Comment gérer la mise à la terre dans la conception à haute fréquence

Les conceptions à haute fréquence doivent prendre en compte la question de la mise à la terre. Plusieurs questions doivent être abordées en ce qui concerne la mise à la terre. Il s'agit notamment de l'impédance des conducteurs et des liaisons de mise à la terre, du chemin de courant continu qui domine les signaux basse fréquence et de la mise à la terre en un seul point.

Impédance des conducteurs de mise à la terre

L'électrode de terre d'un système électrique typique mis à la terre est en parallèle avec les tiges de terre situées du côté ligne du service, des transformateurs et des poteaux. La tige testée est connectée à l'électrode de terre. La résistance équivalente des piquets de terre côté ligne est négligeable.

Une méthode de mise à la terre en un seul point est acceptable pour les fréquences inférieures à 1 MHz, mais elle est moins souhaitable pour les hautes fréquences. Un fil de mise à la terre en un seul point augmentera l'impédance de terre en raison de l'inductance du fil et de la capacité de la piste, tandis que la capacité parasite créera des chemins de retour à la terre involontaires. Pour les circuits à haute fréquence, une mise à la terre multipoint est nécessaire. Cependant, cette méthode crée des boucles de terre qui sont sensibles à l'induction de champs magnétiques. Il est donc important d'éviter d'utiliser des boucles de terre hybrides, en particulier si le circuit contient des composants sensibles.

Le bruit de masse peut être un problème majeur dans les circuits à haute fréquence, en particulier lorsque les circuits tirent des courants importants et variables de l'alimentation. Ce courant circule dans le retour à la masse commune et provoque une tension d'erreur, ou DV. Celle-ci varie en fonction de la fréquence du circuit.

Impédance des conducteurs de liaison

Idéalement, la résistance des conducteurs de liaison devrait être inférieure à un milli-ohm. Cependant, à des fréquences plus élevées, le comportement d'un conducteur de liaison est plus complexe. Il peut présenter des effets parasites et une capacité résiduelle en parallèle. Dans ce cas, le conducteur de liaison devient un circuit résonnant parallèle. Il peut également présenter une résistance élevée en raison de l'effet de peau, qui est le flux de courant à travers la surface extérieure du conducteur.

Un exemple typique de couplage d'interférence par conduction est un moteur ou un circuit de commutation alimentant un microprocesseur avec un retour à la terre. Dans cette situation, l'impédance du conducteur de mise à la terre est supérieure à sa fréquence de fonctionnement, et il est probable qu'elle provoque une résonance du circuit. C'est pourquoi les conducteurs de mise à la terre sont généralement reliés en plusieurs points, avec des longueurs de liaison différentes.

Trajectoire DC dominante pour les signaux à basse fréquence

Il est généralement admis que la dominance du chemin DC pour les signaux basse fréquence est plus facile à mettre en œuvre que les circuits haute fréquence. Toutefois, cette méthode présente plusieurs limites, en particulier dans les applications intégrées. Ces limitations comprennent le bruit de scintillement, les décalages de courant continu et les grandes constantes de temps. En outre, ces conceptions utilisent généralement des résistances et des condensateurs de grande taille, qui peuvent produire un bruit thermique important.

En général, le courant de retour des signaux à haute fréquence suit le chemin de la plus petite surface de boucle et de la plus petite inductance. Cela signifie que la majorité du courant du signal revient sur le plan par un chemin étroit situé directement sous la trace du signal.

Mise à la terre en un point

La mise à la terre monopoint est un élément essentiel de la protection des sites de communication contre la foudre. En plus d'une liaison efficace, cette technique offre une protection structurelle contre la foudre. Elle a été largement testée dans les zones exposées à la foudre et s'est avérée être une méthode efficace. Cependant, la mise à la terre d'un point unique n'est pas le seul élément à prendre en compte.

Si la différence de niveau de puissance entre les circuits est importante, il peut ne pas être pratique d'utiliser une mise à la terre en série à un seul point. Le courant de retour important qui en résulte peut interférer avec les circuits de faible puissance. Si la différence de niveau de puissance est faible, il est possible d'utiliser un schéma de mise à la terre parallèle à point unique. Cette méthode présente toutefois de nombreux inconvénients. En plus d'être inefficace, la mise à la terre en un seul point nécessite une plus grande quantité de mise à la terre, et elle augmente également l'impédance de terre.

Les systèmes de mise à la terre monopoint sont généralement utilisés dans les conceptions à basse fréquence. Toutefois, si les circuits fonctionnent à des fréquences élevées, un système de mise à la terre multipoint peut être un bon choix. Le plan de masse d'un circuit haute fréquence doit être partagé par deux circuits ou plus. Cela réduira les risques de boucles magnétiques.

Interférences de puissance

Les interférences de puissance peuvent dégrader les performances d'un circuit et même causer de graves problèmes d'intégrité du signal. Il est donc impératif de traiter les interférences de puissance dans la conception à haute fréquence. Heureusement, il existe des méthodes pour traiter ces problèmes. Les conseils suivants vous aideront à réduire la quantité d'interférences de puissance dans vos conceptions à haute fréquence.

Il faut d'abord comprendre comment se produisent les interférences électromagnétiques. Il existe deux principaux types d'interférences : les interférences continues et les interférences impulsionnelles. Les interférences continues proviennent de sources artificielles et naturelles. Les deux types d'interférences sont caractérisés par un mécanisme de couplage et une réponse. Le bruit impulsionnel, quant à lui, se produit de manière intermittente et dans un court laps de temps.

5 causes principales de la formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé

Il existe de nombreuses causes de formation de mousse sur le placage de cuivre d'un circuit imprimé. Certaines sont dues à la pollution par l'huile ou la poussière, tandis que d'autres sont causées par le processus d'enfoncement du cuivre. La formation de mousse est un problème dans tout processus de cuivrage, car il nécessite des solutions chimiques qui peuvent contaminer d'autres zones. Il peut également se produire en raison d'un traitement local inapproprié de la surface de la carte.

Micro-mordançage

Dans la microgravure, l'activité du précipité de cuivre est trop forte, ce qui provoque des fuites dans les pores et des boursouflures. Cela peut également entraîner une mauvaise adhérence et détériorer la qualité du revêtement. Il est donc essentiel d'éliminer ces impuretés pour éviter ce problème.

Avant de procéder au dépôt de cuivre, le substrat de cuivre est soumis à une séquence de nettoyage. Cette étape de nettoyage est essentielle pour éliminer les impuretés de la surface et assurer un mouillage général de la surface. Ensuite, le substrat est traité avec une solution acide pour conditionner la surface du cuivre. Cette étape est suivie par l'étape de cuivrage.

Une autre cause de moussage est un nettoyage incorrect après le dégraissage à l'acide. Cela peut être dû à un nettoyage incorrect après le dégraissage à l'acide, à un mauvais réglage de l'agent de blanchiment ou à une mauvaise température du cylindre de cuivre. En outre, un nettoyage incorrect peut entraîner une légère oxydation de la surface de la carte.

Oxydation

L'oxydation provoque la formation de mousse sur le placage de cuivre de la carte de circuit imprimé lorsque la feuille de cuivre de la carte n'est pas suffisamment protégée contre les effets de l'oxydation. Le problème peut survenir en raison d'une mauvaise adhérence ou de la rugosité de la surface. Il peut également se produire lorsque la feuille de cuivre de la carte est mince et n'adhère pas bien au substrat de la carte.

La micro-gravure est un procédé utilisé pour l'enfonçage du cuivre et la galvanoplastie. La microgravure doit être effectuée avec soin pour éviter une oxydation excessive. Un mordançage excessif peut entraîner la formation de bulles autour de l'orifice. Une oxydation insuffisante peut entraîner une mauvaise liaison, la formation de mousse et un manque de force de liaison. La microgravure doit être effectuée à une profondeur de 1,5 à 2 microns avant le dépôt de cuivre et de 0,3 à 1 micron avant le processus de métallisation. Une analyse chimique peut être utilisée pour s'assurer que la profondeur requise a été atteinte.

Traitement des substrats

La formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé est un défaut de qualité majeur qui peut être causé par un mauvais traitement du substrat. Ce problème survient lorsque la feuille de cuivre à la surface de la carte ne peut pas adhérer au cuivre chimique en raison d'une mauvaise liaison. La feuille de cuivre se boursoufle alors à la surface de la carte. Il en résulte une couleur inégale et une oxydation noire et brune.

Le processus de cuivrage nécessite l'utilisation d'agents d'ajustement du cuivre lourds. Ces médicaments chimiques liquides peuvent entraîner une contamination croisée de la carte et des effets de traitement médiocres. En outre, il peut en résulter des surfaces de carte inégales et une mauvaise force d'adhérence entre la carte et l'assemblage du PCBA.

Micro-érosion

La formation de mousse sur le placage de cuivre des cartes de circuits imprimés peut être due à deux facteurs principaux. Le premier est un processus de cuivrage inapproprié. Le processus de cuivrage utilise beaucoup de produits chimiques et de solvants organiques. Le processus de traitement du placage de cuivre est compliqué et les produits chimiques et les huiles présents dans l'eau utilisée pour le placage peuvent être nocifs. Ils peuvent provoquer une contamination croisée, des défauts irréguliers et des problèmes de liaison. L'eau utilisée pour le processus de cuivrage doit être contrôlée et de bonne qualité. Un autre élément important à prendre en compte est la température du processus de cuivrage. Celle-ci aura une incidence considérable sur l'effet de lavage.

La micro-érosion se produit lorsque de l'eau et de l'oxygène sont dissous sur la plaque de cuivre. L'eau dissoute et l'oxygène de l'eau provoquent une réaction d'oxydation et forment un composé chimique appelé hydroxyde ferreux. Le processus d'oxydation entraîne la libération d'électrons du placage de cuivre de la carte.

Absence de polarité cathodique

La formation de mousse sur le placage de cuivre d'une carte de circuit imprimé est un défaut de qualité courant. Le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés est complexe et nécessite un entretien minutieux. Le processus implique un traitement chimique par voie humide et une métallisation, et nécessite une analyse minutieuse de la cause et de l'effet de la formation de mousse. Cet article décrit les causes de la formation de mousse sur la plaque de cuivre et ce qui peut être fait pour l'éviter.

Le niveau de pH de la solution de placage est également crucial, car il détermine la densité du courant cathodique. Ce facteur affectera la vitesse de dépôt et la qualité du revêtement. Une solution de placage à pH faible sera plus efficace, tandis qu'un pH élevé le sera moins.