结构设计标准规范射频模块结构设计作业流程.doc

版本号
C/0
武汉虹信通信技术有限责任公司
管理文献
文献编号
HX/QI/0363
实行日期
.05.04
构造设计规范—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
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甘洪文
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余勋林
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1　 模块总体设计原则
1.1 模块总体设计原则之TOP-DOWN设计
n 总大纲：自顶向下设计原则，是整机布局设计后续任务；
n 当前做了哪些：列出设计原则，设计要点；
n 哪些还不完善：范例还不完善，技术还在发展；
n 后期怎么去做：完善范例，追踪技术发展方向。
1.1.1 在整机设计中考虑模块体量
n 长度和宽度由整机布局给出参照尺寸；
n 厚度由PCB堆叠层数拟定，堆叠PCB间如果有电源，信号或射频硬连接，此两PCB板间距离由连接器高度拟定，合理选取较高器件封装形式；
n 模块长度、宽度、以及安装孔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；
n 模块安装厚度（既安装孔处厚度）按照虹信公司紧固件规范选用。
1.1.2 在整机设计中考虑接口方式
n 电源接口方式，有直接插座引出，有和监控合并后多PIN座转接或盲插；
n 监控接口方式，有直接DB9座引出，有和电源合并后多PIN座转接或盲插；
n 射频接口方式，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，惯用规格有SMA和SMB和N型，依照整机布局，整机射频指标、频率和功率等合理选用；
n 其她接口方式，可以参照上述3点，合理选用。
1.1.3 在整机设计中考虑安装方式
n 模块四个对角应有安装孔，大功率射频模块接近放大管部位需依照状况加一安装孔；
n 若模块安装在中蓝顶（或类似侧壁安装状况），模块安装孔平面不可相对模块顶部下沉；
n 规定M3，M4用在哪些地方（依照功率大小）；
n 固定PCB用M2、M2.5如何选用，材质拟定（蓝白锌和不锈钢）。
1.1.4在整机设计中考虑模块外部散热条件
n 由于整机体积功率密度限制，以及模块排列日益紧凑化，应有整机散热方案；
n 射频模块由于布板和构造限制，从热源到热沉传热通道存在哪些瓶颈；
n 分派到模块结壳热阻会影响到模块尺寸和PCB布局方式；
n 当前公司可行办法是热测试和软件模仿，基本满足设计规定。
1.1.5 在整机设计中考虑模块运动检查
n 模块安装操作空间，插座接头操作安装空间；
n 模块外部接口需要连接其她单板和模块；有始终线方向运动距离；
n 射频电缆接头与否为直头或弯头或受指标限制必要为直头等因素决定接头类型；
n 供电和监控是带导向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献表》中阐明，见附件。
1.1.6输出格式：可以是2D 工程图，含必要投影视图；也可以是PROEprt
示例 1：单板毛坯图

示例2：模块整体外形图

1.2 模块总体设计原则之原则化图例
1.2.1 模块典型构造
n 堆叠构造(根据堆叠设计原理，堆叠厚度拟定，每层定高，凹凸运用)；

n 双面腔构造；

n 无盖板裸单板构造（局部屏蔽罩）:屏蔽罩系列化，原则化（结合典型电路）；

n 单面腔+压条构造（考虑禁用）；

n 各典型构造优缺陷，合用范畴见表1。
表1
模块构造
长处
缺陷
合用范畴
备注
堆叠构造
是研发，调测维护综合最优构造
PCB层数会高于其她构造
合用各类模块

双面腔构造
是设计低热耗模块较优办法
散热不好
微功率模块,光模块

无盖板裸单板构造
是最科学布板办法
EMC解决需较高水平
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，构造件成本最高
射频模块

1.2.2 模块之典型电路
射频，数字，电源，监控典型电路面积，板层数，散热规定，屏蔽规定；（构造人员提供表格规定模块开发人员填写）
对于无经验模块，在预研时可以仿板，抄板，总结经验教训后给出典型电路，面积，屏蔽腔方案。
1.2.3 模块惯用器件，接插件CAD封装图
根据电子元器件优选库，建立构造核心器件（接口类，超高类，发热大类等等）封装库（画出第一脚，外形要精确），以及PROEPRT（附电子档）。
1.2.4 设计间隙留放原则
射频接头离构造件间隙考虑（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沿负公差值（防磕碰时PCB直接受力），PCB镀锡宽度相对压条宽度正公差（良好电连接）。
1.3 模块总体设计原则之堆叠设计：
1.3.1 堆叠层数
依照模块开发并行化设计原理，依照射频，数字，选频，监控等不同某些，合理分层，有助于专业分工开发，提高开发质量和效率。
基本配备布在最底层板，选配布在上层板，有助于构造件成本最优化。
1.3.2 每层厚度
每层厚度重要取决于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。
某些封装高度较高器件要给出低封装高度备选方案（也许成本会上升），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PCB，上层PCB背面和下层PCB顶面，较高器件错位摆放。可选取高度较低板间连接器，同步减少模块厚度和构造件成本。
1.3.4 层间连接
避免或减少装卸PCB需要动烙铁状况。
模块装配调测工艺考虑：较少紧固件，合理EMC屏蔽，便于用简易工装夹具调测。
1.3.5 屏蔽腔选用
射频、数字及电源之间互相隔离屏蔽良好。
1.3.6 模块长宽高精准尺寸拟定（系列化安装尺寸,原则化安装高度）
长度和宽度在整机布局中依照规定精准给出；
高度依照层数，层间距离以及层间连接大体拟定，然后依照虹信紧固件规范把模块高度或模块安装高度合理调节到符合规范数值。
1.3.7 层间散热传导通道
n 堆叠各层间按从底层到顶层间热耗应遵循逐级递减规律拟定；
n 普通底层PCB上屏蔽不推荐采用导电胶形式，用压条面和PCB上镀锡或镀金面直接接触，保证上层热可以有一条低热阻通道导到下层；
n PCB上镀锡或镀金面要均布有金属化过孔，一是良好电连接，二是良好散热通道可以把热从PCB正面导到背面大面积接地覆铜层。
1.3.8 最小壁厚和最小间隙检查
摆放较高元件时，难免要掏槽避让，最薄壁厚不要低于1mm，最小间隙不要不大于0.5mm。
1.3.9 模块散热基本原则
n 查器件DATA Sheet，列出发热器件封装，热阻和容许结温；（设计输入明确）
n 放在整机中散热仿真拿到放大管结温，PCB平均温度，和PCB上其她热敏感器件结温数据；
n 散热和隔热结合。
1.3.10 PCB背面器件高度拟定
PCB波峰焊，背面器件高度不许高于。
注：1.1和1.3条是一种交互过程，如果堆叠设计后模块体量超标，要返回到TOP-DOWN设计，修改整体方案或模块间体量调节。
2　 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（核心）
2.1.1 统一规定PCB布板设计要点
n 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、背部器件高度极限规定等；
n TOP和BOTTOM规定：一种是相对PCB而言，一种是相对在模块中可视方向而言，如果两者一致，可不做特别阐明，如果相异，一定要加以阐明。
2.1.2 毛坯图规范格式
毛坯图参照基点；以及所有核心尺寸圆整到0.1。
2.1.3 ESD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，不要让电子通过数据线走到地上，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）。前提是电子在布板时候一定要多铺地，特别是绕板边一圈和接插件四周。
2.1.4 EMC下螺钉间距（考虑构造件刚性）合理选用
n 屏蔽压条考虑用弹性导电体减少螺钉数量；
n 不同频率和屏蔽级别下间距选用请参见虹信EMC设计规范；
n 螺钉间距不不不大于信号最高频率1/4波长（重要指射频）。
2.2 模块机电交互设计原则之PCB输出
n 需要PCB顶和底两层数据信息；
n 需要各类过孔数据信息；
n 导出格式为DXF格式；
n 无法在PCB上看到器件封装需特别阐明；
n 核心器件热特性。
3　 模块构造设计原则之零件建模
3.1 PCB建模环节办法
3.1.1层简化
提炼PCB顶和低层毛坯图，简化图元，通过颜色区别，建PCB原则PROE模型作为原始构造设计输入文献。
3.2装配模式设计
n 规定所有零件特性基于PCB导入DXF文档；
n 模块改版后导入新DXF文档，对比修改有关特性图元约束关系。
3.3 底板设计
3.3.1底部需涂硅胶模块撬位设计办法
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尺寸
底部沉头螺钉沉头孔尺寸见表2。
表2 单位：mm

3.3.3.放大管处加工规定，底板厚度
n 放大管处为减小接触热阻，普通规定粗糙度0.8，底板1.6，接合面1.6，未注3.2；
n 相应底板厚度不适当太低（不低于4mm），以免过高扩散热阻；
n 紧固螺孔要取到可取上限， 保证最大固定扭矩（按器件DATA SHEET推荐选用）。
3.4 中间构造层设计
n 下层PCB屏蔽腔和上层PCB安装面；
n 板间连接会在此构造层上形成诸多通孔；
n 厚度由板间连接和高器件拟定。
3.5 上盖设计
n 上盖屏蔽腔优选导电胶；
n 上盖外表面为标记丝印层。
4　 模块构造设计原则
4.1 模块表面解决
n 导电氧化颜色为本色；
n 喷砂和拉丝不推荐使用；
n 表面电阻规定见HX/QI/03××表面解决规范。
4.2 丝印及激光蚀刻合用范畴
详见HX/QI/03××标记规范。
4.3 某些核心面粗糙度规定
n 射频连接器和PCB安装面垂直度不不不大于0.5°；
n 模块底面平行度和平面度规定不不不大于0.2；
n 放大管底部粗糙度不不不大于0.8；
5　 模块加工、包装
5.1 模块加工
5.1.1 底板普通考虑材料缺陷、EMC、导热，侧重点考虑CNC加工工艺性。
5.1.2 堆叠构造盖板考虑压铸生产趋势（增长脱模斜度，底部内圆角加大，肉厚均匀过度等）。注：边沿一侧螺孔不要边宽逢中，要靠内侧某些，避免增长脱模斜度后肉太薄，决定本层厚度极限高器件不要离侧壁太近。
5.1.3 螺钉普通用M2和M2.5，用M2.5螺钉对模块材质规定相应提高。
5.1.4 某些单向可以放宽变形，例如模块底部平面度，规定0.2，如果中部向上拱起不容许，向下可将尺度放宽。
5.2 模块包装
5.2.1 绝大多数导电材料对硫敏感，纸中普通含硫，有导电胶上盖内包装不可用纸包装。
5.2.2 PCB地面规定良好接地性能，相应盒体面贴膜防划伤、灰尘等等。
5.2.3 丝印面贴膜防划伤。
其她规定详见物料包装规范。
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