fr4介电常数 可穿戴PCB设计需要关注的几个关键

由于尺寸较小，几乎没有现成的印刷电路板标准用于日益增长的可穿戴物联网市场。在这些标准出台之前，我们必须依靠在板级开发中获得的知识和制造经验，并考虑如何将它们应用于独特的新兴挑战。有三个方面需要我们特别注意:电路板表面材料、射频/微波设计和射频传输线。

印刷电路板材料

印刷电路板通常由层压板组成，层压板可以由纤维增强环氧树脂(FR4)、聚酰亚胺或罗杰斯材料或其他层压材料制成。不同层之间的绝缘材料称为预浸料。

可穿戴设备对可靠性要求很高，所以当PCB设计人员面临选择使用FR4(性价比最高的PCB制造材料)还是更高级更昂贵的材料时，就会成为问题。

如果可穿戴PCB应用需要高速高频材料，FR4可能不是最佳选择。FR4的介电常数(Dk)为4.5，更高级的罗杰斯4003系列材料为3.55，罗杰斯兄弟4350为3.66。

图1:多层电路板，显示FR4材料，Rogers 4350，芯层厚度。

叠层的介电常数是指叠层附近的一对导体之间的电容或能量与真实空中的一对导体之间的电容或能量之比。高频时损耗小比较好，所以Roger 4350介电系数3。66比介电常数为4的FR4更适合高频应用。5.

一般情况下，可穿戴设备的PCB层数从4层到8层不等。层构造的原理是，如果是8层PCB，就要提供足够的接地层和电源层，中间夹有布线层。这样，串扰中的波纹效应可以保持在最小，并且电磁干扰可以显著降低。

在电路板布局设计阶段，布局方案是在配电层附近放置一个大的接地层。这样可以形成非常低的纹波效应，系统噪声可以降低到几乎为零。这对射频子系统尤其重要。

与罗杰斯材料相比，FR4具有更高的耗散因子(Df)，尤其是在高频时。对于性能更高的FR4栈，Df值约为0.002，比普通FR4栈好一个数量级。罗杰斯的筹码只有0.001或更少。当FR4材料用于高频应用时，插入损耗会有明显的差异。插入损耗定义为使用FR4、Rogers或其他材料时，信号从A点到B点传输的功率损耗。

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