Новости PCB - конструкция для ношения PCB требует внимания

Wearable PCB requires stricter impedance control. Это важный фактор, позволяющий носить оборудование. Impedance matching can produce cleaner signal transmission. ранний, the standard tolerance for signal carrying traces was ±10%. This indicator is obviously not good enough for today's high-frequencyцепь and high-speed цепь. В настоящее время требуется ±7%, and in some cases even ±5% or less.

по малому объёму, there is almost no ready-made printed circuit board standard for the growing wearable IoT market. до введения этих стандартов, we had to rely on the knowledge and manufacturing experience learned in board-level development and think about how to apply them to unique emerging challenges. три аспекта требуют нашего особого внимания. They are: circuit board surface materials, радиочастота/микроволновая печь design and RF transmission lines.

материал PCB

ПХД обычно состоят из слоистой плиты, which may be made of fiber-reinforced epoxy (FR4), полиимид, or Rogers materials or other laminate materials. изоляционный материал между различными слоями называется препрегом.

Wearable devices require high reliability, so when PCB designers are faced with the choice of using FR4 (a cost-effective PCB - производство material) or more advanced and more expensive materials, this will become a problem.

если приложение может носить PCB, high-frequency materials, FR4 может быть не лучшим выбором. The dielectric constant (Dk) of FR4 is 4.5, the dielectric constant of the more advanced Rogers 4003 series material is 3.55, and the dielectric constant of the brother series Rogers 4350 is 3.66.

диэлектрическая постоянная слоистой плиты означает отношение емкости или энергии между проводником или проводником, расположенным вблизи слоистой плиты, и парой проводников в вакууме. К счастью, в случае высокой частоты потери невелики. Таким образом, для применения на более высоких частотах, чем для FR4 с диэлектрической константой 3,66, используется Roger 4350, а также диэлектрическая постоянная 4,5.

в нормальных условиях количество слоев PCB, которые могут носить оборудование, колеблется от 4 до 8 слоев. принцип конструкции слоя заключается в том, что если это 8 - слойный PCB, то он должен обеспечивать достаточное количество пластов и слоёв питания, а также прокладку проводов между ними. Таким образом, эффект случайной ряби может быть небольшим и значительно уменьшить электромагнитные помехи (EMI).

на этапе проектирования планировки схем схема расположения обычно размещается вблизи распределительного слоя. Это может создать очень низкий эффект ряби, а системный шум может быть снижен почти до нуля. это особенно важно для радиочастотных подсистем.

Compared with Rogers material, FR4 has a higher dissipation factor (Df), especially at high frequencies. слоистая панель FR4 с более высокими характеристиками, the Df value is around 0.002, which is an order of magnitude better than ordinary FR4. Однако, Rogers' stack is only 0.001 или ниже. When FR4 material is used for high frequency applications, вносимые потери будут существенно различаться. Insertion loss is defined as the power loss of the signal from point A to point B when using FR4, Роджерс или другие материалы.

Проблема изготовления

Wearable PCB requires stricter impedance control, Это важный фактор, позволяющий носить оборудование. Impedance matching can produce cleaner signal transmission. ранний, the standard tolerance for signal carrying traces was ±10%. этот показатель явно недостаточен для удовлетворения сегодняшних высоких частотных потребностей. and high-speed цепь. В настоящее время требуется ±7%, and in some cases even ±5% or less. Этот и другие переменные окажут серьезное воздействие на производство PCB с очень строгим сопротивлением, Это ограничивает число предприятий, способных их производить..

The dielectric constant tolerance of the laminate made of Rogers UHF materials is generally maintained at ±2%, некоторые продукты могут даже достигать ± 1%. In contrast, допуск диэлектрической проницаемости пласта FR4 достигает 10%. Therefore, сравнение этих двух материалов позволяет обнаружить, что потери от вставки Роджерса особенно низкие. по сравнению с традиционным материалом FR4, the transmission loss and insertion loss of the Rogers stack are half lower.

В большинстве случаев расходы важны. Тем не менее Роджерс может предложить по приемлемой цене относительно низкую потерю характеристики высокочастотных слоёв. для коммерческого применения Роджерс может быть изготовлен из эпоксидной смолы FR4 в смешанном PCB, некоторые из которых изготовлены из материалов Rogers, а другие - из FR4.

при выборе стека Rogers частота является главным соображением. когда частота более 500мгц, разработчики PCB предпочитают выбирать материалы Роджерса, особенно радиочастотные / микроволновые схемы, которые обеспечивают более высокую производительность, когда входные дорожки строго контролируются сопротивлением.

по сравнению с материалами FR4 материалы Роджерса могут также обеспечивать более низкие диэлектрические потери и их диэлектрические константы стабильны в широком диапазоне частот. Кроме того, материал Роджерса может обеспечить идеальные низкопробные характеристики износа при высокочастотных операциях.

коэффициент теплового расширения материала серии Rogers 4000 (CTE) имеет хорошую стабильность размеров. Это означает, что, по сравнению с FR4, когда PCB переживает цикл холодной, горячей и горячей циркуляции, тепловое расширение и сужение платы могут оставаться стабильными в течение цикла высокой частоты и высокой температуры.

В случае смешанных штабелей легко смешивать Роджерса с высокопроизводительным FR4 с использованием обычных производственных технологий, и поэтому относительно легко добиться более высоких темпов производства. стек Роджерса не требует особого процесса подготовки к проходу.

обычный FR4 не может обеспечить очень надежные электрические характеристики, но материалы с высокой характеристикой FR4 обладают хорошими характеристиками надежности, например, более высокий Tg, по - прежнему относительно недорогостоят и могут быть использованы для широкого применения, начиная с простого звукового дизайна и кончая сложными микроволновыми приложениями.

Вопросы проектирования радиочастот / микроволн

портативные технологии и технологии Bluetooth проложили путь к радиочастотным технологиям/microwave applications in wearable devices. сегодня диапазон частот становится все более динамичным. несколько лет назад, very high frequency (VHF) was defined as 2GHz~3GHz. But now we can see ultra-high frequency (UHF) applications ranging from 10GHz to 25GHz.

в связи с этим в части радиочастотной связи, которая может носить PCB, необходимо уделять больше внимания проблеме проводки, сигнал должен быть разделен, а отпечаток высокочастотных сигналов должен быть удален от земли. К числу других соображений относятся: наличие боковых фильтров, достаточного количества развязывающих конденсаторов, заземление и проектирование линии передачи и линии обратного потока почти одинаковыми.

боковые фильтры могут подавлять уровень шумов и эффект волны. конденсатор развязки должен быть расположен ближе к выводам устройства, передающего сигнал мощности.

высокоскоростные линии передачи и сигнальные кольца должны быть размещены между сигналами слоя мощности, чтобы сглаживать шумовые колебания. при более высокой скорости сигнала рассогласование меньшего числа импедансов приведет к дисбалансу в передаче и приёме сигналов, что приведет к искажениям. Поэтому особое внимание следует уделять вопросу согласования сопротивлений, связанных с радиочастотными сигналами, поскольку они имеют высокие и специальные допуски.

радиочастотная линия передачи требует управления сопротивлением для передачи радиочастотных сигналов с определенной базы IC на PCB. Эти линии могут быть установлены в наружном, Верхнем и нижнем слоях или спроектированы в промежуточном слое.

в конфигурации PCB RF используются микрополоски, плавающие линии, плоскостное волновод или заземление. нитки в микрополосе состоят из металлического или следового металла фиксированной длины, а также из всего прилегающего пласта или его частей под ним. общий диапазон сопротивления конструкции микрополос составляет от 50 до 75 ударов.

подвешивание лент - другой способ проводки и подавления шума. Эта линия состоит из сплошных пластов с неподвижной шириной внутренней оболочки и Центральной проводкой сверху и снизу. заземляющий зажим между плоскостью электропитания, таким образом, может дать очень эффективный эффект приземления. Это предпочтительный способ носить проводку радиосигналов PCB.

копланарные волноводы могут обеспечить лучшую сегрегацию между радиочастотными линиями и линиями, которые должны быть ближе. эта среда состоит из центрального проводника и прилегающего пласта с обеих сторон или снизу. оптимальным способом передачи радиочастотных сигналов является подвеска полос или плоскостного волновода. Эти два метода могут обеспечить лучшую сегрегацию между каналами передачи сигналов и радиочастотной записи.

рекомендуется использовать так называемые "перегородки через отверстие" по обе стороны плоского волновода. This method can provide a row of ground vias on each metal ground plane of the center conductor. в середине основной взлетно - посадочной полосы есть ограждение по обе стороны, Таким образом, предоставляет кратчайший путь для возврата тока в землю. This method can reduce the noise level associated with the high ripple effect of the RF signal. диэлектрическая постоянная 4.5 remains the same as the FR4 material of the prepreg, диэлектрическая постоянная с предварительной пропиткой, stripline, или смещение линии около 3.8 to 3.9.

В некоторых устройствах, использующих пласты, слепые отверстия могут использоваться для улучшения развязки конденсаторов электропитания и обеспечения прохода от оборудования к земле. путь к отделению от земли может сократить длину проходного отверстия, что может достичь двух целей: не только может создать шунт или заземление, но и сократить расстояние передачи относительно небольшого оборудования, что является важным элементом конструкции радиочастоты.