 7:
Теперь вы сначала поместите средний конденсатор C2 в центр, отмеченный таким образом.. Не забудьте активировать “Смонтировать SMD сверху” вариант при выборе “1206” корпус, а затем используйте “d” ключ для поворота компонента 90 градусов перед тем, как положить его.
Так выглядит центр микроволновой печатной платы непосредственно перед установкой конденсатора..
Шаг 8:
Для обеих катушек выбираем SMD-корпус. 2220 и расположите их, как показано на картинке напротив. тем не мение, пожалуйста, покажите заранее воздуховоды (= уровень 27) и поверните компоненты так, чтобы воздуховоды соответствовали проводке.. И не вариант “заполнить SMD сверху …”
забывать.
Шаг 9:
Пришло время подключить два внешних конденсатора., которые расположены под соединениями катушек.
Шаг 10:
Теперь мы можем удалить наши два “вспомогательные линии” и протяните три куска кабеля шириной 1.83 мм как “микрополосковая проводка” слева направо.
Сначала вот так …
тогда вот так!
Шаг 11:
Теперь дадим каждому конденсатору красивое поле 5 переходные отверстия для заземления.
Ты помнишь? Вам нужно переместить курсор в нужную позицию, а затем нажать кнопку “точка” на клавиатуре дважды подряд. Затем дополнительный соединительный провод перерезается “ПОБЕГ”.
(Диаметр отверстия 0.6 мм, аура 0.3 мм и диаметром 1.5 мм были выбраны).
Шаг 12:
И потому что это уже хорошо работает, выкладываем в верхнюю половину два небольших коврика для заземления экранирующих чашек катушек.
Шаг 13:
Из инструментов рисования (= пуговица с карандашом) мы получаем “закрашенный прямоугольник” и нажмите “О” для вариантов. Прямоугольники должны быть на уровне 16 (= медь сверху) и должен объединить все пять переходных отверстий заземления.
к счастью, отверстия в переходных отверстиях автоматически освобождаются программой – мы не должны ничего делать с этим.
Шаг 14:
Вы никогда не должны забывать об этом:
подходящая этикетка на верхней медной стороне (уровень 16) должно быть, потому что в противном случае производитель печатной платы микроволновой печи не знает, что вверх или вниз, и мы можем получить A “зеркальный” доска могла быть поставлена.
Мы также находим текстовый вариант за кнопкой с карандашом.
Шаг 15:
И сделать все вокруг, мы идем за “кнопка с волшебной палочкой” активировать опцию заполнения массовой области.
Освобождаем нижнюю грань (уровень 2 = медь внизу) и выберите сигнал “GND”.
Затем программа запускается.
Вот как это выглядит.
Последний шаг:
Чтобы распечатать верхнюю часть доски, мы переключаемся только на уровни 16 (= медь сверху), 23 (= контур) а также 24
(= Скважины). Затем мы можем более подробно рассмотреть, как будет выглядеть микроволновая печатная плата..
Квалификационные и рабочие характеристики печатной платы СВЧ
IPC-6012, квалификационная и эксплуатационная спецификация для жесткие печатные платы и МПК-6013, квалификация и технические характеристики гибкой печатной платы.
Обычно, IPC пытается обновить эти три квалификационные и рабочие характеристики одновременно. IPC-6018 был опубликован в январе. 2002 выпуск «А».
Материал печатной платы СВЧ
На рынке микроволновой техники значительно меньше пользователей, чем у традиционных технологий печатных плат.. Есть лишь небольшое количество поставщиков ПТФЭ., тефлоновый материал, который часто используется для подложек микронных волн. Это сильно отличается от многих предприятий., проволочная плита на основе ламината FR-4. тем не мение, когда дело доходит до использования материалов, термин «небольшое количество» быстро становится относительным в огромной электронной промышленности.. В настоящее время используются многочисленные печатные платы для микроволновых печей..
Микроволновая печь для печатных плат
“Эта технология сегодня используется во многих коммерческих приложениях, таких как базовые станции сотовой связи и продукция военного назначения.,” сказал Майкл Люк, председатель подкомитета IPC D-22, который разработал директиву IPC-6018.
Поскольку скорость полупроводникового чипа продолжает расти, СВЧ-технологии потребуются и в других областях..
Руководства по производству микроволновых печатных плат
Дополнения касаются многочисленных изменений, касающихся материалов подложек печатных плат и проводящих дорожек на них.. Проводящие дорожки в микроволновом диапазоне имеют значительно другие рабочие параметры, чем те, которые используются для обычных печатных плат.. Многие следы типичной микроволновой печатной платы могут быть спроектированы в соответствии с требованиями IPC для жестких и гибких печатных плат.. В зонах присутствия высокоскоростных микроволновых сигналов., тем не мение, совершенно разные значения параметров применяются для ширины проводника, толщина и интервал. Поэтому нет никаких сомнений в том, что при закупке печатных плат для микроволновых печей должны использоваться другие правила..
Также есть отличия в подложках.. В отличие от подложек FR-4 обычных печатных плат, большинство микроволновых печатных плат основаны на PTFE (Тефлон). Ламинат из ПТФЭ имеет свои собственные свойства при ламинировании отдельных слоев.. Стабильность размеров совершенно другая., я. ЧАС. Конструкторы и производители должны учитывать это при компоновке печатных плат и размещении заглубленных отверстий, глухих отверстий или других элементов, требующих сверления..
Когда эти отверстия просверлены, остатки смолы, известные как “мазок смолы” может остаться при образовании стенки отверстия. «Директива IPC-6018B содержит специальные критерии для удаления остатков смолы. (мазок смолы), которые учитывают особые свойства ламинатов высокочастотных печатных плат. Это большая проблема с печатными платами из PTFE., - сказал Перри..
С момента завершения выпуска А в начале 2002, произошло множество других изменений. Разработчики директивы добавили справочную информацию о пассивных резисторах и конденсаторах в раздел 3 [ТРЕБОВАНИЯ]. В новой версии также улучшены требования к обрывам кромок пайки., которые могут возникнуть, если отверстия не просверлены в середине колодок. Тема термического напряжения также была пересмотрена, чтобы учесть прогресс, достигнутый процессами конвекционного оплавления для испытаний на термическую нагрузку на заземленных образцах или образцах с промышленных печатных плат..
