Amarga ukuran lan ukuran sing cilik, meh ora ana standar papan sirkuit sing dicithak kanggo pasar IoT sing bisa dipakai. Sadurunge standar kasebut metu, kita kudu ngandelake kawruh lan pengalaman manufaktur sing disinaoni ing pangembangan tingkat papan lan mikir babagan cara ngetrapake kanggo tantangan unik sing muncul. Ana telung wilayah sing mbutuhake perhatian khusus. Yaiku: bahan permukaan papan sirkuit, desain RF / gelombang mikro lan jalur transmisi RF.

bahan PCB

"PCB" umume kasusun saka laminates, kang bisa digawe saka serat-dikiataken epoxy (FR4), polyimide utawa bahan Rogers utawa bahan laminate liyane. Bahan insulasi ing antarane lapisan sing beda diarani prepreg.

piranti wearable mbutuhake linuwih dhuwur, supaya nalika perancang PCB ngadhepi karo pilihan saka nggunakake FR4 (paling biaya-efektif materi Manufaktur PCB) utawa bahan luwih majeng lan luwih larang, iki bakal dadi masalah.

Yen aplikasi PCB sing bisa dipakai mbutuhake bahan frekuensi dhuwur kanthi kacepetan dhuwur, FR4 bisa uga ora dadi pilihan sing paling apik. Konstanta dielektrik (Dk) FR4 yaiku 4,5, konstanta dielektrik saka materi seri Rogers 4003 sing luwih maju yaiku 3,55, lan konstanta dielektrik saka seri sadulur Rogers 4350 yaiku 3,66.

"Konstanta dielektrik saka laminate nuduhake rasio kapasitansi utawa energi antarane pasangan konduktor cedhak laminate kanggo kapasitansi utawa energi antarane pasangan konduktor ing vakum. Ing frekuensi dhuwur, paling apik kanggo mundhut cilik. Mulane, Roger 4350 kanthi konstanta dielektrik 3,66 luwih cocok kanggo aplikasi frekuensi sing luwih dhuwur tinimbang FR4 kanthi konstanta dielektrik 4,5.

Ing kahanan normal, jumlah lapisan PCB kanggo piranti wearable kisaran saka 4 kanggo 8 lapisan. Ing asas saka construction lapisan iku yen PCB 8-lapisan, iku kudu bisa kanggo nyedhiyani lemah lan daya lapisan cukup lan sandwich lapisan wiring. Kanthi cara iki, efek riak ing crosstalk bisa diminimalisir lan interferensi elektromagnetik (EMI) bisa dikurangi sacara signifikan.

Ing tataran desain tata papan sirkuit, rencana tata letak umume kanggo nyelehake lapisan lemah sing cedhak karo lapisan distribusi daya. Iki bisa mbentuk efek ripple banget kurang, lan gangguan sistem uga bisa suda kanggo meh nul. Iki penting banget kanggo subsistem frekuensi radio.

Dibandhingake karo materi Rogers, FR4 nduweni faktor boros sing luwih dhuwur (Df), utamane ing frekuensi dhuwur. Kanggo laminates FR4 kinerja sing luwih dhuwur, nilai Df kira-kira 0,002, yaiku urutan gedhene luwih apik tinimbang FR4 biasa. Nanging, tumpukan Rogers mung 0,001 utawa kurang. Nalika materi FR4 digunakake kanggo aplikasi frekuensi dhuwur, bakal ana prabédan pinunjul ing mundhut selipan. Mundhut selipan ditetepake minangka mundhut daya sinyal saka titik A nganti titik B nalika nggunakake FR4, Rogers utawa bahan liyane.

nggawe masalah

PCB sing bisa dipakai mbutuhake kontrol impedansi sing luwih ketat. Iki minangka faktor penting kanggo piranti sing bisa dipakai. Impedansi sing cocog bisa ngasilake transmisi sinyal sing luwih resik. Sadurungé, toleransi standar kanggo ngambah sinyal ± 10%. Indikator iki ora cukup apik kanggo sirkuit frekuensi dhuwur lan kacepetan dhuwur saiki. Syarat saiki yaiku ± 7%, lan ing sawetara kasus malah ± 5% utawa kurang. Parameter iki lan variabel liyane bakal mengaruhi produksi PCB sing bisa dipakai kanthi kontrol impedansi sing ketat, saéngga mbatesi jumlah bisnis sing bisa ngasilake.

Toleransi pancet dielektrik saka laminate digawe saka bahan Rogers UHF umume maintained ing ± 2%, lan sawetara produk malah bisa tekan ± 1%. Ing kontras, toleransi konstan dielektrik saka FR4 laminate minangka dhuwur minangka 10%. Mulane, mbandhingaké loro bahan iki bisa ditemokake yen selipan Rogers mundhut utamané kurang. Dibandhingake karo bahan FR4 tradisional, mundhut transmisi lan mundhut selipan tumpukan Rogers setengah ngisor.

Ing sawetara kasus, biaya sing paling penting. Nanging, Rogers bisa nyedhiyani kinerja laminate frekuensi dhuwur relatif kurang mundhut ing titik rega ditrima. Kanggo aplikasi komersial, Rogers bisa digawe menyang PCB Sato karo FR4 basis epoxy, sawetara lapisan kang nggunakake materi Rogers, lan lapisan liyane nggunakake FR4.

Nalika milih tumpukan Rogers, frekuensi minangka pertimbangan utama. Nalika frekuensi ngluwihi 500MHz, perancang PCB kathah milih bahan Rogers, utamané kanggo RF / sirkuit gelombang mikro, amarga bahan iki bisa nyedhiyani kinerja sing luwih dhuwur nalika ngambah ndhuwur strictly kontrol dening impedansi.

Dibandhingake karo materi FR4, materi Rogers uga bisa nyedhiyani mundhut dielektrik ngisor, lan konstanta dielektrik stabil ing sawetara frekuensi sudhut. Kajaba iku, materi Rogers bisa nyedhiyani kinerja mundhut selipan kurang becik dibutuhake dening operasi frekuensi dhuwur.

Koefisien ekspansi termal (CTE) bahan seri Rogers 4000 nduweni stabilitas dimensi sing apik. Iki tegese dibandhingake karo FR4, nalika PCB ngalami kadhemen, panas lan panas banget siklus soldering reflow, expansion termal lan kontraksi Papan sirkuit bisa maintained ing watesan stabil ing frekuensi sing luwih dhuwur lan siklus suhu sing luwih dhuwur.

Ing kasus tumpukan campuran, gampang nggunakake teknologi proses manufaktur umum kanggo nyampur Rogers lan FR4 kanthi kinerja dhuwur bebarengan, saengga bisa ngasilake asil manufaktur sing dhuwur. The Rogers tumpukan ora mbutuhake khusus liwat proses preparation.

FR4 umum ora bisa entuk kinerja listrik sing bisa dipercaya, nanging bahan FR4 kanthi kinerja dhuwur nduweni ciri linuwih sing apik, kayata Tg sing luwih dhuwur, biaya sing isih murah, lan bisa digunakake ing macem-macem aplikasi, saka desain audio sing prasaja nganti aplikasi gelombang mikro Komplek. .

pertimbangan desain RF/Microwave

Teknologi portabel lan Bluetooth wis mbukak dalan kanggo aplikasi RF/microwave ing piranti sing bisa dipakai. Rentang frekuensi saiki saya tambah dinamis. Sawetara taun kepungkur, frekuensi dhuwur banget (VHF) ditetepake minangka 2GHz ~ 3GHz. Nanging saiki kita bisa ndeleng aplikasi frekuensi ultra-tinggi (UHF) wiwit saka 10GHz nganti 25GHz.

Mulane, kanggo PCB sing bisa dipakai, bagean RF mbutuhake perhatian luwih akeh babagan masalah kabel, lan sinyal kasebut kudu dipisahake kanthi kapisah, lan jejak sing ngasilake sinyal frekuensi dhuwur kudu dijauhake saka lemah. Pertimbangan liyane kalebu: nyediakake filter bypass, kapasitor decoupling sing nyukupi, grounding, lan ngrancang jalur transmisi lan garis bali meh padha.

Filter bypass bisa nyuda efek ripple isi gangguan lan crosstalk. Kapasitor decoupling kudu diselehake luwih cedhak karo pin piranti sing nggawa sinyal daya.

Jalur transmisi kacepetan dhuwur lan sirkuit sinyal mbutuhake lapisan lemah diselehake antarane sinyal lapisan daya kanggo Gamelan jitter kui dening sinyal gangguan. Ing kacepetan sinyal sing luwih dhuwur, impedansi sing ora cocog bakal nyebabake transmisi lan panrima sinyal sing ora seimbang, sing nyebabake distorsi. Mulane, perhatian khusus kudu dibayar kanggo masalah impedansi sing cocog karo sinyal frekuensi radio, amarga sinyal frekuensi radio nduweni kecepatan dhuwur lan toleransi khusus.

Jalur transmisi RF mbutuhake impedansi sing dikontrol supaya bisa ngirim sinyal RF saka substrat IC tartamtu menyang PCB. Jalur transmisi iki bisa ditindakake ing lapisan njaba, lapisan ndhuwur, lan lapisan ngisor, utawa bisa dirancang ing lapisan tengah.

Cara sing digunakake sajrone tata letak desain PCB RF yaiku garis microstrip, garis strip ngambang, pandu gelombang coplanar utawa grounding. Garis microstrip kasusun saka dawa tetep saka logam utawa ngambah lan kabeh bidang lemah utawa bagéan saka bidang lemah langsung ngisor. Impedansi karakteristik ing struktur garis microstrip umum kisaran saka 50Ω kanggo 75Ω.

Stripline ngambang minangka cara liya saka kabel lan nyuda gangguan. Baris iki kasusun saka wiring tetep-jembaré ing lapisan utama lan bidang lemah gedhe ndhuwur lan ngisor konduktor tengah. Pesawat lemah diselehake ing antarane bidang daya, saengga bisa menehi efek grounding sing efektif banget. Iki minangka cara sing disenengi kanggo kabel sinyal RF PCB sing bisa dipakai.

Waveguide Coplanar bisa nyedhiyakake isolasi sing luwih apik ing cedhak sirkuit RF lan sirkuit sing kudu diarahake luwih cedhak. Medium iki kasusun saka konduktor tengah lan pesawat lemah ing salah siji sisih utawa ngisor. Cara paling apik kanggo ngirim sinyal frekuensi radio yaiku nundha garis strip utawa pandu gelombang coplanar. Loro cara iki bisa menehi isolasi sing luwih apik ing antarane sinyal lan jejak RF.

Disaranake nggunakake sing diarani "liwat pager" ing loro-lorone pandu gelombang coplanar. Cara iki bisa nyedhiyani baris saka lemah vias ing saben bidang lemah logam saka konduktor tengah. Jejak utama sing mlaku ing tengah nduweni pager ing saben sisih, saéngga nyedhiyakake trabasan kanggo arus bali menyang lemah ing ngisor iki. Cara iki bisa nyuda tingkat gangguan sing ana gandhengane karo efek riak dhuwur saka sinyal RF. Konstanta dielektrik 4,5 tetep padha karo materi FR4 saka prepreg, dene konstanta dielektrik prepreg-saka microstrip, stripline utawa offset stripline-kira-kira 3,8 nganti 3,9.

Ing sawetara piranti sing nggunakake bidang lemah, vias wuta bisa digunakake kanggo nambah kinerja decoupling saka kapasitor daya lan nyedhiyani path shunt saka piranti menyang lemah. Path shunt menyang lemah bisa nyepetake dawa liwat. Iki bisa entuk rong tujuan: sampeyan ora mung nggawe shunt utawa lemah, nanging uga nyuda jarak transmisi piranti kanthi wilayah cilik, sing dadi faktor desain RF sing penting.