L'impédance électrique est la mesure de l'opposition qu'un circuit présente à un courant lorsqu'une tension alternative sinusoïdale est appliquée. Ce câble est un câble coaxial. Un exemple courant d'impédance contrôlée que la plupart d'entre nous connaissent, consistant en un conducteur intérieur rond, séparé du conducteur extérieur cylindrique (le blindage) par un isolant. Au lieu d'un câble coaxial, une antenne peut être reliée à l'appareil par un câble formé de deux fils ronds espacés d'une bande plate en plastique. Comme pour le câble coaxial, les dimensions et les matériaux de ce fil sont soigneusement contrôlés pour lui donner la bonne impédance électrique.

Impedance control 01

Ces deux câbles sont des exemples de différentes configurations d'une impédance contrôlée mais il en existe beaucoup d'autres. Dans un circuit imprimé, le blindage est le plan, l'isolant est le matériau et le fil central est une trace. L'impédance est mesurée en Ohms, mais ne doit pas être confondue avec une résistance, également mesurée en ohms ! La résistance est pour le courant continu (DC), tandis que l'impédance est un courant alternatif (AC) qui devient important au fur et à mesure que la fréquence du signal augmente, devenant critique pour les traces de circuit imprimé avec des composantes de signal égales ou supérieures à 200 MHz. La fonction d'un fil ou d'une trace est de transférer la puissance du signal d'un dispositif à un autre. La puissance maximale du signal est transférée lorsque les impédances sont adaptées.

Impedance control 02

Une antenne de télévision a une impédance "naturelle". Pour les radiofréquences (FR), le transfert de la puissance maximale du signal de l'antenne aux câbles exige que l'impédance du câble corresponde à l'impédance de l'antenne. De plus, l'impédance du téléviseur doit correspondre à l'impédance du câble.

Bien que nous devions nous concentrer sur les interconnexions de fils, les mêmes considérations s'appliquent au transfert de signaux à travers les traces sur un PCB. En 1997 encore, seuls les dispositifs exotiques à grande vitesse de l'époque nécessitaient des PCB à impédance contrôlée. Ceux-ci représentaient peut-être 20% des PCB fabriqués.

En 2000, environ 80% de tous les PCB multicouches étaient fabriqués avec des pistes à impédance contrôlée. Il s'agissait de cartes destinées à tous les types de technologies, dont les suivantes :
- Les télécommunications
- Traitement des signaux vidéo
- Traitement numérique à haute vitesse
- Traitement graphique réel
- Le contrôle de processus.

La plupart des foyers disposent aujourd'hui d'un grand nombre d'applications peu coûteuses de ces technologies, par exemple :
- Modem, téléphones, télévision par satellite
- GPS
- Radar
- Jeux vidéo
- PC à faible coût
- Modules de contrôle du moteur automobile

Impedance control 03

Quel type de conception d'impédance peut-on rencontrer sur un pcb ?

Microstrip intégré

Embedded Microstrip

Une ligne de transmission à microbande intégrée, similaire à la microbande, est constituée d'un conducteur, généralement en cuivre, de largeur W et d'épaisseur t acheminé sur un plan de masse plus large que la ligne de transmission elle-même et séparé par un substrat diélectrique d'épaisseur H1.

Stripline décalée

Offset Stripline

Dans la configuration Stripline décalée, la trace du signal est prise en sandwich entre deux plans et peut ou non être espacée de manière égale entre les deux plans. Cette construction est souvent appelée "double stripline".

Microruban enrobé à couplage par le bord

Edge-coupled Coated Microstrip

Le microruban couché sur le bord est une configuration différentielle dans laquelle il y a deux traces d'impédance contrôlée sur la surface, recouvertes d'une réserve et d'un plan de l'autre côté du stratifié.

Stripline à décalage couplé par le bord

Edge-coupled Offest Stripline

La Stripline décalée à couplage de bord est une configuration différentielle avec deux tracés à impédance contrôlée pris en sandwich entre deux plans. Les tracés sont décalés, mais ils peuvent se trouver à mi-chemin entre les plans (2H1 + T = H)

Stripline à couplage de bord

Edge-coupled Stripline

Cette configuration différentielle comporte deux pistes séparées par un stratifié et prises en sandwich entre deux plans. Bien que le schéma montre le décalage des traces, l'objectif de fabrication est d'avoir les traces sans décalage, c'est-à-dire que l'une doit être directement au-dessus de l'autre. En général, cette configuration est difficile à fabriquer.

Bandes coplanaires revêtues

Coated Coplanar Strips

Dans cette configuration de bandes coplanaires revêtues, il y a une seule trace d'impédance contrôlée avec deux traces de masse d'une largeur spécifiée (W2/W3) de chaque côté. Toutes les pistes sont recouvertes de résine.

Guide d'ondes coplanaire revêtu avec masse

Coated Coplanar Waveguide with Ground

Le guide d'ondes coplanaire comporte une seule trace d'impédance contrôlée avec des plans de chaque côté (ou des traces de masse très larges), un plan continu d'un côté et un stratifié uniquement de l'autre.

Guide d'ondes coplanaire décalé

Offset Coplanar Waveguide

Le guide d'ondes coplanaire est similaire à la configuration ci-dessus, à l'exception du fait qu'il y a des plans des deux côtés du stratifié et un plan sur la même couche que la trace à impédance contrôlée.


Comment contrôler l’impédance?

Lors de la fabrication du PCB, un coupon de test doit être ajouté dans le panneau de travail. Ce coupon est le meilleur moyen de s'assurer que le build-up et l'image du cuivre correspondent à l'impédance demandée. Étant donné que l'impédance du PCB doit être mesurée, le fabricant de PCB doit ajouter un coupon de test dans le panneau de travail représentant exactement la configuration de l'impression d'impédance dans le PCB. Ces coupons de test doivent être conçus comme un modèle décrit par le système de mesure du test. En utilisant le même matériau, le même processus de production, les mêmes paramètres, le coupon de test est exactement la réplique de l'impédance du PCB.

Impedance control 04

Le coupon de test typique est un PCB d'environ 200 x 30 mm avec exactement la même construction de traces que le PCB principal. Les pistes sont conçues pour être de la même largeur et sur la même couche que les pistes contrôlées sur le circuit principal. C'est la meilleure façon d'assurer un bon résultat. Le coupon de test évite tout ajout de pastilles, toute modification qui pourrait influencer l'impédance du PCB. Dans le cas où l'épaisseur du laminé est spécifiée, le fabricant ajustera la largeur des traces pour atteindre la valeur d'impédance. Ce coupon sera testé et vérifié avec un équipement de test approprié. Pour chaque coupon de test, un rapport peut être attribué indiquant la valeur de l'impédance mesurée. En 2019, le groupe ICAPE a investi dans une nouvelle machine Polar pour contrôler l'impédance avec les dernières technologies disponibles sur le marché.


Continue with ICAPE Group

img18

Find US

Our business units in the world

View more
img18

Quote Now

Start your quotation on ICAPEshop!

View more
img18

PCBLABO

Discover our machines!

View more