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Blog de PCB - Varios problemas a los que se debe prestar atención en el diseño de placas de PCB portátiles

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Varios problemas a los que se debe prestar atención en el diseño de placas de PCB portátiles

2022-01-10
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Author:pcb

Debido al pequeño tamaño y tamaño de las placas de pcb, casi no hay estándares de placas de circuito impreso listos para el creciente mercado de Internet de las cosas portátiles. Antes de que se introduzcan estas normas, debemos confiar en el desarrollo de los conocimientos adquiridos y la experiencia manufacturera a nivel de la Junta Directiva y pensar en cómo aplicarlos a desafíos emergentes únicos. Hay tres áreas que requieren nuestra atención especial. Son materiales de superficie de placas de circuito, diseños de radiofrecuencia / microondas y líneas de transmisión de radiofrecuencia. las placas de PCB de materiales de placas de PCB suelen estar compuestas 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.

Tablero de PCB

Varios puntos clave a los que hay que prestar atención en el diseño de las placas de PCB portátiles son muy exigentes en fiabilidad, por lo que se convertirá en un problema cuando los diseñadores de placas de PCB se enfrentan a la opción de usar fr4 (un material de fabricación de placas de PCB rentable) o materiales más avanzados y caros. Si las aplicaciones de placas de PCB portátiles requieren materiales de alta velocidad y alta frecuencia, fr4 puede no ser la opción. La constante dieléctrica (dk) de fr4 es de 4,5, la de los materiales más avanzados de la serie Rogers 4003 es de 3,55, y la de la serie hermanos Rogers 4350 es de 3,66. 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 energía de este par de conductores en el vacío. A alta frecuencia, la pérdida es muy pequeña. Por lo tanto, Roger 4350, con una constante dieléctrica de 3,66, es más adecuado para aplicaciones de mayor frecuencia que fr4, con una constante dieléctrica de 4,5. En circunstancias normales, el número de capas de PCB de los dispositivos portátiles oscila entre 4 y 8 capas. El principio de la estratificación es que si se trata de una placa de 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, se puede mantener el efecto onda en la conversación cruzada y se puede reducir significativamente la interferencia electromagnética (emi). 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. En comparación con el material rogers, fr4 tiene un factor de disipación más alto (df), especialmente a alta frecuencia. 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 utilice 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. la fabricación de placas de PCB portátiles requiere un control de resistencia más estricto. Este es un factor importante en los dispositivos portátiles. La coincidencia de resistencia puede producir una transmisión de señal más limpia. Anteriormente, la tolerancia estándar para la trayectoria de la señal 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 estas placas de PCB portátiles con controles de resistencia particularmente estrictos, limitando así el número de empresas que pueden fabricarlas. La tolerancia de la constante dieléctrica de los laminados hechos de materiales de ultra alta frecuencia Rogers 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 el 10%. Por lo tanto, comparando estos dos materiales, se puede encontrar que la pérdida de inserción de Rogers es particularmente baja. En comparación con los materiales fr4 tradicionales, las pérdidas de transmisión e inserción de las capas Rogers se reducen a la mitad. En la mayoría de los casos, los costos son importantes. 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, algunas de las cuales usan materiales rogers, mientras que otras usan fr4. Al elegir la pila rogers, la frecuencia es la consideración principal. Cuando la frecuencia supera los 500 mhz, los diseñadores de placas de PCB tienden a elegir materiales rogers, especialmente para circuitos RF / microondas, ya que estos materiales pueden proporcionar un mayor rendimiento cuando el rastreo está estrictamente controlado 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 el 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 límites estables a mayor frecuencia y ciclo de temperatura cuando la placa de circuito impreso experimenta un ciclo de soldadura de retorno frío, caliente y muy caliente en comparación con 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 superposición 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 el material fr4 de alto rendimiento tiene buenas características de fiabilidad, como un Tg más alto, todavía tiene un costo relativamente bajo y se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones. Desde diseños de audio simples hasta aplicaciones complejas de microondas. el diseño de radiofrecuencia / microondas considera la tecnología portátil y el Bluetooth para allanar el camino para la aplicación de radiofrecuencia / microondas en dispositivos portátiles. El rango de frecuencia de hoy se está volviendo cada vez más dinámico. Hace unos años, la muy alta frecuencia (vhf) se definió como 2ghz ï half 3ghz. Pero ahora podemos ver aplicaciones de ultra alta frecuencia (uhf) de 10 GHz a 25 ghz. Por lo tanto, para las placas de PCB portátiles, la parte de radiofrecuencia necesita prestar más atención a los problemas de cableado, las señales deben separarse y los rastros que producen señales de alta frecuencia deben mantenerse alejados del suelo. Otras consideraciones incluyen: proporcionar filtros de derivación, condensadores de desacoplamiento suficientes, puesta a tierra y diseñar líneas de transmisión y retorno casi iguales. El filtro de derivación puede inhibir el contenido de ruido y el desgarro.