資料介紹
由于體積和尺寸都很小,對日益增長的可穿戴物聯網市場來說幾乎沒有現成的印刷電路板標準。在這些標準面世之前,我們不得不依靠在板級開發中所學的知識和制造經驗,并思考如何將它們應用于獨特的新興挑戰。有三個領域需要我們特別加以關注,它們是:電路板表面材料,射頻/微波設計和射頻傳輸線。
PCB材料
PCB一般由疊層組成,這些疊層可能用纖維增強型環氧樹脂(FR4)、聚酰亞胺或羅杰斯(Rogers)材料或其它層壓材料制造。不同層之間的絕緣材料被稱為半固化片。
可穿戴設備要求很高的可靠性,因此當PCB設計師面臨著使用FR4(具有最高性價比的PCB制造材料)或更先進更昂貴材料的選擇時,這將成為一個問題。
如果可穿戴PCB應用要求高速、高頻材料,FR4可能不是最佳選擇。FR4的介電常數(Dk)是4.5,更先進的Rogers 4003系列材料的介電常數是3.55,而兄弟系列Rogers 4350的介電常數是3.66。
圖1:多層電路板的疊層圖,圖中展示了FR4材料和Rogers 4350以及核心層厚度。
一個疊層的介電常數指的是疊層附近一對導體之間的電容或能量與真空中這對導體之間電容或能量的比值。在高頻時,最好是有很小的損耗,因此,介電系數為3. 66的Roger 4350比介電常數是4.5的FR4更適合更高頻率的應用。
正常情況下,可穿戴設備用的PCB層數從4層到8層。層的構建原則是,如果是8層PCB,它應能提供足夠的地層和電源層并將布線層夾在中間。這樣,串擾中的紋波效應就能保持最小,并能顯著減少電磁干擾(EMI)。
在電路板版圖設計階段,版圖安排方案一般是將大塊地層緊靠電源分配層。這樣可以形成很低的紋波效應,系統噪聲也能被減小到幾乎為零。這對射頻子系統來說尤其重要。
與Rogers材料相比,FR4具有較高的耗散因數(Df),特別是在高頻的時候。對于更高性能的FR4疊層來說,Df值在0.002左右,比普通FR4要好一個數量級。不過Rogers的疊層只有0.001或更小。當將FR4材料用于高頻應用時,就會在插損方面產生明顯的差異。插損被定義為在使用FR4、Rogers或其它材料時信號從A點傳輸到B點的功率損失。
制造問題
可穿戴PCB要求更加嚴格的阻抗控制,對可穿戴設備來說這是一個重要的因素,阻抗匹配可以產生更加干凈的信號傳輸。在較早前,信號承載走線的標準公差是±10%。這個指標對今天的高頻高速電路來顯然不夠好。現在的要求是±7%,在有些情況下甚至達±5%或更小。這個參數以及其它變量會嚴重影響這些阻抗控制特別嚴格的可穿戴PCB的制造,進而限制了能夠制造它們的商家數量。
采用Rogers特高頻材料做的疊層的介電常數公差一般保持在±2%,有些產品甚至可以達到±1%,相比之下FR4疊層的介電常數公差高達10%,因此,比較這兩種材料可以發現Rogers的插損特別低。與傳統的FR4材料相比,Rogers疊層的傳輸損耗和插損要低一半。
在大多數情況下,成本最重要。然而,Rogers能以可接受的價位提供相對低損耗的高頻疊層性能。對商業應用來說,Rogers可以和基于環氧樹脂的FR4一起做成混合PCB,其中一些層采用Rogers材料,其它層采用FR4。
在選擇Rogers疊層時,頻率是首要考慮因素。當頻率超過500MHz時,PCB設計師傾向于選擇Rogers材料,特別是對射頻/微波電路來說,因為上面的走線受到嚴格的阻抗控制時,這些材料可以提供更高的性能。
與FR4材料相比,Rogers材料還能提供更低的介電損耗,其介電常數在很寬的頻率范圍內都很穩定。另外,Rogers材料可以提供高頻工作要求的理想低插損性能。
Rogers 4000系列材料的熱膨脹系數(CTE)具有優異的尺寸穩定性。這意味著與FR4相比,當PCB經歷冷、熱和非常熱的回流焊循環時,電路板的熱脹冷縮可以在更高頻率和更高溫度循環下保持在一個穩定的限值。
PCB材料
PCB一般由疊層組成,這些疊層可能用纖維增強型環氧樹脂(FR4)、聚酰亞胺或羅杰斯(Rogers)材料或其它層壓材料制造。不同層之間的絕緣材料被稱為半固化片。
可穿戴設備要求很高的可靠性,因此當PCB設計師面臨著使用FR4(具有最高性價比的PCB制造材料)或更先進更昂貴材料的選擇時,這將成為一個問題。
如果可穿戴PCB應用要求高速、高頻材料,FR4可能不是最佳選擇。FR4的介電常數(Dk)是4.5,更先進的Rogers 4003系列材料的介電常數是3.55,而兄弟系列Rogers 4350的介電常數是3.66。
圖1:多層電路板的疊層圖,圖中展示了FR4材料和Rogers 4350以及核心層厚度。
一個疊層的介電常數指的是疊層附近一對導體之間的電容或能量與真空中這對導體之間電容或能量的比值。在高頻時,最好是有很小的損耗,因此,介電系數為3. 66的Roger 4350比介電常數是4.5的FR4更適合更高頻率的應用。
正常情況下,可穿戴設備用的PCB層數從4層到8層。層的構建原則是,如果是8層PCB,它應能提供足夠的地層和電源層并將布線層夾在中間。這樣,串擾中的紋波效應就能保持最小,并能顯著減少電磁干擾(EMI)。
在電路板版圖設計階段,版圖安排方案一般是將大塊地層緊靠電源分配層。這樣可以形成很低的紋波效應,系統噪聲也能被減小到幾乎為零。這對射頻子系統來說尤其重要。
與Rogers材料相比,FR4具有較高的耗散因數(Df),特別是在高頻的時候。對于更高性能的FR4疊層來說,Df值在0.002左右,比普通FR4要好一個數量級。不過Rogers的疊層只有0.001或更小。當將FR4材料用于高頻應用時,就會在插損方面產生明顯的差異。插損被定義為在使用FR4、Rogers或其它材料時信號從A點傳輸到B點的功率損失。
制造問題
可穿戴PCB要求更加嚴格的阻抗控制,對可穿戴設備來說這是一個重要的因素,阻抗匹配可以產生更加干凈的信號傳輸。在較早前,信號承載走線的標準公差是±10%。這個指標對今天的高頻高速電路來顯然不夠好。現在的要求是±7%,在有些情況下甚至達±5%或更小。這個參數以及其它變量會嚴重影響這些阻抗控制特別嚴格的可穿戴PCB的制造,進而限制了能夠制造它們的商家數量。
采用Rogers特高頻材料做的疊層的介電常數公差一般保持在±2%,有些產品甚至可以達到±1%,相比之下FR4疊層的介電常數公差高達10%,因此,比較這兩種材料可以發現Rogers的插損特別低。與傳統的FR4材料相比,Rogers疊層的傳輸損耗和插損要低一半。
在大多數情況下,成本最重要。然而,Rogers能以可接受的價位提供相對低損耗的高頻疊層性能。對商業應用來說,Rogers可以和基于環氧樹脂的FR4一起做成混合PCB,其中一些層采用Rogers材料,其它層采用FR4。
在選擇Rogers疊層時,頻率是首要考慮因素。當頻率超過500MHz時,PCB設計師傾向于選擇Rogers材料,特別是對射頻/微波電路來說,因為上面的走線受到嚴格的阻抗控制時,這些材料可以提供更高的性能。
與FR4材料相比,Rogers材料還能提供更低的介電損耗,其介電常數在很寬的頻率范圍內都很穩定。另外,Rogers材料可以提供高頻工作要求的理想低插損性能。
Rogers 4000系列材料的熱膨脹系數(CTE)具有優異的尺寸穩定性。這意味著與FR4相比,當PCB經歷冷、熱和非常熱的回流焊循環時,電路板的熱脹冷縮可以在更高頻率和更高溫度循環下保持在一個穩定的限值。
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- 2023可穿戴設備行業技術與市場分析 21次下載
- 考慮EMC的PCB設計.zip
- pcb設計軟件
- pcb設計是什么
- 初學pcb設計軟件
- pcb設計
- EDA工具CADENCE原理圖與PCB設計說明 55次下載
- PCB設計中都有哪些間距需要考慮資料下載
- 6塊LED組成的燈條PCB設計 52次下載
- PCB設計:為什么要繞等長?資料下載
- 為什么這十個PCB設計錯誤要避免資料下載
- 可穿戴設備的PCB制造材料的選擇設計考慮
- 可穿戴技術可解決的十大問題詳解 14次下載
- pcb設計考慮emc的接地技巧 42次下載
- 數字電路pcb設計的抗干擾考慮 16次下載
- PCB設計阻抗匹配問題的解決辦法 4980次閱讀
- 可穿戴設備用的PCB設計需要考慮哪些問題 1118次閱讀
- PCB設計中應該考慮那些安規 8746次閱讀
- 淺析電源PCB設計與EMC的關聯 4258次閱讀
- PCB設計中電源平面處理應該考慮的基本要素 5300次閱讀
- 如何設計可穿戴產品?可穿戴產品設計的幾大要素分析 8354次閱讀
- 采用AFE4900可穿戴無線多參數病人監護器參考設計TID-01580詳解 1.2w次閱讀
- 可穿戴技術:使用及注意事項介紹 1771次閱讀
- 降低PCB設計風險的三個技巧 1783次閱讀
- 兒童定位手表輻射高 智能可穿戴產業五大問題凸顯 1678次閱讀
- 從移動到穿戴:探討可穿戴概念、技術與應用 4353次閱讀
- 【致命干貨】可穿戴計算與系統仿真 3602次閱讀
- 邁過“三道坎” 可穿戴就能“手機化” 1035次閱讀
- 剖析可穿戴精密設計電路圖集錦 3577次閱讀
- 為什么可穿戴設備如此流行? 1061次閱讀
下載排行
本周
- 1電子電路原理第七版PDF電子教材免費下載
- 0.00 MB | 1497次下載 | 免費
- 2TC358743XBG評估板參考手冊
- 1.36 MB | 330次下載 | 免費
- 3單片機典型實例介紹
- 18.19 MB | 103次下載 | 1 積分
- 4S7-200PLC編程實例詳細資料
- 1.17 MB | 28次下載 | 1 積分
- 5筆記本電腦主板的元件識別和講解說明
- 4.28 MB | 18次下載 | 4 積分
- 6開關電源原理及各功能電路詳解
- 0.38 MB | 15次下載 | 免費
- 79天練會電子電路識圖
- 5.91 MB | 6次下載 | 免費
- 8100W短波放大電路圖
- 0.05 MB | 4次下載 | 3 積分
本月
- 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234314次下載 | 免費
- 2PADS 9.0 2009最新版 -下載
- 0.00 MB | 66304次下載 | 免費
- 3protel99下載protel99軟件下載(中文版)
- 0.00 MB | 51209次下載 | 免費
- 4LabView 8.0 專業版下載 (3CD完整版)
- 0.00 MB | 51043次下載 | 免費
- 5555集成電路應用800例(新編版)
- 0.00 MB | 33564次下載 | 免費
- 6接口電路圖大全
- 未知 | 30321次下載 | 免費
- 7Multisim 10下載Multisim 10 中文版
- 0.00 MB | 28588次下載 | 免費
- 8開關電源設計實例指南
- 未知 | 21540次下載 | 免費
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935054次下載 | 免費
- 2protel99se軟件下載(可英文版轉中文版)
- 78.1 MB | 537794次下載 | 免費
- 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
- 未知 | 420026次下載 | 免費
- 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234314次下載 | 免費
- 5Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233046次下載 | 免費
- 6電路仿真軟件multisim 10.0免費下載
- 340992 | 191183次下載 | 免費
- 7十天學會AVR單片機與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183278次下載 | 免費
- 8proe5.0野火版下載(中文版免費下載)
- 未知 | 138039次下載 | 免費
評論
查看更多