Nitori iwọn kekere ati iwọn, o fẹrẹ ko si awọn iṣedede igbimọ Circuit titẹjade tẹlẹ fun ọja IoT wearable ti ndagba. Ṣaaju ki awọn iṣedede wọnyi to jade, a ni lati gbẹkẹle imọ ati iriri iṣelọpọ ti a kọ ni idagbasoke ipele-igbimọ ati ronu bi a ṣe le lo wọn si awọn italaya alailẹgbẹ ti n yọ jade. Awọn agbegbe mẹta wa ti o nilo akiyesi pataki wa. Wọn jẹ: awọn ohun elo dada igbimọ Circuit, apẹrẹ RF/microwave ati awọn laini gbigbe RF.

PCB ohun elo

“PCB” ni gbogbogbo ni awọn laminates, eyiti o le jẹ ti epoxy-fiber-fiber epoxy (FR4), polyimide tabi awọn ohun elo Rogers tabi awọn ohun elo laminate miiran. Awọn ohun elo idabobo laarin awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi ni a npe ni prepreg.

Awọn ohun elo ti o wọ nilo igbẹkẹle giga, nitorinaa nigbati awọn apẹẹrẹ PCB ba dojuko yiyan ti lilo FR4 (awọn ohun elo iṣelọpọ PCB ti o munadoko julọ) tabi awọn ohun elo to ti ni ilọsiwaju ati awọn ohun elo gbowolori diẹ sii, eyi yoo di iṣoro.

Ti awọn ohun elo PCB wearable nilo iyara giga, awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ giga, FR4 le ma jẹ yiyan ti o dara julọ. Awọn dielectric ibakan (Dk) ti FR4 ni 4.5, awọn dielectric ibakan ti awọn diẹ to ti ni ilọsiwaju Rogers 4003 jara ohun elo jẹ 3.55, ati awọn dielectric ibakan ti awọn arakunrin jara Rogers 4350 ni 3,66.

“Ibakan dielectric ti laminate n tọka si ipin ti agbara tabi agbara laarin bata ti awọn oludari nitosi laminate si agbara tabi agbara laarin awọn oludari meji ni igbale. Ni awọn igbohunsafẹfẹ giga, o dara julọ lati ni pipadanu kekere kan. Nitorina, Roger 4350 pẹlu dielectric ibakan ti 3.66 jẹ diẹ dara julọ fun awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ ti o ga ju FR4 pẹlu iwọn ilawọn dielectric ti 4.5.

Labẹ awọn ipo deede, nọmba awọn fẹlẹfẹlẹ PCB fun awọn ẹrọ ti o wọ lati awọn ipele 4 si 8. Ilana ti ikole Layer ni pe ti o ba jẹ PCB-Layer 8, o yẹ ki o ni anfani lati pese ilẹ ti o to ati awọn ipele agbara ati ipanu kan Layer onirin. Ni ọna yii, ipa ripple ni crosstalk le jẹ ki o kere ju ati kikọlu itanna (EMI) le dinku ni pataki.

Ni ipele apẹrẹ iṣeto igbimọ Circuit, ero iṣeto ni gbogbogbo lati gbe ipele ilẹ nla kan ti o sunmọ si Layer pinpin agbara. Eyi le ṣe ipa ipa ripple pupọ, ati ariwo eto tun le dinku si fere odo. Eyi ṣe pataki paapaa fun eto isale igbohunsafẹfẹ redio.

Ti a bawe pẹlu ohun elo Rogers, FR4 ni ipin ipinfunni ti o ga julọ (Df), paapaa ni igbohunsafẹfẹ giga. Fun awọn laminates FR4 ti o ga julọ, iye Df jẹ nipa 0.002, eyiti o jẹ aṣẹ titobi dara ju FR4 lasan lọ. Sibẹsibẹ, akopọ Rogers jẹ 0.001 nikan tabi kere si. Nigbati a ba lo ohun elo FR4 fun awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ giga, iyatọ nla yoo wa ninu pipadanu ifibọ. Pipadanu ifibọ jẹ asọye bi ipadanu agbara ifihan agbara lati aaye A si aaye B nigba lilo FR4, Rogers tabi awọn ohun elo miiran.

ṣẹda awọn iṣoro

PCB ti o le wọ nilo iṣakoso ikọsẹ ti o muna. Eyi jẹ ifosiwewe pataki fun awọn ẹrọ ti o wọ. Ibamu impedance le gbejade gbigbe ifihan agbara mimọ. Ni iṣaaju, ifarada boṣewa fun awọn itọpa gbigbe ifihan agbara jẹ ± 10%. Atọka yii han gbangba ko dara to fun igbohunsafẹfẹ giga-giga ati awọn iyika iyara giga. Ibeere lọwọlọwọ jẹ ± 7%, ati ni awọn igba miiran paapaa ± 5% tabi kere si. Paramita yii ati awọn oniyipada miiran yoo kan ni pataki iṣelọpọ ti awọn PCBs wearable pẹlu iṣakoso ikọlu ti o muna, nitorinaa diwọn nọmba awọn iṣowo ti o le ṣe wọn.

Ifarada igbagbogbo dielectric ti laminate ṣe ti awọn ohun elo Rogers UHF ti wa ni itọju ni gbogbogbo ni ± 2%, ati diẹ ninu awọn ọja le paapaa de ± 1%. Ni idakeji, ifarada igbagbogbo dielectric ti laminate FR4 jẹ giga bi 10%. Nitorinaa, ṣe afiwe Awọn ohun elo meji wọnyi ni a le rii pe pipadanu ifibọ Rogers jẹ kekere paapaa. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn ohun elo FR4 ibile, pipadanu gbigbe ati pipadanu ifibọ ti akopọ Rogers jẹ idaji kekere.

Ni ọpọlọpọ igba, iye owo jẹ pataki julọ. Sibẹsibẹ, Rogers le pese iṣẹ laminate giga-pipadanu isonu kekere ni aaye idiyele itẹwọgba. Fun awọn ohun elo iṣowo, Rogers le ṣe sinu PCB arabara pẹlu FR4 ti o da lori iposii, diẹ ninu awọn ipele ti o lo ohun elo Rogers, ati awọn fẹlẹfẹlẹ miiran lo FR4.

Nigbati o ba yan akopọ Rogers, igbohunsafẹfẹ jẹ ero akọkọ. Nigbati igbohunsafẹfẹ ba kọja 500MHz, awọn apẹẹrẹ PCB ṣọ lati yan awọn ohun elo Rogers, paapaa fun awọn iyika RF / microwave, nitori awọn ohun elo wọnyi le pese iṣẹ ṣiṣe ti o ga julọ nigbati awọn itọpa oke ti wa ni iṣakoso muna nipasẹ impedance.

Ti a ṣe afiwe pẹlu ohun elo FR4, ohun elo Rogers tun le pese isonu dielectric kekere, ati igbagbogbo dielectric rẹ jẹ iduroṣinṣin ni iwọn igbohunsafẹfẹ jakejado. Ni afikun, ohun elo Rogers le pese iṣẹ isonu ifibọ kekere ti o dara julọ ti o nilo nipasẹ iṣẹ igbohunsafẹfẹ giga.

Olusọdipúpọ ti imugboroja igbona (CTE) ti awọn ohun elo jara Rogers 4000 ni iduroṣinṣin iwọn to dara julọ. Eyi tumọ si pe ni akawe pẹlu FR4, nigbati PCB ba gba otutu, gbona ati awọn iyipo isọdọtun ti o gbona pupọ, imugboroja gbona ati ihamọ ti igbimọ Circuit le ṣe itọju ni opin iduroṣinṣin labẹ igbohunsafẹfẹ giga ati awọn iwọn otutu ti o ga julọ.

Ninu ọran ti akopọ idapọmọra, o rọrun lati lo imọ-ẹrọ ilana iṣelọpọ ti o wọpọ lati dapọ Rogers ati FR4 iṣẹ-giga papọ, nitorinaa o rọrun rọrun lati ṣaṣeyọri ikore iṣelọpọ giga. Awọn akopọ Rogers ko nilo pataki nipasẹ ilana igbaradi.

FR4 ti o wọpọ ko le ṣaṣeyọri iṣẹ itanna ti o ni igbẹkẹle pupọ, ṣugbọn awọn ohun elo FR4 ti o ga julọ ni awọn abuda igbẹkẹle to dara, gẹgẹbi Tg ti o ga, tun ni idiyele kekere, ati pe o le ṣee lo ni ọpọlọpọ awọn ohun elo, lati apẹrẹ ohun afetigbọ ti o rọrun si awọn ohun elo makirowefu eka .

RF / Microwave oniru ero

Imọ-ẹrọ to ṣee gbe ati Bluetooth ti ṣe ọna fun awọn ohun elo RF/microwave ninu awọn ẹrọ ti o wọ. Iwọn igbohunsafẹfẹ oni ti n di agbara siwaju ati siwaju sii. Ni ọdun diẹ sẹhin, igbohunsafẹfẹ giga pupọ (VHF) jẹ asọye bi 2GHz ~ 3GHz. Ṣugbọn ni bayi a le rii awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ giga-giga (UHF) ti o wa lati 10GHz si 25GHz.

Nitorinaa, fun PCB wearable, apakan RF nilo ifarabalẹ diẹ sii si awọn ọran onirin, ati pe awọn ifihan agbara yẹ ki o ya sọtọ lọtọ, ati pe awọn itọpa ti o ṣe awọn ifihan agbara-igbohunsafẹfẹ yẹ ki o wa ni fipamọ kuro ni ilẹ. Awọn ero miiran pẹlu: pipese àlẹmọ fori, awọn capacitors decoupling deedee, ilẹ, ati ṣe apẹrẹ laini gbigbe ati laini ipadabọ lati fẹrẹ dọgba.

Àlẹmọ fori le dinku ipa ripple ti akoonu ariwo ati ọrọ agbekọja. Decoupling capacitors nilo lati wa ni gbe jo si awọn pinni ẹrọ ti o gbe awọn ifihan agbara.

Awọn laini gbigbe iyara to gaju ati awọn iyika ifihan agbara nilo ipele ilẹ lati gbe laarin awọn ifihan agbara Layer lati dan jitter ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn ifihan agbara ariwo. Ni awọn iyara ifihan agbara ti o ga julọ, awọn aiṣedeede impedance kekere yoo fa gbigbe ti ko ni iwọntunwọnsi ati gbigba awọn ifihan agbara, ti o fa idarudapọ. Nitorinaa, akiyesi pataki gbọdọ wa ni san si iṣoro ibaamu impedance ti o ni ibatan si ifihan agbara igbohunsafẹfẹ redio, nitori ifihan ipo igbohunsafẹfẹ redio ni iyara giga ati ifarada pataki.

Awọn laini gbigbe RF nilo ikọlu iṣakoso lati gbe awọn ifihan agbara RF lati sobusitireti IC kan pato si PCB. Awọn laini gbigbe wọnyi le ṣe imuse lori Layer ita, Layer oke, ati Layer isalẹ, tabi o le ṣe apẹrẹ ni Layer aarin.

Awọn ọna ti a lo lakoko iṣeto apẹrẹ PCB RF jẹ laini microstrip, laini ṣiṣan lilefoofo, itọsọna igbi coplanar tabi ilẹ. Laini microstrip ni ipari gigun ti irin tabi awọn itọpa ati gbogbo ọkọ ofurufu ilẹ tabi apakan ti ọkọ ofurufu taara ni isalẹ rẹ. Imudaniloju abuda kan ninu eto laini microstrip gbogbogbo wa lati 50Ω si 75Ω.

Okun lilefoofo jẹ ọna miiran ti onirin ati idinku ariwo. Laini yii ni awọn onirin ti o wa titi ti o wa titi lori ipele inu ati ọkọ ofurufu ilẹ nla kan loke ati ni isalẹ oludari aarin. Ọkọ ofurufu ti ilẹ ti wa ni sandwiched laarin ọkọ ofurufu agbara, nitorina o le pese ipa ilẹ ti o munadoko pupọ. Eyi ni ọna ayanfẹ fun wiwọ ifihan agbara PCB RF onirin.

Coplanar waveguide le pese ipinya to dara julọ nitosi iyika RF ati iyika ti o nilo lati wa ni isunmọ. Alabọde yii ni oludari aarin ati awọn ọkọ ofurufu ilẹ ni ẹgbẹ mejeeji tabi isalẹ. Ọna ti o dara julọ lati ṣe atagba awọn ifihan agbara ipo igbohunsafẹfẹ redio ni lati da awọn laini ṣiṣan duro tabi awọn itọsọna igbi coplanar. Awọn ọna meji wọnyi le pese ipinya to dara julọ laarin ifihan agbara ati awọn itọpa RF.

O ti wa ni niyanju lati lo ohun ti a npe ni "nipasẹ odi" ni ẹgbẹ mejeeji ti coplanar waveguide. Yi ọna ti o le pese ọna kan ti ilẹ vias lori kọọkan irin ilẹ ofurufu ti aarin adaorin. Itọpa akọkọ ti n ṣiṣẹ ni aarin ni awọn odi ni ẹgbẹ kọọkan, nitorinaa pese ọna abuja fun ipadabọ lọwọlọwọ si ilẹ ni isalẹ. Ọna yii le dinku ipele ariwo ti o ni nkan ṣe pẹlu ipa ripple giga ti ifihan RF. Iduroṣinṣin dielectric ti 4.5 si maa wa kanna bi awọn ohun elo FR4 ti prepreg, nigba ti dielectric ibakan ti awọn prepreg-lati microstrip, stripline tabi aiṣedeede stripline-jẹ nipa 3.8 to 3.9.

Ni diẹ ninu awọn ẹrọ ti o lo ọkọ ofurufu ti ilẹ, awọn afọju vias le ṣee lo lati mu ilọsiwaju iṣẹ-iyọkuro ti kapasito agbara ati pese ọna shunt lati ẹrọ si ilẹ. Awọn shunt ona si ilẹ le kuru awọn ipari ti awọn nipasẹ. Eyi le ṣe aṣeyọri awọn idi meji: iwọ kii ṣe ṣẹda shunt tabi ilẹ nikan, ṣugbọn tun dinku ijinna gbigbe ti awọn ẹrọ pẹlu awọn agbegbe kekere, eyiti o jẹ ifosiwewe apẹrẹ RF pataki.