結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范-射頻模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

...wd......wd......wd...版本號C/0武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司管理文件文件編號HX/QI/0363實(shí)施日期2009.05.04構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)—射頻模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)流程頁次：1/11目錄0、修改記錄1、模塊總體設(shè)計(jì)原則2、模塊機(jī)電交互設(shè)計(jì)原則3、模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)原則之零件建模4、模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)原則5、模塊加工、包裝編制吳衛(wèi)華審核甘洪文批準(zhǔn)余勛林0修改記錄版本號更改說明修訂人日期審核日期批準(zhǔn)日期模塊總體設(shè)計(jì)原則模塊總體設(shè)計(jì)原則之TOP-DOWN設(shè)計(jì)總綱領(lǐng)：自頂向下的設(shè)計(jì)原則，是整機(jī)布局設(shè)計(jì)的后續(xù)任務(wù)；現(xiàn)在做了哪些：列出設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)要點(diǎn)；哪些還不完善：范例還不完善，技術(shù)還在開展；后期怎么去做：完善范例，追蹤技術(shù)開展方向。1.1.1在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮模塊體量長度和寬度由整機(jī)布局給出參考尺寸；厚度由PCB堆疊的層數(shù)確定，堆疊的PCB間如果有電源，信號或射頻的硬連接，此兩PCB的板間距離由連接器的高度確定，合理選擇較高器件的封裝形式；模塊長度、寬度、以及安裝孔的距離尺寸取到模數(shù)尺寸，優(yōu)選為0或5結(jié)尾，次選為3和8結(jié)尾；模塊的安裝厚度〔既安裝孔處的厚度〕按照虹信公司緊固件標(biāo)準(zhǔn)選用。1.1.2在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮接口方式電源的接口方式，有直接的插座引出，有和監(jiān)控合并后的多PIN座轉(zhuǎn)接或盲插；監(jiān)控的接口方式，有直接的DB9座引出，有和電源合并后的多PIN座轉(zhuǎn)接或盲插；射頻的接口方式，方向上分有垂直向上和水平方向，按與外部電纜連接分有螺口和卡口，常用規(guī)格有SMA和SMB和N型，根據(jù)整機(jī)布局，整機(jī)的射頻指標(biāo)、頻率和功率等合理選取；其他接口方式，可以參考上述3點(diǎn)，合理選取。1.1.3在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮安裝方式模塊的四個(gè)對角應(yīng)有安裝孔，大功率射頻模塊靠近放大管的部位需根據(jù)情況加一安裝孔；假設(shè)模塊安裝在中藍(lán)頂〔或類似側(cè)壁安裝的情況〕，模塊的安裝孔平面不可相對模塊頂部下沉；規(guī)定M3，M4用在哪些地方〔根據(jù)功率大小〕；固定PCB用的M2、M2.5如何選用，材質(zhì)確定〔藍(lán)白鋅和不銹鋼〕。1.1.4在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮模塊的外部散熱條件由于整機(jī)的體積功率密度的限制，以及模塊排列的日益緊湊化，應(yīng)有整機(jī)散熱方案；射頻模塊由于布板和構(gòu)造限制，從熱源到熱沉的傳熱通道存在哪些瓶頸；分配到模塊的結(jié)殼熱阻會影響到模塊的尺寸和PCB布局方式；目前公司可行的方法是熱測試和軟件模擬，根本滿足設(shè)計(jì)要求。1.1.5在整機(jī)設(shè)計(jì)中考慮模塊運(yùn)動檢查模塊安裝操作空間，插座接頭操作安裝空間；模塊的外部接口需要連接其他單板和模塊；有一直線方向的運(yùn)動距離；射頻電纜接頭是否為直頭或彎頭或受指標(biāo)限制必須為直頭等因素決定接頭的類型；供電和監(jiān)控是帶導(dǎo)向的盲插還是軟跳線決定插頭型號和方向，在《模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)輸入文件表》中說明，見附件。1.1.6輸出格式：可以是2D的工程圖，含必要的投影視圖；也可以是PROE的例如1：單板的毛坯圖例如2：模塊整體的外形圖模塊總體設(shè)計(jì)原則之標(biāo)準(zhǔn)化圖例1.2.1模塊典型構(gòu)造堆疊構(gòu)造(依據(jù)堆疊設(shè)計(jì)原理，堆疊厚度確定，每層定高，凹凸利用)；雙面腔構(gòu)造；無蓋板裸單板構(gòu)造〔局部屏蔽罩〕:屏蔽罩的系列化，標(biāo)準(zhǔn)化〔結(jié)合典型電路〕；單面腔+壓條構(gòu)造〔考慮禁用〕；各典型構(gòu)造優(yōu)缺點(diǎn)，適用范圍見表1。表1模塊構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍備注堆疊構(gòu)造是研發(fā)，調(diào)測維護(hù)綜合最優(yōu)的構(gòu)造PCB層數(shù)會高于其他構(gòu)造適用各類模塊雙面腔構(gòu)造是設(shè)計(jì)低熱耗模塊的較優(yōu)方法散熱不好微功率模塊,光模塊無蓋板裸單板構(gòu)造是最科學(xué)的布板方法EMC處理需較高水平基帶單板，數(shù)字電路單板單面腔+壓條構(gòu)造設(shè)計(jì)難度較低構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造件本錢最高射頻模塊1.2.2模塊之典型電路射頻，數(shù)字，電源，監(jiān)控的典型電路面積，板的層數(shù)，散熱的要求，屏蔽的要求；〔構(gòu)造人員提供表格要求模塊開發(fā)人員填寫〕對于無經(jīng)歷的模塊，在預(yù)研時(shí)可以仿板，抄板，總結(jié)經(jīng)歷教訓(xùn)后給出典型電路，面積，屏蔽腔方案。1.2.3模塊常用器件，接插件CAD封裝圖依據(jù)電子元器件優(yōu)選庫，建設(shè)構(gòu)造關(guān)鍵器件〔接口類，超高類，發(fā)熱大類等等〕封裝庫〔畫出第一腳，外形要準(zhǔn)確〕，以及PROE的PRT〔附電子檔〕。1.2.4設(shè)計(jì)間隙的留放原則射頻接頭離構(gòu)造件間隙的考慮〔EMC，構(gòu)造加工精度〕；收集后出表格CHECKLIST規(guī)定；PCB外圍輪廓相對盒體邊緣的負(fù)公差值〔防磕碰時(shí)PCB直承受力〕，PCB鍍錫寬度相對壓條寬度的正公差〔良好電連接〕。模塊總體設(shè)計(jì)原則之堆疊設(shè)計(jì)：1.3.1堆疊層數(shù)根據(jù)模塊開發(fā)的并行化設(shè)計(jì)原理，根據(jù)射頻，數(shù)字，選頻，監(jiān)控等不同局部，合理分層，有利于專業(yè)分工開發(fā)，提高開發(fā)質(zhì)量和效率。根本配置布在最底層板，選配的布在上層板，有利于構(gòu)造件本錢的最優(yōu)化。1.3.2每層厚度每層厚度主要取決于PCB底部最高器件，PCB頂部最高器件，以及板間連接器高度3個(gè)因數(shù)。局部封裝高度較高的器件要給出低封裝高度的備選方案〔可能本錢會上升〕，當(dāng)它成為高度瓶頸時(shí)要綜合取舍。1.3.3凹凸原則兩層相鄰的PCB，上層PCB反面和下層PCB頂面，較高的器件錯(cuò)位擺放。可選擇高度較低的板間連接器，同時(shí)減少模塊厚度和構(gòu)造件本錢。1.3.4層間連接防止或減少裝卸PCB需要?jiǎng)永予F的情況。模塊裝配調(diào)測工藝的考慮：較少緊固件，合理的EMC屏蔽，便于用簡易工裝夾具調(diào)測。1.3.5屏蔽腔選取射頻、數(shù)字及電源之間相互隔離屏蔽良好。1.3.6模塊長寬高準(zhǔn)確尺寸確定〔系列化的安裝尺寸,標(biāo)準(zhǔn)化的安裝高度〕長度和寬度在整機(jī)布局中根據(jù)要求準(zhǔn)確給出；高度根據(jù)層數(shù)，層間距離以及層間連接大致確定，然后根據(jù)虹信緊固件標(biāo)準(zhǔn)把模塊高度或模塊安裝高度合理調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。1.3.7層間散熱的傳導(dǎo)通道堆疊各層間按從底層到頂層間熱耗應(yīng)遵循逐層遞減規(guī)律確定；一般底層PCB上的屏蔽不推薦采用導(dǎo)電膠形式，用壓條面和PCB上的鍍錫或鍍金面直接接觸，保證上層的熱可以有一條低熱阻通道導(dǎo)到下層；PCB上的鍍錫或鍍金面要均布有金屬化過孔，一是良好電連接，二是良好的散熱通道可以把熱從PCB正面導(dǎo)到反面的大面積接地覆銅層。1.3.8擺放較高元件時(shí)，難免要掏槽避讓，最薄壁厚不要低于1mm，最小間隙不要小于0.51.3.9查器件DATASheet，列出發(fā)熱器件的封裝，熱阻和允許結(jié)溫；〔設(shè)計(jì)輸入明確〕放在整機(jī)中散熱仿真拿到放大管結(jié)溫，PCB平均溫度，和PCB上其他熱敏感器件結(jié)溫?cái)?shù)據(jù)；散熱和隔熱結(jié)合。1.3.1PCB波峰焊，反面器件高度不許高于。注：1.1和1.3條是一個(gè)交互的過程，如果堆疊設(shè)計(jì)后的模塊體量超標(biāo)，要返回到TOP-DOWN設(shè)計(jì)，修改整體方案或模塊間的體量調(diào)整。模塊機(jī)電交互設(shè)計(jì)原則2.1模塊機(jī)電交互設(shè)計(jì)原則之毛坯圖設(shè)計(jì)〔關(guān)鍵〕2.1.1統(tǒng)一規(guī)定的PCB布板設(shè)計(jì)要點(diǎn)外觀、尺寸、孔徑、限高、禁布區(qū)域、熱過孔、過孔、熱敏電阻探頭位置、壓條鍍錫的寬度、內(nèi)外R角、供電接口、監(jiān)控接口、射頻接口、PCB間射頻連接、監(jiān)控連接、供電連接等方式、背部器件高度的極限規(guī)定等；TOP和BOTTOM規(guī)定：一個(gè)是相對PCB而言，一個(gè)是相對在模塊中的可視方向而言，如果兩者一致，可不做特別說明，如果相異，一定要加以說明。2.1.2毛坯圖的標(biāo)準(zhǔn)格式毛坯圖的參照基點(diǎn)；以及所有關(guān)鍵尺寸圓整到0.1。2.1.3ESD原理及ESD應(yīng)對方案ESD原理是電子往低電壓跑，即往地線上跑，不要讓電子經(jīng)過數(shù)據(jù)線走到地上，而是讓電子直接走到地上即可。ESD應(yīng)對方案：1.封堵縫隙；2.本體接地〔無功能pin〕；3.前段截電〔有功能pin〕。前提是電子在布板的時(shí)候一定要多鋪地，尤其是繞板邊一圈和接插件的四周。2.1.4EMC下螺釘間距〔考慮構(gòu)造件剛性〕的合理選取屏蔽壓條考慮用彈性導(dǎo)電體減少螺釘數(shù)量；不同頻率和屏蔽等級下的間距選取請參見虹信EMC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；螺釘間距不大于信號最高頻率的1/4波長〔主要指射頻〕。2.2模塊機(jī)電交互設(shè)計(jì)原則之PCB輸出需要PCB的頂和底兩層數(shù)據(jù)信息；需要各類過孔的數(shù)據(jù)信息；導(dǎo)出格式為DXF格式；無法在PCB上看到的器件封裝需特別說明；關(guān)鍵器件的熱特性。模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)原則之零件建模3.1PCB建模步驟方法3.1.1層的簡化提煉PCB頂和低層的毛坯圖，簡化圖元，通過顏色區(qū)分，建PCB的標(biāo)準(zhǔn)PROE模型作為原始構(gòu)造設(shè)計(jì)輸入文件。3.2裝配模式設(shè)計(jì)要求所有零件的特征基于PCB的導(dǎo)入DXF文檔；模塊改版后導(dǎo)入新的DXF文檔，比照修改相關(guān)特征圖元的約束關(guān)系。3.3底板設(shè)計(jì)3.3.1底部需涂硅膠模塊撬位的設(shè)計(jì)方法螺釘孔打在模塊上，底部撬位在整機(jī)布局設(shè)計(jì)上考慮。3.3.2底部沉頭螺釘沉頭孔的尺寸底部沉頭螺釘沉頭孔的尺寸見表2。表2單位：mm3.3.3.放大管處的加工要求，底板厚度放大管處為減小接觸熱阻，一般要求粗糙度0.8，底板1.6，接合面1.6，未注3.2；對應(yīng)的底板厚度不宜太低〔不低于4mm〕，以免過高的擴(kuò)散熱阻；緊固的螺孔要取到可取的上限，保證最大的固定扭矩〔按器件DATASHEET推薦選用〕。3.4中間構(gòu)造層設(shè)計(jì)下層PCB的屏蔽腔和上層PCB的安裝面；板間連接會在此構(gòu)造層上形成很多通孔；厚度由板間連接和高的器件確定。3.5上蓋設(shè)計(jì)上蓋的屏蔽腔優(yōu)選導(dǎo)電膠；上蓋的外外表為標(biāo)識絲印層。模塊構(gòu)造設(shè)計(jì)原則4.1模塊外表處理導(dǎo)電氧化的顏色為本色；噴砂和拉絲不推薦使用；外表電阻的要求見HX/QI/03××外表處理標(biāo)準(zhǔn)。4.2絲印及激光蝕刻的適用范圍詳見HX/QI/03××標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)。4.3一些關(guān)鍵面粗糙度要求射頻連接器和PCB安裝面垂直度不大于0.5°；模塊底面的平行度和平面度要求不大于0.2；放大管底部粗糙度不大于0.8；模塊加工、包裝5.1模塊加工5.1.1底板一般考慮材料缺陷、EMC、導(dǎo)熱，側(cè)重點(diǎn)考慮CNC加工的工藝性。5.1.2堆疊構(gòu)造蓋板考慮壓鑄生產(chǎn)趨勢〔增加脫模斜度，底部內(nèi)圓角加大，肉厚均勻過度等〕。注：邊緣一側(cè)螺孔不要邊寬逢中，要靠內(nèi)側(cè)一些，