Жижиг хэмжээтэй, жижиг хэмжээтэй тул өсөн нэмэгдэж буй элэгддэг IoT зах зээлд хэвлэмэл хэлхээний самбарын стандарт бараг байдаггүй. Эдгээр стандартууд гарахаас өмнө бид удирдах зөвлөлийн түвшний хөгжүүлэлтийн явцад олж авсан мэдлэг, үйлдвэрлэлийн туршлагад найдаж, тэдгээрийг шинээр гарч ирж буй өвөрмөц сорилтуудад хэрхэн ашиглах талаар бодох хэрэгтэй болсон. Бидний онцгой анхаарал шаарддаг гурван талбар байдаг. Үүнд: хэлхээний хавтангийн гадаргуугийн материал, RF/богино долгионы дизайн, RF дамжуулах шугам.

ПХБ материал

"ПХБ" нь ерөнхийдөө шилэн материалаар бэхжүүлсэн эпокси (FR4), полиимид эсвэл Рожерс материал эсвэл бусад ламинатан материалаар хийгдсэн ламинатуудаас бүрддэг. Янз бүрийн давхаргын хоорондох тусгаарлагч материалыг prepreg гэж нэрлэдэг.

өмсдөг төхөөрөмжүүд нь өндөр найдвартай байдлыг шаарддаг тул ПХБ дизайнерууд FR4 (хамгийн хэмнэлттэй ПХБ үйлдвэрлэх материал) эсвэл илүү дэвшилтэт, илүү үнэтэй материалыг ашиглах сонголттой тулгарах үед энэ нь асуудал болно.

Хэрэв өмсөж болох ПХБ програмууд нь өндөр хурдтай, өндөр давтамжийн материал шаарддаг бол FR4 нь хамгийн сайн сонголт биш байж магадгүй юм. FR4-ийн диэлектрик тогтмол (Dk) нь 4.5, илүү дэвшилтэт Rogers 4003 цуврал материалын диэлектрик тогтмол нь 3.55, ах Rogers 4350 цувралын диэлектрик тогтмол нь 3.66 байна.

"Ламинатын диэлектрик тогтмол гэдэг нь ламинатын ойролцоох хос дамжуулагчийн багтаамж буюу энергийн харьцааг вакуум дахь хос дамжуулагчийн багтаамж буюу энергийн харьцааг хэлнэ. Өндөр давтамжтай үед бага зэргийн алдагдалтай байх нь дээр. Тиймээс 3.66-ийн диэлектрик дамжуулалттай Roger 4350 нь 4.5-ийн диэлектрик дамжуулалттай FR4-ээс илүү өндөр давтамжийн хэрэглээнд илүү тохиромжтой.

Хэвийн нөхцөлд элэгддэг төхөөрөмжүүдийн ПХБ давхаргын тоо 4-8 давхарга хооронд хэлбэлздэг. Давхаргын барилгын зарчим нь хэрэв энэ нь 8 давхаргатай ПХБ бол хангалттай хэмжээний газар ба цахилгаан давхаргыг хангаж, утаснуудын давхаргыг сэндвичээр бэхлэх чадвартай байх ёстой. Ийм байдлаар хөндлөн огтлолцол дахь долгионы эффектийг хамгийн бага хэмжээнд байлгаж, цахилгаан соронзон интерференцийг (EMI) мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой.

Хэлхээний самбарын төлөвлөлтийн үе шатанд төлөвлөлтийн төлөвлөгөө нь ерөнхийдөө эрчим хүчний хуваарилалтын давхаргад ойрхон том газрын давхаргыг байрлуулах явдал юм. Энэ нь маш бага долгионы эффект үүсгэж, системийн дуу чимээг бараг тэг хүртэл бууруулж болно. Энэ нь радио давтамжийн дэд системд онцгой ач холбогдолтой юм.

Рожерсийн материалтай харьцуулахад FR4 нь илүү өндөр тархалтын коэффициент (Df), ялангуяа өндөр давтамжтай байдаг. Өндөр хүчин чадалтай FR4 ламинатуудын хувьд Df утга нь 0.002 орчим байдаг бөгөөд энэ нь энгийн FR4-ээс хамаагүй дээр юм. Гэсэн хэдий ч Рожерсийн стек нь зөвхөн 0.001 буюу түүнээс бага байна. FR4 материалыг өндөр давтамжийн хэрэглээнд ашиглах үед оруулгын алдагдалд мэдэгдэхүйц ялгаа гарах болно. Оруулах алдагдал нь FR4, Рожерс болон бусад материалыг ашиглах үед А цэгээс В цэг хүртэлх дохионы тэжээлийн алдагдал гэж тодорхойлогддог.

асуудал үүсгэх

Зүүж болох ПХБ нь илүү хатуу эсэргүүцлийн хяналт шаарддаг. Энэ нь өмсдөг төхөөрөмжүүдийн хувьд чухал хүчин зүйл юм. Эсэргүүцлийн тохируулга нь илүү цэвэр дохио дамжуулалтыг бий болгож чадна. Өмнө нь дохио дамжуулах ул мөрийн стандарт хүлцэл ±10% байсан. Энэ үзүүлэлт нь өнөөгийн өндөр давтамжийн болон өндөр хурдны хэлхээнд хангалттай сайн биш нь ойлгомжтой. Одоогийн шаардлага ±7%, зарим тохиолдолд бүр ±5% ба түүнээс бага байна. Энэ параметр болон бусад хувьсагчууд нь эдгээр элэгддэг ПХБ-ийн үйлдвэрлэлд онцгой хатуу эсэргүүцэлтэй хяналт тавихад ноцтой нөлөөлж, улмаар тэдгээрийг үйлдвэрлэх аж ахуйн нэгжүүдийн тоог хязгаарлах болно.

Rogers UHF материалаар хийсэн ламинатын диэлектрик тогтмол хүлцэл нь ерөнхийдөө ±2% байдаг бөгөөд зарим бүтээгдэхүүн нь бүр ±1% хүрч чаддаг. Үүний эсрэгээр, FR4 ламинатын диэлектрик тогтмол хүлцэл нь 10% хүртэл өндөр байдаг. Тиймээс, эдгээр хоёр материалыг харьцуулж үзээрэй, Рожерсийн оруулах алдагдал ялангуяа бага байгааг олж мэднэ. Уламжлалт FR4 материалтай харьцуулахад дамжуулалтын алдагдал болон Рожерс стекийн оруулах алдагдал хагасаар бага байна.

Ихэнх тохиолдолд зардал хамгийн чухал байдаг. Гэсэн хэдий ч Рожерс харьцангуй бага алдагдалтай өндөр давтамжийн ламинатан гүйцэтгэлийг хүлээн зөвшөөрөгдсөн үнээр хангаж чадна. Арилжааны хэрэглээний хувьд Рожерсыг эпоксид суурилсан FR4 бүхий эрлийз ПХБ болгон хийж болох ба тэдгээрийн зарим давхаргад Рожерс материал, бусад давхаргад FR4 ашигладаг.

Рожерсийн стекийг сонгохдоо давтамж нь гол зүйл юм. Давтамж 500 МГц-ээс хэтрэх үед ПХБ-ийн дизайнерууд Рожерсийн материалыг, ялангуяа RF/богино долгионы хэлхээнд зориулж сонгох хандлагатай байдаг, учир нь эдгээр материалууд нь дээд мөрүүд нь эсэргүүцэлээр хатуу хянагддаг бол илүү өндөр гүйцэтгэлийг хангаж чаддаг.

FR4 материалтай харьцуулахад Рожерс материал нь диэлектрикийн алдагдал багатай бөгөөд түүний диэлектрик тогтмол нь өргөн давтамжийн мужид тогтвортой байдаг. Нэмж дурдахад, Рожерсийн материал нь өндөр давтамжийн үйл ажиллагаанд шаардагдах хамгийн бага оруулгын алдагдлын гүйцэтгэлийг хангаж чадна.

Рожерс 4000 цувралын материалын дулааны тэлэлтийн коэффициент (CTE) нь хэмжээст тогтвортой байдал нь маш сайн байдаг. Энэ нь FR4-тэй харьцуулахад ПХБ нь хүйтэн, халуун, маш халуун гагнуурын циклд орох үед хэлхээний хавтангийн дулааны тэлэлт, агшилтыг өндөр давтамж, өндөр температурын мөчлөгийн үед тогтвортой хязгаарт байлгаж чадна гэсэн үг юм.

Холимог овоолгын хувьд Рожерс болон өндөр хүчин чадалтай FR4-ийг хооронд нь холихын тулд үйлдвэрлэлийн нийтлэг технологийн технологийг ашиглахад хялбар байдаг тул үйлдвэрлэлийн өндөр ургацад хүрэх нь харьцангуй хялбар байдаг. Рожерс стек нь тусгай бэлтгэлийн процесс шаарддаггүй.

Энгийн FR4 нь маш найдвартай цахилгаан гүйцэтгэлд хүрч чадахгүй ч өндөр хүчин чадалтай FR4 материалууд нь өндөр Tg, харьцангуй бага өртөгтэй, энгийн аудио дизайнаас эхлээд нарийн төвөгтэй бичил долгионы хэрэглээ хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээнд ашиглах боломжтой. .

RF/Богино долгионы загварт анхаарах зүйлс

Зөөврийн технологи болон Bluetooth нь зүүдэг төхөөрөмжид RF/богино долгионы хэрэглээг бий болгосон. Өнөөдрийн давтамжийн хүрээ улам бүр динамик болж байна. Хэдэн жилийн өмнө маш өндөр давтамжийг (VHF) 2GHz~3GHz гэж тодорхойлсон. Харин одоо бид 10GHz-ээс 25GHz хүртэлх хэт өндөр давтамжийн (UHF) програмуудыг харж болно.

Тиймээс элэгддэг ПХБ-ийн хувьд RF-ийн хэсэг нь утастай холбоотой асуудалд илүү анхаарал хандуулах шаардлагатай бөгөөд дохиог тусад нь салгаж, өндөр давтамжийн дохио үүсгэдэг ул мөрийг газраас хол байлгах хэрэгтэй. Бусад анхаарах зүйлс нь: тойрч гарах шүүлтүүр, хангалттай салгах конденсатор, газардуулга, дамжуулах болон буцах шугамыг бараг тэнцүү байхаар төлөвлөх.

Тойрох шүүлтүүр нь дуу чимээний агуулга болон хөндлөн огтлолын долгионы нөлөөг дарах боломжтой. Салгах конденсаторыг цахилгаан дохиог дамжуулдаг төхөөрөмжийн тээглүүрүүдэд ойртуулах шаардлагатай.

Өндөр хурдны дамжуулах шугам ба дохионы хэлхээ нь дуу чимээний дохиогоор үүссэн чичиргээг жигд болгохын тулд цахилгаан давхаргын дохионы хооронд газардуулгын давхаргыг байрлуулахыг шаарддаг. Дохионы өндөр хурдтай үед жижиг эсэргүүцэлтэй таарахгүй байх нь дохионы дамжуулалт, хүлээн авалтын тэнцвэргүй байдлыг үүсгэж улмаар гажуудал үүсгэдэг. Тиймээс радио давтамжийн дохио нь өндөр хурдтай, онцгой хүлцэлтэй байдаг тул радио давтамжийн дохиотой холбоотой эсэргүүцэлтэй тохирох асуудалд онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй.

RF дамжуулах шугамууд нь тодорхой IC субстратаас RF дохиог ПХБ руу дамжуулахын тулд хяналттай эсэргүүцэл шаарддаг. Эдгээр дамжуулах шугамыг гадна давхарга, дээд давхарга, доод давхаргад хийж болно, эсвэл дунд давхаргад хийж болно.

ПХБ-ийн RF-ийн дизайныг зохион бүтээхэд ашигладаг аргууд нь микро туузан шугам, хөвөгч туузан шугам, давхар долгионы хөтөч эсвэл газардуулга юм. Микро туузан шугам нь тогтсон урттай металл буюу ул мөр ба түүний шууд доор байрлах газрын бүхэл бүтэн хавтгай эсвэл газрын гадаргуугийн нэг хэсгээс бүрдэнэ. Ерөнхий бичил зурвасын шугамын бүтцийн онцлог эсэргүүцэл нь 50 Ом-оос 75 ​​Ом хооронд хэлбэлздэг.

Хөвөгч туузан шугам нь утас болон дуу чимээг дарах өөр нэг арга юм. Энэ шугам нь дотоод давхарга дээрх тогтмол өргөнтэй утас, төвийн дамжуулагчийн дээгүүр ба доор байрлах том газардуулгын хавтгайгаас бүрдэнэ. Газрын хавтгай нь цахилгаан онгоцны хооронд хавчуулагдсан тул газардуулгын маш үр дүнтэй нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь зүүж болох ПХБ-ийн RF дохионы утаснуудад илүү тохиромжтой арга юм.

Хавсарсан долгионы хөтлүүр нь RF-ийн хэлхээний ойролцоо илүү сайн тусгаарлалтыг хангаж, ойртуулах шаардлагатай хэлхээг бий болгодог. Энэ орчин нь төв дамжуулагч ба хоёр талдаа эсвэл доор байрлах газардуулгын онгоцуудаас бүрдэнэ. Радио давтамжийн дохиог дамжуулах хамгийн сайн арга бол туузан шугам эсвэл хос долгионы хөтлүүрийг түдгэлзүүлэх явдал юм. Эдгээр хоёр арга нь дохио болон RF-ийн ул мөрийг илүү сайн тусгаарлаж чадна.

Хавсарсан долгионы хөтлүүрийн хоёр талд "хашаагаар" гэж нэрлэгддэгийг ашиглахыг зөвлөж байна. Энэ арга нь төв дамжуулагчийн металл газардуулгын хавтгай тус бүр дээр газардуулгын эгнээний эгнээ өгөх боломжтой. Дунд хэсэгт гүйх гол мөр нь хоёр талдаа хашаатай тул доорхи газар руу буцах гүйдлийн товчлолыг бий болгодог. Энэ арга нь RF дохионы өндөр долгионы эффекттэй холбоотой дуу чимээний түвшинг бууруулж чадна. 4.5-ийн диэлектрик дамжуулалт нь препрегийн FR4 материалынхтай ижил хэвээр байгаа бол препрегийн диэлектрик дамжуулалт (микрострип, туузан шугам эсвэл офсет туузан шугамаас) ойролцоогоор 3.8-3.9 байна.

Газрын хавтгайг ашигладаг зарим төхөөрөмжүүдэд цахилгаан конденсаторыг салгах чадварыг сайжруулах, төхөөрөмжөөс газар хүртэлх шунт замыг хангахын тулд сохор дамжуулагчийг ашиглаж болно. Газар руу чиглэсэн шунт зам нь дамжуулагчийн уртыг богиносгож болно. Энэ нь хоёр зорилгод хүрч чадна: та зөвхөн шунт эсвэл газардуулга үүсгэхээс гадна жижиг талбай бүхий төхөөрөмжүүдийн дамжуулах зайг багасгадаг бөгөөд энэ нь RF-ийн дизайны чухал хүчин зүйл юм.