చిన్న పరిమాణం మరియు పరిమాణం కారణంగా, పెరుగుతున్న ధరించగలిగే IoT మార్కెట్ కోసం ఇప్పటికే ఉన్న ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ ప్రమాణాలు లేవు. ఈ ప్రమాణాలు రాకముందే, మేము బోర్డు స్థాయి అభివృద్ధిలో నేర్చుకున్న జ్ఞానం మరియు ఉత్పాదక అనుభవంపై ఆధారపడవలసి వచ్చింది మరియు వాటిని ప్రత్యేకమైన అభివృద్ధి చెందుతున్న సవాళ్లకు ఎలా ఉపయోగించాలో ఆలోచించాలి. మా ప్రత్యేక శ్రద్ధ అవసరమయ్యే మూడు ప్రాంతాలు ఉన్నాయి. అవి: సర్క్యూట్ బోర్డ్ ఉపరితల పదార్థాలు, RF/మైక్రోవేవ్ డిజైన్ మరియు RF ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు.
పిసిబి మెటీరియల్
“పిసిబి” సాధారణంగా లామినేట్లను కలిగి ఉంటుంది, వీటిని ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ ఎపోక్సీ (ఎఫ్ఆర్ 4), పాలిమైడ్ లేదా రోజర్స్ మెటీరియల్స్ లేదా ఇతర లామినేట్ పదార్థాలతో తయారు చేయవచ్చు. వేర్వేరు పొరల మధ్య ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాన్ని ప్రిప్రెగ్ అంటారు.
ధరించగలిగే పరికరాలకు అధిక విశ్వసనీయత అవసరం, కాబట్టి పిసిబి డిజైనర్లు FR4 (అత్యంత ఖర్చుతో కూడుకున్న పిసిబి తయారీ సామగ్రి) లేదా మరింత అధునాతన మరియు ఖరీదైన పదార్థాలను ఉపయోగించుకునే ఎంపికను ఎదుర్కొన్నప్పుడు, ఇది సమస్యగా మారుతుంది.
ధరించగలిగే పిసిబి అనువర్తనాలకు హై-స్పీడ్, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ మెటీరియల్స్ అవసరమైతే, FR4 ఉత్తమ ఎంపిక కాకపోవచ్చు. FR4 యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం (DK) 4.5, మరింత అధునాతన రోజర్స్ 4003 సిరీస్ మెటీరియల్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 3.55, మరియు బ్రదర్ సిరీస్ రోజర్స్ 4350 యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 3.66.
"లామినేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం వాక్యూమ్‌లోని కండక్టర్ల జత మధ్య కెపాసిటెన్స్ లేదా శక్తికి లామినేట్ దగ్గర ఒక జత కండక్టర్ల మధ్య కెపాసిటెన్స్ లేదా శక్తి యొక్క నిష్పత్తిని సూచిస్తుంది. అధిక పౌన encies పున్యాల వద్ద, చిన్న నష్టాన్ని కలిగి ఉండటం ఉత్తమం. అందువల్ల, రోగర్ 4350 4.ఆర్ 4 యొక్క ఎడారి స్థిరాంకంతో ఎక్కువ పౌన.
సాధారణ పరిస్థితులలో, ధరించగలిగే పరికరాల కోసం పిసిబి పొరల సంఖ్య 4 నుండి 8 పొరల వరకు ఉంటుంది. పొర నిర్మాణం యొక్క సూత్రం ఏమిటంటే, ఇది 8-పొర పిసిబి అయితే, అది తగినంత భూమి మరియు విద్యుత్ పొరలను అందించగలగాలి మరియు వైరింగ్ పొరను శాండ్విచ్ చేయగలగాలి. ఈ విధంగా, క్రాస్‌స్టాక్‌లోని అలల ప్రభావాన్ని కనిష్టంగా ఉంచవచ్చు మరియు విద్యుదయస్కాంత జోక్యం (EMI) గణనీయంగా తగ్గించవచ్చు.
సర్క్యూట్ బోర్డ్ లేఅవుట్ డిజైన్ దశలో, లేఅవుట్ ప్రణాళిక సాధారణంగా విద్యుత్ పంపిణీ పొరకు దగ్గరగా పెద్ద గ్రౌండ్ పొరను ఉంచడం. ఇది చాలా తక్కువ అలల ప్రభావాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు సిస్టమ్ శబ్దాన్ని కూడా దాదాపు సున్నాకి తగ్గించవచ్చు. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ఉపవ్యవస్థకు ఇది చాలా ముఖ్యం.
రోజర్స్ మెటీరియల్‌తో పోలిస్తే, FR4 అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద అధిక వెదజల్లడం కారకం (DF) ను కలిగి ఉంది. అధిక పనితీరు FR4 లామినేట్ల కోసం, DF విలువ 0.002, ఇది సాధారణ FR4 కన్నా మంచి పరిమాణం యొక్క క్రమం. అయితే, రోజర్స్ స్టాక్ 0.001 లేదా అంతకంటే తక్కువ మాత్రమే. అధిక పౌన frequency పున్య అనువర్తనాల కోసం FR4 పదార్థం ఉపయోగించినప్పుడు, చొప్పించే నష్టంలో గణనీయమైన వ్యత్యాసం ఉంటుంది. చొప్పించే నష్టాన్ని FR4, రోజర్స్ లేదా ఇతర పదార్థాలను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు పాయింట్ A నుండి పాయింట్ B వరకు సిగ్నల్ యొక్క విద్యుత్ నష్టంగా నిర్వచించబడింది.
సమస్యలను సృష్టించండి
ధరించగలిగే పిసిబికి కఠినమైన ఇంపెడెన్స్ నియంత్రణ అవసరం. ధరించగలిగే పరికరాలకు ఇది ఒక ముఖ్యమైన అంశం. ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్ క్లీనర్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అంతకుముందు, సిగ్నల్ మోసే జాడలకు ప్రామాణిక సహనం ± 10%. నేటి అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్లకు ఈ సూచిక స్పష్టంగా సరిపోదు. ప్రస్తుత అవసరం ± 7%, మరియు కొన్ని సందర్భాల్లో ± 5% లేదా అంతకంటే తక్కువ. ఈ పరామితి మరియు ఇతర వేరియబుల్స్ ఈ ధరించగలిగే పిసిబిల తయారీని ముఖ్యంగా కఠినమైన ఇంపెడెన్స్ నియంత్రణతో తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తాయి, తద్వారా వాటిని తయారు చేయగల వ్యాపారాల సంఖ్యను పరిమితం చేస్తుంది.
రోజర్స్ UHF పదార్థాలతో చేసిన లామినేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరమైన సహనం సాధారణంగా ± 2%వద్ద నిర్వహించబడుతుంది మరియు కొన్ని ఉత్పత్తులు ± 1%కూడా చేరుకోవచ్చు. దీనికి విరుద్ధంగా, FR4 లామినేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరమైన సహనం 10%వరకు ఉంటుంది. అందువల్ల, ఈ రెండు పదార్థాలను పోల్చండి రోజర్స్ చొప్పించే నష్టం ముఖ్యంగా తక్కువగా ఉందని కనుగొనవచ్చు. సాంప్రదాయ FR4 పదార్థాలతో పోలిస్తే, రోజర్స్ స్టాక్ యొక్క ప్రసార నష్టం మరియు చొప్పించే నష్టం సగం తక్కువ.
చాలా సందర్భాలలో, ఖర్చు చాలా ముఖ్యం. ఏదేమైనా, రోజర్స్ ఆమోదయోగ్యమైన ధర వద్ద తక్కువ-నష్ట అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ లామినేట్ పనితీరును అందించగలరు. వాణిజ్య అనువర్తనాల కోసం, రోజర్లను ఎపోక్సీ-ఆధారిత FR4 తో హైబ్రిడ్ పిసిబిగా తయారు చేయవచ్చు, వీటిలో కొన్ని పొరలు రోజర్స్ మెటీరియల్‌ను ఉపయోగిస్తాయి మరియు ఇతర పొరలు FR4 ను ఉపయోగిస్తాయి.
రోజర్స్ స్టాక్‌ను ఎన్నుకునేటప్పుడు, ఫ్రీక్వెన్సీ అనేది ప్రాధమిక పరిశీలన. ఫ్రీక్వెన్సీ 500MHz దాటినప్పుడు, పిసిబి డిజైనర్లు రోజర్స్ పదార్థాలను, ముఖ్యంగా RF/మైక్రోవేవ్ సర్క్యూట్ల కోసం ఎన్నుకుంటారు, ఎందుకంటే ఎగువ జాడలు ఇంపెడెన్స్ ద్వారా ఖచ్చితంగా నియంత్రించబడినప్పుడు ఈ పదార్థాలు అధిక పనితీరును అందిస్తాయి.
FR4 పదార్థంతో పోలిస్తే, రోజర్స్ పదార్థం తక్కువ విద్యుద్వాహక నష్టాన్ని కూడా అందిస్తుంది, మరియు దాని విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం విస్తృత పౌన frequency పున్య పరిధిలో స్థిరంగా ఉంటుంది. అదనంగా, రోజర్స్ పదార్థం అధిక పౌన frequency పున్య ఆపరేషన్ ద్వారా అవసరమైన తక్కువ చొప్పించే నష్ట పనితీరును అందిస్తుంది.
రోజర్స్ 4000 సిరీస్ మెటీరియల్స్ యొక్క థర్మల్ ఎక్స్‌పాన్షన్ (CTE) యొక్క గుణకం అద్భుతమైన డైమెన్షనల్ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంది. దీని అర్థం FR4 తో పోలిస్తే, పిసిబి చల్లని, వేడి మరియు చాలా వేడి రిఫ్లో టంకం చక్రాలకు గురైనప్పుడు, సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ మరియు సంకోచాన్ని అధిక పౌన frequency పున్యం మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత చక్రాల క్రింద స్థిరమైన పరిమితిలో నిర్వహించవచ్చు.
మిశ్రమ స్టాకింగ్ విషయంలో, రోజర్స్ మరియు అధిక-పనితీరు గల FR4 ను కలపడానికి సాధారణ తయారీ ప్రక్రియ సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించడం సులభం, కాబట్టి అధిక ఉత్పాదక దిగుబడిని సాధించడం చాలా సులభం. రోజర్స్ స్టాక్‌కు తయారీ ప్రక్రియ ద్వారా ప్రత్యేక అవసరం లేదు.
సాధారణ FR4 చాలా నమ్మదగిన విద్యుత్ పనితీరును సాధించదు, కాని అధిక-పనితీరు గల FR4 పదార్థాలు అధిక TG వంటి మంచి విశ్వసనీయత లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయి, ఇప్పటికీ తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవి, మరియు సాధారణ ఆడియో డిజైన్ నుండి సంక్లిష్టమైన మైక్రోవేవ్ అనువర్తనాల వరకు విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలలో ఉపయోగించవచ్చు.
RF/మైక్రోవేవ్ డిజైన్ పరిగణనలు
పోర్టబుల్ టెక్నాలజీ మరియు బ్లూటూత్ ధరించగలిగే పరికరాల్లో RF/మైక్రోవేవ్ అనువర్తనాలకు మార్గం సుగమం చేశాయి. నేటి ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధి మరింత డైనమిక్‌గా మారుతోంది. కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం, చాలా ఎక్కువ పౌన frequency పున్యం (VHF) ను 2GHz ~ 3GHz గా నిర్వచించారు. కానీ ఇప్పుడు మనం 10GHz నుండి 25GHz వరకు అల్ట్రా-హై ఫ్రీక్వెన్సీ (UHF) అనువర్తనాలను చూడవచ్చు.
అందువల్ల, ధరించగలిగే పిసిబి కోసం, ఆర్‌ఎఫ్ భాగానికి వైరింగ్ సమస్యలపై ఎక్కువ శ్రద్ధ అవసరం, మరియు సిగ్నల్‌లను విడిగా వేరు చేయాలి మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌లను ఉత్పత్తి చేసే జాడలను భూమి నుండి దూరంగా ఉంచాలి. ఇతర పరిశీలనలలో ఇవి ఉన్నాయి: బైపాస్ ఫిల్టర్, తగినంత డీకప్లింగ్ కెపాసిటర్లు, గ్రౌండింగ్ మరియు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ మరియు రిటర్న్ లైన్ రూపకల్పన దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.
బైపాస్ ఫిల్టర్ శబ్దం మరియు క్రాస్‌స్టాక్ యొక్క అలల ప్రభావాన్ని అణిచివేస్తుంది. డీకప్లింగ్ కెపాసిటర్లను పవర్ సిగ్నల్స్ మోసే పరికర పిన్‌లకు దగ్గరగా ఉంచాలి.
హై-స్పీడ్ ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు మరియు సిగ్నల్ సర్క్యూట్లకు శబ్దం సిగ్నల్స్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన జిట్టర్‌ను సున్నితంగా చేయడానికి పవర్ లేయర్ సిగ్నల్స్ మధ్య భూ పొరను ఉంచాలి. అధిక సిగ్నల్ వేగంతో, చిన్న ఇంపెడెన్స్ అసమతుల్యత అసమతుల్య ప్రసారం మరియు సిగ్నల్స్ యొక్క రిసెప్షన్‌కు కారణమవుతుంది, దీని ఫలితంగా వక్రీకరణ జరుగుతుంది. అందువల్ల, రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌కు సంబంధించిన ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్ సమస్యపై ప్రత్యేక శ్రద్ధ ఉండాలి, ఎందుకంటే రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్ అధిక వేగం మరియు ప్రత్యేక సహనం కలిగి ఉంటుంది.
RF ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లకు RF సిగ్నల్‌లను ఒక నిర్దిష్ట IC ఉపరితలం నుండి PCB కి ప్రసారం చేయడానికి నియంత్రిత ఇంపెడెన్స్ అవసరం. ఈ ప్రసార మార్గాలను బయటి పొర, పై పొర మరియు దిగువ పొరపై అమలు చేయవచ్చు లేదా మధ్య పొరలో రూపొందించవచ్చు.
పిసిబి ఆర్‌ఎఫ్ డిజైన్ లేఅవుట్ సమయంలో ఉపయోగించే పద్ధతులు మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్, ఫ్లోటింగ్ స్ట్రిప్ లైన్, కోప్లానార్ వేవ్‌గైడ్ లేదా గ్రౌండింగ్. మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ లోహం లేదా జాడల యొక్క స్థిర పొడవు మరియు మొత్తం గ్రౌండ్ ప్లేన్ లేదా దాని క్రింద నేరుగా గ్రౌండ్ ప్లేన్ యొక్క భాగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్ నిర్మాణంలో లక్షణ ఇంపెడెన్స్ 50Ω నుండి 75Ω వరకు ఉంటుంది.
ఫ్లోటింగ్ స్ట్రిప్‌లైన్ వైరింగ్ మరియు శబ్దం అణచివేత యొక్క మరొక పద్ధతి. ఈ పంక్తి లోపలి పొరపై స్థిర-వెడల్పు వైరింగ్ మరియు మధ్య కండక్టర్ పైన మరియు క్రింద ఒక పెద్ద గ్రౌండ్ ప్లేన్ ఉంటుంది. గ్రౌండ్ ప్లేన్ పవర్ ప్లేన్ మధ్య శాండ్విచ్ చేయబడింది, కాబట్టి ఇది చాలా ప్రభావవంతమైన గ్రౌండింగ్ ప్రభావాన్ని అందిస్తుంది. ధరించగలిగే PCB RF సిగ్నల్ వైరింగ్ కోసం ఇది ఇష్టపడే పద్ధతి.
కోప్లానార్ వేవ్‌గైడ్ RF సర్క్యూట్ మరియు సర్క్యూట్ దగ్గర మెరుగైన ఐసోలేషన్‌ను అందించగలదు. ఈ మాధ్యమం ఇరువైపులా లేదా క్రింద కేంద్ర కండక్టర్ మరియు గ్రౌండ్ విమానాలను కలిగి ఉంటుంది. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేయడానికి ఉత్తమ మార్గం స్ట్రిప్ లైన్లు లేదా కోప్లానార్ వేవ్‌గైడ్‌లను నిలిపివేయడం. ఈ రెండు పద్ధతులు సిగ్నల్ మరియు RF జాడల మధ్య మెరుగైన ఒంటరిగా అందించగలవు.
కోప్లానార్ వేవ్‌గైడ్ యొక్క రెండు వైపులా “కంచె ద్వారా” అని పిలవబడే వాటిని ఉపయోగించమని సిఫార్సు చేయబడింది. ఈ పద్ధతి సెంటర్ కండక్టర్ యొక్క ప్రతి మెటల్ గ్రౌండ్ విమానంలో వరుస గ్రౌండ్ వియాస్‌ను అందిస్తుంది. మధ్యలో నడుస్తున్న ప్రధాన ట్రేస్ ప్రతి వైపు కంచెలను కలిగి ఉంటుంది, తద్వారా దిగువ భూమికి తిరిగి ప్రవాహానికి సత్వరమార్గం అందిస్తుంది. ఈ పద్ధతి RF సిగ్నల్ యొక్క అధిక అలల ప్రభావంతో సంబంధం ఉన్న శబ్దం స్థాయిని తగ్గిస్తుంది. 4.5 యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ప్రిప్రెగ్ యొక్క FR4 పదార్థం వలె ఉంటుంది, అయితే మైక్రోస్ట్రిప్, స్ట్రిప్‌లైన్ లేదా ఆఫ్‌సెట్ స్ట్రిప్‌లైన్ నుండి ప్రిప్రెగ్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 3.8 నుండి 3.9 వరకు ఉంటుంది.
గ్రౌండ్ ప్లేన్‌ను ఉపయోగించే కొన్ని పరికరాల్లో, పవర్ కెపాసిటర్ యొక్క డీకౌప్లింగ్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మరియు పరికరం నుండి భూమికి షంట్ మార్గాన్ని అందించడానికి బ్లైండ్ వియాస్ ఉపయోగించవచ్చు. భూమికి షంట్ మార్గం VIA యొక్క పొడవును తగ్గించగలదు. ఇది రెండు ప్రయోజనాలను సాధించగలదు: మీరు షంట్ లేదా మైదానాన్ని సృష్టించడమే కాకుండా, చిన్న ప్రాంతాలతో పరికరాల ప్రసార దూరాన్ని తగ్గిస్తారు, ఇది ఒక ముఖ్యమైన RF డిజైన్ కారకం.