FR2697562A1 - Dispositif électrique comportant un substrat et un condensateur à montage superficiel. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif électrique comprenant un substrat (1) sur lequel est monté un condensateur à montage superficiel (3) ayant un patin de connexion (31, 32) à chaque extrémité. Elle a pour but une amélioration des performances du condensateur à des fréquences élevées. Le substrat (1) comporte deux patins de contact (10, 11) séparés qui sont soudés au même patin (31) du condensateur (3). Deux autres patins (20, 21) du substrat sont soudés à l'autre patin (32) du condensateur (3). Les patins (10, 11, 20, 21) du substrat sont connectés à des pistes (13, 14, 23, 24) qui s'étendent jusqu'à des trous métallisés (15, 16, 25, 26) distants du condensateur (3). Un tel dispositif est utilisable notamment pour filtrer des fréquences élevées.
Description
i
DISPOSITIF ELECTRIQUE COMPORTANT UN SUBSTRAT ET UN
CONDENSATEUR A MONTAGE SUPERFICIEL
La présente invention concerne un dispositif électrique comportant un substrat et au moins un condensateur à montage superficiel, ledit
condensateur ayant un seul patin de connexion à chaque extrémité.
Les condensateurs à montage superficiel sont de plus en plus utilisés dans des dispositifs électriques, notamment ceux destinés à filtrer les interférences électromagnétiques Les condensateurs les plus couramment utilisés ont une forme rectangulaire et comportent à chaque extrémité un patin métallique s' étendant sur toute la largeur du condensateur Les patins du condensateur sont disposés en alignement et soudés sur des patins respectifs du substrat ou d'un circuit imprimé, lesquels sont eux-mêmes connectés à des pistes conductrices du substrat ou font partie de telles pistes Cet agencement peut fonctionner de manière satisfaisante dans une gamme limitée de fréquences, mais à des fréquences plus élevées, par exemple au-dessus d'environ 80 M Hz, l'efficacité du condensateur se réduit par suite de l'inductance parasite entre le condensateur et les pistes qui lui sont connectées On peut réduire ce phénomène en utilisant des condensateurs spéciaux, mais ceux-ci nécessitent souvent plus de place ou sont coûteux Quand un grand nombre de lignes différentes doivent être filtrées au moyen de leur propre condensateur, cela peut augmenter de manière significative le coût et
le volume du dispositif complet et rendre son entretien plus difficile.
La présente invention a pour but de fournir un dispositif électrique qui comporte un condensateur à montage superficiel de type usuel et qui peut fonctionner de manière satisfaisante à des fréquences élevées. Dans ce but, l'invention concerne un dispositif du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que le substrat comporte deux patins de contact électrique séparés qui assurent tous deux une connexion électrique au même patin du condensateur, mais qui par ailleurs sont isolés électriquement l'un de l'autre à proximité du condensateur, en ce que lesdits patins du substrat sont connectés électriquement à des pistes conductrices respectives du substrat qui s'étendent à distance du condensateur et en ce que le substrat comporte au moins un autre patin de contact électrique qui assure une connexion électrique à
l'autre patin du condensateur.
Lesdites pistes conductrices ménagées sur le substrat séparent un circuit d' entrée et un circuit de sortie 1 ' un de l'autre Ces pistes sont de préférence connectées électriquement l'une à l'autre en un
point distant du condensateur.
Le substrat peut comporter deux desdits autres patins de contact électrique qui assurent tous deux une connexion électrique à l'autre patin du condensateur, mais qui par ailleurs sont isolés électriquement l'un de l'autre à proximité du condensateur Les dites pistes conductrices peuvent s' étendre respectivement jusqu'à des trous métallisés traversant le substrat De préférence, les patins du condensateur sont connectés aux patins du substrat par de la
soudure.
A titre d'exemple, on décrira ci-dessous un dispositif électrique selon la présente invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue éclatée en perspective du dispositif selon invention, la figure 2 est une vue en élévation latérale suivant la flèche Il de la figure 1, la figure 3 est un schéma d'un circuit équivalent à un dispositif de l'art antérieur, et
la figure 4 est un schéma équivalent à un dispositif selon l'invention.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on voit que le dispositif représenté comporte en guise de substrat 1 une carte à circuits imprimés qui supporte un condensateur 3 Le substrat 1 est fait d'une matière isolante, par exemple un composite verre-résine ou une céramique, et porte sur ses surfaces des pistes électriquement conductrices et des patins de contact, dont seuls quelques uns sont représentés pour simplifier le dessin Les pistes assurent des connexions entre divers composants électriques dont seul le condensateur 3 est représenté La surface supérieure du substrat comporte deux patins de contact 10 et 11 séparés l'un de l'autre par un intervalle 12 Les patins 10 et 11 sont ménagés aux extrémités de pistes respectives 13 et 14 qui s'étendent à distance des patins jusqu'à des trous métallisés respectivement 15 et 16 Les pistes 13 et 14 forment des longueurs définies de coupure thermique pour permettre une fixation fiable du condensateur 3 Les trous 15 et 16 assurent une connexion électrique à divers circuits internes et externes par l' intermédiaire de pistes conductrices 17 et 18 Les patins 10 et 11 sont séparés l'un de l'autre sur le substrat lui-même, mais sont connectés électriquement l'un à 1 ' autre par l'intermédiaire du condensateur Une seconde paire de patins de contact 20 et 21 est ménagée en face de la première paire 10 et 11 sur la même surface du substrat 1, les connexions de ces patins étant également assurées dans des zones de coupure thermique au moyen de pistes 23 et 24, qui s'étendent jusqu'à des trous métallisés 25 et 26 assurant également une connexion électrique avec des pistes d'entrée et de
sortie 27 et 28 situées sur la face inférieure du substrat.
Le condensateur 3 peut être un condensateur usuel à montage superficiel du type TDK C 2012 de forme rectangulaire, comportant à ses extrémités opposées deux patins de contact 31 et 32 qui s'étendent sur toute la largeur du condensateur On pourrait utiliser d'autres condensateurs classiques à montage superficiel ayant un patin unique qui s'étend sur la largeur du condensateur Le patin de contact 31 d'une extrémité du condensateur 3 est connecté aux deux patins 10 et 11 au moyen de plots de soudure respectivement 33 et 34 De même, le patin 32 de l'extrémité opposée du condensateur 3 est soudé aux deux patins 20 et 21 du substrat 1 De cette manière, les patins 10 et 11 du substrat 1 sont connectés électriquement entre eux par l'intermédiaire du patin 31 du condensateur mais, sans le condensateur, ils seraient isolés électriquement l'un de l'autre dans cette zone à cause de l'intervalle 12 De même, les patins 20 et 21 du substrat sont connectés électriquement entre eux par l'intermédiaire du patin 32 du condensateur 3 mais, sans le condensateur 3, ils
seraient isolés électriquement l'un de l'autre par l'intervalle 22.
Ce dispositif est utilisé avec des lignes non équilibrées, pour filtrer des signaux à haute fréquence présents sur la piste 17, l'autre piste 27 étant connectée à une plaque de masse 29 Les dispositifs de l'art antérieur utilisent une seule piste et un seul patin sur le substrat pour assurer la connexion à chaque patin du condensateur Au contraire, dans le dispositif décrit ci-dessus, le signal arrivant par la piste 18 est délivré au condensateur en passant par le trou métallisé 15, la piste 13 et le patin 10, tandis que le signal sortant suit un chemin séparé jusqu'à la piste 17 en passant par le patin 11, la piste 14 et le trou métallisé 16 (ou vice versa) Grâce à la séparation des pistes d'entrée et de sortie, les effets indésirables d'impédance parasite sont minimisés et les performances du condensateur utilisé sont considérablement améliorées aux fréquences
élevées comme on le démontre ci-dessous.
La figure 3 représente un circuit équivalent à un dispositif de l'art antérieur dans lequel un condensateur 3 ' est connecté à des trous métallisés 15 ' et 25 ' au moyen de pistes conductrices uniques 13 ' et 23 ' Le circuit présente une impédance 40 ' de valeur ZL entre la piste 13 ' et le condensateur 3 ', du fait de la connexion au condensateur Le schéma du circuit montre que la liaison entre les trous 15 ' et 25 ' est faite en parallèle à un oscillateur 50 ' et une résistance série 51 ' ayant une valeur Zs de 50 Q L'oscillateur 50 ' représente la source d'interférence qu'il s'agit d'atténuer Pour simplifier, l'inductance admise ici tient compte d'un seul mode du condensateur. Si l'inductance due à la connexion du condensateur 3 ' était de 14 n H, cela donnerait à 100 M Hz 6,28 x 108 x 14 x 10-9 ou
ZL = J 8,8
La fréquence de résonance du condensateur 3 est de 500 M Hz, mais on en fera abstraction pour simplifier La réactance Zc du condensateur à 100 M Hz est de -31,59 m f Comme 38,8 dépasse largement -31,59 x 10-3 et que c'est un rapport ou une atténuation que l'on cherche, on peut admettre qu'il s'agit de mesures des impédances (ZL + Zc)/(Zs +ZL + Zc) ou
( 8,8 + 0,00159)/( 50 + 8,8 + 0,00159) = 0,1499
log 0,1499 = approximativement -16 d B d'atténuation. En revenant à la figure 4, qui montre le circuit équivalent au dispositif selon la présente invention, on a donné aux composants les mêmes numéros de référence, mais sans le signe ' Le circuit diffère de celui de la figure 3 en ce, qu'il y a une inductance 40, 41 entre le condensateur 3 et chacun des trous métallisés 15 et 16, du fait de la connexion des deux patins 10 et 11 au patin 31 du condensateur Ces deux inductances ont la même valeur ZL que l'inductance 40 ' du circuit de la figure 3 Comme ces deux inductances chargent le condensateur séparément, il en résulte une atténuation bien meilleure Zc/(Zs + ZL + Zcz) ou 1,59 x 10-3/( 50 + 8,8 + 0,00159) = 2, 7 x 10-2 log 2,7 x 10-2 = approximativement -91 d B
d' atténuation.
En conséquence, on peut voir que le condensateur 3 assure une atténuation beaucoup plus grande à ces fréquences élevées quand il est connecté selon la présente invention, c'est-à-dire qu'il est
beaucoup plus efficace pour réduire les interférences sur la piste 17.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier Par exemple, il n' est pas essentiel que l'autre patin 32 du condensateur soit connecté à deux patins séparés sur le substrat comme on l'a décrit, car ceux-ci pourraient être connectés mutuellement comme indiqué en traits interrompus dans la figure 4 Le dispositif selon la présente invention pourrait être utilisé dans des applications autres que la suppression d'interférences, dans des cas o l'on demande des
performances optimales du dispositif.
Claims (4)
1 Dispositif électrique comportant un substrat et au moins un condensateur à montage superficiel, ledit condensateur ayant un seul patin de connexion à chaque extrémité, caractérisé en ce que le substrat ( 1) comporte deux patins de contact électrique ( 10 et 11) séparés qui assurent tous deux une connexion électrique au même patin ( 31) du condensateur ( 3), mais qui par ailleurs sont isolés électriquement l'un de l'autre à proximité du condensateur, en ce que lesdits patins ( 10 et 11) du substrat sont connectés électriquement à des pistes conductrices ( 13 et 14) du substrat qui s' étendent sur le substrat à distance du condensateur, et en ce que le substrat comporte au moins un autre patin de contact électrique ( 20, 21) qui
assure une connexion électrique à l'autre patin ( 32) du condensateur.
2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pistes conductrices ( 13 et 14) sont connectées électriquement l'une à
l'autre en un point distant du condensateur ( 3).
3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat ( 1) comporte deux desdits autres patins de contact électrique ( 20, 21), qui assurent tous deux une connexion électrique à l'autre patin ( 32) du condensateur ( 3), mais qui par ailleurs sont
isolés électriquement l'un de l'autre à proximité du condensateur.
4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé
en ce que lesdites pistes conductrices ( 13 et 14) s' étendent respectivement jusqu'à des trous métallisés ( 15 et 16) traversant le
substrat ( 1).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les patins ( 31 et 32) du condensateur sont connectés aux
patins ( 10, 11, 20, 21) du substrat par de la soudure.
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