16 Mikrodalga PCB Tasarımında Adımlar

Baskılı devre kartı yüksek hızlı çipler ve mikrodalga PCB yapıları ile geleneksel olanlardan önemli ölçüde farklı olan çok sayıda parametreye sahiptir., sert ve esnek baskılı devre kartları. Bu farklılıklar IPC-6018B'de açıklanmıştır, Radyo Frekansı için Yeterlilik ve Performans Özellikleri (Mikrodalga) Baskılı devre kartı. “High frequency” is one of the three primary classifications of circuit boards of the IPC (the other two classifications are “rigid” and “flexible” circuit boards).

Mikrodalga PCB Tasarımı

Özel gereksinimler

Bu frekans aralıklarının özellikleri hakkında hiçbir şey bilmeyenler, önce bu bölüm üzerinde kafalarını sallayacaklardır.. Because not only – because of the losses that occur – other circuit board materials than at low frequencies have to be used (çok sık Teflon veya seramik bazlı, ama aynı zamanda yeni, özel olarak geliştirilmiş organik malzemeler. Mikrodalga PCB bileşenleri farklı görünüyor (şu anda optimum, boyutların SMD çip bileşenlerinin kullanılmasıdır 0603 ya da daha iyisi 0402, where “0402” means a size of 1mm x 0.5mm) ve sürekli yenileri ekleniyor. Ek olarak, a completely different “wiring technology” must be used on the printed circuit boards in order to make the circuits work properly.

Target tarafından sağlanan “kitle dolum seçeneği” (ve bu amaçla yayılan) bu tür devrelerde yeni problemler başlamadan önce sadece birkaç yüz megahertz'e kadar yeterlidir ve aşağıda açıklanan yöntemin nihai olarak değiştirilmesi gerekir..

Dalga direnci için basit LC düşük geçiş

Dalga direnci Z = için basit bir LC düşük geçişe bir göz atalım. 50 ve kesme frekansı 100 MHz. Mikrodalga PCB değerlerinin bileşeni, modern filtre programlarından birinde filtre parametreleri girildikten sonra elde edilir.. Tüm bileşenler yalnızca SMD sürümünde kullanılabilir (Burada: 1206 kapasitörler için, bobinler, diğer yandan, as “2220” with an additional ground connection for the shielding housing).

Bunların hepsi hala mümkün ve oldukça normal görünüyor. Sadece baskılı devre kartı ile daha ilginç hale geliyor:

Devre kartının alt tarafında sürekli bir zemin yüzeyi bulunur (= GND) ve topraklanması gereken her şey, mümkün olduğunca çok sayıda kaplanmış delik ile üstte kendi "topraklama yastığına" sahip olur.

Dizide, kaplamalı deliklerin kendileri, elbette, designed as “real plated-through holes”. Çapı gümüş kaplamalı içi boş perçinlerin kullanımı 0.8 mm (= hatta test edildi 10 GHz) ilk test panosuyla çok iyi çalışıyor.

Giriş ve çıkış bağlantıları sadece doğru dalga empedansı Z ve ilgili doğru genişliğe sahip mikroşerit hatlar üzerinden yapılabilir. (tabii ki iletken malzemeye bağlıdır, the board thickness and – unfortunately – also somewhat on the operating frequency.

Elbette, genellikle çarpık değerleri olan filtre kapasitörleri ile, böyle egzotik şeyleri hiçbir yerde bulmaya çalışmıyorsun. E12 standart serisinden üç adede kadar SMD standart değerini paralel olarak bağlayarak kolayca gerçekleştirilirler.. Hatta genel öz endüktansı azaltır ve böylece doğal rezonansı daha yüksek frekanslara kaydırır. kadar sapmalar 1 … 2% toplam değerin tolere edilebilir, bu yüzden değiştiriyoruz 33.2 pF ile 33 pF ve 57.2 pF ile 56 Örneğimizde pF.

yeni talepler

PCB CAD programının kullanımı ve özellikleri önemli ölçüde değişir. Bu mikrodalga PCB işlemi için yeni talepler şöyle görünüyor:

bir) Ne bir otomatik yönlendirici ne de bir otomatik yerleştirici kullanılamaz. Devre kartı üzerindeki her bir bileşenin konumu, bir sonraki bileşene en kısa bağlantı kablolarını sağlamalıdır. (çünkü her ek milimetre kablo ek endüktans anlamına gelebilir). Bu, bileşenlerin sorunsuz bir şekilde maksimum doğrulukla hareket ettirilebilmesi veya herhangi bir açıyla döndürülebilmesi gerektiği anlamına gelir.. Ve hepsi elle.

b) Diğer yandan, SMD bileşenleri için lehim pedleri mümkün olduğunca küçük olmalıdır, çünkü devreye ek kapasiteler getiriyorlar. These capacities must already be taken into account in the design and circuit simulation …

c) Çoğu zaman yeni SMD lehim pedleri ve hatta yeni muhafazalar tasarlamak zorunda kalırsınız., çünkü genellikle kütüphanede gerekli özel bileşenler için hiçbir şey yoktur.. Bu gizli bilim olmamalı ve çok hızlı olmalı.

d) “Vialar” yaratma olasılığı (= kaplama) mevcut olmalı.

e) Gerekli zemin yüzeyleri kolay oluşturulmalı ve viyaların deliklerini otomatik olarak temizlemelidir..

f) Sonunda, iletken rayları yuvarlatılmış olmamalıdır, genişlikleri ve uzunlukları bir milimetrenin yüzde biri içinde ayarlanabilir olmalıdır.

G) Devre kartının en alt seviyesi tamamen bakır bir tabaka ile sağlanır., which is connected to “GND” (= toprak) yollardan.

H) Sonuç olarak, kablolama sadece üstte gerçekleştirilir (genelde: seviye 1). Elbette, IC'lerin veya transistörlerin muhafazalarının en düşük seviyede kullanılmak üzere tasarlanmışlarsa doğru şekilde yansıtılabileceğine çok dikkat etmelisiniz..

Tasarım örneği ( mikrodalga PCB ): 100 MHz – low pass

Şimdi yukarıdaki düşük geçiş için tüm tasarım sürecini anlamak istiyoruz..

Adım 1:
We start a new project “Circuit board with circuit diagram” and give it a suitable name.

Adım 2:
Devre şemasına geçiyoruz, get a “vertical DIN A4 sheet” from the “frame library” (ÇERÇEVE.BTL3001) ve ekrana koy. Metin alanınızı hemen etiketlemek en iyisidir, yoksa sonra unutursun.

Adım 3:
Şimdi mikrodalga PCB şeması çizildi. The capacitors come as “C 1206” from the “C.BTL3001” library, the coils as “L” from the “L.BTL3001” library.

Entry and exit markers can be found as “references” in the pull-down menu “Other components”. İmleci kaydırma çubuğundaki transistör sembolü üzerine yerleştirerek ve ardından fare işaretçisini biraz sağa kaydırarak bulabilirsiniz..

Orada ayrıca kütle sembollerini de alırsınız..

unutma: Mikrodalga PCB'deki her bir bileşen şimdi işaretlemek için önce tıklanır. Then press “w” until the crosshair flashes. With “ä” you get into the change menu and enter the exact component value there.

Adım 4:
Şimdi devre kartına ihtiyacımız var ve devre kartı sembolüne tıklayarak devre kartı ekranına geçiyoruz.. Tamamen boş bir ekran elde etmek için önce bazen çizilen çerçeveyi siliyoruz. Then we click on the IC symbol in the scroll bar and fetch a board with the dimensions 30mm x 50mm via “Free housing” and the library “PLATINEN.GHS3001”.

Adım 5:
Şimdi bu pano, formatı doldurmak için yakınlaştırıldı. Then you should quickly go behind the “button with the eye” to briefly change the screen grid to 1mm. Bu, pozisyonlara yaklaşmayı kolaylaştırır. 4 montaj delikleri, oturmaları gerektiği gibi 3 tahtanın kenarından mm.

Bu bir kez yapıldığında, imleç, tahtanın sol alt köşesine mümkün olduğunca hassas bir şekilde yuvarlanır. The keyboard key “Pos1” immediately declares this corner as the relative zero point of our system (koordinatlar 0 | 0) and we move the mouse to the position “3mm | 3mm “. There we press the “dot” on the keyboard twice in succession (aracılığıyla ayarlamak için) and then cut off the unwinding connecting wire with “Escape”.

Kalan 3 delikler aynı şekilde oluşturulur. pozisyonlarınız:
3mm | 2747 mm | 347 mm | 27mm

Lütfen ekran ızgarasını şimdi 0,1 mm'ye sıfırlayın!

Adım 6:

You now place a horizontal “auxiliary line” across the microwave PCB board. Tahtanın kenarından net bir şekilde sola ve sağa gitmeli ve tahta ile tam olarak aynı genişliğe sahip olmalıdır. 50 ohm mikroşerit hattı. Don’t worry … after the following actions this line will be deleted! Bunu yapmak için, çizim araçları menüsünü açıyoruz, click on the “straight line” and then on the letter “o” (seçenekler için).

Şimdi çizgi genişliğini ayarlamak gerekiyor 1.83 mm, uçları yuvarlamamak ve seviye seçmek için 16 (yani. üstte bakır).

Ayrıca daha dar bir dikey yardımcı çizgi çizersiniz (genişlik biraz daha küçük. Buraya: 0.5 mm) dikey bir simetri ekseni olarak. Sonunda böyle görünüyor.

Adım 7:

Şimdi ilk olarak orta kondansatör C2'yi bu şekilde işaretlenmiş merkeze yerleştirin.. Please do not forget to activate the “Mount SMD on top” option when selecting the “1206” housing and then use the “d” key to turn the component 90 yere koymadan önce derece.

Mikrodalga PCB kartının merkezi, kondansatör ayarlanmadan hemen önce bu şekilde görünür..

Adım 8:

Her iki bobin için de SMD muhafazasını seçiyoruz 2220 ve bunları karşıdaki resimde gösterildiği gibi düzenleyin. ancak, lütfen hava hatlarını önceden gösterin (= seviye 27) ve bileşenleri çevirin, böylece hava hatları kablolarla doğru şekilde eşleşir. And not the option “populate SMD on top …”
unutmak.

Adım 9:

Şimdi iki dış kondansatörü bağlama zamanı, bobin bağlantılarının altına yerleştirilen.

Adım 10:

Now we can delete our two “auxiliary lines” and pull three pieces of cable with a width of 1.83 mm as “microstrip wiring” from the left to the right edge.

First like this …

o zaman böyle!

Adım 11:

Şimdi her kapasitöre güzel bir alan veriyoruz 5 toprak bağlantısı için vias.
Hatırlıyor musun? You have to move the cursor to the intended position and then press the “dot” on the keyboard twice in succession. Then the additional connecting wire is cut with “ESCAPE”.

(Bir delik çapı 0.6 mm, bir aura 0.3 mm ve bir çap 1.5 mm seçildi).

Adım 12:

Ve bu zaten iyi çalıştığı için, bobin koruma kaplarını topraklamak için üst yarıya iki küçük halı seriyoruz.

Adım 13:

Çizim araçlarından (= kalemle düğme) we get the “filled rectangle” and press “o” for the options. Dikdörtgenler aynı hizada olmalıdır 16 (= bakır üstte) ve bir toprak bağlantısının beş yolunu da birleştirmeli.

neyse ki, the holes in the vias are automatically kept free by the program – we don’t have to do anything about that.

Adım 14:

Bunu asla unutmamalısın:
üst bakır tarafta uygun bir etiket (seviye 16) olmalıdır, because otherwise the microwave PCB manufacturer does not know what is up or down and we may get A “mirrored” board may have been supplied.
Ayrıca kalemle düğmenin arkasındaki metin seçeneğini de buluyoruz..

Adım 15:

Ve işleri yuvarlak hale getirmek için, we go behind the “button with the magic wand” to activate the mass area filling option.

Alt tarafı serbest bırakıyoruz (seviye 2 = aşağıda bakır) and select the signal “GND”.

Ardından program başlatılır.

Böyle görünüyor.

Son adım:

Tahtanın üstünü yazdırmak için, sadece seviyelere geçiyoruz 16 (= bakır üstte), 23 (= anahat) ve 24
(= Sondaj delikleri). O zaman mikrodalga PCB kartının nasıl görüneceğine daha yakından bakabiliriz..

Mikrodalga PCB'nin nitelik ve performans özellikleri

IPC-6012, için yeterlilik ve performans spesifikasyonu sert baskılı devre kartları ve IPC-6013, esnek PCB için nitelik ve performans özellikleri.

Tipik, IPC, bu üç yeterlilik ve performans spesifikasyonunu aynı anda güncellemeye çalışır.. IPC-6018 Ocak ayında yayınlandı 2002 "A" sorunu.

Mikrodalga PCB Malzemesi

Mikrodalga teknolojisi pazarı, geleneksel PCB teknolojilerinden önemli ölçüde daha az kullanıcıya sahiptir.. Sadece az sayıda PTFE tedarikçisi var, mikron dalga alt tabakaları için sıklıkla kullanılan Teflon malzeme. Birçok işletmeyle yüksek bir tezat oluşturuyor, FR-4 laminatlar bazında tel plaka. ancak, malzeme kullanımına gelince, "küçük sayı" terimi, büyük elektronik endüstrisinde hızla göreceli hale geliyor. Çok sayıda mikrodalga PCB kartı artık kullanımda.

Mikrodalga PCB Uygulaması

“This technology is used in many commercial applications such as cellular base stations and military products today,” said Michael Luke, IPC-6018 direktifini geliştiren IPC D-22 alt komitesinin başkanı.

Yarı iletken çip hızları artmaya devam ettikçe, mikrodalga teknolojileri diğer alanlarda da gerekli olacaktır.

Mikrodalga PCB Üretim Yönergeleri

Eklemeler, devre kartı alt tabaka malzemeleri ve üzerlerindeki iletken yolları ile ilgili çok sayıda değişiklikle ilgilidir.. Mikrodalga aralığındaki iletken hatları, geleneksel devre kartları için kullanılanlardan önemli ölçüde farklı performans parametrelerine sahiptir.. Tipik bir mikrodalga PCB kartının birçok izi, sert ve esnek devre kartları için IPC gereksinimlerine göre tasarlanabilir.. Yüksek hızlı mikrodalga sinyallerinin bulunduğu alanlarda, ancak, iletken genişliği için tamamen farklı parametre değerleri geçerlidir, kalınlık ve aralık. Bu nedenle mikrodalga baskılı devre kartları temin edilirken farklı bir kılavuzun kullanılması gerektiği konusunda hiçbir şüphe yoktur..

Alt tabakalarda da farklılıklar var. Geleneksel baskılı devre kartlarının FR-4 alt katmanlarının aksine, çoğu mikrodalga PCB'si PTFE'ye dayanmaktadır (teflon). PTFE laminatlar, tek tek katmanlar lamine edildiğinde kendi özelliklerine sahiptir.. Boyutsal kararlılık tamamen farklıdır, ben. H. Tasarımcılar ve üreticiler, devre kartlarını yerleştirirken ve gömülü delikleri veya kör delikleri veya delme gerektiren diğer öğeleri konumlandırırken bunu dikkate almalıdır..

Bu delikler açıldığında, resin residue known as “resin smear” may remain when the hole wall is formed. “IPC-6018B kılavuzu, reçine kalıntılarının uzaklaştırılması için özel kriterler içerir. (reçine lekesi), yüksek frekanslı devre kartı laminatlarının özel özelliklerini dikkate alan. PTFE devre kartlarıyla ilgili büyük bir sorun, ”dedi Perry.

A Sayısının erken tamamlanmasından bu yana 2002, çok sayıda başka değişiklik meydana geldi. Direktifin geliştiricileri, bölüme pasif dirençler ve kapasitörler hakkında referans bilgileri eklediler. 3 [GEREKSİNİMLER]. Yeni sürüm ayrıca lehimleme kenarı kırılmaları için gereksinimleri de iyileştirdi, balataların ortasında delikler açılmadığında ortaya çıkabilecek. Termal stres konusu da, toprak numuneleri veya üretim baskılı devre kartlarından alınan numuneler üzerindeki termal stres testleri için konveksiyon yeniden akış süreçleri tarafından kaydedilen ilerlemeyi dikkate alacak şekilde revize edilmiştir..