结构设计规范-射频模块结构设计流程

...wd......wd......wd...版本号C/0武汉虹信通信技术有限责任公司管理文件文件编号HX/QI/0363实施日期2009.05.04构造设计标准—射频模块构造设计流程页次：1/11目录0、修改记录1、模块总体设计原则2、模块机电交互设计原则3、模块构造设计原则之零件建模4、模块构造设计原则5、模块加工、包装编制吴卫华审核甘洪文批准余勋林0修改记录版本号更改说明修订人日期审核日期批准日期模块总体设计原则模块总体设计原则之TOP-DOWN设计总纲领：自顶向下的设计原则，是整机布局设计的后续任务；现在做了哪些：列出设计原则，设计要点；哪些还不完善：范例还不完善，技术还在开展；后期怎么去做：完善范例，追踪技术开展方向。1.1.1在整机设计中考虑模块体量长度和宽度由整机布局给出参考尺寸；厚度由PCB堆叠的层数确定，堆叠的PCB间如果有电源，信号或射频的硬连接，此两PCB的板间距离由连接器的高度确定，合理选择较高器件的封装形式；模块长度、宽度、以及安装孔的距离尺寸取到模数尺寸，优选为0或5结尾，次选为3和8结尾；模块的安装厚度〔既安装孔处的厚度〕按照虹信公司紧固件标准选用。1.1.2在整机设计中考虑接口方式电源的接口方式，有直接的插座引出，有和监控合并后的多PIN座转接或盲插；监控的接口方式，有直接的DB9座引出，有和电源合并后的多PIN座转接或盲插；射频的接口方式，方向上分有垂直向上和水平方向，按与外部电缆连接分有螺口和卡口，常用规格有SMA和SMB和N型，根据整机布局，整机的射频指标、频率和功率等合理选取；其他接口方式，可以参考上述3点，合理选取。1.1.3在整机设计中考虑安装方式模块的四个对角应有安装孔，大功率射频模块靠近放大管的部位需根据情况加一安装孔；假设模块安装在中蓝顶〔或类似侧壁安装的情况〕，模块的安装孔平面不可相对模块顶部下沉；规定M3，M4用在哪些地方〔根据功率大小〕；固定PCB用的M2、M2.5如何选用，材质确定〔蓝白锌和不锈钢〕。1.1.4在整机设计中考虑模块的外部散热条件由于整机的体积功率密度的限制，以及模块排列的日益紧凑化，应有整机散热方案；射频模块由于布板和构造限制，从热源到热沉的传热通道存在哪些瓶颈；分配到模块的结壳热阻会影响到模块的尺寸和PCB布局方式；目前公司可行的方法是热测试和软件模拟，根本满足设计要求。1.1.5在整机设计中考虑模块运动检查模块安装操作空间，插座接头操作安装空间；模块的外部接口需要连接其他单板和模块；有一直线方向的运动距离；射频电缆接头是否为直头或弯头或受指标限制必须为直头等因素决定接头的类型；供电和监控是带导向的盲插还是软跳线决定插头型号和方向，在《模块构造设计输入文件表》中说明，见附件。1.1.6输出格式：可以是2D的工程图，含必要的投影视图；也可以是PROE的例如1：单板的毛坯图例如2：模块整体的外形图模块总体设计原则之标准化图例1.2.1模块典型构造堆叠构造(依据堆叠设计原理，堆叠厚度确定，每层定高，凹凸利用)；双面腔构造；无盖板裸单板构造〔局部屏蔽罩〕:屏蔽罩的系列化，标准化〔结合典型电路〕；单面腔+压条构造〔考虑禁用〕；各典型构造优缺点，适用范围见表1。表1模块构造优点缺点适用范围备注堆叠构造是研发，调测维护综合最优的构造PCB层数会高于其他构造适用各类模块双面腔构造是设计低热耗模块的较优方法散热不好微功率模块,光模块无盖板裸单板构造是最科学的布板方法EMC处理需较高水平基带单板，数字电路单板单面腔+压条构造设计难度较低构造复杂，构造件本钱最高射频模块1.2.2模块之典型电路射频，数字，电源，监控的典型电路面积，板的层数，散热的要求，屏蔽的要求；〔构造人员提供表格要求模块开发人员填写〕对于无经历的模块，在预研时可以仿板，抄板，总结经历教训后给出典型电路，面积，屏蔽腔方案。1.2.3模块常用器件，接插件CAD封装图依据电子元器件优选库，建设构造关键器件〔接口类，超高类，发热大类等等〕封装库〔画出第一脚，外形要准确〕，以及PROE的PRT〔附电子档〕。1.2.4设计间隙的留放原则射频接头离构造件间隙的考虑〔EMC，构造加工精度〕；收集后出表格CHECKLIST规定；PCB外围轮廓相对盒体边缘的负公差值〔防磕碰时PCB直承受力〕，PCB镀锡宽度相对压条宽度的正公差〔良好电连接〕。模块总体设计原则之堆叠设计：1.3.1堆叠层数根据模块开发的并行化设计原理，根据射频，数字，选频，监控等不同局部，合理分层，有利于专业分工开发，提高开发质量和效率。根本配置布在最底层板，选配的布在上层板，有利于构造件本钱的最优化。1.3.2每层厚度每层厚度主要取决于PCB底部最高器件，PCB顶部最高器件，以及板间连接器高度3个因数。局部封装高度较高的器件要给出低封装高度的备选方案〔可能本钱会上升〕，当它成为高度瓶颈时要综合取舍。1.3.3凹凸原则两层相邻的PCB，上层PCB反面和下层PCB顶面，较高的器件错位摆放。可选择高度较低的板间连接器，同时减少模块厚度和构造件本钱。1.3.4层间连接防止或减少装卸PCB需要动烙铁的情况。模块装配调测工艺的考虑：较少紧固件，合理的EMC屏蔽，便于用简易工装夹具调测。1.3.5屏蔽腔选取射频、数字及电源之间相互隔离屏蔽良好。1.3.6模块长宽高准确尺寸确定〔系列化的安装尺寸,标准化的安装高度〕长度和宽度在整机布局中根据要求准确给出；高度根据层数，层间距离以及层间连接大致确定，然后根据虹信紧固件标准把模块高度或模块安装高度合理调整到符合标准数值。1.3.7层间散热的传导通道堆叠各层间按从底层到顶层间热耗应遵循逐层递减规律确定；一般底层PCB上的屏蔽不推荐采用导电胶形式，用压条面和PCB上的镀锡或镀金面直接接触，保证上层的热可以有一条低热阻通道导到下层；PCB上的镀锡或镀金面要均布有金属化过孔，一是良好电连接，二是良好的散热通道可以把热从PCB正面导到反面的大面积接地覆铜层。1.3.8摆放较高元件时，难免要掏槽避让，最薄壁厚不要低于1mm，最小间隙不要小于0.51.3.9查器件DATASheet，列出发热器件的封装，热阻和允许结温；〔设计输入明确〕放在整机中散热仿真拿到放大管结温，PCB平均温度，和PCB上其他热敏感器件结温数据；散热和隔热结合。1.3.1PCB波峰焊，反面器件高度不许高于。注：1.1和1.3条是一个交互的过程，如果堆叠设计后的模块体量超标，要返回到TOP-DOWN设计，修改整体方案或模块间的体量调整。模块机电交互设计原则2.1模块机电交互设计原则之毛坯图设计〔关键〕2.1.1统一规定的PCB布板设计要点外观、尺寸、孔径、限高、禁布区域、热过孔、过孔、热敏电阻探头位置、压条镀锡的宽度、内外R角、供电接口、监控接口、射频接口、PCB间射频连接、监控连接、供电连接等方式、背部器件高度的极限规定等；TOP和BOTTOM规定：一个是相对PCB而言，一个是相对在模块中的可视方向而言，如果两者一致，可不做特别说明，如果相异，一定要加以说明。2.1.2毛坯图的标准格式毛坯图的参照基点；以及所有关键尺寸圆整到0.1。2.1.3ESD原理及ESD应对方案ESD原理是电子往低电压跑，即往地线上跑，不要让电子经过数据线走到地上，而是让电子直接走到地上即可。ESD应对方案：1.封堵缝隙；2.本体接地〔无功能pin〕；3.前段截电〔有功能pin〕。前提是电子在布板的时候一定要多铺地，尤其是绕板边一圈和接插件的四周。2.1.4EMC下螺钉间距〔考虑构造件刚性〕的合理选取屏蔽压条考虑用弹性导电体减少螺钉数量；不同频率和屏蔽等级下的间距选取请参见虹信EMC设计标准；螺钉间距不大于信号最高频率的1/4波长〔主要指射频〕。2.2模块机电交互设计原则之PCB输出需要PCB的顶和底两层数据信息；需要各类过孔的数据信息；导出格式为DXF格式；无法在PCB上看到的器件封装需特别说明；关键器件的热特性。模块构造设计原则之零件建模3.1PCB建模步骤方法3.1.1层的简化提炼PCB顶和低层的毛坯图，简化图元，通过颜色区分，建PCB的标准PROE模型作为原始构造设计输入文件。3.2装配模式设计要求所有零件的特征基于PCB的导入DXF文档；模块改版后导入新的DXF文档，比照修改相关特征图元的约束关系。3.3底板设计3.3.1底部需涂硅胶模块撬位的设计方法螺钉孔打在模块上，底部撬位在整机布局设计上考虑。3.3.2底部沉头螺钉沉头孔的尺寸底部沉头螺钉沉头孔的尺寸见表2。表2单位：mm3.3.3.放大管处的加工要求，底板厚度放大管处为减小接触热阻，一般要求粗糙度0.8，底板1.6，接合面1.6，未注3.2；对应的底板厚度不宜太低〔不低于4mm〕，以免过高的扩散热阻；紧固的螺孔要取到可取的上限，保证最大的固定扭矩〔按器件DATASHEET推荐选用〕。3.4中间构造层设计下层PCB的屏蔽腔和上层PCB的安装面；板间连接会在此构造层上形成很多通孔；厚度由板间连接和高的器件确定。3.5上盖设计上盖的屏蔽腔优选导电胶；上盖的外外表为标识丝印层。模块构造设计原则4.1模块外表处理导电氧化的颜色为本色；喷砂和拉丝不推荐使用；外表电阻的要求见HX/QI/03××外表处理标准。4.2丝印及激光蚀刻的适用范围详见HX/QI/03××标识标准。4.3一些关键面粗糙度要求射频连接器和PCB安装面垂直度不大于0.5°；模块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；模块加工、包装5.1模块加工5.1.1底板一般考虑材料缺陷、EMC、导热，侧重点考虑CNC加工的工艺性。5.1.2堆叠构造盖板考虑压铸生产趋势〔增加脱模斜度，底部内圆角加大，肉厚均匀过度等〕。注：边缘一侧螺孔不要边宽逢中，要靠内侧一些，