Brevet FR2462082A1 — publié le 19810206

L'invention concerne la réalisation de orcuits du type "micro-strip" pour des montages à très haute fréquence munis de transistors de puissance dont chacun est placé dans un évidement de la plaque porteuse des "micro-strips" et relié électriquement aux lignes des "micro-etrips" par ses oreilles de raccordement. Les circuits électriques pour des appareils du type décrit ci-dessus sont, comme c'est pratiquement toujours le cas en électro-technique, réalisés la plupart du temps sur des plaques conductrices imprimées, qui portent sur leur face antérieure les composants électriques correspondants ainsi que les tracés associés de lignes de liaison.Ces tracés de lignes forment avec le revptement métallique à la masse continu nu situé à l'arrière de la plaque des lignes électriques en forme de bandes à haute fréquence, analogues aux lignes coa xiales appelées "strip lines" en anglais, à impédance caractéristique définie. Le raccordement de tels circuits avec l'extérieur est la plupart du temps réalisé par des cibles coaxiaux avec l'impédance caractéristique habituelle en Allemagne de 50 ohms, et l'épaisseur de ces plaques conductrices est relativement grande (à peu près de l'ordre de quelques millimètres), pour des raisons mécaniques et à cause de l'exigence de tracés de lignes ayant si possible une impédance caractéristique exacte d'également 50 ohms.Plus le diélectrique de la plaque conductrice est épais, et plus les tracés de ligne sur la face antérieure de la plaque peuvent être larges; en outre, les pertes ohmiques restent faibles. Il est également connu de placer sur de telles plaques conductrices imprimées relativement épaisses des transistors de puissance comme parties constitutantes. En plus, on fraise dans la plaque conductrice un évidement qui correspond à la forme du rebord de refroidissement fixé sur la face postérieure de tels transistors de puissance. Sur la face postérieure de la plaque conductrice est également placé un bloc de refroidissement relativement épais, par exemple en aluminium, au moins dans la région de ce transistor de puissance et même la plupart du temps sur toute la largeur de la plaque conductrice.Le transistor de puissance est, avec son rebord de refroidiassement, fixé mécaniquement par des vis sur la surface supérieure de ce bloc de refroidisssement montée à découvert dans cet évidement. Les oreilles de raccordement du transistor de puissance situées latéralement à une certaine distance au-dessus de la face supérieure de la plaque conductrice étaient jusqu'ici reliées galvaniquement exclusivement par soudage aux tracés de lignes de la plaque conductrice aboutissant à l'évidement. Etant donné que la résistance d'entrée de tels transistors de puissance est relativement faible (seulement d'environ 1 à 3 ohms) en comparaison avec les éléments transformateurs que l'on peut réaliser et qui sont utilisés dans de tels appareils, il fallait, dans les circuits connus de ce type, souder directement aux points de jonction de ces transistors de puissance, c'est-à-dire autant que possible directement aux oreilles de raccordement du transistor, des éléments de transformation supplémentaires, afin que cette résistance d'entrée du transistor ne s'élevant qu'à environ 1 à 3 ohms soit adaptée à l'impédance caractéristique des tracés conducteurs de la plaque conductrice relativement épaisse, qui est sensiblement plus élevée et dépasse la plupart du temps 50 ohms.En fait, une adaptation de ce genre de l'impédance caractêrii tique n'est pas possible uniquement par un choix correspondant relativement large des tracés conducteurs. Cette implantation connue de transistors de puissance dans des circuits imprimés de type classique est, d'une part, relativement compliquée dans sa réalisation et exige un soudage manuel très précis, et un remplacement d'un transistor de puissance ainsi incorporé n'est pratiquement pas possible sans un nouvel équilibrage du circuit. L'invention a en conséquence pour objet de réaliser des circuits pour des montages à très haute fréquence munis de transistors de puissance, du type décrit précédemment, dont la réalisation est facile et qui permet, avant tout, le remplacement simple du transistor de puissance sans de nouveaux travaux d'éWuilibrage. D'après l'invention, au voisinage du transistor de puissance, on place sur la plaque porteuse conductrice de 50 ohms relativement épaisse un petit morceau d'une feuille conductrice sensiblement plus mince, sur laquelle des tracés c nducteurs correspondants ayant une impédance caractéristi que sensiblement plus faible peuvent être réalisés suivant la technique des circuits imprimés, ayant des tracés conducteurs relativement larges, et en outre avec de faibles pertes ohmiques. Les tracés conducteurs aboutissant au trarisis- tor de puissance peuvent ainsi être réalisés avec une imfe. dance caractéristique qui est du mtme ordre de grandeur que la résistance à l'entrée des transistors de puissance. Le passage de ces tracés conducteurs de la feuille conductrice à résistance relativement faible en liaison avec le transistor de puissance aux tracés conducteurs à relativement haute résistance du circuit imprimé qui les environne sur la plaque ccnductrice sensiblement plus épaisse est ainsi amené dans une région qui est relativement éloignée de la fixation du transistor proprement dite, et donc dans une partie du circuit dans laquelle des réseaux de transformation connus peuvent astre réalisés de façon beaucoup plus simple et la plupart du temps moins chère, par la technique de circuits imprimés.Des éléments de transformation suppldmentaires soudés directement au raccord au transistor sont dans tous les cas inutiles. D'après l'invention, il est également ain Si possible, au lieu du soudage direct, utilisé jusqu'ici, du transistor de puissance au circuit imprimé, de ne le relier électriquement, de façon amovible, avec ses oreilles de raccordement, que par une pièce de serrage appropriée, avec les tracés conducteurs de la feuille conductrice aboutissant au transistor.Après enlèvement de la pièce de serrage, un transistor de puissance peut ainsi être changé facilement, les oreilles de raccordement du nouveau transistor mis en place, par l'intermédiaire de la pièce dO serrage, peuvent alors à nouveau être amenées directement en contact avec les tracés conducteurs de la feuille conductrice au même endroit que les oreilles de raccordement du transistor précédent, de sorte qu'un nouvel éqssilibrage du circuit n'est pas nécessaire. La feuille conductrice supplémentaire d faible résistance amenée dans la région du transistor permet donc pour la première fois de pouvoir changer facilement de tels transistors. Naturellement, la fabrication de telles plaques conductrices munies de transistors de puissance est aussi rendue apprécisblement plus simple et plu3 économique, car de coûteux travaux d'équilibrage deviennent inutiles. Dans certain transistors de puissance, le raccordement de l'émetteur est constipe directement par le rebord métallique de refroidissement qui porte le transistor. Dans ce ca, le raccordement de l'émetteur reposant sur la masse doit être amené électriquement en contact, autant que possible avec une faible induction, avec le revêtement de métal situé du côté postérieur de la feuille conductrice. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on a constaté qu'il était avantageux d'introduire dans l'évidement de la plaque conductrice qui reçoit le transistor de puissance un ressort de contact supplémentaire qui, lorsque le transis tor de puissance est en place, réalise un bon contact électrique avec les surfaces latérales de ce rebrod de refroidissement et qui, en outre, établit directement un contact à grande surface avec le revZtement de métal postérieur de la face conductrice. On va maintenant décrire plus en détail deux modes de réalisation de l'invention, à titre d'exemples et avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une perspective éclatée montrant une plaque porteuse conductrice imprimée 1 qui porte sur sa face postérieure un revêtement continu métallique 16 de con trôle d#a masse et suss sa face antérieure différents tracés conducteurs 2 en forme\"micro-strips". Les tracés 2 et le revêtement postérieur 16 ont, de façon connue, une impédance caractéristique déterminée. Entre les "micro-stripst2 on ona également représenté, sur la face antérieure de la plaque, une zone de masse continue 16' qui sert au désaccouplement entre des lignes conductrices voisines 2, 16.Dans la région d'un transistor de puis3ance 3 à incorporer dans ces lignes conductrices est placée sur la face antérieure de la plaque 1 une feuille porteuse conductrice 4 en une pièce qui, sur sa face antérieure, porte des tracés conducteurs 12 en forme de "micro-strips", et sur sa face postérieure un rev*- tement métallique continu de contrôle de la masse. L'épais seur de la feuille 4 est sensiblement plus faible que celle dela plaque 1.Cette dernière possède par exemple une épaisseur de 1,6 mm, et la feuille 4 seulement une épaisseur de 6,12 mm; elle ne représente donc qu'environ un dixième de l'épaisseur de la plaque t. Les lignes électriques constituées par les "micro-strips" 2 sur la plaque 1 en association avec le revZtement 16 de la face postérieure peuvent être réalisées avec une largeur habituelle et me résistance dwen- viron 50 ohms, mais par contre, sur la feuille 4, les "micro sttipa" 12 en association avec le revêtement métallique de la face postérieure de la feuille 4 peuvent réaliser des lignes électriques qui ont une impédance caractéristique comprise seulement entre environ 1 et 3 ohms.Les "micro-strips" 2 se terminent , dans l'exemple de la figure 1, peu avant le bord de la feuille 4, et ils sont reliés électriquement aux trois "micro-strips" 12 de la feuille 4 par des ponts conducteurs représentds schématiquement en 23. Dans ces régions, on peut également appliquer les mesures de transformations classiques pour adapter les conducteurs 2,16, à 50 ohms, aux "micro strips" 12, de 1 à 3 ohms. Dans la région située au-dessous de la feuille 4 est prévu un revêtement continu de masse qui est relié electriquement au revMetement de masse 160 de la face antérieure et au revêtement de masse postérieur 16.A ce revQ- tement de masse sur la face antérieure de la plaque 1 est soudé le revAtement postérieur de masse continu de la feuille 4, par exemple par des trous de soudage représentés en 5. Ce soudage de la feuille porteuse conductrice peut être réalisé dans le bain desondure au moment de la fabrication de la plaque porteuse conductrice. Dans la région de fixation du transistor de puissance 3 représenté séparé vers le haut sur la figure 1, il est prévu dans la feuille 4 et dans la plaque 1 un évidement 6 dont le tracé correspond à la forme du rebord de refroidissement 7 du transistor.Sur la face postbrieure de la plaque 1 est fixé un bloc de refroidissement 8 relativement épais, qui possède dans sa partie montée librement dans l'évi- dement 6 des trous de fixation 9 pour les vis 10 du rebord de refroidissement 7. Lorsque le transistor est mis en place, les oreilles de raccordement 11 en saillie latéralement recouvrent les "micro-strips" de raccordement 12 ménagés sur la face an antérieure de la feuille 4 et qui s'étendent directement du bord de la feuille 4 jusqu'au bord de l'évidement 6. Les oreilles 11 reposent à plat sur les extrémités des "micro-strips" 12, et sont maintenues en contact fixe par une bague de calage 14 vissée depuis le haut sur la plaque porteuse rar des vis 13.De préférence, le calage des oreilles de raccordement sur les tracés 12 situés au-dessous se fait par des raccords 15 montés de façon élastique dans la surface frontale de la bague 14. Au raccordement des "micro-strips" 12 de la feuille 4 ayant une faible impédance caractéristique et des "micro-strips" 2 de la plaque 1 (rubans en t#le 23) ayant une impédance caractéristique relativement élevée (plus de 50 ohms) sont prévus des moyens de transformation qui se trouvent soit sur la feuille 4 soit dans la région voisine de la plaque 1, c'est-à-dire dans chaque cas dans une région relativement éloignée des points de fixation des oreilles de liaison du transistor, et qui ne sont donc pas gênés par la fixation prévue de bornes. La figure 2 montre un second exemple de réalisation, pour un transistor de puissance dont le raccordement de l'émetteur est directement relié électriquement au rebord de refroidissement 7. Ce rebord est, comme dans l'exemple de la figure 1, fixé par des vis 10 sur la surface supérieure libre du bloc de refroidisssement 8 dans l'évidement 6.Afin que le raccordement électrique entre l'émetteur (rebord de refroidissement 7) et le revêtement métallique de la face postérieure de la feuille 4 soit réalisé à aussi faible inductance que possible et ne se fasse pas seulement par l'intermédiaire du bloc 8, qui est électriquement en liaison avec le revêtement postérieur 16 de la plaque 1 et par les trous de soudage 5 précités prévus pour le soudage de la feuille 4 également en liaison avec le revatement métallique postérieur de cette feuille 4, des barrettes métalliques supplémentaires 17 à ressort de contact sont placées sur les grands cotés op- posés de l'évidement 6, qui est dans ce cas rectangulaire, et après mise en contact du rebord de refroidissement 7, qui est également rectangulaire, avec les surfaces latérales 18 de ce rebord, ces barrettes établissent un bon contact électrique. Les ressorts 17 sont consitués par d'étroites feuilles de t#le qui sont soudées entre la feuille 4 et la plaque 1 et auxquelles sont fixés perpendiculairement vers le bas des contacts croisés séparés dans l'évidement. Le rebord 7 est maintenu élastiquement entre les ressorts de contact opposés 17. les oreilles de raccordement 19 du transistor de puis- sance 3 qui se dirigent des deux côtés sont, comme dans l'e- xemple de la figure 1, appliquées par une pièce de serrage contre les "micro-strips" 12 qui s'étendent jusqu'à l'évidement sur la face antérieure de la feuille 4, et dans cet exemple, la pièce de serrage est une pièce de ttle 20 qui est vissée au bloc 8, en même temps que le rebord 7, au moyen des vis 10. latéralement par rapport à cette pièce de ttle sont prévus des doigts presseurs 21 pliés vers le bas, qui portent à leur extrémité une semelle 22 en matière isolante et par ltntermddiaire desquis les oreilles de raccordement 19 qui s'élèvent au-desaus des "micro-strips" 12 sont appliquées so- lidement contre eux. La liaison galvanique entre la feuille 4 et la plaque 1 peut être réalisée par d'autres moyens que la soudure, par exemple par serrage. Il en est de même pour l'accouplement de serrage entre les oreilles de raccordement 11 ou 19 et les "microstrips" 12. A cet effet, de simples liaisons par vis peuvent, par exemple, convenir, si les oreilles de raccordement présentent des trous correspondants. La figure 2 montre une autre possibilité pour la liaison galvanique des "micro-strips" 2 et 42, au lieu des bandes de ttle 23 de la figure 1. Dans ce cas, le "microstrip" 2 s'étend jusqu'au deseous de la feuille 4, et le re vAtement postérieur de la feuille 4 ainsi que le revptement associé 16' sur la face antérieure de la plaque 1 sont métal gés dans une région 24; le "micro-strip" 2 se termine donc audessous de la feuille 4, isolée par rapport au revêtement de masse qui l'entoure. Le "micro-strip" 12 de:la feuille 4 est enroulé autour du bord de celle-ci, et sur la face postérieu- re une pièce est placée dans la zone libre 24. Cette pièce qui entoure le "micro-strip" 12 sur la face postérieure de la feuille 4 est ainsi en contact de surface avec la partie prolongée du "micro-strip" 2 , et ces deux "micro-strips" sont reliés galvaniquement l'un à l'autre par des trous de soudage 25. REVESDICATIONS 1 - Circuits du type micro-strip pour des montages à très haute fréquence munis de transistors de puissance (3) dont chacun est placé dans un évidement (6) de la plaque porteuse (1) des "micro-strips" et relié électriquement aux lignes des "micro-strips" par ses oreilles de raccordement (11), et caractétisé en ce Rue sur la face antérieure de la plaque porteuse (1) est montée une feuille (4) porteuse de micro-strips" sur laquelle sont formées des lignes de "micro strips" (12) qui sont reliées avec les lignes "micro-strip" (2) de la plaque porteuse 1 et possèdent une impédance carat téristique relativement faible par rapport aux lignes précitées et adaptée à la résistance d'entrée du transistor (3), et en ce que les oreilles de-raccordement (11 ou 19) du transistor (3) sont appliquées contre les "micro-strips" (12) de la feuille porteuse (4) par une pièce de serrage (14 ou 2Q) fixée sur la plaque porteuse (1). 2 - Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone de passage entre les lignes "micro strips" (12, 2 > de la feuille porteuse (4) et la plaque porteuse (1) sont placés des éléments connus de circuits de transformation. 3 - Circuit suivani#1 'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la f#euille porteuse (4) est assez mince pour que l'impédance caractéristique de ses lignes "microstrips" (12) représente environ 1/5 à 1/10 de l'impédance caractéristique des lignes "micro-strips" (2,16) de la plaque porteuse (1). 4 - Circuit suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la feuille porteuse (4) ne représente qu'environ 1/5 à 1/10 de l'épaisseur de la plaque porteuse (1). 5 - Circuit suivant l'une desievendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans la zone de fixation de la feuille porteuse (4) sur la face antérieure de la plaque porteuse (1) est prévu un revêtement de masse continu (16') auquel le re- vêtement métallique postérieur de la feuille porteuse (4) est relié galvaniquement, en particulier par soudage. 6 - Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de fixation est une bague (14) en un matériau isolant, dans laquelle sont placés des raccords (15) qui exercent une pression élastique sur les oreilles de raccordement (iî) du transistor de puissance (3). 7 - Circuit suivant la revendication 1, pour des transistors de puissance (3) dont le raccordement de l'émetteur est constitué par le rebord de refroidissement (7des transistors, caractérisé en ce qu'au moins sur un bord de l'évidement (6) de la plaque porteuse (i) qui reçoit le rebord de refroidissement (7) est placé un ressort (17) relié électriquement au revêtement métallique postérieur de la feuille porteuse (4), en particulier par soudure, et qui, lorsque le transistor de puissance (3) est en place, vient en contact avec lds surfaces latérales (18) du rebord de refroidissement (7). 8 - Circuit suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce de fixation est une pièce de tôle (20) qui peut être vissée avec le rebord de refroidissement (7) et sur laquelle sont ménagés des doigts de fixation (21) espacés latéralement, portant à leurs extrémités des semelles isolantes (22) et exerçant avec celle-ce pression sur les oreilles de raccvrdement (19) du transistor de puissance (3) situées de façon correspondante à une certaine distance latérale.