ដោយសារទំហំ និងទំហំតូច ស្ទើរតែគ្មានស្តង់ដារបន្ទះសៀគ្វីបោះពុម្ពដែលមានស្រាប់សម្រាប់ទីផ្សារ IoT ដែលអាចពាក់បានដែលកំពុងរីកចម្រើន។ មុនពេលស្ដង់ដារទាំងនេះចេញមក យើងត្រូវពឹងផ្អែកលើចំណេះដឹង និងបទពិសោធន៍ផលិតកម្មដែលបានរៀននៅក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍កម្រិតក្រុមប្រឹក្សាភិបាល ហើយគិតអំពីរបៀបអនុវត្តពួកវាចំពោះបញ្ហាប្រឈមដែលកំពុងកើតមានតែមួយគត់។ មានបីផ្នែកដែលទាមទារការយកចិត្តទុកដាក់ពិសេសរបស់យើង។ ពួកវាគឺ៖ សម្ភារៈផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វី ការរចនា RF/microwave និងខ្សែបញ្ជូន RF ។

សម្ភារៈ PCB

"PCB" ជាទូទៅមានស្រទាប់ការពារ ដែលអាចផលិតពីសារធាតុ epoxy ពង្រឹងជាតិសរសៃ (FR4) វត្ថុធាតុ polyimide ឬ Rogers ឬសម្ភារៈកម្រាលផ្សេងទៀត។ សម្ភារៈអ៊ីសូឡង់រវាងស្រទាប់ផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានគេហៅថា prepreg ។

ឧបករណ៍ដែលអាចពាក់បានទាមទារភាពជឿជាក់ខ្ពស់ ដូច្នេះនៅពេលដែលអ្នករចនា PCB ត្រូវប្រឈមមុខនឹងជម្រើសនៃការប្រើប្រាស់ FR4 (សម្ភារៈផលិត PCB ដែលមានប្រសិទ្ធភាពបំផុត) ឬសម្ភារៈទំនើប និងថ្លៃជាងនេះ វានឹងក្លាយទៅជាបញ្ហា។

ប្រសិនបើកម្មវិធី PCB ដែលអាចពាក់បានត្រូវការវត្ថុធាតុដើមដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ FR4 ប្រហែលជាមិនមែនជាជម្រើសដ៏ល្អបំផុតនោះទេ។ ថេរ dielectric (Dk) នៃ FR4 គឺ 4.5 ថេរ dielectric នៃសម្ភារៈស៊េរី Rogers 4003 កម្រិតខ្ពស់ជាងនេះគឺ 3.55 និងថេរ dielectric នៃស៊េរីបងប្រុស Rogers 4350 គឺ 3.66 ។

"ថេរ dielectric នៃ laminate មួយ សំដៅទៅលើសមាមាត្រនៃ capacitance ឬថាមពលរវាង conductors មួយគូនៅជិត laminate ទៅនឹង capacitance ឬថាមពលរវាង conductors ទាំងពីរនៅក្នុង vacuum ។ នៅប្រេកង់ខ្ពស់វាជាការល្អបំផុតដើម្បីឱ្យមានការខាតបង់តិចតួច។ ដូច្នេះ Roger 4350 ដែលមានថេរ dielectric នៃ 3.66 គឺសមរម្យសម្រាប់កម្មវិធីប្រេកង់ខ្ពស់ជាង FR4 ជាមួយនឹងថេរ dielectric នៃ 4.5 ។

នៅក្រោមកាលៈទេសៈធម្មតា ចំនួននៃស្រទាប់ PCB សម្រាប់ឧបករណ៍ពាក់មានចាប់ពី 4 ទៅ 8 ស្រទាប់។ គោលការណ៍នៃការសាងសង់ស្រទាប់គឺថាប្រសិនបើវាជា 8 ស្រទាប់ PCB វាគួរតែអាចផ្តល់ដីនិងស្រទាប់ថាមពលគ្រប់គ្រាន់ហើយ Sandwich ស្រទាប់ខ្សែ។ តាមរបៀបនេះ ឥទ្ធិពលរំញ័រនៅក្នុង crosstalk អាចត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងកម្រិតអប្បបរមា ហើយការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (EMI) អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។

នៅក្នុងដំណាក់កាលនៃការរចនាបន្ទះសៀគ្វី ផែនការប្លង់ជាទូទៅគឺត្រូវដាក់ស្រទាប់ដីដ៏ធំមួយនៅជិតស្រទាប់ចែកចាយថាមពល។ នេះអាចបង្កើតឥទ្ធិពលរំញ័រទាបបំផុត ហើយសំឡេងរំខាននៃប្រព័ន្ធក៏អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយដល់ស្ទើរតែសូន្យផងដែរ។ នេះមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសសម្រាប់ប្រព័ន្ធរងនៃប្រេកង់វិទ្យុ។

បើប្រៀបធៀបជាមួយសម្ភារៈ Rogers FR4 មានកត្តារលាយខ្ពស់ជាង (Df) ជាពិសេសនៅប្រេកង់ខ្ពស់។ សម្រាប់កម្រាល FR4 ដែលដំណើរការខ្ពស់ តម្លៃ Df គឺប្រហែល 0.002 ដែលជាលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រប្រសើរជាង FR4 ធម្មតា។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ជង់របស់ Rogers គឺត្រឹមតែ 0.001 ឬតិចជាងនេះ។ នៅពេលដែលសម្ភារៈ FR4 ត្រូវបានប្រើសម្រាប់កម្មវិធីប្រេកង់ខ្ពស់ វានឹងមានភាពខុសប្លែកគ្នាយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងការបាត់បង់ការបញ្ចូល។ ការបាត់បង់ការបញ្ចូលត្រូវបានកំណត់ថាជាការបាត់បង់ថាមពលនៃសញ្ញាពីចំណុច A ដល់ចំណុច B នៅពេលប្រើ FR4, Rogers ឬសម្ភារៈផ្សេងទៀត។

បង្កើតបញ្ហា

PCB ដែលអាចពាក់បានទាមទារការគ្រប់គ្រងភាពតឹងរ៉ឹង។ នេះគឺជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍ពាក់។ ការផ្គូផ្គង Impedance អាចបង្កើតការបញ្ជូនសញ្ញាស្អាតជាងមុន។ មុននេះ ការអត់ធ្មត់ស្តង់ដារសម្រាប់សញ្ញាដែលផ្ទុកដានគឺ±10%។ សូចនាករនេះច្បាស់ជាមិនល្អគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់សៀគ្វីដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ និងល្បឿនលឿននាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ។ តម្រូវការបច្ចុប្បន្នគឺ ± 7% ហើយក្នុងករណីខ្លះ ± 5% ឬតិចជាងនេះ។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនេះ និងអថេរផ្សេងទៀតនឹងជះឥទ្ធិពលយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់ការផលិត PCBs ដែលអាចពាក់បានទាំងនេះជាមួយនឹងការគ្រប់គ្រងការទប់ស្កាត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង ជាពិសេសដោយហេតុនេះកំណត់ចំនួនអាជីវកម្មដែលអាចផលិតវាបាន។

ការអត់ធ្មត់ថេរនៃ dielectric នៃ laminate ធ្វើពីវត្ថុធាតុដើម Rogers UHF ជាទូទៅត្រូវបានរក្សានៅ± 2% ហើយផលិតផលខ្លះអាចឈានដល់± 1% ។ ផ្ទុយទៅវិញការអត់ធ្មត់ថេរ dielectric នៃ laminate FR4 គឺខ្ពស់រហូតដល់ 10% ។ ដូច្នេះ ប្រៀបធៀបសម្ភារទាំងពីរនេះអាចរកឃើញថាការបាត់បង់ការបញ្ចូលរបស់ Rogers គឺទាបជាពិសេស។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងសម្ភារៈ FR4 ប្រពៃណី ការបាត់បង់ការបញ្ជូន និងការបាត់បង់ការបញ្ចូលនៃជង់ Rogers គឺទាបជាងពាក់កណ្តាល។

ក្នុងករណីភាគច្រើន ការចំណាយគឺសំខាន់បំផុត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ Rogers អាចផ្តល់នូវការខាតបង់ទាបដែលទាក់ទងគ្នាទៅនឹងការអនុវត្ត laminate ប្រេកង់ខ្ពស់នៅចំណុចតម្លៃដែលអាចទទួលយកបាន។ សម្រាប់កម្មវិធីពាណិជ្ជកម្ម Rogers អាចត្រូវបានផលិតទៅជា PCB កូនកាត់ជាមួយ FR4 ដែលមានមូលដ្ឋានលើ epoxy ដែលស្រទាប់ខ្លះប្រើសម្ភារៈ Rogers ហើយស្រទាប់ផ្សេងទៀតប្រើ FR4 ។

នៅពេលជ្រើសរើសជង់ Rogers ប្រេកង់គឺជាការពិចារណាចម្បង។ នៅពេលដែលប្រេកង់លើសពី 500MHz អ្នករចនា PCB មានទំនោរជ្រើសរើសសម្ភារៈ Rogers ជាពិសេសសម្រាប់សៀគ្វី RF/microwave ពីព្រោះវត្ថុធាតុទាំងនេះអាចផ្តល់នូវដំណើរការខ្ពស់ជាងនៅពេលដែលដានខាងលើត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងតឹងរ៉ឹងដោយ impedance ។

បើប្រៀបធៀបជាមួយសម្ភារៈ FR4 សម្ភារៈ Rogers ក៏អាចផ្តល់នូវការបាត់បង់ dielectric ទាបជាង ហើយថេរ dielectric របស់វាមានស្ថេរភាពក្នុងជួរប្រេកង់ធំទូលាយ។ លើសពីនេះ សម្ភារៈ Rogers អាចផ្តល់នូវការអនុវត្តការបាត់បង់ការបញ្ចូលទាបដ៏ល្អដែលទាមទារដោយប្រតិបត្តិការប្រេកង់ខ្ពស់។

មេគុណនៃការពង្រីកកំដៅ (CTE) នៃសមា្ភារៈស៊េរី Rogers 4000 មានស្ថេរភាពវិមាត្រដ៏ល្អ។ នេះមានន័យថាបើប្រៀបធៀបជាមួយ FR4 នៅពេលដែល PCB ឆ្លងកាត់វដ្តនៃការហូរចេញត្រជាក់ ក្តៅ និងក្តៅខ្លាំង ការពង្រីកកំដៅ និងការកន្ត្រាក់នៃបន្ទះសៀគ្វីអាចរក្សាបាននៅកម្រិតមានស្ថេរភាពក្រោមប្រេកង់ខ្ពស់ និងវដ្តសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

នៅក្នុងករណីនៃការដាក់ជង់ចម្រុះ វាមានភាពងាយស្រួលក្នុងការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការផលិតទូទៅដើម្បីលាយ Rogers និង FR4 ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាមួយគ្នា ដូច្នេះវាមានភាពងាយស្រួលក្នុងការទទួលបានទិន្នផលផលិតកម្មខ្ពស់។ ជង់ Rogers មិនតម្រូវឱ្យមានពិសេសតាមរយៈដំណើរការរៀបចំទេ។

FR4 ទូទៅមិនអាចសម្រេចបាននូវដំណើរការអគ្គិសនីដែលអាចទុកចិត្តបាន ប៉ុន្តែសម្ភារៈ FR4 ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់មានលក្ខណៈដែលអាចទុកចិត្តបានដូចជា Tg ខ្ពស់ជាង នៅតែមានតម្លៃទាប ហើយអាចប្រើប្រាស់បានក្នុងកម្មវិធីជាច្រើនចាប់ពីការរចនាអូឌីយ៉ូសាមញ្ញរហូតដល់កម្មវិធីមីក្រូវ៉េវស្មុគស្មាញ។ .

ការពិចារណាលើការរចនា RF/Microwave

បច្ចេកវិទ្យាចល័ត និងប៊្លូធូសបានត្រួសត្រាយផ្លូវសម្រាប់កម្មវិធី RF/microwave នៅក្នុងឧបករណ៍ដែលអាចពាក់បាន។ ជួរប្រេកង់នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះកាន់តែមានភាពស្វាហាប់។ កាលពីប៉ុន្មានឆ្នាំមុន ប្រេកង់ខ្ពស់ខ្លាំង (VHF) ត្រូវបានកំណត់ថាជា 2GHz ~ 3GHz ។ ប៉ុន្តែឥឡូវនេះយើងអាចឃើញកម្មវិធីប្រេកង់ខ្ពស់ជ្រុល (UHF) ចាប់ពី 10GHz ដល់ 25GHz។

ដូច្នេះសម្រាប់ PCB ដែលអាចពាក់បាន ផ្នែក RF ទាមទារឱ្យមានការយកចិត្តទុកដាក់បន្ថែមទៀតចំពោះបញ្ហាខ្សែភ្លើង ហើយសញ្ញាគួរតែត្រូវបានបំបែកដោយឡែកពីគ្នា ហើយដានដែលបង្កើតសញ្ញាប្រេកង់ខ្ពស់គួរតែត្រូវបានរក្សាទុកឱ្យឆ្ងាយពីដី។ ការពិចារណាផ្សេងទៀតរួមមាន: ការផ្តល់តម្រងផ្លូវវាង ការបំបែក capacitors គ្រប់គ្រាន់ ការដាក់ដី និងការរចនាខ្សែបញ្ជូន និងខ្សែត្រឡប់មកវិញឱ្យស្ទើរតែស្មើគ្នា។

តម្រងផ្លូវវាងអាចទប់ស្កាត់ឥទ្ធិពល ripple នៃមាតិកាសំលេងរំខាន និង crosstalk ។ ឧបករណ៍បំលែងកុងទ័រត្រូវដាក់ឱ្យជិតទៅនឹងម្ជុលឧបករណ៍ដែលផ្ទុកសញ្ញាថាមពល។

ខ្សែបញ្ជូនល្បឿនលឿន និងសៀគ្វីសញ្ញាតម្រូវឱ្យដាក់ស្រទាប់ដីនៅចន្លោះសញ្ញាស្រទាប់ថាមពល ដើម្បីសម្រួលដល់ការកន្ត្រាក់ដែលបង្កើតដោយសញ្ញាសំឡេងរំខាន។ នៅល្បឿនសញ្ញាខ្ពស់ ភាពមិនស៊ីគ្នានៃ impedance តូចនឹងបណ្តាលឱ្យមានការបញ្ជូន និងទទួលសញ្ញាមិនមានតុល្យភាព ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយ។ ដូច្នេះត្រូវយកចិត្តទុកដាក់ជាពិសេសចំពោះបញ្ហានៃការផ្គូផ្គង impedance ដែលទាក់ទងនឹងសញ្ញាប្រេកង់វិទ្យុព្រោះសញ្ញាប្រេកង់វិទ្យុមានល្បឿនលឿននិងមានភាពអត់ធ្មត់ពិសេស។

ខ្សែបញ្ជូន RF តម្រូវឱ្យមានការទប់ទល់ដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន ដើម្បីបញ្ជូនសញ្ញា RF ពីស្រទាប់ខាងក្រោម IC ជាក់លាក់មួយទៅកាន់ PCB ។ ខ្សែបញ្ជូនទាំងនេះអាចត្រូវបានអនុវត្តនៅលើស្រទាប់ខាងក្រៅ ស្រទាប់ខាងលើ និងស្រទាប់ខាងក្រោម ឬអាចត្រូវបានរចនាឡើងនៅក្នុងស្រទាប់កណ្តាល។

វិធីសាស្រ្តដែលបានប្រើក្នុងអំឡុងពេលការរចនា PCB RF គឺបន្ទាត់ microstrip, បន្ទាត់បន្ទះអណ្តែត, coplanar waveguide ឬដី។ ខ្សែ microstrip មានប្រវែងថេរនៃលោហៈ ឬដាន និងយន្តហោះដីទាំងមូល ឬផ្នែកនៃយន្តហោះដីដោយផ្ទាល់នៅខាងក្រោមវា។ លក្ខណៈ impedance នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាត់ microstrip ទូទៅមានចាប់ពី 50Ω ដល់ 75Ω ។

ខ្សែឆ្នូតអណ្តែតគឺជាវិធីសាស្រ្តមួយផ្សេងទៀតនៃការខ្សភ្លើង និងការទប់ស្កាត់សំលេងរំខាន។ ខ្សែនេះមានខ្សែដែលមានទទឹងថេរនៅលើស្រទាប់ខាងក្នុង និងប្លង់ដីធំមួយនៅពីលើ និងខាងក្រោមខ្សែកណ្តាល។ យន្តហោះ​ដី​ត្រូវ​បាន​ដាក់​នៅ​ចន្លោះ​យន្តហោះ​ថាមពល ដូច្នេះ​វា​អាច​ផ្តល់​នូវ​ឥទ្ធិពល​លើ​ដី​យ៉ាង​មាន​ប្រសិទ្ធភាព។ នេះគឺជាវិធីសាស្រ្តដែលពេញចិត្តសម្រាប់ខ្សែភ្លើងសញ្ញា PCB RF ដែលអាចពាក់បាន។

មគ្គុទ្ទេសក៍រលក Coplanar អាចផ្តល់នូវភាពឯកោបានល្អប្រសើរនៅជិតសៀគ្វី RF និងសៀគ្វីដែលត្រូវការបញ្ជូនឱ្យជិត។ ឧបករណ៍ផ្ទុកនេះមានចំហាយកណ្តាល និងយន្តហោះដីនៅសងខាង ឬខាងក្រោម។ មធ្យោបាយដ៏ល្អបំផុតក្នុងការបញ្ជូនសញ្ញាប្រេកង់វិទ្យុគឺការផ្អាកខ្សែឆ្នូត ឬ coplanar waveguides ។ វិធីសាស្រ្តទាំងពីរនេះអាចផ្តល់នូវភាពឯកោប្រសើរជាងមុនរវាងសញ្ញា និងដាន RF ។

វាត្រូវបានផ្ដល់អនុសាសន៍ឱ្យប្រើអ្វីដែលគេហៅថា "តាមរយៈរបង" នៅលើផ្នែកទាំងពីរនៃ coplanar waveguide ។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចផ្តល់នូវជួរនៃដីតាមរយៈយន្តហោះនៅលើដីដែកនីមួយៗនៃ conductor កណ្តាល។ ដានសំខាន់ដែលរត់នៅកណ្តាលមានរបងនៅសងខាង ដូច្នេះផ្តល់ផ្លូវកាត់សម្រាប់ចរន្តត្រឡប់មកដីខាងក្រោម។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចកាត់បន្ថយកម្រិតសំលេងរំខានដែលទាក់ទងនឹងឥទ្ធិពលរំញ័រខ្ពស់នៃសញ្ញា RF ។ ថេរ dielectric នៃ 4.5 នៅតែដូចគ្នានឹងសម្ភារៈ FR4 នៃ prepreg ខណៈពេលដែលថេរ dielectric នៃ prepreg - ពី microstrip, stripline ឬ offset stripline - គឺប្រហែល 3.8 ទៅ 3.9 ។

នៅក្នុងឧបករណ៍មួយចំនួនដែលប្រើយន្តហោះលើដី ការប្រើប្រាស់ blind vias អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកែលម្អដំណើរការ decoupling នៃ power capacitor និងផ្តល់នូវផ្លូវ shunt ពីឧបករណ៍ទៅដី។ ផ្លូវ shunt ទៅដីអាចកាត់បន្ថយប្រវែងនៃផ្លូវ។ នេះអាចសម្រេចបាននូវគោលបំណងពីរ: អ្នកមិនត្រឹមតែបង្កើត shunt ឬដីប៉ុណ្ណោះទេប៉ុន្តែថែមទាំងកាត់បន្ថយចម្ងាយបញ្ជូននៃឧបករណ៍ដែលមានតំបន់តូចៗដែលជាកត្តាសំខាន់នៃការរចនា RF ។