Akòz gwosè a ti ak gwosè, gen prèske pa gen okenn ki deja egziste enprime estanda tablo sikwi pou mache a ap grandi portable IoT. Anvan nòm sa yo soti, nou te konte sou konesans ak eksperyans fabrikasyon te aprann nan devlopman nivo tablo epi reflechi sou fason pou aplike yo nan inik defi émergentes yo. Gen twa zòn ki egzije atansyon espesyal nou an. Yo se: Awondisman materyèl sifas tablo, RF/Microwave Design ak RF liy transmisyon.

Materyèl PCB

"PCB" jeneralman konsiste de laminates, ki ka fèt nan fib-ranfòse epoksidik (FR4), polyimide oswa Rogers materyèl oswa lòt materyèl Plastifye. Se materyèl la izolasyon ant kouch yo diferan yo rele yon prepreg.

Aparèy portable mande pou segondè fyab, se konsa lè konsèpteur PCB yo te fè fas ak chwa pou yo sèvi ak FR4 (pi pri-efikas materyèl la manifakti PCB) oswa pi avanse ak pi chè materyèl, sa a pral vin yon pwoblèm.

Si aplikasyon pou portable PCB mande pou gwo vitès, materyèl segondè-frekans, FR4 ka pa pi bon chwa a. Konstan nan dyelèktrik (DK) nan FR4 se 4.5, konstan an dielèktrik nan pi avanse Rogers 4003 materyèl seri a se 3.55, ak konstan an dielèktrik nan seri a Frè Rogers 4350 se 3.66.

"Konstan nan dielèktrik nan yon Plastifye refere a rapò a nan kapasite a oswa enèji ant yon pè kondiktè tou pre Plastifye a kapasite a oswa enèji ant pè a nan kondiktè nan vakyòm. Nan frekans segondè, li pi bon yo gen yon ti pèt.

Nan sikonstans nòmal, ki kantite kouch PCB pou aparèy portable chenn nan 4 a 8 kouch. Prensip la nan konstriksyon kouch se ke si li se yon PCB 8-kouch, li ta dwe kapab bay ase tè ak kouch pouvwa ak sandwich kouch nan fil elektrik. Nan fason sa a, efè a tranch rid nan crosstalk ka kenbe nan yon entèferans minimòm ak elektwomayetik (EMI) ka siyifikativman redwi.

Nan etap nan tablo konsepsyon Layout, plan an Layout se jeneralman yo mete yon kouch tè gwo fèmen nan kouch nan distribisyon pouvwa. Sa a ka fòme yon efè tranch trè ba, ak bri nan sistèm kapab tou gen pou redwi a prèske zewo. Sa enpòtan sitou pou subsistèm frekans radyo a.

Konpare ak Rogers materyèl, FR4 gen yon faktè dissipation pi wo (DF), espesyalman nan frekans segondè. Pou pi wo pèfòmans FR4 laminates, valè a DF se sou 0.002, ki se yon lòd nan grandè pi bon pase FR4 òdinè. Sepandan, chemine Rogers 'se sèlman 0.001 oswa mwens. Lè yo itilize FR4 materyèl pou aplikasyon pou frekans segondè, pral gen yon diferans enpòtan nan pèt ensèsyon. Pèt ensèsyon defini kòm pèt pouvwa a nan siyal la soti nan pwen A a pwen B lè w ap itilize FR4, Rogers oswa lòt materyèl.

kreye pwoblèm

Wearable PCB mande pou sevè kontwòl enpedans. Sa a se yon faktè enpòtan pou aparèy portable. Matche enpedans ka pwodwi transmisyon siyal cleaner. Byen bonè, tolerans la estanda pou siyal pote tras te ± 10%. Endikatè sa a se evidamman pa bon ase pou segondè-frekans jodi a ak sikui gwo vitès. Kondisyon aktyèl la se ± 7%, ak nan kèk ka menm ± 5% oswa mwens. Sa a paramèt ak lòt varyab pral seryezman afekte fabrike nan sa yo PCB portable ak patikilyèman strik kontwòl enpedans, kidonk limite kantite biznis ki ka fabrike yo.

Se tolerans nan konstan dielèktrik nan Plastifye a te fè nan Rogers materyèl UHF jeneralman konsève nan ± 2%, ak kèk pwodwi ka menm rive nan ± 1%. Nan contrast, tolerans la konstan dyelèktrik nan Plastifye a FR4 se kòm yon wo 10%. Se poutèt sa, konpare de materyèl sa yo ka jwenn ke pèt ensèsyon Rogers 'se patikilyèman ki ba. Konpare ak materyèl tradisyonèl FR4, pèt la transmisyon ak pèt ensèsyon nan chemine a Rogers yo se mwatye pi ba yo.

Nan pifò ka yo, pri ki pi enpòtan an. Sepandan, Rogers ka bay relativman ba-pèt segondè-frekans pèfòmans Plastifye nan yon pwen pri ki akseptab. Pou aplikasyon pou komèsyal, Rogers ka fè nan yon PCB ibrid ak epoksidik ki baze sou FR4, kèk kouch nan yo ki sèvi ak Rogers materyèl, ak lòt kouch itilize FR4.

Lè w ap chwazi yon chemine Rogers, frekans se konsiderasyon prensipal la. Lè frekans lan depase 500MHz, konsèpteur PCB yo gen tandans chwazi Rogers materyèl, espesyalman pou RF/sikwi mikwo ond, paske materyèl sa yo ka bay pi wo pèfòmans lè tras yo anwo yo entèdi kontwole pa enpedans.

Konpare ak materyèl FR4, Rogers materyèl kapab tou bay pi ba pèt dielèktrik, ak konstan dielèktrik li yo ki estab nan yon seri frekans lajè. Anplis de sa, Rogers materyèl ka bay ideyal ki ba pèfòmans nan pèt ensèsyon egzije nan operasyon frekans segondè.

Koyefisyan ekspansyon tèmik (CTE) nan materyèl seri Rogers 4000 gen ekselan estabilite dimansyon. Sa vle di ke konpare ak FR4, lè PCB a sibi frèt, cho ak trè cho sik soudaj, ekspansyon tèmik la ak kontraksyon nan tablo a sikwi ka konsève nan yon limit ki estab anba pi wo frekans ak pi wo sik tanperati.

Nan ka anpile melanje, li fasil pou itilize teknoloji pwosesis fabrikasyon komen pou melanje Rogers ak pèfòmans-wo FR4 ansanm, kidonk li se relativman fasil pou reyalize segondè sede manifakti. Pile a Rogers pa mande pou yon espesyal atravè pwosesis preparasyon.

Komen FR4 pa ka reyalize trè serye pèfòmans elektrik, men pèfòmans-wo materyèl FR4 fè gen bon karakteristik fyab, tankou pi wo TG, toujou pri relativman ba, epi yo ka itilize nan nan yon pakèt domèn aplikasyon pou, ki soti nan konsepsyon senp odyo nan aplikasyon pou mikwo ond konplèks.

RF/Microwave Design Konsiderasyon

Teknoloji pòtab ak Bluetooth te pave wout la pou aplikasyon pou RF/mikwo ond nan aparèy portable. Ranje frekans jodi a ap vin pi plis ak plis dinamik. Kèk ane de sa, frekans trè wo (VHF) te defini kòm 2GHz ~ 3GHz. Men koulye a, nou ka wè ultra-segondè frekans (UHF) aplikasyon pou sòti nan 10GHz 25GHz.

Se poutèt sa, pou PCB a portable, pati nan RF mande pou plis atansyon a pwoblèm yo ki fil elektrik, ak siyal yo ta dwe separe separeman, ak tras yo ki jenere siyal-wo frekans yo ta dwe kenbe lwen tè ​​a. Lòt konsiderasyon gen ladan yo: bay yon filtre kontoune, bon jan decoupling kondansateur, baz, ak konsepsyon liy lan transmisyon ak liy retounen yo dwe prèske egal.

Filtre kontoune ka siprime efè a tranch rid nan kontni bri ak crosstalk. Kondansateur decoupling bezwen yo dwe mete pi pre broch yo aparèy pote siyal pouvwa.

Liy transmisyon segondè-vitès ak sikwi siyal mande pou yon kouch tè yo dwe mete ant siyal yo kouch pouvwa lis jitter la ki te pwodwi pa siyal bri. Nan pi wo vitès siyal, ti enpedans dezekilib ap lakòz dezekilib transmisyon ak resepsyon nan siyal, sa ki lakòz distòsyon. Se poutèt sa, yo dwe peye atansyon espesyal nan pwoblèm nan matche enpedans ki gen rapò ak siyal la frekans radyo, paske siyal la frekans radyo gen yon gwo vitès ak yon tolerans espesyal.

Liy transmisyon RF mande pou kontwole enpedans yo nan lòd yo transmèt siyal RF soti nan yon substra IC espesifik nan PCB la. Liy transmisyon sa yo kapab aplike sou kouch ekstèn lan, kouch tèt, ak kouch anba, oswa yo ka fèt nan kouch nan mitan yo.

Metòd yo itilize pandan Layout konsepsyon PCB RF yo se liy microstrip, liy teren k ap flote, onn koplan oswa baz. Liy lan microstrip konsiste de yon longè fiks nan metal oswa tras ak tout plan an tè oswa yon pati nan plan an tè dirèkteman anba a li. Enpedans nan karakteristik nan estrikti a liy jeneral microstrip chenn nan 50Ω 75Ω.

Estidin k ap flote se yon lòt metòd pou fil elektrik ak repwesyon bri. Liy sa a konsiste de fil elektrik fiks-lajè sou kouch enteryè a ak yon plan tè gwo pi wo a ak anba a kondiktè nan sant. Se plan an tè sandwitch ant avyon an pouvwa, se konsa li ka bay yon efè baz trè efikas. Sa a se metòd la pi pito pou portable PCB RF siyal fil elektrik.

Coplanar onn ki ka bay pi bon izolasyon tou pre kous la RF ak kous la ki bezwen yo dwe bat pi pre. Mwayen sa a konsiste de yon kondiktè santral ak avyon tè sou chak bò oswa anba a. Pi bon fason pou transmèt siyal frekans radyo a se pou sispann liy dezabiye yo oswa ki gen rapò ak koplan. De metòd sa yo ka bay pi bon izolasyon ant siyal la ak tras RF.

Li rekòmande yo sèvi ak sa yo rele "via kloti a" sou tou de bò nan onn la Coplanar. Metòd sa a ka bay yon ranje nan vias tè sou chak plan tè metal nan kondiktè nan sant. Tras prensipal la kouri nan mitan an gen kloti sou chak bò, konsa bay yon chemen kout pou aktyèl la retounen nan tè ki anba a. Metòd sa a ka diminye nivo a bri ki asosye ak efè a segondè tranch rid nan siyal la RF. Konstan nan dielèktrik nan 4.5 rete menm jan ak materyèl la FR4 nan prepreg a, pandan y ap konstan an dielèktrik nan prepreg la -soti nan microstrip, stripline oswa konpanse stripline -se sou 3.8 a 3.9.

Nan kèk aparèy ki itilize yon plan tè, yo ka itilize VIAs avèg pou amelyore pèfòmans decoupling nan pouvwa CAPACITOR a epi yo bay yon chemen shunt soti nan aparèy la nan tè a. Chemen an shunt nan tè a ka diminye longè a nan Via la. Sa a ka reyalize de rezon: ou pa sèlman kreye yon shunt oswa tè, men tou, redwi distans la transmisyon nan aparèy ak ti zòn, ki se yon faktè enpòtan konsepsyon RF.