Fabricación de PCB de precisión, PCB de alta frecuencia, PCB multicapa y montaje de PCB.
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Debido a su pequeño tamaño, hay pocos estándares de placas de circuito impreso listos para el creciente mercado de Internet de las cosas portátiles inteligentes. Antes de que se introdujeran estos estándares, tuvimos que confiar en los conocimientos y la experiencia de fabricación aprendidos en el desarrollo a nivel de tablero y pensar en cómo aplicarlos a desafíos emergentes únicos. Hay tres aspectos que requieren nuestra atención especial. Son: materiales de superficie de placas de pcb, diseño de radiofrecuencia / microondas y líneas de transmisión de radiofrecuencia.
El material de pcb, el pcb, suele estar compuesto por laminados que pueden estar hechos de resina epoxi reforzada con fibra (fr4), poliimida o materiales Rogers u otros materiales laminados. Los materiales aislantes entre diferentes capas se llaman preimpregnados. Los dispositivos portátiles inteligentes requieren alta fiabilidad, por lo que esto se convierte en un problema cuando los profesores se enfrentan a la opción de usar fr4 (el material de fabricación de PCB más rentable) o materiales más avanzados y caros. Si las aplicaciones inteligentes de PCB portátiles requieren materiales de alta velocidad y alta frecuencia, fr4 puede no ser la mejor opción. La constante dieléctrica (dk) del fr4 es de 4,5, el de los materiales más avanzados de la serie Rogers 4003 es de 3,55 y el de la serie hermanos Rogers 4350 es de 3,66. el mapa de apilamiento de placas de circuito multicapa muestra el material fr4 y los Rogers 4351 y el grosor de la capa central. La constante dieléctrica del laminado se refiere a la relación entre la capacidad o la energía de un par de conductores cerca del laminado y la capacidad o la energía de ese par de conductores en el vacío. A alta frecuencia, es mejor tener una pérdida menor, por lo que el coeficiente dieléctrico es de 3. Roger 4350 de 66 es más adecuado para aplicaciones de alta frecuencia que fr4 con una constante dieléctrica de 4,5. En circunstancias normales, el número de capas de PCB de los dispositivos portátiles inteligentes oscila entre 4 y 8 capas. El principio de la construcción de la capa es que si se trata de un PCB de 8 capas, debe ser capaz de proporcionar suficientes capas de tierra y energía, y sujetar la capa de cableado en el medio. De esta manera, el efecto de onda en la conversación cruzada se puede mantener al mínimo y la interferencia electromagnética se puede reducir significativamente. En la etapa de diseño del diseño de la placa de circuito, el esquema de diseño suele colocar una gran formación de conexión cerca de la capa de distribución. Esto puede formar un efecto de onda muy bajo y el ruido del sistema también se puede reducir a casi cero. Esto es particularmente importante para los subsistemas de radiofrecuencia. El fr4 tiene un mayor factor de disipación (df) que el material rogers, especialmente a altas frecuencias. Para los laminados fr4 de mayor rendimiento, el valor de DF es de aproximadamente 0002, un orden de magnitud mejor que el fr4 ordinario. Sin embargo, la pila de Rogers es solo 0001 o menos. Cuando el material fr4 se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia, habrá diferencias significativas en la pérdida de inserción. La pérdida de inserción se refiere a la pérdida de potencia de la señal desde el punto a hasta el punto B cuando se utilizan fr4, Rogers u otros materiales.
Los problemas de fabricación de PCB portátiles inteligentes requieren un control de resistencia más estricto. Este es un factor importante en los dispositivos portátiles inteligentes. La coincidencia de resistencia puede producir una transmisión de señal más clara. Anteriormente, la tolerancia estándar para que la señal llevara rastros era de ± 10%. Para los circuitos de alta frecuencia y alta velocidad de hoy, este indicador obviamente no es lo suficientemente bueno. El requisito actual es de ± 7%, en algunos casos incluso de ± 5% o menos. Este parámetro y otras variables afectarán seriamente la fabricación de estos PCB portátiles inteligentes con un control de resistencia particularmente estricto, limitando así el número de comerciantes que pueden fabricarlos. La tolerancia de la constante dieléctrica de los laminados hechos de materiales Rogers UHF suele mantenerse en ± 2%, y algunos productos incluso pueden alcanzar ± 1%. Por el contrario, la tolerancia de la constante dieléctrica de los laminados fr4 es tan alta como 10%. Por lo tanto, comparando estos dos materiales, se puede encontrar que la pérdida de inserción de Rogers es particularmente baja. En comparación con el material fr4 tradicional, la pérdida de transmisión y la pérdida de inserción de la pila Rogers se reducen a la mitad. En la mayoría de los casos, el costo es lo más importante. Sin embargo, Rogers puede proporcionar propiedades de laminados de alta frecuencia con pérdidas relativamente bajas a precios aceptables. Para aplicaciones comerciales, Rogers puede hacer PCB mixtos con fr4 a base de resina, algunos de los cuales están hechos de materiales rogers, y otras capas están hechas de fr4. Al elegir la pila de rogers, la frecuencia es la consideración principal. Cuando la frecuencia supera los 500 mhz, los diseñadores de PCB tienden a seleccionar materiales rogers, especialmente para circuitos RF / microondas, ya que estos materiales pueden proporcionar un mayor rendimiento cuando los rastros mencionados están estrictamente controlados por la resistencia. En comparación con el material fr4, el material Rogers también puede proporcionar una menor pérdida dieléctrica y su constante dieléctrica es estable en un amplio rango de frecuencia. Además, el material Rogers puede proporcionar un rendimiento ideal de baja pérdida de inserción necesario para operaciones de alta frecuencia. El coeficiente de expansión térmica (cte) de los materiales de la serie Rogers 4000 tiene una excelente estabilidad dimensional. Esto significa que la expansión térmica y la contracción de la placa de circuito pueden mantenerse en un límite estable en ciclos de mayor frecuencia y temperatura cuando el PCB experimenta un ciclo de retorno frío, caliente y muy caliente en comparación con el fr4. En el caso de la pila mixta, es fácil mezclar Rogers con fr4 de alto rendimiento utilizando técnicas de proceso de fabricación comunes, por lo que es relativamente fácil lograr un alto rendimiento de fabricación. La apilamiento de Rogers no requiere un proceso especial de preparación a través del agujero. El fr4 ordinario no puede lograr un rendimiento eléctrico muy confiable, pero los materiales fr4 de alto rendimiento tienen buenas características de fiabilidad, como un Tg más alto, y el costo sigue siendo relativamente bajo, que se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, desde un diseño de audio simple hasta aplicaciones complejas de microondas.
