Kutokana na ukubwa na ukubwa mdogo, karibu hakuna viwango vilivyopo vya bodi ya saketi iliyochapishwa kwa soko linalokua linaloweza kuvaliwa la IoT. Kabla ya viwango hivi kutoka, ilitubidi kutegemea ujuzi na uzoefu wa utengenezaji tuliojifunza katika ukuzaji wa ngazi ya bodi na kufikiria jinsi ya kuvitumia kwa changamoto za kipekee zinazojitokeza. Kuna maeneo matatu ambayo yanahitaji umakini wetu maalum. Nazo ni: nyenzo za uso wa bodi ya mzunguko, muundo wa RF/microwave na laini za upitishaji za RF.

Nyenzo za PCB

"PCB" kwa ujumla inajumuisha laminates, ambayo inaweza kufanywa kwa epoxy iliyoimarishwa na fiber (FR4), polyimide au vifaa vya Rogers au vifaa vingine vya laminate. Nyenzo ya kuhami joto kati ya tabaka tofauti inaitwa prepreg.

vifaa vinavyoweza kuvaliwa vinahitaji kutegemewa kwa hali ya juu, hivyo wakati wabunifu wa PCB wanakabiliwa na uchaguzi wa kutumia FR4 (nyenzo za utengenezaji wa PCB za gharama nafuu zaidi) au vifaa vya juu zaidi na vya gharama kubwa zaidi, hili litakuwa tatizo.

Ikiwa programu za PCB zinazoweza kuvaliwa zinahitaji vifaa vya kasi ya juu, vya masafa ya juu, FR4 inaweza isiwe chaguo bora zaidi. Dielectric constant (Dk) ya FR4 ni 4.5, dielectric constant ya vifaa vya juu zaidi vya Rogers 4003 ni 3.55, na mara kwa mara dielectric ya mfululizo wa ndugu Rogers 4350 ni 3.66.

"Kiwango cha dielectri cha laminate kinamaanisha uwiano wa uwezo au nishati kati ya jozi ya kondakta karibu na laminate kwa capacitance au nishati kati ya jozi ya kondakta katika utupu. Katika masafa ya juu, ni bora kuwa na hasara ndogo. Kwa hiyo, Roger 4350 yenye mzunguko wa dielectric wa 3.66 inafaa zaidi kwa maombi ya juu ya mzunguko kuliko FR4 yenye mzunguko wa dielectric wa 4.5.

Katika hali ya kawaida, idadi ya tabaka za PCB kwa vifaa vinavyoweza kuvaliwa huanzia safu 4 hadi 8. Kanuni ya ujenzi wa safu ni kwamba ikiwa ni PCB ya safu 8, inapaswa kuwa na uwezo wa kutoa tabaka za kutosha za ardhi na nguvu na sandwich safu ya wiring. Kwa njia hii, athari ya ripple katika crosstalk inaweza kuwekwa kwa kiwango cha chini na kuingiliwa kwa sumakuumeme (EMI) inaweza kupunguzwa kwa kiasi kikubwa.

Katika hatua ya kubuni ya mpangilio wa bodi ya mzunguko, mpango wa mpangilio kwa ujumla ni kuweka safu kubwa ya ardhi karibu na safu ya usambazaji wa nguvu. Hii inaweza kuunda athari ya chini sana ya ripple, na kelele ya mfumo pia inaweza kupunguzwa hadi karibu sifuri. Hii ni muhimu hasa kwa mfumo mdogo wa masafa ya redio.

Ikilinganishwa na nyenzo za Rogers, FR4 ina kipengele cha juu cha kutoweka (Df), hasa katika mzunguko wa juu. Kwa laminate za FR4 za utendaji wa juu, thamani ya Df ni takriban 0.002, ambayo ni mpangilio wa ukubwa bora kuliko FR4 ya kawaida. Walakini, safu ya Rogers ni 0.001 au chini ya hapo. Wakati nyenzo za FR4 zinatumiwa kwa matumizi ya masafa ya juu, kutakuwa na tofauti kubwa katika upotezaji wa uwekaji. Upotezaji wa uwekaji hufafanuliwa kama upotezaji wa nishati ya mawimbi kutoka kwa uhakika A hadi kumweka B unapotumia FR4, Rogers au nyenzo zingine.

kuunda matatizo

PCB inayoweza kuvaliwa inahitaji udhibiti mkali wa kuzuia. Hii ni kipengele muhimu kwa vifaa vya kuvaa. Ulinganishaji wa Impedans unaweza kutoa upitishaji wa ishara safi. Hapo awali, uvumilivu wa kawaida wa athari za kubeba ishara ulikuwa ± 10%. Kiashiria hiki ni wazi haitoshi kwa mizunguko ya leo ya masafa ya juu na ya kasi. Mahitaji ya sasa ni ± 7%, na katika baadhi ya matukio hata ± 5% au chini. Kigezo hiki na vigeu vingine vitaathiri pakubwa utengenezaji wa PCB hizi zinazoweza kuvaliwa na udhibiti mkali wa kuzuia, na hivyo kupunguza idadi ya biashara zinazoweza kuzitengeneza.

Uvumilivu wa mara kwa mara wa dielectric wa laminate iliyotengenezwa na vifaa vya Rogers UHF hudumishwa kwa ± 2%, na bidhaa zingine zinaweza kufikia ± 1%. Kinyume chake, uvumilivu wa mara kwa mara wa dielectric wa laminate ya FR4 ni ya juu hadi 10%. Kwa hiyo, kulinganisha Nyenzo hizi mbili zinaweza kupatikana kuwa hasara ya kuingizwa kwa Rogers ni ya chini sana. Ikilinganishwa na nyenzo za jadi za FR4, upotezaji wa upitishaji na upotezaji wa uwekaji wa safu ya Rogers ni nusu ya chini.

Katika hali nyingi, gharama ni muhimu zaidi. Hata hivyo, Rogers inaweza kutoa utendaji wa laminate wa kiwango cha chini cha hasara ya chini-frequency kwa kiwango cha bei kinachokubalika. Kwa matumizi ya kibiashara, Rogers zinaweza kufanywa kuwa PCB mseto yenye FR4 yenye msingi wa epoxy, baadhi ya tabaka ambazo hutumia nyenzo za Rogers, na tabaka zingine hutumia FR4.

Wakati wa kuchagua safu ya Rogers, frequency ndio jambo kuu la kuzingatia. Marudio yanapozidi 500MHz, wabunifu wa PCB huwa na kuchagua nyenzo za Rogers, hasa kwa saketi za RF/microwave, kwa sababu nyenzo hizi zinaweza kutoa utendakazi wa juu wakati ufuatiliaji wa juu unadhibitiwa kwa ukali na kizuizi.

Ikilinganishwa na nyenzo za FR4, nyenzo za Rogers pia zinaweza kutoa hasara ya chini ya dielectric, na mara kwa mara yake ya dielectric ni thabiti katika anuwai ya masafa. Kwa kuongeza, nyenzo za Rogers zinaweza kutoa utendaji bora wa upotezaji wa chini unaohitajika na uendeshaji wa masafa ya juu.

Mgawo wa upanuzi wa joto (CTE) wa nyenzo za mfululizo wa Rogers 4000 una utulivu bora wa dimensional. Hii ina maana kwamba ikilinganishwa na FR4, wakati PCB inapitia mizunguko ya kutengenezea utiririshaji upya wa baridi, moto na moto sana, upanuzi wa mafuta na mkazo wa bodi ya mzunguko unaweza kudumishwa kwa kiwango thabiti chini ya mzunguko wa juu zaidi na mizunguko ya juu ya joto.

Katika kesi ya mchanganyiko wa stacking, ni rahisi kutumia teknolojia ya kawaida ya mchakato wa utengenezaji kuchanganya Rogers na FR4 ya utendaji wa juu pamoja, hivyo ni rahisi kufikia mavuno ya juu ya utengenezaji. Rafu ya Rogers haihitaji maalum kupitia mchakato wa utayarishaji.

FR4 ya kawaida haiwezi kufikia utendakazi unaotegemewa sana wa umeme, lakini nyenzo za utendakazi wa juu za FR4 zina sifa nzuri za kutegemewa, kama vile Tg ya juu, bado ni ya gharama ya chini, na inaweza kutumika katika aina mbalimbali za matumizi, kutoka kwa muundo rahisi wa sauti hadi programu za microwave Complex. .

Mazingatio ya muundo wa RF/Microwave

Teknolojia ya kubebeka na Bluetooth zimefungua njia kwa matumizi ya RF/microwave katika vifaa vinavyoweza kuvaliwa. Masafa ya masafa ya leo yanabadilika zaidi na zaidi. Miaka michache iliyopita, masafa ya juu sana (VHF) yalifafanuliwa kama 2GHz~3GHz. Lakini sasa tunaweza kuona programu za masafa ya juu zaidi (UHF) kuanzia 10GHz hadi 25GHz.

Kwa hiyo, kwa PCB inayoweza kuvaliwa, sehemu ya RF inahitaji umakini zaidi kwa masuala ya nyaya, na mawimbi yanapaswa kutenganishwa kando, na athari zinazozalisha mawimbi ya masafa ya juu zinapaswa kuwekwa mbali na ardhi. Mazingatio mengine ni pamoja na: kutoa kichujio cha kupita, vidhibiti vya kutosha vya kutenganisha, kuweka ardhini, na kuunda laini ya upitishaji na laini ya kurudi kuwa karibu sawa.

Kichujio cha bypass kinaweza kukandamiza athari ya ripple ya maudhui ya kelele na crosstalk. Vipini vya kuunganisha vinahitaji kuwekwa karibu na pini za kifaa zinazobeba ishara za nguvu.

Laini za upokezaji wa kasi ya juu na saketi za mawimbi huhitaji safu ya ardhi kuwekwa kati ya mawimbi ya safu ya nguvu ili kulainisha jita inayotokana na mawimbi ya kelele. Kwa kasi ya juu ya mawimbi, utofauti mdogo wa impedance utasababisha usambazaji usio na usawa na upokeaji wa ishara, na kusababisha upotovu. Kwa hiyo, tahadhari maalum inapaswa kulipwa kwa tatizo la kufanana kwa impedance kuhusiana na ishara ya mzunguko wa redio, kwa sababu ishara ya mzunguko wa redio ina kasi ya juu na uvumilivu maalum.

Laini za upitishaji za RF zinahitaji kizuizi kinachodhibitiwa ili kusambaza mawimbi ya RF kutoka kwa sehemu ndogo ya IC hadi PCB. Laini hizi za maambukizi zinaweza kutekelezwa kwenye safu ya nje, safu ya juu, na safu ya chini, au inaweza kutengenezwa katika safu ya kati.

Njia zinazotumiwa wakati wa mpangilio wa muundo wa PCB RF ni laini ya microstrip, mstari wa mstari unaoelea, mwongozo wa wimbi la coplanar au kutuliza. Mstari wa microstrip una urefu wa kudumu wa chuma au athari na ndege nzima ya ardhi au sehemu ya ndege ya chini moja kwa moja chini yake. Uzuiaji wa tabia katika muundo wa mstari wa mikrosi ya jumla huanzia 50Ω hadi 75Ω.

Kuelea stripline ni njia nyingine ya wiring na kukandamiza kelele. Mstari huu una wiring fasta-upana kwenye safu ya ndani na ndege kubwa ya ardhi juu na chini ya kondakta wa kati. Ndege ya chini imefungwa kati ya ndege ya nguvu, hivyo inaweza kutoa athari nzuri sana ya kutuliza. Hii ndiyo njia inayopendelewa ya wiring ya mawimbi ya PCB RF inayoweza kuvaliwa.

Mwongozo wa wimbi la Coplanar unaweza kutoa utengaji bora karibu na saketi ya RF na saketi inayohitaji kuelekezwa karibu. Kati hii ina kondakta wa kati na ndege za ardhini upande wowote au chini. Njia bora ya kusambaza mawimbi ya mawimbi ya redio ni kusimamisha mistari ya mistari au miongozo ya mawimbi ya coplanar. Njia hizi mbili zinaweza kutoa utengano bora kati ya ishara na athari za RF.

Inashauriwa kutumia kinachojulikana "kupitia uzio" pande zote mbili za coplanar waveguide. Njia hii inaweza kutoa safu ya vias ya ardhi kwenye kila ndege ya ardhi ya chuma ya kondakta wa kati. Ufuatiliaji kuu unaoendesha katikati una ua kwa kila upande, na hivyo kutoa njia ya mkato kwa sasa ya kurudi kwenye ardhi chini. Njia hii inaweza kupunguza kiwango cha kelele kinachohusishwa na athari ya juu ya ripple ya ishara ya RF. Dielectric constant ya 4.5 inasalia kuwa sawa na nyenzo ya FR4 ya prepreg, wakati dielectric constant ya prepreg-kutoka microstrip, stripline au offset stripline-ni takriban 3.8 hadi 3.9.

Katika baadhi ya vifaa vinavyotumia ndege ya ardhini, vias vipofu vinaweza kutumika kuboresha utendakazi wa utengano wa capacitor ya nguvu na kutoa njia ya shunt kutoka kwa kifaa hadi chini. Njia ya shunt kwenda chini inaweza kufupisha urefu wa via. Hii inaweza kufikia madhumuni mawili: sio tu kuunda shunt au ardhi, lakini pia kupunguza umbali wa maambukizi ya vifaa na maeneo madogo, ambayo ni kipengele muhimu cha kubuni RF.