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PCB科技

PCB科技 - 智慧可穿戴PCB的PCB板設計

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PCB科技 - 智慧可穿戴PCB的PCB板設計

智慧可穿戴PCB的PCB板設計

2021-10-26
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Author:Jack

由於尺寸較小, 幾乎沒有現成的 印刷電路板 不斷增長的智慧可穿戴物聯網市場的標準. 在這些標準出臺之前, 我們必須依靠在板級開發中學習的知識和製造經驗,並思考如何將其應用於獨特的新興挑戰. 有3個方面需要我們特別注意. 他們是: 印刷電路板板表面資料, 無線電頻率/微波設計和射頻傳輸線.


印刷電路板板表面資料

印刷電路板資料
PCBA 通常由層壓板組成, which may be made of fiber-reinforced epoxy resin (FR4), 聚醯亞胺, 或羅傑斯資料或其他層壓資料. 不同層之間的絕緣材料稱為預浸料.
智慧可穿戴設備需要高可靠性, so when teachers are faced with the choice of using FR4 (the most cost-effective 印刷電路板製造資料) or more advanced and more expensive 材料, 這將成為一個問題.
如果智慧可穿戴 印刷電路板 應用需要高速, 高頻資料, FR4可能不是最佳選擇. The dielectric constant (Dk) of FR4 is 4.5, 更先進的Rogers 4003系列資料的介電常數為3.55, brother series Rogers 4350的介電常數為3.66.
多層電路板的堆疊圖, 顯示FR4資料和Rogers 4350以及芯層的厚度.
層壓板的介電常數是指層壓板附近一對導體之間的電容或能量與真空中一對導體之間的電容或能量之比. 在高頻下, 最好有點小損失, 因此, 介電係數為3. 66的Roger 4350比FR4更適用於更高頻率的應用, 其介電常數為4.5.
在正常情况下, 數量 印刷電路板層 for smart wearable devices ranges from 4 to 8 layers. 分層構造的原則是,如果是8層 印刷電路板, 它應該能够提供足够的接地和電源層,並將佈線層夾在中間. 以這種管道, 串擾中的漣漪效應可以保持在最小值, 並且可以顯著减少電磁干擾.
在電路板佈局設計階段, 平面佈置圖通常是在配電層附近放置一個較大的地面層. 這可以形成非常低的漣漪效應, 系統雜訊也可以降低到幾乎為零. 這對於射頻子系統尤其重要.
與羅傑斯資料相比, FR4 has a higher dissipation factor (Df), 尤其是在高頻下. 用於更高效能的FR4層壓板, Df值約為0.002, 這比普通FR4好一個數量級. 然而, 羅傑斯的堆棧只有0.001或更小. 當FR4資料用於高頻應用時, 插入損耗將有顯著差异. 插入損耗定義為使用FR4時訊號從A點到B點的功率損耗, 羅傑斯或其他資料.

Manufacturing problem
Smart wearable PCBA 需要更嚴格的阻抗控制. 這是智慧可穿戴設備的一個重要因素. 阻抗匹配可以產生更清晰的訊號傳輸. 早期的, 訊號傳輸軌跡的標準公差為±10%. 對於今天的高頻和高速電路來說,這個名額顯然不够好. 當前要求為±7%, 在某些情况下甚至是±5%或更少. 該參數和其他變數將嚴重影響這些智慧穿戴設備的製造 PCBA 具有特別嚴格的阻抗控制, 從而限制了能够製造它們的商家數量.
由羅傑斯超高頻資料製成的層壓板的介電常數公差通常保持在±2%, 有些產品甚至可以達到±1%. 相反, FR4層壓板的介電常數公差高達10%. 因此, 比較這兩種資料可以發現,羅傑斯的插入損耗特別低. 與傳統FR4資料相比, 羅傑斯堆棧的傳輸損耗和插入損耗低一半.
在大多數情况下, 成本是最重要的. 然而, Rogers可以以可接受的價格提供相對較低的損耗高頻層壓板效能. 用於商業應用, Rogers can be made into a 混合電路板 含環氧基FR4, 其中一些是由羅傑斯資料製成的, 其他層由FR4製成.
選擇羅傑斯堆棧時, 頻率是首要考慮因素. 當頻率超過500MHz時, 印刷電路板設計師 tend to choose Rogers 材料, 特別是射頻/微波電路, 因為當上述軌跡由阻抗嚴格控制時,這些資料可以提供更高的效能.
與FR4資料相比, Rogers資料還可以提供較低的介電損耗, 其介電常數在較寬的頻率範圍內穩定. 此外, Rogers資料可以提供高頻操作所需的理想低插入損耗效能.
The Coefficient of Thermal Expansion (CTE) of Rogers 4000 series 材料 has excellent dimensional stability. 這意味著與FR4相比, 當 印刷電路板 經受寒冷, 熱回流和極熱回流迴圈, 在更高頻率和更高溫度迴圈下,電路板的熱膨脹和收縮可以保持在穩定極限.
在混合堆疊的情况下, 使用通用制造技術科技很容易將Rogers和高性能FR4混合在一起, 囙此,相對容易實現高制造成品率. 羅傑斯堆棧不需要特殊的通孔準備過程.
普通FR4不能實現非常可靠的電力效能, 但高性能FR4資料確實具有良好的可靠性特徵, 例如更高的Tg, 成本仍然相對較低, 可廣泛應用, 從簡單的音訊設計到複雜的微波應用.