ES2864205T3 - Procedimiento de realización de patrones resonantes adaptados a la realización de funciones pasivas de RF y circuito impreso con dichos patrones resonantes - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para fabricar uno o varios patrones resonantes (10) de radio frecuencia en un circuito impreso (11) que comprende varias capas con una etapa de corte por fresado de uno o varios patrones resonantes (10) directamente en el circuito impreso (11), conservando al mismo tiempo medios de mantenimiento mecánico (13) de los patrones resonantes de este circuito impreso (11) y en combinación al menos con los siguientes pasos: a) realización de una grabación química de las capas internas del circuito impreso multicapa y luego se presiona el circuito impreso; b) realización de varios orificios necesarios para la obtención de orificios metalizados conductores, c) realización de la metalización de los orificios metalizados, d) realización de la grabación química de las capas externas de dicho circuito impreso, e) realización mediante fresado de uno o más de los elementos siguientes: el corte exterior del circuito impreso o de los contornos internos, y realizándose la fase de fresado de los contornos de los patrones resonantes simultáneamente con la etapa b), y además, el procedimiento incluye una fase de metalización de los bordes de los contornos (12) de los patrones resonantes realizada simultáneamente con la etapa c).

Description

d e s c r ip c ió n
Procedimiento de realización de patrones resonantes adaptados a la realización de funciones pasivas de RF y circuito impreso con dichos patrones resonantes
El objeto de la invención se refiere a un procedimiento para realizar uno o varios patrones resonantes de radiofrecuencia adaptados a la realización de funciones pasivas de RF, así como a un circuito impreso con dichos patrones resonantes. En particular, la invención encuentra aplicación en la realización de filtros sintonizables eléctricamente.
Los patrones resonantes de funciones pasivas de radiofrecuencia RF, a menudo compuestos de conjuntos bobinados, capacidades para frecuencias inferiores a 1 GHz , pueden ser fijados en el circuito impreso por pegado, atornillado o soldadura. Este último caso es el más frecuente, por ejemplo, se conectará una inductancia mediante una soldadura en el circuito impreso.
Los patrones también pueden grabarse, en la mayoría de los casos mediante ataque químico, en las capas conductoras del circuito impreso. Esta es la técnica más común para realizar circuitos resonantes de microondas para frecuencias superiores a 1 GHz . Se sabe que las funciones pasivas (filtros, acopladores, resonadores) se realizan por medio de grabado químico sobre el circuito impreso (tecnología de cinta micrométrica o en anglosajón microstrip) o en el circuito impreso (tecnología en línea conocida por el término anglosajón stripline).
Las tecnologías clásicas utilizadas para las funciones de filtrado ”tractable” para frecuencias inferiores a 1 GHz se basan en la mayoría de los casos en la aplicación de bobinas helicoidales que requieren el uso de componentes mecánicos de gran precisión que suponen costes importantes, y a pesar de todo, una tolerancia en el valor obtenido, que a menudo requiere una fase de ajuste después de la fabricación, bien por adaptación de la propia bobina, bien por el cambio de valores de los componentes circundantes como las capacidades.
En general, los equipos de radio de potencia se reducen en tamaño y costo, para requisitos de fiabilidad cada vez mayores. Por otra parte, estos equipos de radio están cada vez más constituidos por un apilamiento de tarjetas, por lo que se forman estructuras mecánicas más bien planas.
La solicitud de patente US 2007/0911 describe un procedimiento para realizar uno o más patrones de radio de frecuencia resonantes en un circuito impreso. El sustrato se retira entre una espira y una espiral para formar un patrón resonante. Una parte de las líneas de campo se cierra a masa a través del sustrato.
La patente EP 0969509 describe la fabricación de un circuito monolítico utilizado en el ámbito de las radiofrecuencias, en el que se realizan aberturas en la capa de oxidación entre las espiras de cinta y el sustrato, está grabado en las zonas de apertura por ataque químico.
Por lo tanto, en la actualidad es necesario para circuitos impresos que desempeñan diferentes funciones, incluidas funciones de filtrado, circuitos impresos que responden a criterios de bajo espesor, de alto rendimiento y de bajo coste inducido y también de fácil realización técnica.
La idea implementada según la invención se basa, en particular, en la utilización del circuito impreso y las técnicas de realización asociadas en la fabricación de este último no sólo como soporte de componentes, sino de manera tal que el circuito mismo realice una serie de funciones. El circuito ya no se utiliza como un simple soporte sobre el que se vienen a colocar, soldar o conectar componentes entre sí.
La invención se refiere a un procedimiento para fabricar uno o más patrones resonantes de radio frecuencia en un circuito impreso que comprende varias capas con una etapa de corte por fresado de uno o varios patrones sonantes directamente en el circuito impreso, conservando al mismo tiempo medios de mantenimiento mecánico de los patrones resonantes en dicho circuito impreso y en combinación al menos con los siguientes pasos:
a) realización de una grabación química de las capas internas del circuito impreso multicapa y luego se presiona el circuito impreso;
b) realización de varios orificios necesarios para la obtención de orificios metalizados conductores,
c) realización de la metalización de los orificios metalizados,
d) realización de la grabación química de las capas externas de dicho circuito impreso,
e) realización por fresado de uno o más de los elementos siguientes : el corte externo del circuito impreso o de los contornos internos, realizándose la fase de fresado de los contornos de los patrones resonantes simultáneamente con la fase b), y el procedimiento incluye además una fase de metalización de los bordes de los contornos de los patrones resonantes realizada simultáneamente con la etapa c).
El procedimiento puede utilizarse para producir patrones resonantes de diversas formas, barras y espirales.
El procedimiento descrito a continuación puede utilizarse para la realización de filtros planos de altas frecuencias que funcionen en la banda de 10 MHz a 10 GHz .
La invención se refiere también a un circuito impreso con uno o más patrones resonantes obtenidos por la implementación del procedimiento.
Otras características y ventajas del dispositivo según la invención aparecerán mejor al leer la descripción que sigue de un ejemplo de realización dado a título ilustrativo y sin ninguna limitación anexa de las figuras que representan:
• la figura 1, un ejemplo de producto obtenido mediante la implementación del procedimiento según la invención,
• la figura 2, ejemplo de dispositivo de comunicación que integra un filtro obtenido mediante la implementación del procedimiento según la invención.
El procedimiento según la invención se basa, en particular, en la realización, en un circuito impreso, de funciones pasivas al aire, por mecanizado directo del contorno de uno o varios patrones resonantes en el circuito impreso. Las funciones pasivas se realizan utilizando patrones resonantes cuyos contornos externos apropiados se realizan en el circuito impreso. El patrón resonante así obtenido no está en el circuito impreso sino que forma parte del mismo. Se obtiene por fresado o corte del circuito impreso portador. Se caracteriza desde un punto de vista electromagnético por el hecho de que el dieléctrico del patrón es casi totalmente del aire.
El circuito impreso es un circuito multicapa.
Según la invención, el patrón resonante recibirá una metalización de la o de los bordes para mejorar su conductividad.
Como el circuito impreso utilizado tiene varias capas, la realización de patrones resonantes incluirá los siguientes pasos:
a) la grabación química de las capas internas del circuito impreso multicapa se realiza mediante un procedimiento conocido por el experto en la materia. Después del grabado de las capas internas, se procede a prensar el circuito impreso, que consiste en pegar las diferentes capas juntas. Las capas externas no están todavía grabadas,
b) se pasa entonces a una secuencia de perforación, en la que se realizan los orificios necesarios para obtener orificios metalizados conductores. Los cortes internos o externos del circuito impreso se harán en esta etapa como se desea metalizar los bordes de dichos cortes. Los contornos del o de los patrones resonantes se realizan por fresado en esta etapa, como se desea metalizar los bordes del patrón resonante. No obstante, se deja a las partes no fresadas como sostenes mecánicos de los patrones,
c) se realiza la metalización de los orificios metalizados y, al mismo tiempo, de los bordes de los contornos de los patrones resonantes;
d) se realiza la grabación química opcional de las capas externas,
e) se realiza por fresado el corte exterior del circuito impreso o de los contornos internos.
El patrón resonante obtenido según la invención puede ser bastante complejo y la precisión de realización es, por ejemplo, del orden de /-0,1 mm. La anchura mínima de los cortes obtenidos por fresado depende de la fresa utilizada, y la fresa se elegirá en función, en particular, del espesor del circuito impreso. Podrá rebajarse localmente a menos de 1 mm para un espesor de circuito impreso estándar de 1,6 mm.
El fresado del circuito impreso permite realizar cortes internos para obtener los patrones deseados en relación con un dispositivo deseado o el corte del contorno exterior del circuito impreso.
La metalización de los bordes o cantos de los cortes se realiza mediante una técnica conocida por el experto en la materia, acerca de la metalización de los orificios metalizados. Por lo tanto, no existe un coste adicional significativo en el circuito impreso, en comparación con otros procedimientos de obtención de patrones resonantes, como se refiere a piezas "mecánicas" o de componentes.
La figura 1 es un ejemplo de la realización de un filtro obtenido por el procedimiento de realización de patrones en el circuito impreso. El ejemplo se refiere a la realización de inductancias, patrones resonantes de un filtro procesable integrado en el circuito impreso de una función de radio.
Los contornos del o de los patrones resonantes inductivos 10 se han fresado directamente en el circuito impreso 11. Se han metalizado los bordes de los contornos 12. El patrón resonante se encuentra, por lo tanto, en gran parte en el aire retenido por las partes 13 del circuito impreso que no han sido eliminadas por el fresado, lo que desde el punto de vista electromagnético asegura las mejores pérdidas y las menores capacidades parásitas. Estas partes 13 del resto del circuito tras el fresado permiten mantener mecánicamente el patrón resonante inductivo 10.
Los patrones resonantes así obtenidos se adaptan a la realización de funciones pasivas de RF.
Uno de los objetivos del corte de un conjunto de patrones en un circuito impreso es, por ejemplo, realizar un filtro que se utilizará en un sistema de comunicación. El filtro o filtros obtenidos por la realización de patrones según la invención podrán integrarse directamente en el circuito impreso de la función " front-end radio " del medio de comunicación, a nivel de las diferentes etapas del amplificador de emisión o de recepción. La función principal es, en este ejemplo, el filtrado de alta potencia (1 a 50 W) para permitir el funcionamiento de la estación de radio, en situación de proximidad con otras estaciones, en la banda de frecuencia ultra alta y muy alta frecuencia o VUHF. Funcionalmente, los filtros intervienen, en modo Recepción, como filtros de protección en la proximidad Front end, y protegen a éste de las señales potentes procedentes de emisores cercanos. En modo Emission, filtran la señal emitida de alto nivel (1W y 50W) para limitar el ruido de banda ancha del emisor, que en caso de proximidad alterará los receptores cercanos.
El procedimiento descrito a continuación se utiliza para la realización de filtros planos de alta frecuencia que funcionan en la banda de 10 MHz a 1 GHz o incluso lO GHz .
La figura 2 representa un ejemplo de filtro realizado utilizando el corte de patrones en un circuito impreso como se ha descrito anteriormente. La parte principal del filtro estará constituida por dos circuitos oscilantes paralelos compuestos de dos patrones resonantes inductivos 10, realizados por fresado del circuito impreso. Los patrones se conceden mediante cajas de peso 22, 23, capacitivos cuya variación permite el centrado en frecuencia del filtro. Una función de adaptación 20 en impedancia permite la transición entre la interfaz de 50 O y la impedancia de carga del CO (circuito oscilante), lo que fija la adaptación del filtro en su ancho de banda. Una red de acoplamiento 25 controlada entre los dos circuitos oscilantes permitirá determinar el ancho de banda del filtro. Una función de gestión 27 del BUS permite a partir de la información de frecuencia central y de las señales de control temporales controlar las cajas de peso capacitivo.
Sin apartarse del ámbito de la invención, es posible realizar todas las formas de patrones que serán elegidos por el usuario según la funcionalidad final del circuito impreso y su utilización.
Los patrones realizados para la fabricación de filtros de banda eléctricamente sintonizables desarrollados que tienen las ventajas siguientes:
• un excelente factor de calidad, que permita usos bajos de ruido y/o alta potencia,
• un control muy bueno del acoplamiento gracias a las precisiones dimensionales y a la posibilidad de fresar formas complejas y, por tanto, una buena medida del ancho de banda del filtro en la banda de agilidad del filtro,
• el circuito impreso incluye, entre otras funciones (amplificación, conmutaciones de RF) el filtro o filtros de sintonización incorpora(n) los patrones resonantes, pero también toda la electrónica y el sistema de mando necesario para el uso de este o estos filtros, de ahí un montaje mecánico muy fácil, tanto más cuanto que la forma general del filtro es plana.
Los circuitos obtenidos por corte directo de patrones en un circuito impreso presentan, en particular, las ventajas siguientes:
• buenas características de radio frecuencia RF debidas al hecho de que los patrones sonantes se encuentran prácticamente en el aire, lo que provoca pocas pérdidas dieléctricas o ninguna, y una capacidad parasitaria mínima,
• la posibilidad de realizar numerosas formas de patrón resonante,
• una buena precisión de realización, del orden de /-O,1 mm,
• una reproducibilidad muy buena,
• un ámbito de aplicación bastante amplio, por ejemplo, todas las aplicaciones que requieren funciones pasivas que exigen pérdidas muy bajas o grandes potencias en RF, de unas pocas decenas de MHz a varios GHz ;
• una configuración mecánica plana bien adaptada a la configuración actual de los materiales de radio, a menudo formada por un apilamiento de placas y módulos planos,
• la integración de hecho en un circuito impreso que pueda llevar otras funciones activas o pasivas.

Claims (4)

r e iv in d ic a c io n e s
1. Procedimiento para fabricar uno o varios patrones resonantes (10) de radio frecuencia en un circuito impreso (11) que comprende varias capas con una etapa de corte por fresado de uno o varios patrones resonantes (10) directamente en el circuito impreso (11), conservando al mismo tiempo medios de mantenimiento mecánico (13) de los patrones resonantes de este circuito impreso (11) y en combinación al menos con los siguientes pasos:
a) realización de una grabación química de las capas internas del circuito impreso multicapa y luego se presiona el circuito impreso;
b) realización de varios orificios necesarios para la obtención de orificios metalizados conductores,
c) realización de la metalización de los orificios metalizados,
d) realización de la grabación química de las capas externas de dicho circuito impreso,
e) realización mediante fresado de uno o más de los elementos siguientes: el corte exterior del circuito impreso o de los contornos internos, y realizándose la fase de fresado de los contornos de los patrones resonantes simultáneamente con la etapa b), y
además, el procedimiento incluye una fase de metalización de los bordes de los contornos (12) de los patrones resonantes realizada simultáneamente con la etapa c).
2. Procedimiento según la reivindicación 1 para la realización de patrones resonantes de formas diversas, barras y espirales.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2 para la realización de filtros planos de alta frecuencia en la banda de 10 MHz a 10 GHz .
4. Circuito impreso caracterizado porque comprende uno o más patrones resonantes de radiofrecuencia obtenidos mediante la implementación del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3.
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