先進(jìn)的印刷電路板是如此復(fù)雜,OEM常常會劃傷他們的頭,并懷疑他們是否走在了正確的路上。由于在其特定的董事會應(yīng)用方面存在許多挑戰(zhàn),并非所有的裝配廠都配備了處理一個關(guān)鍵領(lǐng)域的設(shè)備,即射頻(rf)PCB。
當(dāng)射頻電路在高頻率(如50+千兆赫)下運行時,每一塊額外的金屬就會影響嚴(yán)格控制的軌跡的阻抗。這可能影響返回?fù)p失和反射,但也可能造成其他信號完整性問題。
當(dāng)PCB是用標(biāo)準(zhǔn)的F-4或F-6型PCB材料而不是更昂貴的射頻合格材料,如聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)或ASTRAMT77制造時,這一點就變得更加重要。
此外,接地間隙是關(guān)鍵的射頻pcba。IPC-A-610將QFN型零件下的大型接地墊的最終驗收標(biāo)準(zhǔn)由OEM和合同制造商商定。IPC確實指定了在焊料體積小得多的塌陷BGA焊球上接受30%的間隙。
就生產(chǎn)射頻PCB設(shè)計的OEM而言,它們在這方面的目標(biāo)可能是在QFN型零件下的大型地面墊上排泄不到25%(在某些情況下甚至不到10%)。只有在適當(dāng)?shù)难b配程序下,才有可能進(jìn)行不到25%或不到10%的排尿。
除了接地間隙外,需要最密切的OEM關(guān)注的五個關(guān)鍵電路板裝配領(lǐng)域是組件選擇、電路板材料選擇、模具設(shè)計、回流型材和功能測試。
組件選擇
組件的選擇不僅需要考慮信號完整性要求,還需要考慮裝配要求。設(shè)計工程師在選擇包時必須了解裝配的挑戰(zhàn).如果最終結(jié)果可以用較少的挑戰(zhàn)包實現(xiàn),那么設(shè)計工程師必須選擇那些包。
主動組件包的例子可以是活片對微型BGA或QFN型包和被動部分可以是0201尺寸的鈍化器,而不是01005尺寸的鈍化器,特別是電容器。下文將進(jìn)一步討論與這些構(gòu)成部分有關(guān)的挑戰(zhàn)。
PCB材料的選擇
PCB材料和拋光劑在最終的跟蹤阻抗中起著關(guān)鍵作用。PCB公司無法管理高頻電路要求的要求與F-4、聚四氟乙烯、ASTRAMT77或混合的F-4和聚四氟乙烯類材料用于高頻PCB。
模板設(shè)計
模板設(shè)計是有效的射頻印刷電路板裝配的關(guān)鍵,以避免分配額外和損壞的焊料。當(dāng)一個射頻電路運行在50+千兆赫水平時,每一個額外的金屬片都會影響電路的阻抗。
跟蹤長度和阻抗是關(guān)鍵的,是嚴(yán)格控制的.當(dāng)PCB是用標(biāo)準(zhǔn)的F-4型材料制造時,在裝配過程中必須補償最終的微量阻抗。最小量的額外焊料會導(dǎo)致電路的信號完整性降低,表現(xiàn)為返回?fù)p耗和反射。
因此,今天的射頻板必須采用最嚴(yán)格的要求,以控制跟蹤長度和墊尺寸,同時曝光和不暴露某些痕跡。暴露的痕跡與任何意想不到的焊料不僅改變了電路的阻抗,還可能引起其他意想不到的信號完整性問題,如交叉交談和噪音。
要記住的兩個關(guān)鍵點是,第一,在墊上施放的焊料量應(yīng)保持在被控制的區(qū)域內(nèi)。圖1顯示沒有任何焊料的清潔痕跡。
圖1在墊上分發(fā)的焊料量需要留在墊內(nèi)。
其次,使用最小量的焊料是很重要的,只提供足夠的數(shù)量,一個好的質(zhì)量焊料接頭。如上所述,任何額外的焊料都會對射頻電路的性能造成干擾。
確定正確的模板
在許多情況下,環(huán)境管理系統(tǒng)供應(yīng)商及其裝配人員在設(shè)計裝配過程時沒有與設(shè)計工程師合作。然而,對于射頻PCB,板材設(shè)計者在確定某一射頻板材組件的正確模板方面起著關(guān)鍵作用。必須考慮到某些非常重要的方面。
例如,他或她必須明確定義關(guān)鍵射頻路徑上的設(shè)備包。在模板設(shè)計過程中,必須密切考慮關(guān)鍵射頻路徑上的所有部件的孔徑尺寸,特別是像活頁片、BGS和QFNS這樣的包。任何較低或較高的焊料量都會偏離射頻板的輸出性能。
對于某些芯片類型的PAD設(shè)計也是至關(guān)重要的。在這里,您需要足夠的焊料體積來實現(xiàn)一個良好的焊接接頭。但在有射頻干擾的情況下不超過要求。
此外,保留上面提到的要點,你必須考慮到更新的射頻電路芯片安裝需要越來越小的孔徑。例如,在射頻電路中,活頁芯片變得越來越普遍。如圖2所示,他們有最小的焊料碰撞連接到電路板,所以分發(fā)焊料的數(shù)量變得更少。
圖2翻片有最小的焊料碰撞電路板連接。
固化膏溶劑
先進(jìn)射頻芯片的互補電路經(jīng)常使用極小的01005尺寸的電容器。01005的焊料量或觸發(fā)芯片式活動部件的小焊料量造成了一個獨特的挑戰(zhàn),即由于射頻電路,焊料量必須保持在最低限度,但同時焊料接頭必須有良好的流動性。
由于孔徑較小,良好流量所需的流量也會減少。在減小流量的情況下,要獲得良好的流量,必須特別注意回流。焊膏包括焊劑,其中含有溶劑,樹脂和表面活性劑,需要良好的流焊劑接頭。
在01005尺寸的無源部件上的任何額外焊料量都可以在該部件下面的發(fā)際線橋接。值得注意的是,大多數(shù)X射線設(shè)備,包括高分辨率5DX系統(tǒng),能夠檢測電阻下的橋接,但不能檢測電容下的橋接,特別是01005尺寸的電容。
因此,裝配廠必須有足夠的經(jīng)驗,才能成功地在射頻電路上安裝大量01005電容器,以避免潛在的橋接。這里值得再次強調(diào)的是,我們面臨的挑戰(zhàn)是要有足夠的焊料來保證良好的流流,但在組件放置過程中不要太多的焊料來造成橋接。
地面間隙
射頻性能的另一個重要方面是良好的接地。接地是高速射頻電路的一個重要方面,因為電流需要通過地面來完成循環(huán)。芯片底部是QFN型零件的一塊大地面。
當(dāng)一個大的地面區(qū)域被折射時,會形成大小和百分比不同的空洞。間隙是焊接接頭中的捕獲氣體。減少間隙是一項挑戰(zhàn),但并非不可能。經(jīng)過仔細(xì)的工藝設(shè)計、剖面分析和適當(dāng)?shù)哪＞咴O(shè)計,地面間隙可以減少到10%以下。
倒流型
一旦板被組裝,回流輪廓變得非常重要。它必須考慮到焊料的體積和可用的焊劑來進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧鲃?
一旦焊料被打印出來,再循環(huán)時間或獲得板再循環(huán)所需的時間變得至關(guān)重要。
如果時間太長,在嚴(yán)格控制的小型焊料上的焊膏中的一些溶劑可能會在到達(dá)回流系統(tǒng)之前蒸發(fā)。此外,一旦板被回收,可能會出現(xiàn)一些挑戰(zhàn),如較小的被動裝置或01005尺寸組件的干焊料或石刑(圖3)。
圖3要成功地安裝無源裝置,包括射頻電路上的01005電容器,以防止被砸和橋接。
由于允許在高頻射頻電路上分發(fā)的焊料量有限,這兩項挑戰(zhàn)更加嚴(yán)峻。所有這些都需要經(jīng)驗、適當(dāng)?shù)脑O(shè)備、正確的工具設(shè)計和過程控制。
可以使用各種不同的回流技術(shù)。這些包括有規(guī)律的對流倒流和精心控制的剖面。氣相回流系統(tǒng)可以非常有用,特別是對于高密度組件與非常小的組件在同一面的混合。真空氣相系統(tǒng)也是真空還原的關(guān)鍵.在某些方面,考慮到焊料的體積和膏中可用溶劑的體積,回流變得更為重要。
功能測試
OEM向裝配廠提供功能測試的信息或規(guī)格。由于射頻型電路的頻率和設(shè)置測試點的限制,定制功能測試有時是唯一可用的測試方法。測試點在射頻電路中并不普遍。因此,沒有測試點,無論是飛行探針還是電路測試都是低效的。
因此,射頻電路的功能測試可以使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)類型的設(shè)備進(jìn)行波形分析。這種高級的功能測試需要有經(jīng)驗的工程師、技術(shù)員和程序員.
但必須指出,功能測試有其自身的局限性。它不能告訴你失敗的細(xì)節(jié)。這就是為什么從一開始到最后,對射頻程序集必須非常嚴(yán)格。您不希望為故障檢測而給功能測試器增加負(fù)擔(dān),因為它僅限于無法確定那些故障。
概括的
正如我們在這里所說的,射頻PCB屬于復(fù)雜組件的范疇。但它的獨特之處在于,它要求有經(jīng)驗的裝配車間工程師和技術(shù)人員規(guī)劃和執(zhí)行關(guān)鍵領(lǐng)域,如組件選擇,PCB材料,正確的模板設(shè)計,注意互補電路,再循環(huán),和功能測試。
最重要的是,模板必須是實際上完美的,以防止額外和不必要的焊料被分發(fā)到板上。因此,為其射頻PCB組裝尋找裝配廠的OEM應(yīng)考慮根據(jù)上述裝配步驟評估其需求。
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