Brevet FR2482405A1 — publié le 19811113

24.82405- La présente invention est relative à une plaque à circuit imprimé à double face dans laquelle la distribution de la masse et la distribution de la tension d'alimentation est effectuée sui- vant des critères aptes à permettre l'utilisation de la plaque pour une multiplicité d'applications et aptes en outre à en opti- miser les caractéristiques électriques. Dans le projet de systèmes électroniques il est préféra- ble de standardiser la modalité de distribution de la masse et de la tension d'alimentation dans le but d'éviter de répéter, pour chacune des plaques du système, des études ayant pour but d'en optimiser les caractéristiques électriques. On a en effet remarqué que la distribution de la masse et de la tension d'alimentation ne peut pas être effectuée d'une fa- çon casuelle, car la plaque présente des caractéristiques électri- ques qui sont d'autant meilleures que la coupe des mailles consti- tuées par les pistes réalisant les conducteurs d'aller, à travers lesquels deux circuits génériques échangent entre eux des signaux, et par les pistes réalisant les conducteurs de retour (masse), est plus petite. Le courant en variation qui traverse une piste gêné- crique produit en effet un champ électromagnétique qui induit sur les mailles indiquées ci-dessus une force électromotrice d'inten- sité proportionnelle à leur coupe. La commutation contemporaine de plusieurs circuits logiques provoque l'écoulement, sur autant de conducteurs, de courants en variation lesquels induisent sur une maille générique magnétiquement couplée auxdits conducteurs une force électromotrice qui, dans certains cas, présente une in- 2 2482405 tensité telle qu'elle modifie le niveau logique du signal présent sur cette maille, provoquant, par conséquent, l'apparition de con- ditions de fonctionnement anormales. Une solution technique qui résout d'une manière brillante le problème lié à la coupe des mailles indiquées ci-dessus, consiste à prévoir sur une ou deux faces les pistes préposées à la distribution de la tension d'alimentation et à prévoir une autre face métallisée constituant la masse de la plaque. De cette manière chaque maille présente une section minimale car le courant se referme spontanément à travers une voie parallèle à celle de l'aller et, par conséquent, la coupe de la maille est limitée à l'épaisseur du matériel diélectrique qui sépare la piste du plan métallique. Une solution technique de ce type requiert toutefois l'em- ploi d'un circuit imprimé feuilleté, ce qui fait qu'elle se révè- le coûteuse et que sa réalisation n'est pas facile, étant donné qu'elle ne permet pas d'intervenir sur d'éventuelles imperfec- tions dans la couche intermédiaire, même si ces dernières sont de faibles importances,imposant par conséquent, l'élimination des plaques imparfaites. le but de la présente invention est la réalisation d'une plaque à circuit imprimé particulièrement simple et économique dont les caractéristiques électriques approchent des caractéris- tiques idéales que l'on peut obtenir avec les plaques à circuit imprimé feuilletées indiquées ci-dessus. La présente invention est donc relative 'à une plaque à circuit imprimé à double face sur la première face, de laquelle parallèlement au côté destiné à recevoir le connecteur, un cou- ple de pistes de distribution de plaque est destiné à être connec- té à la masse, respectivement à la tension d'alimentation. - Sur la deuxième face on a prévu une pluralité de cou- ples de pistes de distribution de colonne, disposées perpen- diculairement aux pistes de distribution de plaque et connectées à ces dernières. Toujours sur la première face on a en outre prévu une pluralité de pistes de distribution de ligne, dont chacune connecte entre elles la piste de masse correspondante à la piste de distribution de colonne. --La distance hl, respectivement h2, qui sépare deux cou-- ples consécutifs de pistes de distribution de colonne, respec- tivement deux pistes consécutives de distribution de -ligne, n'est pas inférieure à là longueur du c8té le plus court, respecti- vement du côté le plus long, de la structure mécanique englo-- bant les circuits intégrés destinés à être montés sur la pla- que. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante relati- ve à un exemple non limitatif de réalisation et en référence à la figure ci-jointe qui montre une plaque à circuit imprimé dans laquelle la disposition des pistes est réalisée suivant l'in- vention.- Dans la figure on a illustré une plaque à circuit impri- mé 1 dans laquelle les pistes,-pour davantage de simplicité, ne - sont illustrées que sur une seule face; il est évident que, pour éviter les croisements, dans la réalisation pratique les pistes horizontales sont obtenues sur une face du -circuit imprimé, tan- dis que les pistes verticales sont obtenues sur l'autre face. Parallèlement au côté de la plaque 1 destinée à recevoir. le connecteur, on a prévu un couple de pistes de distribution de plaque 2 et 3 qui sont destinées à être connectées à la masse, respectivement à la tension d'alimentation. Perpendiculairement aux pistes de distribution de plaque 2 et 3 on a prévu une plura- lité de couples de pistes de distribution de colonne 4 et 5, les- quelles sont connectées à une piste respective 2 et 3. La distance h1 entre deux couples consécutifs de pistes de distribution de colonne 4 et 5 n'est pas inférieure à la lon- gueur du côté le plus court de la structure mécanique englobant les circuits intégrés 6. Parallèlement aux pistes de distribution de plaque 2 et 3 on a en outre prévu une pluralité de pistés de-distribution de li- gne 7 lesquelles connectent entre elles-les pistes de masse 4 de 24824O5 distribution de colonne indiquées précédemment. La distance h- en- tre deux pistes consécutives de distribution de ligne 7 n'est pas inférieure au côté le plus long de ladite structure mécanique 6.V La disposition des pistes suivant l'invention permet de s'approcher du comportement électrique de la plaque réalisé-- en feuilleté, car, soit dans les cas o deux circuits intégrés pré- vus sur la même colonne échangent des signaux entre eux, soit -dans les autres cas, la maille présente une coupe réduite par rapport à d'autres solutions alternatives grâce à la présence des pistes 7 qui permettent de réduire sensiblement le parcours-du courant de retour lequel s'approche, à travers une ligne brisée, du parcours du courant d'aller. Lorsque l'on dimensionne les paramètres mécaniques du cou- ple de pistes de distribution de colonne, il est nécessaire de tenir compte des fréquences de dérangement qui s'introduisent dans la plaque. - En effet un couple générique de pistes de distribution de colonne 4 et 5 peut être considéré comme une ligne de transmission dont les caractéristiques électriques dépendent de l'inductance que présentent les pistes et des capacités connectées en parallèle aux couples de pistes. - Il faut tenir compte du fait qu'en parallèle avec chacun des couples de pistes, à des intervalles préétablis, on a monté en effet des condensateurs aptes à emmagasiner de l'énergie qui est destinée à être débitée dans les instants de plus grande ab-; sorption de la part des circuits alimentés par le couple de pis- tes soumis à l'examen. - Un circuit -logique générique, au moment o il effectue une commutation, absorbe une énergie de pointe qui dépasse sensiblement l'absorption moyenne. Les alimentations sont dimensionnées pour fournir une puissance non inférieure à l'absorption moyenne et on a en outre prévu la présence desdits condensateurs- lesquels emma- gasinent de l'énergie qui est destinée à être débitée lorsque se manifestent les pointes d'absorption indiquées ci-dessus. Le couple de pistes 4 et 5 se comporte donc comme un cir- cuit résonnant qui est amorcé par les variations d'absorption pro- voquées par la commutation des circuits logiques et qui oscille à une fréquence qui est une fonction de l'inductance présentée par le couple de pistes ainsi que de la valeur desdites capacités. La présence desdites oscillations constitue une perturba- tion car elle altère la valeur instantanée de la différence de potentiel appliquée entre la piste 4 et la piste 5 et, par conse- quent, la valeur de la tension d'alimentation des circuits qui y- sont connectés. Comme il n'est pas possible d'éliminer lesdites oscilla- tions, l'invention prévoit un dimensionnement particulier des pis- tes 4 et 5 dans le but d'en réduire les effets d'une manière dra- conienne. En effet lorsque la fréquence d'oscillation-dudit tron- çon de ligne présente une valeur sensiblement supérieure à la fré- quence à laquelle opèrent les circuits de la plaque, il s'en suit que l'effet perturbateur est considérablement réduit. Dans le but d'augmenter ladite fréquence d'oscillation il est nécessaire de diminuer la valeur-des capacités indiquées précédemment ou bien la valeur de l'inductance présentée par le couple de pistes. Puisque la valeur minima des dites capacités est imposée par la quantité d'énergie qu'elles doivent emr'aganiser ou fournir en présence des conditions indiquées ci-dessus, l'inven- tion prévoit un dimensionnement particulier des pistes 4 et 5 dans le but de-minimiser l'inductance qu'elles présentent. L'inductance que présente une piste générique du couple 4 et 5 peut être calculée en utilisant la formule reportée ci- dessous qui est valable aux basses fréquences. X = 5 1 (logn 2-3) o: nxz s 2 - 1 représente la longueur d'une piste générique de la colonne; - d représente la distance qu'il y a entre l'axe du couple de pistes; - x représente la largeur d'une piste; - s représente l'épaisseur des pistes. L'inductance 21 que présente le couple-de pistes 4 et 5 doit donc être telle qu'avec là valeur des capacités indiquées 6 2482405 précédemment la fréquence à laquelle ce couple de pistes devient le siège d'un phénomène oscillatoire devient sensiblement plus grande que la fréquence à laquelle opèrent les circuits destinés à être montés sur la plaque. L'invention prévoit donc l'adoption de paramètres mécani- ques (l, d, x, s) des pistes 4 et 5 aptes à satisfaire la condi- tion dont il a été question ci-dessus dans le champ de validité de la formule indiquée ci-dessus. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, lorsque l'effet de peau n'est plus négligeable, l'indue- tance diminue, à la suite de quoi la validité de la condition établie est maintenue même lorsque la fréquence augmente. Il faut tenir compte du fait que dans le but de permettre le montage des circuits intégrés et des composants discrets à cheval sur les pistes 4 et 5 la distance d doit demeurer inférieu- re au pas d'insertion des circuits intégrés (distance qui sépare deux files de bornes) ainsi qu'à la distance qui sépare les rhéo- phores (par exemple lesdits condensateurs) des composants discrets, ce qui fait que dans les cas o il est nécessaire d'obtenir des valeurs d'inductance particulièrement basses, il est opportun de limiter la dimension d dans le but de respecter la condition que l'on-vient d'énoncer et d'augmenter éventuellement x ou bien s. On fait remarquer que le montage des circuits intégrés et des composants discrets à cheval sur le couple de pistes 4 et permet de minimiser la longueur de la connexion 8 à ces pistes des bornes de masse et d'alimentation de chaque circuit intégré et cette connexion peut être facilement réalisée à l'aide de machi- nes automatiques telles qu'elles sont décrites ci-dessous. Le réseau réalisé au moyen des pistes 7 et des pistes 4, localise des cellules de dimensions non inférieures à h1, h2 et, r-UQsuivant l'invention. la dimension de cette cellule est maintenue lo dans un bain de brasage. Du fait des conditions de plus en pluse sévères qui sont imposées aux plaques de conducteurs en raison de la tendance à la miniaturisation, on a rencontré ven incnnvénient par l lors de l'opération de 7 2482405 lement lesdits condensateurs, mais aussi un maximum de deux cir- cuits intégrés présentant un maximum de 18 pins chacun, ou bien un seul circuit intégré présentant un nombre plus grand de pins (par exemple 40 "pins"). La présence de cellules de dimensions constantes permet d'obtenir un grand nombre d'avantages, parmi lesquels il faut souligner une grande facilité d'emploi desdites machines préposées l'exécution d'un câblage automatique. Il suffit en effet d'introduire dans la machine les données relatives au nombre des circuits intégrés destinés à être montés sur chaque cellule ainsi que le nombre de pins que chaque cir- cuit intégré présente; la machine spécialise la cellule pour le montage du circuit intégré correspondant, effectuant aussi la connexion 8 du terminal de masse et d'alimentation aux pistes 4 et 5. La figure montre les cellules indiquées ci-dessus spéciali- sées pour le montage de circuits intégrés présentant un nombre différent de pins. - REVENDICATIONS - 1.- Plaque à circuit imprimé à double face caractéri- sée par le fait que sur la première face, parallèlement au côté destiné à recevoir le connecteur, elle prévoit la présence d'un couple de pistes de distribution de-plaque (2 et 3) destinées à être connectées à la masse, respectivement à la tension d'alimen- tation, par le fait que sur la deuxième face elle prévoit la pré- sence d'une pluralité de couples de pistes de distribution de co- lonne (4 et 5), disposées perpendiculairement aux pistes de dis- tribution de plaque (2 et 3)et connectées électriquementà ces dernières, par le fait que sur la première face elle prévoit en outre la présence d'une pluralité de pistes de distribution de ligne (7) lesquelles connectent entre elles les pistes de masse (4) relatives aux pistes de distribution de colonne, et par le fait que la distance hl, respectivement h2, qui sépare deux cou- ples consécutifs de pistes de distribution de colonne (4 et 5), respectivement entre deux pistes consécutives de distribution de ligne (6) n'est pas inférieure à la longueur du côté-1e plus court, respectivement du côté le plus long, de la structure méca- nique (7) englobant-les circuits intégrés destinés à être montés sur la plaque. 2.- -Plaque suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'en parallèle avec chaque couple de pistes de distribu- tion de colonne (4-et 5)-on prévoit la connexion d'une pluralité de condensateurs aptes à fournir de l'énergie dans les instants o l'absorption des circuits montés sur la plaque dépasse l'absorption moyenne prévue. 9 2482405 3.- Plaque suivant les revendications 1 et 2, caracté- risée par le fait que les pistes de distribution de colonne (4-et ) sont conformées de façon à présenter une inductance telle que la fréquence d'oscillation du circuit résonnant, constitué par l'inductance présentée par ce couple de pistes (4 et 5) et par la capacité présentée par lesdits condensateurs., devienne sensi- blement supérieure à la fréquence à laquelle opèrent les circuits montés sur la plaque. 4.- Plaque suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que la distance qui sépare les deux pistes (4 et 5) de chaque couple de pistes de distribution de colonne est inférieure au pas d'insertion des circuits intégrés. 5.- Plaque suivant les revendications 1 et 4 caractéri- sée par le fait que les circuits intégrés sont destinés à être montés à cheval sur chacun des couples de pistes de distribution de colonne (4 et 5). 6.- Plaque suivant les revendications 4 et 5 caracté- risée par le fait que les pistes (8) qui connectent les bornes de -masse et d'alimentation des circuits intégrés (7)Maux pistes correspondantes de distribution de colonne (4 et 5) sont perpendi- culaires à ces dernières, rectilignes et de longueur inférieure à la moitié du pas d'insertion des circuits intégrés. -