Kwa sababu ya saizi ndogo na saizi, karibu hakuna viwango vya bodi za mzunguko zilizochapishwa kwa soko linaloweza kuongezeka la IoT. Kabla ya viwango hivi kutoka, tulilazimika kutegemea maarifa na uzoefu wa utengenezaji uliojifunza katika maendeleo ya kiwango cha bodi na kufikiria juu ya jinsi ya kuzitumia kwa changamoto za kipekee zinazoibuka. Kuna maeneo matatu ambayo yanahitaji umakini wetu maalum. Ni: vifaa vya uso wa bodi ya mzunguko, muundo wa RF/microwave na mistari ya maambukizi ya RF.

Vifaa vya PCB

"PCB" kwa ujumla ina laminates, ambayo inaweza kufanywa kwa epoxy iliyoimarishwa na nyuzi (FR4), vifaa vya polyimide au Rogers au vifaa vingine vya laminate. Vifaa vya kuhami kati ya tabaka tofauti huitwa prepreg.

Vifaa vinavyoweza kuvaliwa vinahitaji kuegemea juu, kwa hivyo wakati wabuni wa PCB wanakabiliwa na uchaguzi wa kutumia FR4 (vifaa vya gharama kubwa zaidi vya utengenezaji wa PCB) au vifaa vya juu zaidi na vya bei ghali, hii itakuwa shida.

Ikiwa programu za PCB zinazoweza kuvaliwa zinahitaji vifaa vya kasi, vya kiwango cha juu, FR4 inaweza kuwa sio chaguo bora. Dielectric mara kwa mara (DK) ya FR4 ni 4.5, dielectric mara kwa mara ya vifaa vya juu zaidi vya Rogers 4003 ni 3.55, na dielectric mara kwa mara ya safu ya ndugu Rogers 4350 ni 3.66.

"Dielectric mara kwa mara ya laminate inahusu uwiano wa uwezo au nishati kati ya jozi ya conductors karibu na laminate kwa uwezo au nishati kati ya jozi ya conductors katika utupu. Katika masafa ya juu, ni bora kuwa na hasara ndogo.

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

Katika hatua ya muundo 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, na kelele ya mfumo pia inaweza kupunguzwa kwa karibu sifuri. Hii ni muhimu sana kwa mfumo wa mzunguko wa redio.

Ikilinganishwa na nyenzo za Rogers, FR4 ina sababu ya juu ya utaftaji (DF), haswa kwa masafa ya juu. Kwa utendaji wa juu wa FR4, thamani ya DF ni karibu 0.002, ambayo ni agizo la ukubwa bora kuliko FR4 ya kawaida. Walakini, stack ya Rogers ni 0.001 tu au chini. Wakati nyenzo za FR4 zinatumika kwa matumizi ya masafa ya juu, kutakuwa na tofauti kubwa katika upotezaji wa kuingizwa. Upotezaji wa kuingiza hufafanuliwa kama upotezaji wa nguvu ya ishara kutoka kwa uhakika A hadi uhakika B wakati wa kutumia FR4, Rogers au vifaa vingine.

tengeneza shida

PCB inayoweza kuvaliwa inahitaji udhibiti mkali wa kuingiza. Hii ni jambo muhimu kwa vifaa vinavyoweza kuvaliwa. Ulinganisho wa kuingilia unaweza kutoa maambukizi ya ishara safi. Hapo awali, uvumilivu wa kawaida wa athari za kubeba ishara ilikuwa ± 10%. Kiashiria hiki ni wazi kuwa haitoshi kwa mzunguko wa leo wa hali ya juu na mizunguko ya kasi. Sharti la sasa ni ± 7%, na katika hali zingine hata ± 5% au chini. Param hii na anuwai zingine zitaathiri vibaya utengenezaji wa PCB hizi zinazoweza kuvaliwa na udhibiti madhubuti wa kuingiza, na hivyo kupunguza idadi ya biashara ambazo zinaweza kuzitengeneza.

Uvumilivu wa mara kwa mara wa dielectric ya laminate iliyotengenezwa na vifaa vya Rogers UHF kwa ujumla huhifadhiwa kwa ± 2%, na bidhaa zingine zinaweza kufikia ± 1%. Kwa kulinganisha, uvumilivu wa mara kwa mara wa dielectric ya laminate ya FR4 ni juu kama 10%. Kwa hivyo, kulinganisha vifaa hivi viwili vinaweza kupatikana kuwa upotezaji wa kuingizwa kwa Rogers ni chini sana. Ikilinganishwa na vifaa vya jadi vya FR4, upotezaji wa maambukizi na upotezaji wa kuingizwa kwa stack ya Rogers ni nusu ya chini.

Katika hali nyingi, gharama ni muhimu zaidi. Walakini, Rogers inaweza kutoa utendaji mdogo wa kiwango cha juu cha kiwango cha juu katika kiwango cha bei kinachokubalika. Kwa matumizi ya kibiashara, Rogers inaweza kufanywa kuwa PCB ya mseto na FR4 ya msingi wa Epoxy, tabaka zingine ambazo hutumia vifaa vya Rogers, na tabaka zingine hutumia FR4.

Wakati wa kuchagua stack ya Rogers, frequency ndio maanani ya msingi. Wakati frequency inazidi 500MHz, wabuni wa PCB huwa wanachagua vifaa vya Rogers, haswa kwa mizunguko ya RF/microwave, kwa sababu vifaa hivi vinaweza kutoa utendaji wa hali ya juu wakati athari za juu zinadhibitiwa kwa nguvu.

Ikilinganishwa na nyenzo za FR4, vifaa vya Rogers pia vinaweza kutoa upotezaji wa chini wa dielectric, na dielectric yake mara kwa mara iko katika safu ya masafa mapana. Kwa kuongezea, vifaa vya Rogers vinaweza kutoa utendaji bora wa upotezaji wa chini unaohitajika na operesheni ya masafa ya juu.

Mgawo wa upanuzi wa mafuta (CTE) ya vifaa vya safu ya Rogers 4000 ina utulivu bora wa hali. Hii inamaanisha kuwa ikilinganishwa na FR4, wakati PCB inapopitia mizunguko ya baridi, moto na moto sana, upanuzi wa mafuta na contraction ya bodi ya mzunguko inaweza kudumishwa kwa kikomo thabiti chini ya mzunguko wa juu na mizunguko ya joto ya juu.

Katika kesi ya kuweka mchanganyiko, ni rahisi kutumia teknolojia ya mchakato wa utengenezaji wa kawaida kuchanganya Rogers na utendaji wa juu wa FR4 pamoja, kwa hivyo ni rahisi kufikia mavuno ya juu ya utengenezaji. Stack ya Rogers haiitaji mchakato maalum kupitia maandalizi.

FR4 ya kawaida haiwezi kufikia utendaji wa umeme wa kuaminika sana, lakini vifaa vya juu vya utendaji wa FR4 vina sifa nzuri za kuegemea, kama vile TG ya juu, bado gharama ndogo, na inaweza kutumika katika matumizi anuwai, kutoka kwa muundo rahisi wa sauti hadi matumizi tata ya microwave.

Mawazo ya muundo wa RF/microwave

Teknolojia inayoweza kusonga na Bluetooth imeweka njia ya matumizi ya RF/microwave katika vifaa vinavyoweza kuvaliwa. Aina ya masafa ya leo inazidi kuwa na nguvu zaidi. Miaka michache iliyopita, frequency ya juu sana (VHF) ilifafanuliwa kama 2GHz ~ 3GHz. Lakini sasa tunaweza kuona matumizi ya kiwango cha juu (UHF) kutoka 10GHz hadi 25GHz.

Kwa hivyo, kwa PCB inayoweza kuvaliwa, sehemu ya RF inahitaji umakini zaidi kwa maswala ya wiring, na ishara zinapaswa kutengwa kando, na athari ambazo hutoa ishara za hali ya juu zinapaswa kuwekwa mbali na ardhi. Mawazo mengine ni pamoja na: kutoa kichujio cha kupita, capacitors za kutosha za kupungua, kutuliza, na kubuni mstari wa maambukizi na mstari wa kurudi kuwa karibu sawa.

Kichujio cha Bypass kinaweza kukandamiza athari mbaya ya yaliyomo ya kelele na crosstalk. Vipimo vya kupunguka vinahitaji kuwekwa karibu na pini za kifaa zilizobeba ishara za nguvu.

Mistari ya maambukizi ya kasi kubwa na mizunguko ya ishara inahitaji safu ya ardhi kuwekwa kati ya ishara za safu ya nguvu ili laini jitter inayotokana na ishara za kelele. Kwa kasi ya juu ya ishara, mismatches ndogo za kuingilia zitasababisha maambukizi yasiyokuwa na usawa na mapokezi ya ishara, na kusababisha kupotosha. Kwa hivyo, umakini maalum lazima ulipwe kwa shida ya kulinganisha ya kuingiliana inayohusiana na ishara ya frequency ya redio, kwa sababu ishara ya frequency ya redio ina kasi kubwa na uvumilivu maalum.

Mistari ya maambukizi ya RF inahitaji uingizwaji uliodhibitiwa ili kusambaza ishara za RF kutoka kwa sehemu maalum ya IC hadi PCB. Mistari hii ya maambukizi inaweza kutekelezwa kwenye safu ya nje, safu ya juu, na safu ya chini, au inaweza kubuniwa katika safu ya kati.

Njia zinazotumiwa wakati wa mpangilio wa muundo wa PCB RF ni mstari wa microstrip, mstari wa strip wa kuelea, wimbi la Coplanar au kutuliza. Mstari wa kipaza sauti una urefu wa chuma au athari na ndege nzima ya ardhi au sehemu ya ndege ya ardhini moja kwa moja chini yake. Uingiliaji wa tabia katika muundo wa jumla wa mstari wa kipaza sauti unaanzia 50Ω hadi 75Ω.

Stripline ya kuelea ni njia nyingine ya wiring na kukandamiza kelele. Mstari huu una wiring ya upana wa kudumu kwenye safu ya ndani na ndege kubwa ya ardhini hapo juu na chini ya kondakta wa katikati. Ndege ya ardhini imepangwa kati ya ndege ya nguvu, kwa hivyo inaweza kutoa athari nzuri ya kutuliza. Hii ndio njia inayopendelea ya wiring ya ishara ya PCB RF inayoweza kuvaliwa.

Coplanar Waveguide inaweza kutoa kutengwa bora karibu na mzunguko wa RF na mzunguko ambao unahitaji kusambazwa karibu. Kati hii ina conductor ya kati na ndege za ardhini pande zote au chini. Njia bora ya kusambaza ishara za masafa ya redio ni kusimamisha mistari ya strip au wimbi la Coplanar. Njia hizi mbili zinaweza kutoa kutengwa bora kati ya ishara na athari za RF.

Inashauriwa kutumia kinachojulikana kama "kupitia uzio" pande zote za wimbi la Coplanar. Njia hii inaweza kutoa safu ya vias ya ardhini kwenye kila ndege ya chuma ya kondakta wa kituo. Ufuatiliaji kuu unaoendesha katikati una uzio kila upande, na hivyo kutoa njia ya mkato ya kurudi sasa chini. Njia hii inaweza kupunguza kiwango cha kelele kinachohusishwa na athari kubwa ya ishara ya RF. Dielectric mara kwa mara ya 4.5 inabaki sawa na nyenzo za FR4 za prepreg, wakati dielectric mara kwa mara ya prepreg -kutoka microstrip, stripline au stripline -ni karibu 3.8 hadi 3.9.

Katika vifaa vingine ambavyo hutumia ndege ya ardhini, vipofu vipofu vinaweza kutumiwa kuboresha utendaji wa kupunguka wa capacitor ya nguvu na kutoa njia ya shunt kutoka kifaa hadi ardhini. Njia ya shunt kwenda ardhini 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 sababu muhimu ya muundo wa RF.