Air sgàth cho beag ‘s a tha e, cha mhòr nach eil inbhean bùird cuairteachaidh clò-bhuailte ann airson a’ mhargaidh IoT so-ruigsinneach a tha a’ sìor fhàs. Mus tàinig na h-inbhean sin a-mach, bha againn ri bhith an urra ris an eòlas agus an eòlas saothrachaidh a chaidh ionnsachadh ann an leasachadh ìre bùird agus smaoineachadh air mar a bu chòir dhuinn an cur an sàs ann an dùbhlain gun samhail a bha a’ tighinn am bàrr. Tha trì raointean ann a dh’ fheumas ar n-aire shònraichte. Is iad sin: stuthan uachdar bùird cuairteachaidh, dealbhadh RF / microwave agus loidhnichean tar-chuir RF.

stuth PCB

Mar as trice tha “PCB” air a dhèanamh suas de laminates, a dh’ fhaodadh a bhith air an dèanamh de epoxy neartaichte le fiber (FR4), stuthan polyimide no Rogers no stuthan laminate eile. Canar prepreg ris an stuth inslitheach eadar na sreathan eadar-dhealaichte.

Feumaidh innealan so-ruigsinneach earbsa àrd, agus mar sin nuair a tha luchd-dealbhaidh PCB an aghaidh an roghainn a bhith a 'cleachdadh FR4 (an stuth saothrachaidh PCB as èifeachdaiche a thaobh cosgais) no stuthan nas adhartaiche agus nas daoire, bidh seo na dhuilgheadas.

Ma tha feum aig tagraidhean PCB so-ruigsinneach air stuthan àrd-astar, àrd-tricead, is dòcha nach e FR4 an roghainn as fheàrr. Is e an seasmhach dielectric (Dk) de FR4 4.5, is e 3.55 an seasmhach dielectric den stuth sreath Rogers 4003 nas adhartaiche, agus is e seasmhach dielectric an t-sreath bràthair Rogers 4350 3.66.

“Tha seasmhach dielectric laminate a’ toirt iomradh air co-mheas an capacitance no lùth eadar paidhir de stiùirichean faisg air an laminate ris an capacitance no lùth eadar na paidhir stiùirichean ann falamh. Aig tricead àrd, tha e nas fheàrr call beag a bhith agad. Mar sin, tha Roger 4350 le seasmhach dielectric de 3.66 nas freagarraiche airson tagraidhean tricead nas àirde na FR4 le seasmhach dielectric de 4.5.

Fo shuidheachaidhean àbhaisteach, tha an àireamh de shreathan PCB airson innealan so-ruigsinneach eadar 4 is 8 sreathan. Is e prionnsapal togail còmhdach ma tha e na PCB 8-còmhdach, bu chòir dha a bhith comasach air sreathan talmhainn is cumhachd gu leòr a thoirt seachad agus an còmhdach uèirleas a chuir a-steach. San dòigh seo, faodar a’ bhuaidh ripple ann an crosstalk a chumail chun ìre as ìsle agus faodar eadar-theachd electromagnetic (EMI) a lughdachadh gu mòr.

Aig ìre dealbhaidh cruth bòrd cuairteachaidh, mar as trice is e am plana cruth còmhdach mòr talmhainn a chuir faisg air an ìre cuairteachaidh cumhachd. Faodaidh seo buaidh ripple glè ìosal a chruthachadh, agus faodar fuaim an t-siostam a lughdachadh gu faisg air neoni. Tha seo gu sònraichte cudromach airson fo-shiostam tricead rèidio.

An coimeas ri stuth Rogers, tha factar sgaoilidh nas àirde aig FR4 (Df), gu sònraichte aig tricead àrd. Airson lannan FR4 le coileanadh nas àirde, tha luach Df timcheall air 0.002, a tha na òrdugh meudachd nas fheàrr na FR4 àbhaisteach. Ach, chan eil stac Rogers ach 0.001 no nas lugha. Nuair a thèid stuth FR4 a chleachdadh airson tagraidhean àrd-tricead, bidh eadar-dhealachadh mòr ann an call cuir a-steach. Tha call cuir a-steach air a mhìneachadh mar call cumhachd a’ chomharra bho phuing A gu puing B nuair a bhios tu a’ cleachdadh FR4, Rogers no stuthan eile.

duilgheadasan a chruthachadh

Feumaidh PCB so-ruigsinneach smachd nas cruaidhe air bacadh. Tha seo na fheart cudromach airson innealan so-ruigsinneach. Faodaidh maidseadh bacaidh sgaoileadh chomharran nas glaine a thoirt gu buil. Na bu thràithe, b’ e ±10% an fhulangas àbhaisteach airson comharran giùlan comharran. Tha e follaiseach nach eil an comharra seo math gu leòr airson cuairtean àrd-tricead agus àrd-astar an latha an-diugh. Is e an riatanas làithreach ± ​​7%, agus ann an cuid de chùisean eadhon ± 5% no nas lugha. Bheir am paramadair seo agus caochladairean eile buaidh mhòr air saothrachadh nan PCBan so-ruigsinneach sin le smachd bacadh sònraichte teann, agus mar sin a’ cuingealachadh na h-àireamh de ghnìomhachasan as urrainn an dèanamh.

Tha fulangas seasmhach dielectric an laminate air a dhèanamh de stuthan Rogers UHF mar as trice air a chumail suas aig ± 2%, agus faodaidh cuid de thoraidhean eadhon ruighinn ± 1%. An coimeas ri sin, tha fulangas seasmhach dielectric an laminate FR4 cho àrd ri 10%. Mar sin, dèan coimeas Faodar an dà stuth seo a lorg gu bheil call cuir a-steach Rogers gu sònraichte ìosal. An coimeas ri stuthan traidiseanta FR4, tha call tar-chuir agus call cuir a-steach stac Rogers leth nas ìsle.

Anns a 'mhòr-chuid de chùisean, is e cosgais an rud as cudromaiche. Ach, faodaidh Rogers coileanadh laminate àrd-tricead a chall gu ìre ìosal aig ìre prìs iomchaidh. Airson tagraidhean malairteach, faodar Rogers a dhèanamh na PCB tar-chinealach le FR4 stèidhichte air epoxy, le cuid de shreathan dhiubh a’ cleachdadh stuth Rogers, agus bidh sreathan eile a’ cleachdadh FR4.

Nuair a thaghas tu stac Rogers, is e tricead am prìomh bheachdachadh. Nuair a tha an tricead nas àirde na 500MHz, tha luchd-dealbhaidh PCB buailteach stuthan Rogers a thaghadh, gu sònraichte airson cuairtean RF / microwave, oir faodaidh na stuthan sin coileanadh nas àirde a thoirt seachad nuair a tha smachd teann air na comharran àrda le bacadh.

An coimeas ri stuth FR4, faodaidh stuth Rogers cuideachd call dielectric nas ìsle a thoirt seachad, agus tha an seasmhach dielectric aige seasmhach ann an raon tricead farsaing. A bharrachd air an sin, faodaidh stuth Rogers an coileanadh call cuir a-steach ìosal freagarrach a thoirt seachad a tha riatanach le obrachadh tricead àrd.

Tha seasmhachd meudachd sàr-mhath aig co-èifeachd leudachadh teirmeach (CTE) de stuthan sreath Rogers 4000. Tha seo a’ ciallachadh, an taca ri FR4, nuair a thèid am PCB tro chuairtean soldering reflow fuar, teth agus glè theth, faodar leudachadh teirmeach agus giorrachadh a’ bhùird cuairteachaidh a chumail aig ìre sheasmhach fo chuairtean tricead nas àirde agus teòthachd nas àirde.

A thaobh cruachadh measgaichte, tha e furasta teicneòlas pròiseas saothrachaidh cumanta a chleachdadh gus Rogers agus FR4 àrd-choileanadh a mheasgachadh còmhla, agus mar sin tha e an ìre mhath furasta toradh àrd saothrachaidh a choileanadh. Chan fheum stac Rogers pròiseas ullachaidh sònraichte.

Chan urrainn do FR4 cumanta coileanadh dealain fìor earbsach a choileanadh, ach tha feartan earbsachd math aig stuthan FR4 àrd-choileanadh, leithid Tg nas àirde, cosgais fhathast an ìre mhath ìosal, agus faodar an cleachdadh ann an raon farsaing de thagraidhean, bho dhealbhadh claisneachd sìmplidh gu tagraidhean microwave iom-fhillte. .

Beachdachaidhean dealbhaidh RF / microwave

Tha teicneòlas so-ghiùlain agus Bluetooth air an t-slighe a dhealbhadh airson tagraidhean RF / microwave ann an innealan so-ruigsinneach. Tha raon tricead an latha an-diugh a’ sìor fhàs nas beothaile. O chionn beagan bhliadhnaichean, chaidh tricead fìor àrd (VHF) a mhìneachadh mar 2GHz ~ 3GHz. Ach a-nis chì sinn tagraidhean tricead ultra-àrd (UHF) a ’dol bho 10GHz gu 25GHz.

Mar sin, airson an PCB so-ruigsinneach, feumaidh am pàirt RF barrachd aire do na cùisean uèiridh, agus bu chòir na comharran a sgaradh air leth, agus bu chòir na comharran a ghineadh comharran àrd-tricead a chumail air falbh bhon talamh. Tha beachdachaidhean eile a’ toirt a-steach: a bhith a’ toirt seachad sìoltachan seach-rathad, capacitors dì-cheangail iomchaidh, stèidheachadh, agus dealbhadh loidhne tar-chuir agus loidhne tilleadh gu bhith cha mhòr co-ionann.

Faodaidh sìoltachan seach-rathad buaidh ripple susbaint fuaim agus crosstalk a chumail fodha. Feumar capacitors dì-cheangail a chuir nas fhaisge air prìneachan an uidheim le comharran cumhachd.

Feumaidh loidhnichean tar-chuir àrd-astar agus cuairtean comharran còmhdach talmhainn a bhith air a chuir eadar na comharran còmhdach cumhachd gus an jitter a ghineadh le comharran fuaim a dhèanamh rèidh. Aig astaran comharran nas àirde, bidh mì-chothromachadh beag ag adhbhrachadh tar-chur neo-chothromach agus fàilteachadh chomharran, agus mar thoradh air sin bidh saobhadh. Mar sin, feumar aire shònraichte a thoirt don duilgheadas maidsidh bacadh co-cheangailte ris a ’chomharra tricead rèidio, leis gu bheil astar àrd aig a’ chomharra tricead rèidio agus fulangas sònraichte.

Feumaidh loidhnichean tar-chuir RF bacadh fo smachd gus comharran RF a chuir bho substrate IC sònraichte chun PCB. Faodar na loidhnichean tar-chuir sin a chuir an gnìomh air an t-sreath a-muigh, an ìre as àirde, agus an ìre as ìsle, no faodar an dealbhadh anns an t-sreath mheadhanach.

Is e na dòighean a thathas a’ cleachdadh ann an cruth dealbhaidh PCB RF loidhne microstrip, loidhne stiallach air bhog, stiùireadh tonn coplanar no bunait. Tha an loidhne microstrip air a dhèanamh suas de dh'fhaid stèidhichte de mheatailt no lorgan agus am plèana talmhainn gu lèir no pàirt den phlèana talmhainn dìreach fodha. Tha an casg àbhaisteach ann an structar loidhne microstrip coitcheann a’ dol bho 50Ω gu 75Ω.

Tha stiall fleòdraidh na dhòigh eile air sreangadh agus casg fuaim. Tha an loidhne seo air a dhèanamh suas de uèirleadh leud stèidhichte air an t-sreath a-staigh agus plèana mòr talmhainn os cionn agus fo stiùir an ionaid. Tha am plèana talmhainn air a cheangal eadar am plèana cumhachd, agus mar sin faodaidh e buaidh bunachaidh fìor èifeachdach a thoirt seachad. Is e seo an dòigh as fheàrr airson sreangadh comharran PCB RF a ghabhas caitheamh.

Faodaidh tonn-tonn Coplanar aonaranachd nas fheàrr a thoirt seachad faisg air a ’chuairt RF agus an cuairteachadh a dh’ fheumar a stiùireadh nas fhaisge. Tha am meadhan seo air a dhèanamh suas de stiùiriche meadhanach agus plèanaichean talmhainn air gach taobh no gu h-ìosal. Is e an dòigh as fheàrr air comharran tricead rèidio a chuir air falbh loidhnichean stiall no stiùiridhean tonn coplanar a chuir dheth. Faodaidh an dà dhòigh seo iomallachd nas fheàrr a thoirt seachad eadar an comharra agus comharran RF.

Thathas a 'moladh an "tro fheansa" ris an canar a chleachdadh air gach taobh den stiùireadh tonn coplanar. Faodaidh an dòigh seo sreath de vias talmhainn a thoirt seachad air gach plèana talmhainn meatailt de stiùiriche an ionaid. Tha feansaichean air gach taobh air a’ phrìomh lorg a tha a’ ruith sa mheadhan, mar sin a’ toirt slighe ghoirid airson an t-sruth tilleadh dhan talamh gu h-ìosal. Faodaidh an dòigh seo an ìre fuaim co-cheangailte ri buaidh ripple àrd a ’chomharra RF a lughdachadh. Tha an seasmhach dielectric de 4.5 fhathast an aon rud ri stuth FR4 an prepreg, fhad ‘s a tha seasmhach dielectric an prepreg - bho microstrip, stripline no stiall loidhne dheth - timcheall air 3.8 gu 3.9.

Ann an cuid de dh’ innealan a bhios a’ cleachdadh plèana talmhainn, faodar vias dall a chleachdadh gus coileanadh dì-cheangail an capacitor cumhachd a leasachadh agus slighe shunt a thoirt bhon inneal chun na talmhainn. Faodaidh an t-slighe shunt chun na talmhainn fad an t-slighe a ghiorrachadh. Faodaidh seo dà adhbhar a choileanadh: chan e a-mhàin gum bi thu a’ cruthachadh shunt no talamh, ach cuideachd lughdaichidh tu astar tar-chuir innealan le raointean beaga, a tha na fheart dealbhaidh RF cudromach.