Zbog male veličine i veličine, gotovo da nema postojećih standarda tiskanih ploča za rastuće noseće tržište IOT-a. Prije nego što smo ovi standardi izašli, morali smo se osloniti na znanje i iskustvo iz izrade naučene u razvoju nivoa odbora i razmišljati o tome kako ih primijeniti na jedinstvene izazove u nastajanju. Postoje tri područja koja zahtijevaju našu posebnu pažnju. Oni su: površinski materijali kruga, RF / mikrovalni dizajn i RF dalekovodi.

PCB materijal

"PCB" se uglavnom sastoji od laminata, koji mogu biti napravljeni od epoksidnih (FR4) ojačanog vlakanima, polimidom ili rogerima ili drugim laminatnim materijalima. Izolacioni materijal između različitih slojeva naziva se prepreg.

Nosivi uređaji zahtijevaju veliku pouzdanost, pa su se dizajneri PCB-a suočeni s izborom korištenja FR4 (najefikasniji materijal za proizvodnju PCB-a) ili naprednije i skuplji materijali, ovo će postati problem.

Ako su nosili PCB aplikacije potrebni velike brzine, visokofrekventni materijali, FR4 možda nije najbolji izbor. Dielektrična konstanta (DK) FR4 je 4,5, dielektrična konstanta naprednijih materijala serije Rogers 4003 iznosi 3,55, a dielektrična konstanta brata serije Rogers 4350 je 3,66.

"Dielektrična konstanta laminata odnosi se na omjer kapaciteta ili energije između laminata do kapaciteta ili energije između para za vakuumu. Stoga je ROGER 4350 sa dielektričnom konstancom od 3,66 pogodniji za veće frekvencijske aplikacije od FR4 sa dielektričnim konstantima od 4,5.

U normalnim okolnostima, broj PCB slojeva za nosive uređaje kreće se od 4 do 8 slojeva. Princip konstrukcije sloja je da ako je to 8-sloj PCB, trebao bi biti u mogućnosti pružiti dovoljno prizemnih i snage i sendvič sloj ožičenja. Na ovaj način, efekt ript na crosstalku može se čuvati na minimalnoj i elektromagnetskoj smetnji (EMI) može se značajno smanjiti.

U fazi dizajna rasporeda ploče, plan izgleda općenito je velik sloj prizemlje blizu sloja za distribuciju napajanja. Ovo može formirati vrlo nizak efekat vatrenog valjanog snala, a šum sustava se može smanjiti i na gotovo nulu. Ovo je posebno važno za radiofrekvencijski podsustav.

U usporedbi s Rogers Maimul, FR4 ima veći faktor disipacije (DF), posebno na visokoj frekvenciji. Za veće performanse FR4 laminate, vrijednost DF iznosi oko 0,002, što je redoslijed veličine bolji od običnog FR4. Međutim, Rogers "stog je samo 0,001 ili manje. Kada se FR4 materijal koristi za visoke frekvencijske aplikacije, postojat će značajnu razliku u gubitku od umetanja. Gubitak umetanja definiran je kao gubitak snage signala od točke A do točke b kada se koristi FR4, Rogers ili drugi materijali.

stvoriti probleme

Nosivi PCB zahtijeva stroža kontrolu impedancije. Ovo je važan faktor za nosive uređaje. Podudaranje impedancije može proizvesti mjenjač za čišćenje signala. Ranije, standardna tolerancija za tragove za nošenje signala bila je ± 10%. Ovaj pokazatelj očigledno nije dovoljno dobar za današnji krugovi visokog frekvencije i velike brzine. Trenutni zahtjev je ± 7%, a u nekim slučajevima čak i 5% ili manje. Ovaj parametar i druge varijable ozbiljno će utjecati na proizvodnju ovih nosivih PCB-a s posebno strogom kontrolom impedancije, čime se ograničava broj preduzeća koja ih mogu proizvesti.

Dielektrična konstantna tolerancija laminata izrađenog od Rogers UHF materijala uglavnom se održava na ± 2%, a neki proizvodi mogu čak dostići ± 1%. Suprotno tome, dielektrična konstantna tolerancija laminata FR4 iznosi čak 10%. Stoga se usporedi ova dva materijala mogu se utvrditi da je gubitak umetanja rogera posebno nizak. U usporedbi s tradicionalnim materijalima FR4, gubitak prijenosa i gubitak umetanja Rogers hrpe su napola niži.

U većini slučajeva, troškovi su najvažniji. Međutim, Rogers mogu pružiti relativno male visoke frekvencijske laminate na prihvatljivoj cijeni. Za komercijalne primjene, Rogers se mogu uputiti u hibridnu PCB sa epoksidnim FR4, čiji su slojevi koji koriste Rogers materijal i druge slojeve koriste FR4.

Prilikom odabira rogera snopa, frekvencija je primarno razmatranje. Kada frekvencija prelazi 500MHz, PCB dizajneri imaju tendenciju da odaberu rogers materijale, posebno za RF / mikrovalne krugove, jer ovi materijali mogu pružiti veće performanse kada su gornji tragovi strogo kontrolirani impedancijom.

U usporedbi s FR4 materijalom, Rogers Materijal također može pružiti niže dielektrični gubitak, a njegova dielektrična konstanta je stabilna u širokom frekvencijskom rasponu. Pored toga, Rogers materijal može pružiti idealan način gubitka niskog umetanja koji su potrebni od strane operacije visoke frekvencije.

Koeficijent termičke ekspanzije (CTE) materijala serije Rogers 4000 ima odličnu dimenzijsku stabilnost. To znači da se u usporedbi s FR4, kada se PCB podvrgava hladnim, vrućim i vrlo vrućim ciklusima lemljenja, termički ekspanzija i kontrakcija pločice može se održavati na stabilnoj granici pod višim frekvencijama i višim temperaturnim ciklusima.

U slučaju miješanog slaganja, lako je koristiti zajedničku tehnologiju procesa proizvodnje za miješanje rogera i visokih performansi FR4 zajedno, tako da je relativno lako postići visoki prinos izrade. Rogers Hrack ne zahtijeva posebnu procesu pripreme.

Zajednički FR4 ne može postići vrlo pouzdane električne performanse, ali visoki performanse FR4 materijali imaju dobre karakteristike pouzdanosti, poput veće TG, i dalje relativno niske troškove, a mogu se koristiti u širokom rasponu aplikacija, od jednostavnog audio dizajna za složene mikrovalne aplikacije.

RF / Mikrotalasna dizajna razmatranja

Prijenosna tehnologija i Bluetooth utrli su put za RF / mikrovalne aplikacije u nosivim uređajima. Današnji raspon frekvencija postaje sve dinamičniji. Prije nekoliko godina, vrlo visoka frekvencija (VHF) definirana je kao 2GHz ~ 3GHz. Ali sada možemo vidjeti ultra-visoke frekvencijske (UHF) aplikacije u rasponu od 10GHz do 25GHz.

Stoga, za nošenje PCB-a, RF dio zahtijeva više pažnje na pitanja ožičenja, a signali treba odvojiti odvojeno, a tragovi koji stvaraju visoke frekvencijske signale treba držati podalje od zemlje. Druga razmatranja uključuju: pružanje obilaznih filtera, adekvatnih kondenzatora za razdvajanje, uzemljenje i dizajniranje dalekovoda i retka povratka koja bi bila gotovo jednaka.

Bypass filter može suzbiti valjani učinak sadržaja buke i crosstalk-a. Kondenzatori za razdvajanje trebaju biti postavljeni bliže igle uređaja koji nose napajanje.

Veličine prijenosne linije i krugovi signalnih krugova zahtijevaju da se prizemni sloj postavi između signala sloja napajanja za glačanje pokretača koje se generiraju signalima buke. Po višim brzinama signala, male neusklađenosti impedancije uzrokovat će neuravnotežen prijenos i prijem signala, što rezultira izobličenjem. Stoga se posebna pažnja mora obratiti na problem sa zarezom za impedanciju koji se odnosi na radio frekvencijski signal, jer radio frekvencijski signal ima veliku i posebnu toleranciju.

RF dalekovodi za prijenos zahtijevaju kontroliranu impedanciju kako bi se prenijeli RF signali iz određene IC supstrat na PCB. Ovi dalekovodi se mogu implementirati na vanjskom sloju, gornjem sloju, a donji sloj ili se mogu dizajnirati u srednjem sloju.

Metode koje se koriste za vrijeme PCB RF izgled dizajna su linijska linija mikrovalna linija, plutajuća linija, coplanar waveguide ili uzemljenje. Linija mikrotrap sastoji se od fiksne dužine metala ili tragova i cijelog tlovnog ravnine ili dijela tložnog aviona neposredno ispod njega. Karakteristična impedancija u općim mikrostriznim linijama kreće se od 50ω do 75ω.

Plutajuća striptila je još jedna metoda suzbijanja ožičenja i buke. Ova linija sastoji se od ožičenja sa fiksnom širinom na unutrašnjem sloju i velikoj površini tla iznad i ispod središnjeg vodiča. Prizemna aviona je sendvič između ravnine snage, tako da može pružiti vrlo efikasan efekat uzemljenja. Ovo je preferirana metoda za nošenje PCB RF signalnog ožičenja.

Coplanar Wavewuide može pružiti bolju izolaciju u blizini RF kruga i krug koji treba da se približava. Ovaj medij sastoji se od središnjeg vodiča i mljevenog aviona s obje ili ispod. Najbolji način za prijenos radiofrekvencijskih signala je suspendiranje liniji striptiza ili coplanara valovoda. Ove dvije metode mogu pružiti bolju izolaciju između signala i RF tragova.

Preporučuje se upotreba tzv. "Via ograde" s obje strane koplanara valovogvlada. Ova metoda može pružiti niz prizemnih vijaka na svakom metalnom tlocrtu središnjeg vodiča. Glavni trag koji radi u sredini ima ograde sa svake strane, čime pruža prečicu za povratnu struju na tlo u nastavku. Ova metoda može smanjiti nivo buke povezan s visokim efektom ripple Excal-a RF signala. Dielektrična konstanta od 4,5 ostaje ista kao FR4 materijal Preprega, dok dielektrična konstanta prepreg-od mikrotraža, striptile ili ofset striptile-iznosi oko 3,8 do 3,9.

U nekim uređajima koji koriste uzemljeni avion, slijepi vijas može se koristiti za poboljšanje razdvajanja performansi napajača i pružiti putanju shunt od uređaja na zemlju. Put shunt do zemlje može skratiti dužinu via. To može postići dvije svrhe: ne samo da stvarate šant ili zemlju, već i smanjite udaljenost mjenjača s malim površinama, što je važan faktor dizajna RF-a.