Oherwydd y maint a'r maint bach, nid oes bron unrhyw safonau bwrdd cylched printiedig presennol ar gyfer y farchnad IoT gwisgadwy sy'n tyfu. Cyn i'r safonau hyn ddod allan, roedd yn rhaid i ni ddibynnu ar y wybodaeth a'r profiad gweithgynhyrchu a ddysgwyd wrth ddatblygu lefel bwrdd a meddwl sut i'w cymhwyso i heriau unigryw a oedd yn dod i'r amlwg. Mae tri maes sydd angen ein sylw arbennig. Y rhain yw: deunyddiau arwyneb bwrdd cylched, dyluniad RF / microdon a llinellau trawsyrru RF.

deunydd PCB

Yn gyffredinol, mae “PCB” yn cynnwys laminiadau, y gellir eu gwneud o ddeunyddiau epocsi wedi'u hatgyfnerthu â ffibr (FR4), polyimide neu Rogers neu ddeunyddiau laminedig eraill. Gelwir y deunydd inswleiddio rhwng y gwahanol haenau yn prepreg.

mae dyfeisiau gwisgadwy yn gofyn am ddibynadwyedd uchel, felly pan fydd dylunwyr PCB yn wynebu'r dewis o ddefnyddio FR4 (y deunydd gweithgynhyrchu PCB mwyaf cost-effeithiol) neu ddeunyddiau mwy datblygedig a drutach, bydd hyn yn dod yn broblem.

Os yw ceisiadau PCB gwisgadwy yn gofyn am ddeunyddiau cyflym, amledd uchel, efallai nad FR4 yw'r dewis gorau. Y cysonyn deuelectrig (Dk) o FR4 yw 4.5, cysonyn dielectrig deunydd cyfres Rogers 4003 mwy datblygedig yw 3.55, a chysonyn dielectrig y gyfres frawd Rogers 4350 yw 3.66.

“Mae cysonyn dielectrig laminiad yn cyfeirio at gymhareb y cynhwysedd neu'r egni rhwng pâr o ddargludyddion ger y laminiad i'r cynhwysedd neu'r egni rhwng y pâr o ddargludyddion mewn gwactod. Ar amleddau uchel, mae'n well cael colled fach. Felly, mae Roger 4350 gyda chysonyn dielectrig o 3.66 yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau amledd uwch na FR4 gyda chysonyn dielectrig o 4.5.

O dan amgylchiadau arferol, mae nifer yr haenau PCB ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy yn amrywio o 4 i 8 haen. Egwyddor adeiladu haen yw, os yw'n PCB 8-haen, dylai allu darparu digon o haenau daear a phŵer a rhyngosod yr haen gwifrau. Yn y modd hwn, gellir cadw'r effaith crychdonni mewn crosstalk i'r lleiafswm a gellir lleihau ymyrraeth electromagnetig (EMI) yn sylweddol.

Yn ystod cam dylunio gosodiad y bwrdd cylched, y cynllun gosodiad yn gyffredinol yw gosod haen ddaear fawr yn agos at yr haen dosbarthu pŵer. Gall hyn ffurfio effaith crychdonni isel iawn, a gellir lleihau sŵn y system hefyd i bron sero. Mae hyn yn arbennig o bwysig ar gyfer yr is-system amledd radio.

O'i gymharu â deunydd Rogers, mae gan FR4 ffactor afradu uwch (Df), yn enwedig ar amledd uchel. Ar gyfer laminiadau FR4 perfformiad uwch, mae gwerth Df tua 0.002, sy'n orchymyn maint yn well na FR4 cyffredin. Fodd bynnag, dim ond 0.001 neu lai yw stac Rogers. Pan ddefnyddir deunydd FR4 ar gyfer ceisiadau amledd uchel, bydd gwahaniaeth sylweddol mewn colled mewnosod. Diffinnir colled mewnosod fel colled pŵer y signal o bwynt A i bwynt B wrth ddefnyddio FR4, Rogers neu ddeunyddiau eraill.

creu problemau

Mae PCB gwisgadwy yn gofyn am reolaeth rhwystriant llymach. Mae hwn yn ffactor pwysig ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy. Gall paru rhwystriant gynhyrchu trosglwyddiad signal glanach. Yn gynharach, y goddefgarwch safonol ar gyfer olion cario signal oedd ±10%. Mae'n amlwg nad yw'r dangosydd hwn yn ddigon da ar gyfer cylchedau amledd uchel a chyflymder uchel heddiw. Y gofyniad presennol yw ±7%, ac mewn rhai achosion hyd yn oed ±5% neu lai. Bydd y paramedr hwn a newidynnau eraill yn effeithio'n ddifrifol ar weithgynhyrchu'r PCBs gwisgadwy hyn gyda rheolaeth rhwystriant arbennig o llym, a thrwy hynny gyfyngu ar nifer y busnesau a all eu cynhyrchu.

Yn gyffredinol, cynhelir goddefgarwch cyson dielectrig y laminiad a wneir o ddeunyddiau Rogers UHF ar ± 2%, a gall rhai cynhyrchion hyd yn oed gyrraedd ± 1%. Mewn cyferbyniad, mae goddefgarwch cyson dielectrig y laminiad FR4 mor uchel â 10%. Felly, cymharwch Gellir canfod y ddau ddeunydd hyn bod colled mewnosod Rogers yn arbennig o isel. O'i gymharu â deunyddiau FR4 traddodiadol, mae colled trawsyrru a cholled mewnosod pentwr Rogers yn hanner is.

Yn y rhan fwyaf o achosion, cost yw'r pwysicaf. Fodd bynnag, gall Rogers ddarparu perfformiad lamineiddio amledd uchel cymharol isel ar bwynt pris derbyniol. Ar gyfer cymwysiadau masnachol, gellir gwneud Rogers yn PCB hybrid gyda FR4 yn seiliedig ar epocsi, y mae rhai haenau ohono'n defnyddio deunydd Rogers, ac mae haenau eraill yn defnyddio FR4.

Wrth ddewis pentwr Rogers, amlder yw'r brif ystyriaeth. Pan fydd yr amlder yn fwy na 500MHz, mae dylunwyr PCB yn tueddu i ddewis deunyddiau Rogers, yn enwedig ar gyfer cylchedau RF / microdon, oherwydd gall y deunyddiau hyn ddarparu perfformiad uwch pan fydd yr olion uchaf yn cael eu rheoli'n llym gan rwystr.

O'i gymharu â deunydd FR4, gall deunydd Rogers hefyd ddarparu colled dielectrig is, ac mae ei gysonyn dielectrig yn sefydlog mewn ystod amledd eang. Yn ogystal, gall deunydd Rogers ddarparu'r perfformiad colled mewnosod isel delfrydol sy'n ofynnol gan weithrediad amledd uchel.

Mae gan y cyfernod ehangu thermol (CTE) o ddeunyddiau cyfres Rogers 4000 sefydlogrwydd dimensiwn rhagorol. Mae hyn yn golygu, o'i gymharu â FR4, pan fydd y PCB yn mynd trwy gylchoedd sodro reflow oer, poeth a phoeth iawn, gellir cynnal ehangiad thermol a chrebachiad y bwrdd cylched ar derfyn sefydlog o dan gylchoedd amlder uwch a thymheredd uwch.

Yn achos pentyrru cymysg, mae'n hawdd defnyddio technoleg proses weithgynhyrchu gyffredin i gymysgu Rogers a FR4 perfformiad uchel gyda'i gilydd, felly mae'n gymharol hawdd cyflawni cynnyrch gweithgynhyrchu uchel. Nid oes angen proses baratoi arbennig ar bentwr Rogers.

Ni all FR4 cyffredin gyflawni perfformiad trydanol dibynadwy iawn, ond mae gan ddeunyddiau FR4 perfformiad uchel nodweddion dibynadwyedd da, megis Tg uwch, cost gymharol isel o hyd, a gellir eu defnyddio mewn ystod eang o gymwysiadau, o ddyluniad sain syml i gymwysiadau microdon cymhleth .

Ystyriaethau dylunio RF/Microdon

Mae technoleg gludadwy a Bluetooth wedi paratoi'r ffordd ar gyfer cymwysiadau RF / microdon mewn dyfeisiau gwisgadwy. Mae ystod amledd heddiw yn dod yn fwy a mwy deinamig. Ychydig flynyddoedd yn ôl, diffiniwyd amledd uchel iawn (VHF) fel 2GHz ~ 3GHz. Ond nawr gallwn weld cymwysiadau amledd uchel iawn (UHF) yn amrywio o 10GHz i 25GHz.

Felly, ar gyfer y PCB gwisgadwy, mae angen mwy o sylw ar y rhan RF i'r materion gwifrau, a dylid gwahanu'r signalau ar wahân, a dylid cadw'r olion sy'n cynhyrchu signalau amledd uchel i ffwrdd o'r ddaear. Mae ystyriaethau eraill yn cynnwys: darparu hidlydd ffordd osgoi, cynwysorau datgysylltu digonol, sylfaenu, a dylunio'r llinell drawsyrru a'r llinell ddychwelyd i fod bron yn gyfartal.

Gall hidlydd ffordd osgoi atal effaith crychdonni cynnwys sŵn a crosstalk. Mae angen gosod cynwysyddion datgysylltu yn agosach at y pinnau dyfais sy'n cario signalau pŵer.

Mae llinellau trawsyrru cyflym a chylchedau signal yn gofyn am osod haen ddaear rhwng y signalau haen pŵer i lyfnhau'r jitter a gynhyrchir gan signalau sŵn. Ar gyflymder signal uwch, bydd diffyg cyfatebiaeth rhwystriant bach yn achosi trosglwyddiad anghytbwys a derbyniad signalau, gan arwain at ystumio. Felly, rhaid rhoi sylw arbennig i'r broblem paru rhwystriant sy'n gysylltiedig â'r signal amledd radio, oherwydd bod gan y signal amledd radio gyflymder uchel a goddefgarwch arbennig.

Mae angen rhwystriant rheoledig ar linellau trawsyrru RF er mwyn trosglwyddo signalau RF o swbstrad IC penodol i'r PCB. Gellir gweithredu'r llinellau trawsyrru hyn ar yr haen allanol, yr haen uchaf a'r haen isaf, neu gellir eu dylunio yn yr haen ganol.

Y dulliau a ddefnyddir yn ystod cynllun dylunio PCB RF yw llinell microstrip, llinell stribed arnofio, canllaw tonnau coplanar neu sylfaen. Mae'r llinell microstrip yn cynnwys hyd sefydlog o fetel neu olion a'r awyren ddaear gyfan neu ran o'r awyren ddaear yn union oddi tano. Mae'r rhwystriant nodweddiadol yn y strwythur llinell microstrip cyffredinol yn amrywio o 50Ω i 75Ω.

Mae stribed arnofio yn ddull arall o weirio ac atal sŵn. Mae'r llinell hon yn cynnwys gwifrau lled sefydlog ar yr haen fewnol ac awyren ddaear fawr uwchben ac o dan ddargludydd y ganolfan. Mae'r awyren ddaear wedi'i rhyngosod rhwng yr awyren bŵer, felly gall ddarparu effaith sylfaen effeithiol iawn. Dyma'r dull a ffefrir ar gyfer gwifrau signal RF PCB gwisgadwy.

Gall canllaw tonnau coplanar ddarparu gwell ynysu ger y gylched RF a'r gylched y mae angen ei chyfeirio'n agosach. Mae'r cyfrwng hwn yn cynnwys dargludydd canolog ac awyrennau daear ar y naill ochr neu'r llall. Y ffordd orau o drosglwyddo signalau amledd radio yw atal llinellau stribed neu ganllawiau tonnau coplanar. Gall y ddau ddull hyn ddarparu gwell ynysu rhwng y signal ac olion RF.

Argymhellir defnyddio'r hyn a elwir yn “drwy ffens” ar ddwy ochr y canllaw tonnau coplanar. Gall y dull hwn ddarparu rhes o vias daear ar bob plân ddaear metel o arweinydd y ganolfan. Mae gan y prif olion sy'n rhedeg yn y canol ffensys ar bob ochr, gan ddarparu llwybr byr ar gyfer y cerrynt dychwelyd i'r ddaear oddi tano. Gall y dull hwn leihau lefel y sŵn sy'n gysylltiedig ag effaith crychdonni uchel y signal RF. Mae'r cysonyn deuelectrig o 4.5 yn aros yr un fath â deunydd FR4 y prepreg, tra bod cysonyn dielectrig y prepreg - o ficrostrip, stripline neu stripline gwrthbwyso - tua 3.8 i 3.9.

Mewn rhai dyfeisiau sy'n defnyddio awyren ddaear, gellir defnyddio vias dall i wella perfformiad datgysylltu'r cynhwysydd pŵer a darparu llwybr siyntio o'r ddyfais i'r llawr. Gall y llwybr siyntio i'r ddaear fyrhau hyd y via. Gall hyn gyflawni dau ddiben: rydych nid yn unig yn creu siynt neu ddaear, ond hefyd yn lleihau pellter trosglwyddo dyfeisiau gydag ardaloedd bach, sy'n ffactor dylunio RF pwysig.