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1、印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范工藝性要求(僅適用射頻板)目 次前言 II1范圍12規(guī)范性引用文件13術(shù)語(yǔ)和定義14印制板基板35PCB設(shè)計(jì)基本工藝要求56拼板設(shè)計(jì)67射頻元器件的選用原則78射頻板布局設(shè)計(jì)79射頻板布線設(shè)計(jì)910射頻PCB設(shè)計(jì)的EMC1411射頻板ESD工藝1812表面貼裝元件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)1913射頻板阻焊層設(shè)計(jì)19附錄A21附錄B23附錄C24附錄D27附錄E31附錄F32附錄G33附錄H39 前 言印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范工藝性要求(僅適用射頻板)1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了射頻電路板設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的基本工藝要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于射頻電路板的PCB設(shè)計(jì)。2 規(guī)范性引用文件IPC-SM-782 Surface
2、Mount Design and Land Pattern StandardIPC 2252-2002 Design Guide for RF-Microwave Circuit Boards3 術(shù)語(yǔ)和定義 下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1 微波 Microwaves微波是電磁波按頻譜劃分的定義,是指波長(zhǎng)從1m至0.1mm范圍內(nèi)的電磁波, 其相應(yīng)的頻率從0.3GHz至3000GHz。這段電磁頻譜包括分米波(頻率從0.3GHz至3GHz)厘米波(頻率從3GHz至30GHz)毫米波(頻率從30GHz至300GHz)和亞毫米波(頻率從300GHz至3000GHz,有些文獻(xiàn)中微波定義不含此段)四個(gè)波
3、段(含上限,不含下限)。具有似光性、似聲性、穿透性、非電離性、信息性五大特點(diǎn)。3.2 射頻 RF(Radio Frequency)射頻是電磁波按應(yīng)用劃分的定義,專指具有一定波長(zhǎng)可用于無(wú)線電通信的電磁波。頻率范圍定義比較混亂,資料中有30MHz至3GHz, 也有300MHz至40GHz,與微波有重疊;另有一種按頻譜劃分的定義, 是指波長(zhǎng)從1兆m至1m范圍內(nèi)的電磁波, 其相應(yīng)的頻率從30Hz至300MHz;射頻(RF)與微波的頻率界限比較模糊,并且隨著器件技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步還有所變化。3.3 射頻PCB及其特點(diǎn) 考慮PCB設(shè)計(jì)的特殊性,主要考慮PCB上傳輸線的電路模型。由于傳輸線采用集總參數(shù)電路
4、模型和分布參數(shù)電路模型的分界線可認(rèn)為是l/0.05.(其中,l是幾何長(zhǎng)度; 是工作波長(zhǎng)).在本規(guī)范中定義射頻鏈路指?jìng)鬏斁€結(jié)構(gòu)采用分布參數(shù)模型的模擬信號(hào)電路。PCB線長(zhǎng)很少超過(guò)50cm,故最低考慮30MHz頻率的模擬信號(hào)即可;由于超過(guò)3G通常認(rèn)為是純微波,可以考慮倒此為止;考慮生產(chǎn)工藝元件間距可達(dá)0.5mm,最高頻率也可考慮定在30GHz,感覺(jué)意義不大。綜上所述,可以考慮射頻PCB可以定義為具有頻率在30MHz至6GHz范圍模擬信號(hào)的PCB,但具體采用集總還是分布參數(shù)模型可根據(jù)公式確定。由于基片的介電常數(shù)比較高,電磁波的傳播速度比較慢,因此,比在空氣中傳播的波長(zhǎng)要短,根據(jù)微波原理,微帶線對(duì)介質(zhì)基
5、片的要求:介質(zhì)損耗小,在所需頻率和溫度范圍內(nèi),介電常數(shù)應(yīng)恒定不變,熱傳導(dǎo)率和表面光潔度要高,和導(dǎo)體要有良好的沾附性等。對(duì)構(gòu)成導(dǎo)體條帶的金屬材料要求:導(dǎo)電率高電阻溫度系數(shù)小,對(duì)基片要有良好的沾附性,易于焊接等。3.4 阻抗 impedance規(guī)范中特指?jìng)鬏斁€的特征阻抗,定義為傳輸線電壓和電流決定的傳輸線的分布參數(shù)阻抗。通常用Z0表示。表達(dá)式為:在交流電路中電流所遇到的所有阻抗的度量單位。電路中某點(diǎn)電流與其電動(dòng)勢(shì)之比;阻抗通常表示為 z=r+ jx,這里 r 是歐姆電阻抗, x 是電抗,可以是感抗或容抗;j是1的平方根。3.5 微帶線 Microstrip一種傳輸線類(lèi)型。由平行而不相交的帶狀導(dǎo)體和
6、接地平面構(gòu)成。微帶線的結(jié)構(gòu)如圖1所示它是由導(dǎo)體條帶(在基片的一邊)和接地板(在基片的另一邊)所構(gòu)成的傳輸線。微帶線是由介質(zhì)基片,接地平板和導(dǎo)體條帶三部分組成。在微帶線中,電磁能量主要是集中在介質(zhì)基片中傳播的如圖2所示。圖1 圖23.6 趨膚效應(yīng) 趨膚效應(yīng)-又叫集膚效應(yīng),當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),電流將集中在導(dǎo)體表面流通,這種現(xiàn)象叫趨膚效應(yīng)。在高頻下,電流僅在導(dǎo)體表面的一個(gè)薄層內(nèi)傳輸。3.7 耗散因數(shù)(介質(zhì)損耗角) Dissipation factor 損耗電流與充電電流的比值。耗散因數(shù)或損耗角正切,tan,表示為”/,和”為介電常數(shù)真實(shí)和虛幻的部分(見(jiàn)介電常數(shù)),損耗角正切是一個(gè)參數(shù),用來(lái)示意絕緣
7、體或電介質(zhì)在AC信號(hào)中吸收部分能量的趨向。3.8 介電常數(shù) Permittivity自由空間與電介質(zhì)內(nèi)電磁傳播波長(zhǎng)的均方根之比;一般而言,材料的介電常數(shù)e,由實(shí)部和虛部構(gòu)成;e 的實(shí)部和虛部定義為 e ' 和 e''。3.9 屏蔽罩 EMI shielding屏蔽罩是無(wú)線設(shè)備中普遍采用的屏蔽措施。其工作原理如下:當(dāng)在電磁發(fā)射源和需要保護(hù)的電路之間插入一高導(dǎo)電性金屬時(shí),該金屬會(huì)反射和吸收部分輻射電場(chǎng),反射與吸收的量取決于多種不同的因素,這些因素包括輻射的頻率,波長(zhǎng),金屬本身的導(dǎo)電率和滲透性,以及該金屬與發(fā)射源的距離。屏蔽的具體過(guò)程如下圖3所示:入射波反射波屏蔽層次級(jí)反射波
8、次級(jí)入射波穿透能量圖34 印制板基板4.1 射頻板材的選用原則4.1.1 微波頻段PCB板不僅是電路的支撐體,還是微波電磁場(chǎng)的傳輸媒體。所以,射頻電路PCB最好選擇高頻、微波板材。4.1.2 射頻電路PCB上的印制線除了一般的原則-考慮電流大小外,還必須考慮印制線的特性阻抗,嚴(yán)格進(jìn)行阻抗匹配,在PCB制作時(shí)必須考慮印制線的阻抗控制。印制線的特性阻抗與PCB的材料特性及物理參數(shù)相關(guān),所以PCB設(shè)計(jì)人員必須清楚PCB板材的性能。4.1.3 射頻電路板一般都具有高頻高性能的特點(diǎn),通常選擇介電常數(shù)精度高、特性穩(wěn)定性且損耗小的基材。此外,基材必須符合可生產(chǎn)加工,如高溫回流焊接等。目前我司常用的射頻基材為
9、FR4,TACONIC和ROGERS公司的系列板材。詳見(jiàn)附錄A.4.1.4 FR4(阻燃型覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板),介電常數(shù)在1GHz頻率下測(cè)試為Er=4.3±0.2,玻璃化溫度Tg=135。普通板材使用的板料有以下兩種:普通板料,成本低,工藝成熟;UV板料,俗稱黃料板,有UV-BLOCKING阻擋紫外線的功能,主要用于PCB板的外層。性能稍優(yōu)于普通板料。4.1.5 TACONIC公司品牌好,規(guī)格齊全,價(jià)格相對(duì)FR4高些。4.1.6 ROGERS公司的材料介電常數(shù)精度高,溫度穩(wěn)定性好,損耗小,常用于大功率電路,并且PCB制造、加工工藝與FR4相同,加工成本低,但銅箔的附著力小。4.1
10、.7 常用高頻板基材及其性能如表1所示。表1 常用高頻板基材及其性能材料種類(lèi)NELCO N4000-13普通 FR4ROGERS RO4350 GETEK ML-200DTACONIC TLC32組成及特點(diǎn)玻璃纖維+ 改性環(huán)氧樹(shù)脂 高Tg材料環(huán)氧樹(shù)脂加玻璃纖維布層壓板。陶瓷顆粒填充材料+ PPO樹(shù)脂低Dk,Df材料玻璃纖維+ 熱固性環(huán)氧樹(shù)脂+ PPO樹(shù)脂 低Dk,Df材料玻璃纖維+ 聚四氟乙烯低Dk,Df材料電性能=3.7(1GHz)tan=0.009=4.3(1GHz)=3.48(10GHz)tan=0.004=3.7(1GHz)tan=0.0092=3.2(10GHz)tan=0.003玻
11、璃化溫度(Tg)Tg= 210 º C (DSC)135ºC(普通) 175ºC(高TG) (DSC)Tg>280º C (TMA)Tg=180º C Tg=210º C 可加工性 (類(lèi)比FR4)層壓時(shí)對(duì)壓機(jī)的升溫控制要求較高可加工性好,各項(xiàng)指標(biāo)均能符合加工要求。TG值稍低??杉庸ば圆?,對(duì)切削工具磨損大,銅箔的抗剝能力差層壓時(shí)對(duì)壓機(jī)的升溫控制要求較高,對(duì)切削工具有一定的磨損,銅箔的抗剝能力差可加工性差,材料軟,不適合單獨(dú)做厚板主要 用途手機(jī),服務(wù)器,天線,網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī),適于高速信號(hào)傳輸手機(jī),工作基站,天線,計(jì)算機(jī),適于高速信號(hào)傳輸
12、手機(jī),工作基站,天線,雷達(dá),微波,適于高速信號(hào)傳輸手機(jī),工作基站,天線,雷達(dá),微波,適于高速信號(hào)傳輸天線,雷達(dá),微波,適于高速信號(hào)傳輸材料生產(chǎn)商N(yùn)ELCO多家ROGERSGETACONIC價(jià)格(FR4 X倍數(shù))3-41106-710設(shè)計(jì)要求樹(shù)脂含量穩(wěn)定,介電常數(shù)變化小, 對(duì)介質(zhì)層調(diào)整地范圍寬型號(hào)、厚度種類(lèi)最多,能符合各種基本要求,但DK值較大,設(shè)計(jì)時(shí)受到限制。樹(shù)脂含量穩(wěn)定,介電常數(shù)變化小, 對(duì)介質(zhì)層調(diào)整地范圍寬樹(shù)脂含量穩(wěn)定,介電常數(shù)變化小, 但半固化片只有0。1mm規(guī)格,對(duì)介質(zhì)層調(diào)整地范圍窄多層板設(shè)計(jì)時(shí)使用的半固化片的介電常數(shù),按混壓方式計(jì)算出實(shí)際的介電常數(shù)和阻抗值4.2 PCB厚度4.2.1
13、 PCB厚度,指的是其標(biāo)稱厚度(即絕緣層加完成銅箔的厚度)。4.2.2 射頻印制電路板PCB厚度通常采用0.2mm的整數(shù)倍,如0.8mm, 1.0mm, 1.6mm等,有時(shí)也用英寸表示印制電路板板材厚度。具體厚度應(yīng)該按照阻抗控制計(jì)算出的結(jié)果為準(zhǔn)。4.3 銅箔厚度 PCB銅箔厚度指成品厚度,圖紙上應(yīng)該明確標(biāo)注為成品厚度(Finished Conductor Thickness)。射頻板要求銅箔均勻且薄。均勻的銅箔其電阻溫度系數(shù)均勻,且使信號(hào)傳輸損失更小,詳見(jiàn)附錄B。4.4 PCB制造技術(shù)要求4.4.1 PCB制造技術(shù)要求一般標(biāo)注在鉆孔圖上,主要有以下項(xiàng)目(根據(jù)需要取舍):a) 基板材質(zhì)、厚度及公
14、差;b) 銅箔厚度:注:銅箔厚度的選擇主要取決于導(dǎo)體的載流量和允許的工作溫度,射頻板需嚴(yán)格控制銅箔厚度的制造精度。c)焊盤(pán)表面處理注:一般有以下幾種:1)一般采用噴錫鉛合金HASL工藝,錫層表面應(yīng)該平整無(wú)露銅。只要確保6個(gè)月內(nèi)可焊性良好就可以。為獲得更好的趨膚效應(yīng),可對(duì)射頻板選擇化學(xué)鍍金工藝或OSP工藝。同時(shí)有助于減少環(huán)境污染。2)如果PCB上有細(xì)間距器件(如0.5mm間距的BGA),或板厚0.8mm,可以考慮化學(xué)(無(wú)電)鎳金(Ep.Ni2.Au0.05)。還有一種有機(jī)涂覆工藝(Organic Solderability Preservative 簡(jiǎn)稱OSP),由于還存在可焊期短、發(fā)粘和不耐焊
15、等問(wèn)題,暫時(shí)不宜選用。3)對(duì)板上有裸芯片(需要熱壓焊或超聲焊,俗稱Bonding)或有按鍵(如手機(jī)板)的板,就一定要采用化學(xué)鍍鎳、金工藝(Et.Ni5.Au0.1)。有的廠家也采用整板鍍金工藝(Ep.Ni5.Au0.05)處理。前者表面更平整,鍍層厚度更均勻、更耐焊,而后者便宜、亮度好。從成本上講,化學(xué)鍍鎳、金工藝()比噴錫貴,而整板鍍金工藝則比噴錫便宜4)對(duì)印制插頭,一般鍍硬金,即純度為99.5%-99.7%含鎳、鈷的金合金。一般厚度為0.50.7m,標(biāo)注為:0.5。 鍍層厚度根據(jù)插拔次數(shù)確定,一般 0.5m厚度可經(jīng)受500次插拔,1m厚度可經(jīng)受1000次插拔。d)阻焊層 推薦射頻PCB板的
16、阻焊厚度范圍為0.5mil-1.0mil。e)絲印字符1)要求對(duì)一般涂敷綠色阻焊劑的板,采用白色永久性絕緣油墨;對(duì)全板噴錫板,建議采用黃色永久性絕緣油墨,以便看清字符;對(duì)于RO4350板材,無(wú)阻焊情況下,字符建議采用綠色或紅色永久性絕緣油墨。優(yōu)先選用反差較大的顏色。2)射頻單板上的位號(hào)絲印盡量不要放置在錫面或基材上,以防止PCB加工過(guò)程中脫落。如因微帶線上位號(hào)絲印不可避免需放置在錫面或基材上,建議在位號(hào)絲印區(qū)加阻焊進(jìn)行控制。f)成品板翹曲度注:請(qǐng)參照公司質(zhì)量部門(mén)所提供的標(biāo)準(zhǔn)。g)成品板厚度公差注:按行業(yè)或業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) 板厚<0.8mm,±0.08mm;板厚0.8mm,±1
17、0%。 h)成品板離子污染度注:按照IPC-TM-650的和方法進(jìn)行離子污染物試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)用于清洗試樣的溶劑的電阻率不小于2x106歐姆/厘米,或相等于1.56g/cm2的NaCI含量。5 PCB設(shè)計(jì)基本工藝要求 5.1 PCB制造基本工藝及目前的制造水平5.1.1 PCB設(shè)計(jì)最好不要超越目前廠家批量生產(chǎn)時(shí)所能達(dá)到的技術(shù)水平,否則無(wú)法加工或成本過(guò)高。層壓多層板工藝是目前廣泛使用的多層板制造技術(shù),它是用減成法制作電路層,通過(guò)層壓機(jī)械鉆孔化學(xué)沉銅鍍銅等工藝使各層電路實(shí)現(xiàn)互連,最后涂敷阻焊劑、噴錫、絲印字符完成多層PCB的制造。5.1.2 射頻電路板加工制造中需嚴(yán)格控制特性阻抗之精度,而介電常數(shù)值的
18、精度與基板材料(半固化片)的樹(shù)脂含量的均勻程度密切相關(guān)。半固化片樹(shù)脂含量的技術(shù)指標(biāo),是各個(gè)基板材料生產(chǎn)廠根據(jù)PCB廠實(shí)際成型加工工藝的不同及生產(chǎn)水平的能力而制定的。由于樹(shù)脂量的不同,使得在半固化片的熔融粘度上有所差異及在層壓工藝上也就存在著不同。這些會(huì)帶來(lái)PCB在絕緣層厚度及其精度上有所差別。不同廠家、不同樹(shù)脂量指標(biāo)的半固化片材料所生產(chǎn)的多層板,在它的介電特性,特別是介電常數(shù)值上,表現(xiàn)出其高低及精度的不同。故提高PCB的特性高精度控制,基板材料生產(chǎn)廠在生產(chǎn)半固化片的樹(shù)脂量的指標(biāo)控制方面,必須要與PCB廠家達(dá)到很好的配合。詳見(jiàn)附錄C。5.2 PCB其他設(shè)計(jì)工藝要求PCB其他設(shè)計(jì)工藝要求,包括尺寸
19、范圍,外形,傳送方向和傳送邊的選擇,光學(xué)基準(zhǔn)符號(hào),定位孔,檔條邊,孔金屬化等設(shè)計(jì)要求,請(qǐng)參見(jiàn)PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范。6 拼板設(shè)計(jì)拼板設(shè)計(jì)主要考慮兩個(gè)問(wèn)題:一是怎樣拼;二是連接方式。6.1 拼板的設(shè)計(jì)要求 拼板的連接方式主要有雙面對(duì)刻V形槽、長(zhǎng)槽孔加小圓孔(俗稱郵票孔)、V形槽加長(zhǎng)槽孔三種,視PCB的外形而定。 詳細(xì)拼板設(shè)計(jì)方法請(qǐng)參見(jiàn)PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范。6.2 射頻板的拼板設(shè)計(jì)原則6.2.1 TACONIC板材,材質(zhì)軟且易變形,很難一次性分割完成。原則上要求TACONIC板材不拼板,若因尺寸加工必須(小于55mmX55mm),建議拼板數(shù)量不超過(guò)2塊。6.2.2 建議射頻薄板(厚度不超過(guò)0.8mm)不
20、要拼板,此外,對(duì)板邊倒圓腳的射頻單板拼板后(詳見(jiàn)圖4),由于內(nèi)側(cè)有凹槽,在機(jī)器自動(dòng)分割時(shí)容易偏移,導(dǎo)致切傷板面而報(bào)廢,若因尺寸加工必須(小于55mmX55mm),原則上建議拼板數(shù)量不超過(guò)3塊。圖4 板邊倒圓腳的拼板圖6.2.3 形狀不規(guī)則的射頻拼板(如功放板),實(shí)際生產(chǎn)中一般采用手工分割,故拼板設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單,且小器件盡可能遠(yuǎn)離拼板邊以防損傷。6.2.4 對(duì)存在挖空器件的射頻板,需考慮槽口的封閉(防止單板局部變形),如槽口靠近板邊,可增加工藝邊使槽口閉合。見(jiàn)圖5。圖5 挖空器件的拼板圖6.2.5 事實(shí)上,拼板的結(jié)構(gòu)方式與板的布局,器件重量,板的跨距等密切相關(guān),以下針對(duì)我司常用射頻板的板厚、板材與
21、拼板的推薦方式如表2(不考慮其他因素)。表2板材板厚0.5mm0.8mm1.0mm1.6mm備注FR4MVVV1. 郵票孔標(biāo)識(shí)為M,V型槽標(biāo)識(shí)為V2. V型槽主要用機(jī)器切割,故優(yōu)先考慮自動(dòng)化3. 以上選擇未考慮其他因素,如板布局,器件重量等RogersMMVVTaconicMMMV7 射頻元器件的選用原則7.1 由于射頻元器件封裝比較特殊,在選擇新封裝的射頻元器件或兼容器件時(shí),開(kāi)發(fā)人員必須在前期與工藝人員充分溝通,確保元器件可制造性。7.2 射頻元器件應(yīng)特別注意器件焊接端的鍍層厚度和材質(zhì),以避免生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)空焊和冷焊(特別是焊端鍍銀的陶瓷器件)。7.3 射頻元器件的平整度應(yīng)低于0.005”,
22、特別是陶瓷模組塊,如VCO,功放和濾波器等。7.4 射頻無(wú)源器件的電性能的公差值應(yīng)特別注意,已有試驗(yàn)表明,如器件公差值超過(guò)5以上,電路中的分布值呈現(xiàn)多樣化。故前期選擇時(shí)需引起重視,以便得到良好的電性能優(yōu)化。7.5 射頻連接器的要求:推薦連接器與PCB中心接觸腳和數(shù)字信號(hào)端腳表面鍍層厚度為3050inch的金,內(nèi)層厚度為50-150inch的Ni;SMT連接器與PCB焊盤(pán)接觸部分需控制公差在 0,-0.002”尺寸范圍內(nèi)。7.6 其他元器件的要求見(jiàn)PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范。8 射頻板布局設(shè)計(jì)8.1 射頻板的布局原則 8.1.1 布局方案確定射頻印制電路板布局是實(shí)現(xiàn)射頻電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,布局方案要滿足電氣
23、,機(jī)械,可加工性,可組裝,可測(cè)試性,可維護(hù)性及可靠性要求。布局方案的確定原則上要求經(jīng)過(guò)射頻、工藝、結(jié)構(gòu)、測(cè)試人員的討論和審批。8.1.2 布局分區(qū)布局分區(qū)分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū),物理分區(qū)主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問(wèn)題;電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號(hào)以及接地等的分區(qū)。 8.1.2.1 物理分區(qū)原則物理分區(qū)關(guān)鍵是根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件,最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件,并調(diào)整其朝向以將RF路徑的長(zhǎng)度減到最小,除了要考慮普通PCB設(shè)計(jì)時(shí)的布局外,還須考慮如何減小各部分之間相互干擾和抗干擾能力,如果不可能在多個(gè)電路塊之間保證足夠的隔離,在這
24、種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF區(qū)域內(nèi)。8.1.2.2 電氣分區(qū)原則射頻印制電路板布局一般分為電源,數(shù)字和模擬三部分,這三部分要在空間上分開(kāi),布局和走線不能跨區(qū)域。并盡可能將強(qiáng)電信號(hào)和弱電信號(hào)分開(kāi),將數(shù)字信號(hào)電路和模擬信號(hào)電路分開(kāi),完成同一功能的電路應(yīng)盡量安排在一定的范圍之內(nèi),從而減小信號(hào)環(huán)路面積。8.2 射頻板的布局要求8.2.1 一字布局在同一屏蔽腔內(nèi)布局時(shí)可按信號(hào)由小到大一字布局,如圖6,AT為衰減器,A1,A2為放大器。強(qiáng)弱信號(hào)之間要加屏蔽隔離,增益較大支路上也要采取屏蔽措施。圖6 一字布局8.2.2 L形布局由于空間限制,在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi)有時(shí)不能采用一字布局而采用
25、L形布局。如圖7,BT為衰減器,B1,B2為放大器,在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi),不得采用Z形、U形、交叉布局。圖7 L形布局8.2.3 元器件布局要求8.2.3.1 應(yīng)注意信號(hào)走向及元器件間的相互作用。8.2.3.2 感性器件應(yīng)防止互感,多個(gè)電感放置時(shí)需注意放置方向及空間距離,避免電感線圈同向。8.2.3.3 射頻單板特別是在高頻環(huán)境下,最好使用表面安裝器件。如果RF單板上是插件貼片混裝的布局,則chip小貼片器件盡量避開(kāi)插裝器件管腳,以免插件器件焊接時(shí)損傷貼片器件。8.2.3.4 靜電敏感器件的布局要求盡量遠(yuǎn)離板邊,遠(yuǎn)離調(diào)試器件,插焊器件,螺釘手動(dòng)安裝器件,器件引出線上涂敷阻焊層。8.2.3.5 器件
26、放置應(yīng)水平或垂直放置 ,方便生產(chǎn)。8.2.3.6 器件布局應(yīng)疏密均勻得當(dāng),通風(fēng)且美觀。8.2.3.7 型衰減器或?yàn)V波器等布局推薦如下圖所示,在PCB空間比較緊張時(shí),也可采取其他布局方式,但需注意引線的長(zhǎng)度和寬度對(duì)信號(hào)的影響。8.2.3.8 小功率放大器供電電感的布局如下圖8、圖9所示。 圖8 衰減器布局 圖9 放大器電感布局圖8.2.3.9 射頻器件之間的特殊間距要求。射頻功放單板中因阻抗匹配的原因,功放管與濾波電容器件間距很近甚至重疊放置,如圖 10,這種情況以射頻性能考慮優(yōu)先。射頻器件的供電管腳一般要求很好的濾波,實(shí)現(xiàn)的方案一般是在供電管腳處加濾波電容,如圖 11。且越近效果越好。這種情況
27、也以射頻性能考慮優(yōu)先。針對(duì)其他特殊器件之間的間距不符合工藝標(biāo)準(zhǔn)的,設(shè)計(jì)人員須前期與工藝人員充分溝通。圖10 功放管與濾波電容器件重疊 圖11 射頻器件的供電管腳與濾波電容的近距離8.2.3.10 射頻器件采用波峰焊接設(shè)計(jì)的布局時(shí),特別要注意若BOT層存在大面積噴錫屏蔽帶,原則上要求選擇雙面回流設(shè)計(jì),否則過(guò)波峰焊接后大面積噴錫屏蔽帶不平整,影響單板的屏蔽效果。8.2.4 不同頻率單元混排8.2.4.1 不同頻率單元混排易產(chǎn)生許多寄生的互調(diào)產(chǎn)物,因此不推薦不同頻率單元在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi)混排。8.2.4.2 空間隔離和屏蔽需注意如下:a)對(duì)本振源要單獨(dú)隔離屏蔽,特別對(duì)接收通道,因?yàn)楸菊裥盘?hào)電平相對(duì)接收
28、信號(hào)電平較大,易形成干擾,同時(shí)由于本振平較高,對(duì)其他單元形成較大的輻射干擾;b)對(duì)射頻單元和中頻單元須加隔離或屏蔽;c)收發(fā)單元混排時(shí)應(yīng)屏蔽隔離;d)數(shù)模混排時(shí),對(duì)時(shí)鐘線要包地銅箔屏蔽;e) 輸入和輸出端要采取隔離或屏蔽。9 射頻板布線設(shè)計(jì)9.1 射頻板布線原則9.1.1 盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路;確保射頻走線下層的地是實(shí)心的大面積地,并盡可能將射頻線走在表層上。9.1.2 數(shù)字、模擬信號(hào)線不跨區(qū)域布線,如果射頻走線必須要穿過(guò)信號(hào)線,優(yōu)選:在它們之間沿著射頻走線布一層與主地相連的地;次選,保證射頻線與信號(hào)線十字交叉,可將容性耦合減到最小,同時(shí)盡可能在每根射頻走線周?chē)嗖家恍┑?,并連到主地。
29、一般,射頻印制線不宜并行布線且不宜過(guò)長(zhǎng),如果確實(shí)需要并行布線,應(yīng)在2條線之間加一條地線(地線打過(guò)孔,確保良好接地)。射頻差分線,走平行線,2條平行線外側(cè)加地線(地線打過(guò)孔,確保良好接地),印制線的特性阻抗按器件的要求設(shè)計(jì)。9.1.3 盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開(kāi)來(lái),簡(jiǎn)單地說(shuō),就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路。9.1.4 原則上PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地,最好上面沒(méi)有過(guò)孔,當(dāng)然,銅箔越多越好。在PCB板的每一層,應(yīng)布上盡可能多的地,并把它們連到主地面。盡可能把走線靠在一起以增加內(nèi)部信號(hào)層和電源分配層的地塊數(shù)量。應(yīng)當(dāng)避免在PCB各層上生成游
30、離地。9.1.5 射頻印制電路板布線的基本順序:射頻線路基帶射頻接口線(IQ線)時(shí)鐘線電源部分?jǐn)?shù)字基帶部分地。9.1.6 考慮到綠油會(huì)對(duì)微帶線性能、信號(hào)等方面有影響,故建議頻率較高單板微帶線可以不涂覆綠油,中低頻率的單板微帶線建議涂覆綠油。9.2 射頻板布線要求9.2.1 傳輸線的阻抗控制9.2.1.1 在射頻電路的特性阻抗設(shè)計(jì)中,微帶線結(jié)構(gòu)是最受歡迎的,因而得到廣泛的推廣與應(yīng)用。最常使用的微帶線結(jié)構(gòu)有4種:表面微帶線(surface microstrip)、嵌入式微帶線(embedded microstrip)、帶狀線(stripline)、雙帶線(dual stripline)。其中又以表
31、面微帶線模型結(jié)構(gòu)用途最廣泛, PCB信號(hào)走線的阻抗與板材的介電常數(shù)、PCB結(jié)構(gòu)、線寬等有關(guān)。一般射頻信號(hào)走線盡量布在表面層,在某些情況下可以走內(nèi)層,最常見(jiàn)的是第三層走帶狀線,阻抗都為50。詳見(jiàn)附錄D。9.2.1.2 表3列出一些典型PCB的阻抗(50)控制的參數(shù),新設(shè)計(jì)的PCB可以直接套用這些數(shù)據(jù)。表3典型PCB阻抗(50)控制參數(shù)表板材相對(duì)介電常數(shù)厚度線寬(mils)RO43503.48層厚0.8mm70FR44.25層厚1.0mm76TLX-8-0310-C1/C22.55層厚0.8mm87FR44.25層厚0.35mm27FR44.25層厚0.36mm26FR44.25(帶狀線)0.36
32、+1.13_0.36mm189.2.1.3 PCB的阻抗受板材的介電常數(shù)、線寬及厚度的加工精度影響,表4列出PCB廠家阻抗控制精度工藝能力,供設(shè)計(jì)參考。表4 PCB廠家阻抗控制工藝能力表阻抗控制參數(shù)介質(zhì)層層壓導(dǎo)線線寬導(dǎo)線厚(高)度備注PCB加工精度±1mil主要受板廠原材料的精度影響±10%主要以阻抗控制為主±10%主要以阻抗控制為主普通板線寬、線距控制在±20%9.2.2 轉(zhuǎn)角9.2.2.1 射頻信號(hào)走線如果上角,拐角處的有效線寬會(huì)增大,阻抗減小而引起反射。故要對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行處理。9.2.2.2 主要為切角和圓角兩種方法:a) 切角適用于比較小的彎角。如圖
33、12,切角的適用頻率可達(dá)10GHz;圖12 切角 圖13 圓角b) 圓弧角的半徑應(yīng)足夠大,一般來(lái)說(shuō),要保證:R>3W。如圖13所示。設(shè)計(jì)上優(yōu)選圓角。9.2.3 微帶線布線9.2.3.1 PCB頂層走射頻信號(hào),射頻信號(hào)下面的平面層必須是完整的接地平面,形成微帶線結(jié)構(gòu)。詳見(jiàn)附錄E。9.2.3.2 如圖14所示。要保證微帶線的結(jié)構(gòu)完整性,有以下要求:a) 微帶線兩邊的邊緣離地平面邊緣至少要有3W寬度;b) 層厚0.8mm、且在3W范圍內(nèi),不得有非接地的過(guò)孔;c) 微帶線邊沿電場(chǎng)向兩側(cè)延伸,非耦合微帶線間要加地銅箔,并在地銅箔上加地過(guò)孔。d) 微帶線至屏蔽壁距離應(yīng)保持為2W以上。注:W為線寬。圖
34、14 微帶線的結(jié)構(gòu)完整性9.2.4 微帶線耦合器主要用于檢測(cè)大功率信號(hào)的強(qiáng)度、駐波。在要求不高且耦合度大于20dB的情況下可用兩條靠近的PCB走線做成微帶線耦合器,如圖15所示。當(dāng)要求有定向性時(shí),耦合長(zhǎng)度L需滿足 L=/4,圖15中W為耦合線條的寬度,原則上通常微帶線阻抗為50。圖15 微帶線耦合器 圖16 微帶線功分器9.2.5 微帶線功分器在要求不高的情況下,可以用PCB走線做成微帶線功分器,如圖16所示,要求阻抗?jié)M足下列要求:Z0=50,Z1=21/2Z0=70.0,從功率合成點(diǎn)B到電阻C點(diǎn)之間的走線距離LBC應(yīng)滿足:LBC=/4,其中電阻阻值為100。9.2.6 /4微帶線9.2.6.
35、1 周期正弦被間隔/4(即900)處的兩點(diǎn),互相之間的影響最小。當(dāng)/4微帶線一端直接接地,或通過(guò)高頻濾波電容(如100PF)接地,即一端交流接地時(shí),另一端相當(dāng)于交流開(kāi)路,對(duì)線長(zhǎng)等于/4的信號(hào)來(lái)說(shuō)具電感效應(yīng),其典型應(yīng)用是小信號(hào)放大管或功率管的偏置與供電電路,如圖17所示。詳細(xì)基礎(chǔ)內(nèi)容參見(jiàn)附錄F。圖17 功放管偏置走線9.2.6.2 對(duì)應(yīng)PCB設(shè)計(jì)推薦設(shè)計(jì)如下:a)功放管輸出端偏置走線長(zhǎng)度為/4,等價(jià)于最近的高頻濾波電容到信號(hào)走線或匹配銅箔的距離。b)功放管輸入端偏置走線長(zhǎng)度/4,等價(jià)于最近的高頻濾波電容到信號(hào)走線或匹配銅箔的距離。c)并聯(lián)的組合濾波電容應(yīng)排列在一起,要注意排列次序,/4的高阻線要
36、直接從高頻濾波電容的腳上拿出來(lái)。9.2.7 帶狀線布線9.2.7.1 射頻信號(hào)有時(shí)要從PCB的中間層穿過(guò),常見(jiàn)的為從第三層走,第二層和第四層必須是完整的接地平面,即偏心帶狀線結(jié)構(gòu)。9.2.7.2 如圖18所示,應(yīng)保證帶狀線的結(jié)構(gòu)完整須要求:a) 帶狀線兩邊的邊緣離地平面邊緣至少3W寬度,且在3W范圍內(nèi),不得有過(guò)孔;b) 禁止射頻信號(hào)走線跨第二層或第四層的地平面縫隙。圖18 帶狀線布線9.2.8 射頻信號(hào)走線兩邊包地銅箔要求接地銅箔到信號(hào)走線間隙>=1.5W,地銅箔邊緣加地線孔,孔間距小于/20,均勻排列整齊。地線銅箔邊緣要光滑、平整、禁止尖銳毛刺。除特殊用途外,禁止射頻信號(hào)走線上伸出多余
37、的線頭。9.2.9 漸變線一些射頻器件封裝較小,SMD焊盤(pán)寬度可能小至12mils,而射頻線寬可能達(dá)50mils,建議選用漸變線,禁止線寬突變。漸變線如圖19所示。圖19 漸變線9.2.10 布線范圍 考慮到PCB板內(nèi)開(kāi)孔器件的射頻走線的匹配,開(kāi)口槽內(nèi)銅距開(kāi)孔邊尺寸(見(jiàn)圖20)最小為10mil,否則PCB無(wú)法加工。其他內(nèi)外層線路及銅箔到板邊的距離參考PCB工藝設(shè)計(jì)規(guī)范。圖20 射頻單板開(kāi)口槽內(nèi)銅箔離孔邊間距9.3 大面積電源區(qū)和接地區(qū)的設(shè)計(jì) 9.3.1 大面積電源區(qū)和接地區(qū)的元件連接焊盤(pán),應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖21所示形狀,以免大面積銅箔傳熱過(guò)快,影響元件的焊接質(zhì)量,或造成虛焊。圖21 花焊盤(pán)的設(shè)計(jì)9.
38、3.2 對(duì)于有電流要求的特殊情況允許使用阻焊膜限定的焊盤(pán)。對(duì)于射頻板的特殊要求不能使用花焊盤(pán)隔熱設(shè)計(jì)的必須與工藝人員充分溝通。對(duì)于隔熱的其他設(shè)計(jì)要求,具體見(jiàn)Q/ZX 04.100.2.印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范工藝性要求。9.3.3 對(duì)射頻電路傳輸線、微帶線部分,建議采用綠油橋(焊壩solder dam)隔開(kāi)大面積接地區(qū)或器件焊盤(pán),防止可能出現(xiàn)的少錫等工藝缺陷。如圖22所示。圖22 射頻走線上綠油橋覆蓋9.3.4 功放板中部分器件需要手工焊接,包括功放管焊盤(pán)、SMA微帶插座焊盤(pán)、及2個(gè)單板之間的飛線連接處,如圖2325所示,建議焊盤(pán)間的綠油阻焊橋適當(dāng)遠(yuǎn)離焊盤(pán)位置,以防止手工焊接時(shí)不良。圖23功放管焊盤(pán)
39、 圖24 SMA微帶插座焊盤(pán) 圖25 飛線連接焊盤(pán)9.3.5 射頻器件大面積接地銅箔要求涂阻焊(綠油橋),以防止可能出現(xiàn)的器件偏位、虛焊等工藝缺陷。阻焊(綠油橋)設(shè)計(jì)原則上要求大面積銅箔水平方向和垂直方向不少于一條綠油橋,綠油橋的寬度需設(shè)計(jì)為0.1mm或以上。9.3.6 典型射頻電路隔熱設(shè)計(jì)如圖26所示。圖26 典型射頻電路隔熱設(shè)計(jì)地層10 射頻PCB設(shè)計(jì)的EMC 10.1 層分布10.1.1 雙面板,頂層為信號(hào)層,底面為地平面。10.1.2 四層板,頂層為信號(hào)層,第二層為地平面,第三層走電源、控制線。特殊情況下(如射頻信號(hào)線要穿過(guò)屏蔽壁),在第三層要走一些射頻信號(hào)線。每層均要求大面積敷地。1
40、0.2 接地10.2.1 大面積接地為減少地平面的阻抗,達(dá)到良好的接地效果,建議遵守以下要求:a) 射頻PCB的接地要求大面積接地;b) 在微帶印制電路中,底面為接地面,必須確保光滑平整;c) 要將地的接觸面鍍金或鍍銀,導(dǎo)電良好,以降低地線最抗;d) 使用緊固螺釘,使其與屏蔽腔體緊密結(jié)合,緊固螺釘?shù)拈g距小于/20(依具體情況而定)。10.2.2 分組就近接地按照電路的結(jié)構(gòu)分布和電流的大小將整個(gè)電路分為成相對(duì)獨(dú)立的幾組,各組電路就近接地形成回路,要調(diào)整各組內(nèi)高頻濾波電容方向,縮小電源回路。注意接地線要短而直,禁止交叉重疊,減少公共地阻抗所產(chǎn)生的干擾。10.2.3 射頻器件的接地 表面貼射頻器件和
41、濾波電容需要接地時(shí),為減少器件接地電感,要求:a) 至少要有2根線接鋪地銅箔;b) 用至少2個(gè)金屬化過(guò)孔在器件管腳旁就近接地。c) 增大過(guò)孔孔徑和并聯(lián)若干過(guò)孔。d) 有些元件的底部是接地的金屬殼,要在元件的投影區(qū)內(nèi)加一些接地孔,表面層不得布線。10.2.4 微帶電路的接地微帶印制電路的終端單一接地孔直徑必須大于微帶線寬,或采用終端大量成排密布小孔的方式接地。10.2.5 接地工藝性要求a) 在工藝允許的前提下,可縮短焊盤(pán)與過(guò)孔之間的距離;b) 在工藝允許的前提下,接地的大焊盤(pán)可直接蓋在至少6個(gè)接地過(guò)孔上(具體數(shù)量因焊盤(pán)大小而異);c) 接地線需要走一定的距離時(shí),應(yīng)縮短走線長(zhǎng)度,禁止超過(guò)/20,
42、以防止天線效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)輻射;d) 除特殊用途外,不得有孤立銅箔,銅箔上一定要加地線過(guò)孔;e) 禁止地線銅箔上伸出終端開(kāi)路的線頭。10.3 屏蔽10.3.1 射頻信號(hào)可以在空氣介質(zhì)中輻射。空間距離越大,工作頻率越低,輸入輸出端的寄生耦合就越小,隔離度則越大。PCB典型的空間隔離度約為50dB。10.3.2 敏感電路和強(qiáng)烈輻射源電路要加屏蔽,但如果設(shè)計(jì)加工有難度時(shí)(如空間或成本限制等),可不加,但要做試驗(yàn)最終決定。這些電路有:a) 接收電路前端是敏感電路,信號(hào)很小,要采用屏蔽。b) 對(duì)射頻單元和中頻單元須加屏蔽。接收通道中頻信號(hào)會(huì)對(duì)射頻信號(hào)產(chǎn)生較大干擾,反之,發(fā)射通道的射頻信號(hào)對(duì)中頻信號(hào)也會(huì)造成輻
43、射干擾。c) 振蕩電路:強(qiáng)烈輻射源,對(duì)本振源要單獨(dú)屏蔽,由于本振電平較高,對(duì)其他單元形成較大的輻射干擾。d) 功放及天饋電路:強(qiáng)烈輻射源,信號(hào)很強(qiáng),要屏蔽。e) 數(shù)字信號(hào)處理電路:強(qiáng)烈輻射源,高速數(shù)字信號(hào)的陡峭的上下沿會(huì)對(duì)模擬的射頻信號(hào)產(chǎn)生干擾。f) 級(jí)聯(lián)放大電路:總增益可能會(huì)超過(guò)輸出到輸入端的空間隔離度,這樣就滿足了振蕩條件之一,電路可能自激。如果腔體內(nèi)的電路同頻增益超過(guò)3050dB,必須在PCB板上焊接或安裝金屬屏蔽板,增加隔離度。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功率、增益情況決定是否加屏蔽板。g) 級(jí)聯(lián)的濾波、開(kāi)關(guān)、衰減電路:在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi),級(jí)聯(lián)濾波電路的帶外衰減、級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的隔離度、級(jí)聯(lián)
44、衰減電路的衰減量必須小于3050dB。如果超過(guò)這個(gè)值,必須在PCB板上焊接或安裝金屬屏蔽板,增加隔離度。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功率、增益情況決定是否加屏蔽板。h) 收發(fā)單元混排時(shí)應(yīng)屏蔽。i) 數(shù)?;炫艜r(shí),對(duì)時(shí)鐘線要包地銅皮隔離或屏蔽。10.4 屏蔽材料和方法10.4.1 常用的屏蔽材料均為高導(dǎo)電性能材料,如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔。鋼板或金屬鍍層、導(dǎo)電涂層等。10.4.2 靜電屏蔽主要用于防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響。應(yīng)注意兩個(gè)基本要點(diǎn),即完善的屏蔽體和良好的接地性。10.4.3 電磁屏蔽主要用于防止交變磁場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)的影響,要求屏蔽體具有良好的導(dǎo)電連續(xù)性,屏蔽體必須與電路接在共同的地參考平
45、面上,要求PCB中屏蔽地與被屏蔽電路地要盡量的接近。10.4.4 對(duì)某些敏感電路,有強(qiáng)烈輻射源的電路可以設(shè)計(jì)一個(gè)在PCB上焊接的屏蔽腔,PCB 在設(shè)計(jì)時(shí)要加上“過(guò)孔屏蔽墻”,就是在PCB上與屏蔽腔壁緊貼的部位加上接地的過(guò)孔。要求如下: a) 有兩排以上的過(guò)孔;b) 兩排過(guò)孔相互錯(cuò)開(kāi);c) 同一排的過(guò)孔間距要小于/20;d) 接地的PCB銅箔與屏蔽腔壁壓接的部位禁止有阻焊。10.4.5 射頻信號(hào)線在頂層穿過(guò)屏蔽壁時(shí),要在屏蔽腔相應(yīng)位置開(kāi)一個(gè)槽門(mén),門(mén)高大于0.5mm,門(mén)寬要保證安裝屏蔽壁后信號(hào)線與屏蔽體間的距離大于1mm。10.5 屏蔽罩設(shè)計(jì)10.5.1 金屬屏蔽腔的基本結(jié)構(gòu)10.5.1.1 此類(lèi)
46、屏蔽罩被廣泛使用,如圖27。材料一般為薄的鋁合金,制造工藝一般采用沖壓折彎或壓力鑄造工藝,這種屏蔽罩有較多的螺釘孔,便于螺釘固定。部分需鋁合金蓋子和吸波材料增強(qiáng)屏蔽性能。射頻PCB需裝在屏蔽腔內(nèi),要選擇合適的屏蔽腔尺寸,使其最低諧振頻率遠(yuǎn)高于工作頻率,最好10倍以上,詳見(jiàn)附錄G“金屬屏蔽腔的尺寸設(shè)計(jì)”。10.5.1.2 屏蔽腔的高度一般為第一層介質(zhì)厚度1520倍或以上,在屏蔽腔面積一定時(shí),要提高屏蔽腔的最低諧振頻率,需增加長(zhǎng)寬比,避免正方形的腔體,如圖28。罩體螺絲孔圖27 罩體和螺絲孔 圖28 屏蔽腔10.5.2 金屬屏蔽腔對(duì)PCB布局的工藝要求10.5.2.1 屏蔽罩與PCB板接觸的罩體設(shè)
47、計(jì)時(shí)應(yīng)考慮PCB bottom面的器件高度,特別是插件器件引腳伸出的高度。10.5.2.2 需考慮螺絲禁布區(qū)的大小,防止組裝時(shí)損壞表層線路或器件。射頻功放板由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制,其單板尺寸相對(duì)較小,故一般要求螺釘安裝空間(禁布區(qū))至少在安裝孔焊盤(pán)外側(cè)。螺釘安裝空間見(jiàn)表5表5 螺釘安裝空間 單位:mmM2.5M3M4M5M6 孔徑(D1)33.54.567 焊盤(pán)(有接地要求) (D2)7.5810111310.5.2.3 金屬屏蔽罩自身成本和裝配成本很貴,并且外形不規(guī)則的金屬屏蔽罩在制造時(shí)很難保證高精度和高平整性,又使元器件布局受到一些限制;金屬屏蔽罩不利于元器件更換和故障定位。 10.5.2.4
48、 盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要,進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號(hào)線應(yīng)該盡可能走內(nèi)層,RF信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去,不過(guò)缺口處周?chē)M可能地多布一些地,不同層上的地可通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連在一起。10.5.2.5 為保證裝配和返修,金屬屏蔽罩周?chē)秶鷥?nèi)不能有超過(guò)其高度的器件,Chip小器件到屏蔽罩的距離應(yīng)該以上,其它器件距離要求以上,并且放置朝向最好符合方便維修方向。10.5.2.6 金屬屏蔽罩內(nèi)部不能有超過(guò)其高度的器件,并且器件頂部到屏蔽罩面的距離要符合安全規(guī)范要求。10.5.2.7 需考慮SMA微帶插座與PCB板接觸時(shí)的高度匹配,否則焊接可靠性存在影響。如圖29所示,設(shè)
49、計(jì)時(shí)須考慮PCB板厚的公差(±10%),金屬屏蔽腔的加工誤差(±0.05mm)。建議SMA微帶插座與PCB板的高度間隙不超過(guò)0.5mm,插座與焊盤(pán)不允許有明顯偏差。PCB焊盤(pán)SMA插座圖29 SMA微帶插座與PCB連接10.5.2.8 由于功放板設(shè)計(jì)的特殊情況,容許2塊單板之間信號(hào)穿過(guò)屏蔽罩,并用飛線連接,如圖30。圖30 功放板板內(nèi)信號(hào)用飛線連接11 射頻板ESD工藝11.1 射頻器件是指使用在射頻電路上的完成射頻信號(hào)處理的器件,一般采用使用淺結(jié)工藝制作,靜電敏感等級(jí)高,一般為100V300V,極容易ESD(electro-static discharge,靜電釋放)損傷
50、。11.2 射頻器件由于工作頻率高、頻帶寬、分布參數(shù) ,決定了其特殊的制造工藝,如薄膜技術(shù)、淺PN結(jié)、無(wú)ESD保護(hù)MOS工藝、GaAs材料、微小封裝等特點(diǎn)導(dǎo)致射頻器件特別是IC對(duì)ESD、電浪涌、機(jī)械應(yīng)力等諸多破壞性因素極為敏感,使其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常用中低頻器件,尤其是射頻功率放大器還受環(huán)境溫度和散熱條件的高度制約,對(duì)熱應(yīng)力也極為敏感,這些特性要求射頻物料在存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、加工、調(diào)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)中有良好的防ESD、防電浪涌(過(guò)電壓或過(guò)電流沖擊)、防機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力等工藝條件,有嚴(yán)格的生產(chǎn)調(diào)測(cè)工藝操作規(guī)范并嚴(yán)密實(shí)施,才能使射頻器件的可靠性得到保證。詳見(jiàn)附錄H。11.3 射頻單板ESD工藝要求如下:a)
51、射頻敏感器件(參考相關(guān)射頻資料定義)、與敏感器件連接的電容等盡量布線遠(yuǎn)離板邊緣,這樣可減少人體靜電引入單板,導(dǎo)致敏感器件失效。b) 射頻開(kāi)發(fā)人員需在技術(shù)更改單或料單上注明較敏感器件等級(jí)(300V以下均需要填寫(xiě)),以便生產(chǎn)人員在操作中小心謹(jǐn)慎。c) 射頻器件推薦使用機(jī)器貼片的SMD器件,盡量不要使用插件,這些插件很容易導(dǎo)致ESD損傷器件。d) 射頻連接器信號(hào)端應(yīng)盡量遠(yuǎn)離板邊緣(防止組裝時(shí)人體靜電),而接地端應(yīng)充分考慮指向外邊緣,如圖31所示。建議在射頻敏感器件附近提供明顯的防靜電絲印標(biāo)識(shí)。圖31 射頻敏感器件附近的防靜電絲印標(biāo)識(shí)e) 在選擇射頻器件特別是射頻IC時(shí),要預(yù)先考慮到生產(chǎn)測(cè)試時(shí)加電、斷
52、電可能對(duì)IC的電浪涌沖擊。12 表面貼裝元件的焊盤(pán)設(shè)計(jì)12.1 射頻器件封裝設(shè)計(jì)的基本原則12.1.1 射頻器件按工藝的角度則可分為以下四類(lèi):挖空安裝器件;底部大銅箔器件;小型器件;兼容器件。12.1.2 其總體設(shè)計(jì)原則為:a) 挖空安裝器件:參照挖空安裝器件設(shè)計(jì)規(guī)則。b) 底部大銅箔器件: 必須將底部大銅箔用綠油隔開(kāi)為幾個(gè)部分。c) 小型器件: 焊盤(pán)的長(zhǎng)度應(yīng)在保證焊接的情況小,盡量短,防止器件漂移和內(nèi)部短路。d) 兼容器件:相同代碼不同廠家器件兼容,封裝焊盤(pán)兼容以大器件為主;對(duì)于安裝方向標(biāo)識(shí)不同的兼容,建議同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)引腳和安裝方向,避免混淆;也可以采用單板內(nèi)兼容的方式。e) 其他表面組裝元器件
53、的焊盤(pán)圖形設(shè)計(jì),參照Q/ZX 04.100.4、Q/ZX 04.100.5。12.2 射頻器件焊盤(pán)與過(guò)孔的設(shè)計(jì)要求12.2.1 射頻元器件在布局時(shí),每個(gè)波長(zhǎng)需約20個(gè)接地點(diǎn)(接地過(guò)孔),在大面積焊盤(pán)下的過(guò)孔最大間距約為/10,為防止過(guò)孔相互重疊等工藝問(wèn)題,要求過(guò)孔間距不小于約/60,依實(shí)際射頻設(shè)計(jì)而定,其典型設(shè)計(jì)圖例如圖32。圖32 典型射頻器件焊盤(pán)與過(guò)孔設(shè)計(jì)12.2.2 由于考慮特殊器件散熱和接地問(wèn)題,射頻單板需在元件焊盤(pán)上打過(guò)孔,由于容易導(dǎo)致錫過(guò)多而滲出過(guò)孔,將導(dǎo)致工藝缺陷,故原則上不推薦在大面積接地焊盤(pán)上存在直接相連的過(guò)孔。除非性能所需。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 推薦射頻板上大面積焊盤(pán)無(wú)阻焊的過(guò)孔設(shè)
54、計(jì)直徑為0.45mm的過(guò)孔(可不塞孔)。13 射頻板阻焊層設(shè)計(jì)13.1 阻焊層可防止焊錫膏的流動(dòng)。但是,由于厚度不確定性和絕緣性能的未知性,整個(gè)板表面都覆蓋阻焊材料將會(huì)導(dǎo)致微帶設(shè)計(jì)中的電磁能量的較大變化。一般采用焊壩(solder dam)來(lái)作阻焊層。Q/ZX 04.100.2中關(guān)于阻焊層的規(guī)定適用于射頻板的表層非射頻信號(hào)走線區(qū)域。13.2 對(duì)于需要阻抗控制的射頻信號(hào)走線則需要根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對(duì)待。一般建議依照如下原則進(jìn)行設(shè)計(jì):a) 對(duì)于小于8GHz的普通射頻信號(hào)走線,可以涂敷厚度15 um以下的阻焊膜。b) 對(duì)于更高頻率的電路,不建議做任何厚度的阻焊涂敷。只需要在走線上焊盤(pán)周邊加上公司規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)阻焊條(焊壩)阻擋焊料隨意流動(dòng)即可。c) 對(duì)小于8GHz頻段內(nèi)的微帶結(jié)構(gòu)濾波、匹配等需要高Q值的電路部分,由于阻焊層會(huì)改變這部分電路的Q值即頻帶特性,除非設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)時(shí)考慮阻焊層的影響,一般不建議做任何厚度的阻焊涂敷。d) 對(duì)于大功率功放電路射頻走線禁止使用任何厚度的阻焊涂敷。注:本原則僅適用于在印制板表層的射頻信號(hào)走線,即采用微帶線(
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