Технология PCB - Умный дизайн PCB - панелей с PCB

Из - за небольших размеров практически нет готовых стандартов печатных плат для растущего рынка интеллектуального носимого Интернета вещей. До введения этих стандартов нам пришлось полагаться на знания и производственный опыт, полученные в ходе разработки на уровне доски, и подумать о том, как применить их к уникальным возникающим проблемам. Есть три аспекта, которые требуют нашего особого внимания. Это: поверхностные материалы PCB - панелей, радиочастотные / микроволновые конструкции и радиочастотные линии передачи.

Материал PCB обычно состоит из ламината, который может быть изготовлен из армированной волокнами эпоксидной смолы (FR4), полиамида или материала Роджерса или другого материала из ламината. Изоляционный материал между различными слоями называется предварительно пропитанным материалом. Интеллектуальные носимые устройства требуют высокой надежности, поэтому это становится проблемой, когда учителя сталкиваются с выбором использования FR4 (наиболее экономичного материала для изготовления PCB) или более продвинутых и дорогих материалов. Если интеллектуальные носимые PCB - приложения требуют высокоскоростных и высокочастотных материалов, FR4 может быть не лучшим вариантом. Диэлектрическая константа FR4 (Dk) составляет 4,5, диэлектрическая проницаемость более продвинутых материалов серии Rogers 4003 - 3,55, а диэлектрическая проницаемость братьев Rogers 4350 - 3,66. На диаграмме сложения многослойных плат показаны материалы FR4 и Rogers 4351, а также толщина слоя сердечника. Диэлектрическая константа ламината - отношение емкости или энергии между парой проводников вблизи ламината к емкости или энергии между этими двумя проводниками в вакууме. При высоких частотах желательно иметь меньшие потери, поэтому диэлектрический коэффициент составляет 3. 66 Roger 4350 более подходит для высокочастотных приложений, чем FR4 с диэлектрической константой 4,5. В нормальных условиях количество слоев PCB для интеллектуальных носимых устройств составляет от 4 до 8. Принцип стратификации заключается в том, что если это 8 - слойный PCB, он должен быть в состоянии обеспечить достаточное количество заземления и слоя питания, а кабельный слой должен быть зажат посередине. Таким образом, эффект волны текстуры в последовательных помехах может быть сведен к минимуму, а электромагнитные помехи могут быть значительно уменьшены. На этапе проектирования макета монтажной платы схема компоновки обычно предусматривает размещение большого заземления вблизи распределительного слоя. Это может создать очень низкий эффект текстуры, а системный шум может быть уменьшен почти до нуля. Это особенно важно для радиочастотных подсистем. По сравнению с материалами Роджерса, FR4 имеет более высокий коэффициент рассеяния (Df), особенно при высоких частотах. Для более высокопроизводительных слоев FR4 значение Df составляет около 0002, что на порядок лучше, чем обычный FR4. Однако стек Роджерса составляет всего 0001 или меньше. Когда материал FR4 используется в высокочастотных приложениях, потери при вставке будут значительно отличаться. Потеря при вставке - потеря мощности сигнала от точки A до точки B при использовании FR4, Роджерса или другого материала.

Создание интеллектуальных носимых PCB требует более строгого контроля сопротивления. Это важный элемент умных носимых устройств. Сопоставление сопротивлений может обеспечить более четкую передачу сигнала. Ранее стандартный допуск сигнала, несущего следы, составлял ±10%. Для современных высокочастотных и высокоскоростных схем этот показатель явно недостаточно хорош. Нынешнее требование составляет ±7%, а в некоторых случаях даже ±5% или ниже. Этот параметр и другие переменные серьезно повлияют на производство этих интеллектуальных носимых PCB с особенно строгим контролем сопротивления, что ограничит количество продавцов, которые могут их производить. Допуски диэлектрической константы для ламинатов, изготовленных из материалов Rogers UHF, обычно остаются на уровне ±2%, а некоторые продукты могут достигать ±1%. Для сравнения, допуск на диэлектрическую константу для ламината FR4 достигает 10%. Таким образом, сравнение этих двух материалов показывает, что потери Роджерса при вставке были особенно низкими. По сравнению с традиционными материалами FR4, потери при передаче и вставке в стеке Роджерса сократились вдвое. В большинстве случаев затраты являются наиболее важными. Тем не менее, Rogers может обеспечить относительно низкие потери высокочастотных ламинатов по приемлемой цене. Для коммерческого применения Роджерс может сделать гибридные ПХБ из эпоксидного FR4, некоторые из которых сделаны из материала Роджерса, а другие - из FR4. Частота является главным соображением при выборе стека Роджерса. Когда частота превышает 500 МГц, разработчики PCB предпочитают выбирать материалы Роджерса, особенно для RF / микроволновых схем, поскольку эти материалы могут обеспечить более высокую производительность, когда вышеупомянутая трасса строго контролируется сопротивлением. Материалы Роджерса также обеспечивают более низкие диэлектрические потери по сравнению с материалами FR4, а их диэлектрические константы стабильны в более широком диапазоне частот. Кроме того, материалы Rogers обеспечивают идеальные характеристики с низким уровнем потерь при вставке, необходимые для высокочастотных операций. Коэффициент теплового расширения (CTE) материалов серии Rogers 4000 обладает отличной стабильностью размеров. Это означает, что, по сравнению с FR4, когда PCB испытывает холодный, горячий и очень горячий цикл обратного тока, тепловое расширение и сжатие платы могут оставаться на стабильном пределе при более высоких частотах и температурах цикла. В случае смешанного укладки Rogers и высокопроизводительный FR4 легко смешиваются с использованием общих производственных технологий, поэтому относительно легко достичь высоких производственных показателей. Стакан Роджерса не требует специального процесса подготовки отверстий. Обычный FR4 не обеспечивает очень надежных электрических характеристик, но высокопроизводительные материалы FR4 обладают хорошими характеристиками надежности, такими как более высокие Тг, и по - прежнему имеют относительно низкую стоимость для широкого спектра применений, от простого аудиодизайна до сложных микроволновых приложений.