சிறிய அளவு மற்றும் அளவு காரணமாக, வளர்ந்து வரும் அணியக்கூடிய IoT சந்தைக்கு தற்போதுள்ள அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு தரநிலைகள் எதுவும் இல்லை. இந்த தரநிலைகள் வெளிவருவதற்கு முன், போர்டு-லெவல் மேம்பாட்டில் கற்றுக்கொண்ட அறிவு மற்றும் உற்பத்தி அனுபவத்தை நாம் நம்பியிருக்க வேண்டியிருந்தது மற்றும் தனித்துவமான வளர்ந்து வரும் சவால்களுக்கு அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பதைப் பற்றி சிந்திக்க வேண்டும். எங்கள் சிறப்பு கவனம் தேவைப்படும் மூன்று பகுதிகள் உள்ளன. அவை: சர்க்யூட் போர்டு மேற்பரப்பு பொருட்கள், RF/மைக்ரோவேவ் வடிவமைப்பு மற்றும் RF டிரான்ஸ்மிஷன் லைன்கள்.

பிசிபி பொருள்

"PCB" பொதுவாக லேமினேட்களைக் கொண்டுள்ளது, இது ஃபைபர்-ரீன்ஃபோர்ஸ்டு எபோக்சி (FR4), பாலிமைடு அல்லது ரோஜர்ஸ் பொருட்கள் அல்லது பிற லேமினேட் பொருட்களால் செய்யப்படலாம். வெவ்வேறு அடுக்குகளுக்கு இடையில் உள்ள இன்சுலேடிங் பொருள் ஒரு prepreg என்று அழைக்கப்படுகிறது.

அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு அதிக நம்பகத்தன்மை தேவைப்படுகிறது, எனவே PCB வடிவமைப்பாளர்கள் FR4 (மிகவும் செலவு குறைந்த PCB உற்பத்திப் பொருள்) அல்லது மேம்பட்ட மற்றும் அதிக விலையுயர்ந்த பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதைத் தேர்ந்தெடுக்கும் போது, ​​இது ஒரு சிக்கலாக மாறும்.

அணியக்கூடிய PCB பயன்பாடுகளுக்கு அதிவேக, அதிக அதிர்வெண் கொண்ட பொருட்கள் தேவைப்பட்டால், FR4 சிறந்த தேர்வாக இருக்காது. FR4 இன் மின்கடத்தா மாறிலி (Dk) 4.5 ஆகும், மேலும் மேம்பட்ட ரோஜர்ஸ் 4003 தொடர் பொருளின் மின்கடத்தா மாறிலி 3.55 ஆகும், மற்றும் சகோதரர் தொடரான ​​ரோஜர்ஸ் 4350 இன் மின்கடத்தா மாறிலி 3.66 ஆகும்.

"லேமினேட்டின் மின்கடத்தா மாறிலியானது, லேமினேட் அருகே ஒரு ஜோடி கடத்திகளுக்கு இடையே உள்ள கொள்ளளவு அல்லது ஆற்றலின் விகிதத்தை வெற்றிடத்தில் உள்ள ஜோடி கடத்திகளுக்கு இடையே உள்ள கொள்ளளவு அல்லது ஆற்றலைக் குறிக்கிறது. அதிக அதிர்வெண்களில், சிறிய இழப்பு ஏற்படுவது சிறந்தது. எனவே, 4.5 மின்கடத்தா மாறிலியுடன் FR4 ஐ விட 3.66 மின்கடத்தா மாறிலியுடன் கூடிய ரோஜர் 4350 அதிக அதிர்வெண் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது.

சாதாரண சூழ்நிலையில், அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கான PCB அடுக்குகளின் எண்ணிக்கை 4 முதல் 8 அடுக்குகள் வரை இருக்கும். அடுக்கு கட்டுமானத்தின் கொள்கை என்னவென்றால், அது 8-அடுக்கு பிசிபியாக இருந்தால், அது போதுமான தரை மற்றும் சக்தி அடுக்குகளை வழங்க முடியும் மற்றும் வயரிங் லேயரை சாண்ட்விச் செய்ய முடியும். இந்த வழியில், க்ரோஸ்டாக்கில் உள்ள சிற்றலை விளைவை குறைந்தபட்சமாக வைத்திருக்க முடியும் மற்றும் மின்காந்த குறுக்கீட்டை (EMI) கணிசமாக குறைக்க முடியும்.

சர்க்யூட் போர்டு லேஅவுட் வடிவமைப்பு கட்டத்தில், லேஅவுட் திட்டம் பொதுவாக மின் விநியோக அடுக்குக்கு அருகில் ஒரு பெரிய தரை அடுக்கை வைக்க வேண்டும். இது மிகக் குறைந்த சிற்றலை விளைவை உருவாக்கும், மேலும் கணினி இரைச்சலையும் கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியமாகக் குறைக்கலாம். ரேடியோ அலைவரிசை துணை அமைப்பிற்கு இது மிகவும் முக்கியமானது.

ரோஜர்ஸ் மெட்டீரியலுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​எஃப்ஆர்4 அதிக சிதறல் காரணி (டிஎஃப்), குறிப்பாக அதிக அதிர்வெண்ணில் உள்ளது. அதிக செயல்திறன் கொண்ட FR4 லேமினேட்களுக்கு, Df மதிப்பு சுமார் 0.002 ஆகும், இது சாதாரண FR4 ஐ விட சிறந்த அளவாகும். இருப்பினும், ரோஜர்ஸ் ஸ்டாக் 0.001 அல்லது குறைவாக உள்ளது. அதிக அதிர்வெண் பயன்பாடுகளுக்கு FR4 பொருள் பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​செருகும் இழப்பில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு இருக்கும். எஃப்ஆர்4, ரோஜர்ஸ் அல்லது பிற பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் போது புள்ளி A முதல் புள்ளி B வரையிலான சமிக்ஞையின் சக்தி இழப்பு என செருகும் இழப்பு வரையறுக்கப்படுகிறது.

பிரச்சனைகளை உருவாக்குகின்றன

அணியக்கூடிய PCBக்கு கடுமையான மின்மறுப்புக் கட்டுப்பாடு தேவை. அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு இது ஒரு முக்கியமான காரணியாகும். மின்மறுப்பு பொருத்தம் தூய்மையான சமிக்ஞை பரிமாற்றத்தை உருவாக்க முடியும். முன்னதாக, சிக்னல் சுமந்து செல்லும் தடயங்களுக்கான நிலையான சகிப்புத்தன்மை ± 10% ஆக இருந்தது. இன்றைய உயர் அதிர்வெண் மற்றும் அதிவேக சுற்றுகளுக்கு இந்த காட்டி போதுமானதாக இல்லை. தற்போதைய தேவை ±7%, சில சமயங்களில் ±5% அல்லது அதற்கும் குறைவாக உள்ளது. இந்த அளவுரு மற்றும் பிற மாறிகள் இந்த அணியக்கூடிய PCBகளின் உற்பத்தியை குறிப்பாக கடுமையான மின்மறுப்புக் கட்டுப்பாட்டுடன் கடுமையாகப் பாதிக்கும், இதனால் அவற்றை உற்பத்தி செய்யக்கூடிய வணிகங்களின் எண்ணிக்கையைக் கட்டுப்படுத்தும்.

ரோஜர்ஸ் UHF பொருட்களால் செய்யப்பட்ட லேமினேட்டின் மின்கடத்தா நிலையான சகிப்புத்தன்மை பொதுவாக ± 2% இல் பராமரிக்கப்படுகிறது, மேலும் சில தயாரிப்புகள் ± 1% ஐ அடையலாம். இதற்கு மாறாக, FR4 லேமினேட்டின் மின்கடத்தா நிலையான சகிப்புத்தன்மை 10% வரை அதிகமாக உள்ளது. எனவே, இந்த இரண்டு பொருட்களையும் ஒப்பிட்டுப் பாருங்கள், ரோஜர்ஸின் செருகும் இழப்பு குறிப்பாக குறைவாக இருப்பதைக் காணலாம். பாரம்பரிய FR4 பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ரோஜர்ஸ் அடுக்கின் பரிமாற்ற இழப்பு மற்றும் செருகும் இழப்பு பாதி குறைவாக உள்ளது.

பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், செலவு மிக முக்கியமானது. இருப்பினும், ரோஜர்ஸ் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த இழப்பு உயர் அதிர்வெண் லேமினேட் செயல்திறனை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய விலையில் வழங்க முடியும். வணிகப் பயன்பாடுகளுக்கு, ரோஜர்ஸ் எபோக்சி-அடிப்படையிலான FR4 உடன் ஒரு கலப்பின PCB ஆக உருவாக்கப்படலாம், சில அடுக்குகள் ரோஜர்ஸ் பொருளைப் பயன்படுத்துகின்றன, மற்ற அடுக்குகள் FR4 ஐப் பயன்படுத்துகின்றன.

ரோஜர்ஸ் அடுக்கைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது, ​​அதிர்வெண் முதன்மைக் கருத்தில் கொள்ளப்படுகிறது. அதிர்வெண் 500MHz ஐத் தாண்டும் போது, ​​PCB வடிவமைப்பாளர்கள் ரோஜர்ஸ் பொருட்களைத் தேர்வு செய்கிறார்கள், குறிப்பாக RF/மைக்ரோவேவ் சர்க்யூட்டுகளுக்கு, ஏனெனில் மேல் தடயங்கள் கண்டிப்பாக மின்மறுப்பு மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படும் போது இந்த பொருட்கள் அதிக செயல்திறனை வழங்க முடியும்.

FR4 பொருளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ரோஜர்ஸ் பொருள் குறைந்த மின்கடத்தா இழப்பை வழங்க முடியும், மேலும் அதன் மின்கடத்தா மாறிலி பரந்த அதிர்வெண் வரம்பில் நிலையானது. கூடுதலாக, ரோஜர்ஸ் பொருள் அதிக அதிர்வெண் செயல்பாட்டிற்கு தேவையான சிறந்த குறைந்த செருகும் இழப்பு செயல்திறனை வழங்க முடியும்.

ரோஜர்ஸ் 4000 தொடர் பொருட்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகம் (CTE) சிறந்த பரிமாண நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. இதன் பொருள் FR4 உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​PCB குளிர், சூடான மற்றும் மிகவும் சூடான ரீஃப்ளோ சாலிடரிங் சுழற்சிகளுக்கு உட்படும் போது, ​​சர்க்யூட் போர்டின் வெப்ப விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கம் அதிக அதிர்வெண் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை சுழற்சிகளின் கீழ் நிலையான வரம்பில் பராமரிக்கப்படும்.

கலப்பு அடுக்கி வைக்கும் விஷயத்தில், ரோஜர்ஸ் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட FR4 ஆகியவற்றை ஒன்றாகக் கலக்க பொதுவான உற்பத்தி செயல்முறை தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவது எளிதானது, எனவே அதிக உற்பத்தி விளைச்சலை அடைவது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. ரோஜர்ஸ் ஸ்டேக்கிற்கு தயாரிப்பு செயல்முறை மூலம் சிறப்பு தேவையில்லை.

பொதுவான FR4 மிகவும் நம்பகமான மின் செயல்திறனை அடைய முடியாது, ஆனால் உயர் செயல்திறன் கொண்ட FR4 பொருட்கள் நல்ல நம்பகத்தன்மை பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அதிக Tg, இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த விலை, மேலும் எளிய ஆடியோ வடிவமைப்பு முதல் சிக்கலான மைக்ரோவேவ் பயன்பாடுகள் வரை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படலாம். .

RF/மைக்ரோவேவ் வடிவமைப்பு பரிசீலனைகள்

போர்ட்டபிள் தொழில்நுட்பம் மற்றும் புளூடூத் அணியக்கூடிய சாதனங்களில் RF/மைக்ரோவேவ் பயன்பாடுகளுக்கு வழி வகுத்துள்ளது. இன்றைய அதிர்வெண் வரம்பு மேலும் மேலும் மாறும். சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, மிக அதிக அதிர்வெண் (VHF) 2GHz~3GHz என வரையறுக்கப்பட்டது. ஆனால் இப்போது நாம் 10GHz முதல் 25GHz வரையிலான அதி-உயர் அதிர்வெண் (UHF) பயன்பாடுகளைக் காணலாம்.

எனவே, அணியக்கூடிய PCBக்கு, RF பகுதிக்கு வயரிங் சிக்கல்களில் அதிக கவனம் தேவைப்படுகிறது, மேலும் சிக்னல்கள் தனித்தனியாக பிரிக்கப்பட வேண்டும், மேலும் அதிக அதிர்வெண் சமிக்ஞைகளை உருவாக்கும் தடயங்கள் தரையில் இருந்து விலகி இருக்க வேண்டும். மற்ற கருத்தில் பின்வருவன அடங்கும்: ஒரு பைபாஸ் வடிகட்டி, போதுமான துண்டிக்கும் மின்தேக்கிகள், தரையிறக்கம் மற்றும் டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் மற்றும் ரிட்டர்ன் லைன் கிட்டத்தட்ட சமமாக இருக்கும்படி வடிவமைத்தல்.

பைபாஸ் வடிகட்டி சத்தம் உள்ளடக்கம் மற்றும் க்ரோஸ்டாக்கின் சிற்றலை விளைவை அடக்க முடியும். துண்டிக்கும் மின்தேக்கிகள் பவர் சிக்னல்களைக் கொண்டு செல்லும் சாதன ஊசிகளுக்கு அருகில் வைக்கப்பட வேண்டும்.

அதிவேக டிரான்ஸ்மிஷன் லைன்கள் மற்றும் சிக்னல் சர்க்யூட்களுக்கு சத்தம் சிக்னல்கள் மூலம் உருவாகும் நடுக்கத்தை மென்மையாக்க பவர் லேயர் சிக்னல்களுக்கு இடையே தரை அடுக்கை வைக்க வேண்டும். அதிக சமிக்ஞை வேகத்தில், சிறிய மின்மறுப்பு பொருத்தமின்மை சமநிலையற்ற பரிமாற்றம் மற்றும் சமிக்ஞைகளின் வரவேற்பை ஏற்படுத்தும், இதன் விளைவாக சிதைவு ஏற்படும். எனவே, ரேடியோ அதிர்வெண் சமிக்ஞை தொடர்பான மின்மறுப்பு பொருத்தம் சிக்கலுக்கு சிறப்பு கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும், ஏனெனில் ரேடியோ அதிர்வெண் சமிக்ஞை அதிக வேகம் மற்றும் சிறப்பு சகிப்புத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

ஒரு குறிப்பிட்ட IC அடி மூலக்கூறிலிருந்து PCB க்கு RF சிக்னல்களை அனுப்ப RF டிரான்ஸ்மிஷன் லைன்களுக்கு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மின்மறுப்பு தேவைப்படுகிறது. இந்த டிரான்ஸ்மிஷன் கோடுகள் வெளிப்புற அடுக்கு, மேல் அடுக்கு மற்றும் கீழ் அடுக்கு ஆகியவற்றில் செயல்படுத்தப்படலாம் அல்லது நடுத்தர அடுக்கில் வடிவமைக்கப்படலாம்.

PCB RF வடிவமைப்பு வடிவமைப்பின் போது பயன்படுத்தப்படும் முறைகள் மைக்ரோஸ்டிரிப் லைன், ஃப்ளோட்டிங் ஸ்ட்ரிப் லைன், கோப்லனர் அலை வழிகாட்டி அல்லது கிரவுண்டிங் ஆகும். மைக்ரோஸ்ட்ரிப் கோடு என்பது உலோகம் அல்லது சுவடுகளின் நிலையான நீளம் மற்றும் முழு தரை விமானம் அல்லது தரை விமானத்தின் ஒரு பகுதியை நேரடியாக கீழே கொண்டுள்ளது. பொது மைக்ரோஸ்ட்ரிப் வரி அமைப்பில் உள்ள பண்பு மின்மறுப்பு 50Ω முதல் 75Ω வரை இருக்கும்.

ஃப்ளோட்டிங் ஸ்ட்ரிப்லைன் என்பது வயரிங் மற்றும் சத்தத்தை அடக்குவதற்கான மற்றொரு முறையாகும். இந்த வரியானது உள் அடுக்கில் நிலையான அகல வயரிங் மற்றும் மையக் கடத்திக்கு மேலேயும் கீழேயும் ஒரு பெரிய தரை விமானத்தைக் கொண்டுள்ளது. தரை விமானம் மின் விமானத்திற்கு இடையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, எனவே இது மிகவும் பயனுள்ள தரையிறங்கும் விளைவை அளிக்கும். அணியக்கூடிய PCB RF சிக்னல் வயரிங்க்கு இது விருப்பமான முறையாகும்.

கோப்லனர் அலை வழிகாட்டி RF சுற்றுக்கு அருகில் சிறந்த தனிமைப்படுத்தலை வழங்க முடியும். இந்த ஊடகம் ஒரு மைய கடத்தி மற்றும் இருபுறமும் அல்லது கீழே தரை விமானங்களையும் கொண்டுள்ளது. ரேடியோ அதிர்வெண் சிக்னல்களை அனுப்புவதற்கான சிறந்த வழி ஸ்ட்ரிப் கோடுகள் அல்லது கோப்லனர் அலை வழிகாட்டிகளை இடைநிறுத்துவதாகும். இந்த இரண்டு முறைகளும் சமிக்ஞை மற்றும் RF தடயங்களுக்கு இடையில் சிறந்த தனிமைப்படுத்தலை வழங்க முடியும்.

கோப்லானர் அலை வழிகாட்டியின் இருபுறமும் "வேலி வழியாக" என்று அழைக்கப்படுவதைப் பயன்படுத்த பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. இந்த முறை மையக் கடத்தியின் ஒவ்வொரு உலோக தரை விமானத்திலும் ஒரு வரிசையான தரை வழியாக வழங்க முடியும். நடுவில் இயங்கும் முக்கிய சுவடு ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் வேலிகளைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் கீழே தரையில் திரும்பும் மின்னோட்டத்திற்கான குறுக்குவழியை வழங்குகிறது. இந்த முறை RF சமிக்ஞையின் உயர் சிற்றலை விளைவுடன் தொடர்புடைய இரைச்சல் அளவைக் குறைக்கும். 4.5 இன் மின்கடத்தா மாறிலி ப்ரீப்ரெக்கின் FR4 பொருளாகவே உள்ளது, அதே சமயம் ப்ரீப்ரெக்கின் மின்கடத்தா மாறிலி-மைக்ரோஸ்டிரிப், ஸ்ட்ரிப்லைன் அல்லது ஆஃப்செட் ஸ்ட்ரிப்லைன்-சுமார் 3.8 முதல் 3.9 வரை இருக்கும்.

தரை விமானத்தைப் பயன்படுத்தும் சில சாதனங்களில், பவர் கேபாசிட்டரின் துண்டிப்பு செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், சாதனத்திலிருந்து தரைக்கு ஒரு ஷன்ட் பாதையை வழங்கவும் பிளைண்ட் வயாஸ் பயன்படுத்தப்படலாம். தரைக்கு செல்லும் பாதையின் நீளத்தை குறைக்கலாம். இது இரண்டு நோக்கங்களை அடைய முடியும்: நீங்கள் ஒரு ஷன்ட் அல்லது தரையை உருவாக்குவது மட்டுமல்லாமல், சிறிய பகுதிகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் பரிமாற்ற தூரத்தையும் குறைக்கலாம், இது ஒரு முக்கியமான RF வடிவமைப்பு காரணியாகும்.