RF PCB的十条标准
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pcb生产质量标准
PCB生产质量标准是指在PCB生产过程中,需要满足的一系列质量要求和标准,以保证生产出的PCB产品符合客户的需求,并具备良好的品质和可靠性。
常见的PCB生产质量标准包括但不限于以下几个方面:
1. PCB尺寸和外观要求:包括PCB板的尺寸、厚度、平整度、表面光洁度等要求。
2. 断路和短路测试:通过在生产过程中对PCB进行可靠性测试,以确保不存在断路和短路现象。
3. 焊盘和贴片要求:包括焊盘尺寸、引脚间距、贴片尺寸、贴片位置等要求,以保证焊接过程的准确性和可靠性。
4. 线路内层互连要求:包括内层线宽线距、线与线之间的间隔、过孔直径等要求,以确保线路的连通性和稳定性。
5. 表面贴装技术要求:包括焊锡膏印刷、元件安装、回焊炉温度曲线等要求,以保证元件与PCB板的贴合度和焊接质量。
6. 阻抗控制要求:在某些高频电路或数字信号传输中,对于阻抗的控制要求较高,需确保PCB板上的阻抗控制在一定的范围内。
7. 电性能测试要求:包括绝缘电阻、介电强度、电气容量、电学性能等测试要求,以确保PCB板的电性能符合设计要求。
8. 可靠性要求:包括PCB板的耐热性、耐寒性、抗震性、抗腐蚀性等要求,以保证PCB在各种环境下的可靠性和稳定性。
这些PCB生产质量标准可以根据客户的具体需求以及行业的规范进行定制和调整,以满足不同产品和应用的要求。
RF pcb design 基本规则
RF pcb design 基本规则(sirf reference)
1.sirf reference典型的四,六层板,标准FR4材质
2.所有的元件尽可能的表贴
3.连接器的放置时,应尽量避免将噪音引入RF电路,尽量使用小的连接器,适当的接地
4.所有的RF器件应放置紧密,使连线最短和交叉最小(关键)
5.所有的pin有应严格按照reference schematic.所有IC电源脚应当有0.01uf的退藕电容,尽可能的离管脚近,而且必须要经过孔到地和电源层
6.预留屏蔽罩空间给RF电路和基带部分,屏蔽罩应当连续的在板子上连接,而且应每隔100mil(最小)过孔到地层
7.RF部分电路与数字部分应在板子上分开
8.RF的地应直接的接到地层,用专门的过孔和和最短的线
9.TCXO晶振和晶振相关电路应与高slew-rate数字信号严格的隔离
10.开发板要加适当的测试点
11.使用相同的器件,针对开发过程中的版本
12.使RTC部分同数字,RF电路部分隔离,RTC电路要尽可能放在地层之上走线。
RF PCB的十条标准1)小功率的RF的PCB设计中,主要使用标准的FR4材料(绝缘特性好、材质均匀、介电常数ε=4,10%)。
主要使用4层~6层板,在成本非常敏感的情况下可以使用厚度在1 mm以下的双面板,要保证反面是一个完整的地层,同时由于双面板的厚度在1mm以上,使得地层和信号层之间的FR4介质较厚,为了使得RF信号线阻抗达到50欧,往往信号走线的宽度在2mm左右,使得板子的空间分布很难控制。
对于四层板,一般情况下顶层只走RF信号线,第二层是完整的地,第三层是电源,底层一般走控制RF器件状态的数字信号线(比如设定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信号线。
)第三层的电源最好不要做成一个连续的平面,而是让各个RF器件的电源走线呈星型分布,最后接于一点。
第三层RF 器件的电源走线不要和底层的数字线有交叉。
2)对于一个混合信号的PCB,RF部分和模拟部分应当远离数字数字部分(这个距离通常在2cm以上,至少保证1cm),数字部分的接地应当与RF部分分隔开。
严禁使用开关电源直接给RF部分供电。
主要在于开关电源的纹波会将RF部分的信号调制。
这种调制往往会严重破坏射频信号,导致致命的结果。
通常情况下,对于开关电源的输出,可以经过大的扼流圈,以及π滤波器,再经过线性稳压的低噪音LDO(Micrel的MIC5207、MIC52 65系列,对于高电压,大功率的RF电路,可以考虑使用LM1085、LM1083等)得到供给RF电路的电源。
3)RF的PCB中,各个元件应当紧密的排布,确保各个元件之间的连线最短。
对于A DF4360-7的电路,在pin-9、pin-10引脚上的VCO电感与ADF4360芯片间的距离要尽可能的短,保证电感与芯片间的连线带来的分布串联电感最小。
对于板子上的各个RF器件的地(GND)引脚,包括电阻、电容、电感与地(GND)相接的引脚,应当在离引脚尽可能近的地方打过孔与地层(第二层)连通。
INSPECTION STANDARD REVISION: V1.0SUBJECT PCB板和FPC RELEASE DATE: 2014-10-28目录1.目的2.适用范围3.引用标准4.定义5.检验种类6.检验方式和抽样标准7.检验与判定原则8.检验内容9.标志、包装、存储和运输INSPECTION STANDARD REVISION: V1.0SUBJECT PCB板和FPC RELEASE DATE: 2014-10-284.4 检验(检测)条件定义:4.4.1 目视条件:600-800LUX荧光灯光源,光源离头顶30~50cm,产品距测试人员眼睛20~40cm,目视产品时间在15-30秒之间(裸眼或矫正视力在1.0以上);各个面上下左右翻转45度角进行检验。
20~40cm4.4.2 检验环境条件:a) 温度20~26℃、湿度 30%~260%;b)干净清洁检验空间、干净清洁检验台;C) 防静电手套、防静电手环。
4.4.5 检验功能、性能、可靠性指标项目的环境和条件:4.4.5.1 对于一般功能和性能,在室温条件下,按照产品检验规范和标准进行;4.4.5.2对于可靠性指标项目,在实验室环境条件下,按照国家标准要求进行。
4.4.6参数代码表N 数目 D 直径L 长度H 深度W 宽度DS 间距s 面积h 小时5.检验种类5.1 常规检验:对正常量产,连续生产的一个批次,按照出厂规定对产品常规项目进行的一种检验,要求每批产品入库之前必须检验合格。
常规检验包括外观、功能、性能;5.2 模拟用户检验:在常规检验合格基础上进行,从用户使用角度出发,随机抽取、测试验证相关功能;5.3 例行检验:在产品生产工艺、材料、场地等发生较大变更后有质量隐患时,或客户发现问题的库存品,或国家质量监督检验机构提出进行型式检验要求时,对产品相关功能性,性能,可靠性进行的例行测试。
6.检验方式和抽样标准6.1 检验批规定:6.1.1 常规检验批:同一批交付的检验批;6.1.2 模拟用户检验批:在常规检验合格的批次中按照随机抽出一定数量的产品组成的检验批;6.1.3例行检验批:在常规检验合格的若干批次产品中随机抽出不少于10个样品组成的检验批。
RF PCB的十条标准/ 2007-08-08 14:50:10 / 天气: 晴朗/ 心情: 高兴/ 个人分类:/ / 1)小功率的RF的设计中,主要使用标准的FR4材料(绝缘特性好、材质均匀、介电常数ε=4,10%)。
主要使用4层~6层板,在成本非常敏感的情况下可以使用厚度在1mm以下的双面板,要保证反面是一个完整的地层,同时由于双面板的厚度在1mm以上,使得地层和信号层之间的FR4介质较厚,为了使得RF信号线阻抗达到50欧,往往信号走线的宽度在2mm左右,使得板子的空间分布很难控制。
对于四层板,一般情况下顶层只走RF信号线,第二层是完整的地,第三层是电源,底层一般走控制RF器件状态的数字信号线(比如设定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信号线。
)第三层的电源最好不要做成一个连续的平面,而是让各个RF器件的电源走线呈星型分布,最后接于一点。
第三层RF器件的电源走线不要和底层的数字线有交叉。
2)对于一个混合信号的PCB,RF部分和模拟部分应当远离数字数字部分(这个距离通常在2cm以上,至少保证1cm),数字部分的接地应当与RF部分分隔开。
严禁使用开关电源直接给RF部分供电。
主要在于开关电源的纹波会将RF部分的信号调制。
这种调制往往会严重破坏射频信号,导致致命的结果。
通常情况下,对于开关电源的输出,可以经过大的扼流圈,以及π滤波器,再经过线性稳压的低噪音LDO(Micrel的MIC5207、MIC5265系列,对于高电压,大功率的RF电路,可以考虑使用LM1085、LM1083等)得到供给RF电路的电源。
3)RF的PCB中,各个元件应当紧密的排布,确保各个元件之间的连线最短。
对于ADF4360-7的电路,在pin-9、pin-10引脚上的VCO电感与ADF4360芯片间的距离要尽可能的短,保证电感与芯片间的连线带来的分布串联电感最小。
对于板子上的各个RF器件的地(GND)引脚,包括电阻、电容、电感与地(GND)相接的引脚,应当在离引脚尽可能近的地方打过孔与地层(第二层)连通。
、我们常用的PCB介质是FR4材料的,相对空气的介电常数是4.2-4.7。
这个介电常数是会随温度变化的,在0-70度的温度范围内,其最大变化范围可以达到20%。
介电常数的变化会导致线路延时10%的变化,温度越高,介电常数越大,延时也越大。
介电常数还会随信号频率变化,频率越高介电常数越小。
100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。
2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。
表层一般要视情况而定,一般介于140与170之间。
3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联,电容有一个谐振点,在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性,电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同,而且不同厂家生产的也会有很大差异。
这个谐振点主要取决于等效串联电感。
现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右,ESR(等效串联电阻)值为0.1欧,那么在24M左右时滤波效果最好,对交流阻抗为0.1欧。
而一个1nF的贴片电容等效电感也为0.5nH(不同容值差异不太大),ESR为0.01欧,会在200M左右有最好的滤波效果。
为达好较好的滤波效果,我们使用不同容值的电容搭配组合。
但是,由于等效串联电感与电容的作用,会在24M与200M之间有一个谐振点,在这个谐振点上有最大阻抗,比单个电容的阻抗还要大。
这是我们不希望得到的结果。
(在24M到200M这一段,小电容呈容性,大电容已经呈感性。
两个电容并联已经相当于LC并联。
两个电容的E SR值之和为这个LC回路的串阻。
LC并联的话如果串阻为0,那么在谐振点上会有一个无穷大的阻抗,在这个点上有最差的滤波效果。
这个串阻反倒会抑制这种并联谐振现象,从而降低LC谐振器在谐振点的阻抗)。
为减轻这个影响,可以酌情使用ESR大些的电容。
ESR相当于谐振网络里的串阻,可以降低Q值,从而使频率特性平坦一些。
增大ESR会使整体阻抗趋于一致。
射频微波pcb射频微波PCB(印制电路板)在现代无线通信、雷达系统、卫星通信以及其他高频应用中扮演着至关重要的角色。
这些特殊的电路板被设计用于处理射频(RF)和微波信号,这些信号通常具有高频率和复杂的传输特性。
本文将深入探讨射频微波PCB 的设计原则、关键特性、材料选择、制造工艺以及其在各种应用中的重要性。
一、射频微波PCB设计原则设计射频微波PCB时,需要遵循一系列原则以确保信号完整性、最小化传输损耗、降低电磁干扰(EMI)和优化系统性能。
1. 布局与布线:合理的布局和布线是确保高频信号传输质量的基础。
信号线应尽可能短且直接,以减少传输损耗和信号延迟。
同时,应避免锐角和直角转弯,以减少反射和辐射。
2. 地层与电源层设计:地层和电源层的设计对于控制阻抗、减少噪声和提供稳定的参考平面至关重要。
地层通常用作回流路径,需要足够大以提供低阻抗的回流路径。
3. 阻抗匹配:在高频电路中,阻抗匹配是减少信号反射和最大功率传输的关键。
设计时需要精确控制传输线的特性阻抗,通常通过调整线宽、线间距和介质厚度来实现。
4. 串扰与隔离:高频信号容易产生串扰,即信号线之间的不期望耦合。
通过增加线间距、使用屏蔽结构或差分信号传输等技术可以有效减少串扰。
5. 散热设计:高频电路中的元件可能会产生大量热量,因此散热设计是确保电路可靠性和性能稳定的重要因素。
二、射频微波PCB的关键特性射频微波PCB具有一些独特的特性,这些特性对于高频应用至关重要。
1. 高频介电常数(Dk):介电常数是描述材料在电场中极化能力的物理量。
在高频下,材料的介电常数会发生变化,影响传输线的特性阻抗和信号传播速度。
2. 损耗角正切(Df):损耗角正切描述了材料在交变电场中的能量损耗。
低损耗角正切的材料可以减少信号传输过程中的能量损失。
3. 热稳定性:高频电路在工作时会产生热量,因此要求PCB材料具有良好的热稳定性,以保持电路性能的稳定。
4. 尺寸稳定性:尺寸稳定性指的是材料在温度变化或机械应力作用下保持其尺寸不变的能力。
1)小功率的RF的PCB设计中,主要使用标准的FR4材料(绝缘特性好、材质均匀、介电常数ε=4,10%)。
主要使用4层~6层板,在成本非常敏感的情况下可以使用厚度在1mm以下的双面板,要保证反面是一个完整的地层,同时由于双面板的厚度在1mm以上,使得地层和信号层之间的FR4介质较厚,为了使得RF信号线阻抗达到50欧,往往信号走线的宽度在2mm左右,使得板子的空间分布很难控制。
对于四层板,一般情况下顶层只走RF信号线,第二层是完整的地,第三层是电源,底层一般走控制RF器件状态的数字信号线(比如设定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信号线。
)第三层的电源最好不要做成一个连续的平面,而是让各个RF器件的电源走线呈星型分布,最后接于一点。
第三层RF器件的电源走线不要和底层的数字线有交叉。
2)对于一个混合信号的PCB,RF部分和模拟部分应当远离数字数字部分(这个距离通常在2cm以上,至少保证1cm),数字部分的接地应当与RF部分分隔开。
严禁使用开关电源直接给RF部分供电。
主要在于开关电源的纹波会将RF部分的信号调制。
这种调制往往会严重破坏射频信号,导致致命的结果。
通常情况下,对于开关电源的输出,可以经过大的扼流圈,以及π滤波器,再经过线性稳压的低噪音LDO(Micrel的MIC5207、MIC5265系列,对于高电压,大功率的RF电路,可以考虑使用 LM1085、LM1083等)得到供给RF电路的电源。
3)RF的PCB中,各个元件应当紧密的排布,确保各个元件之间的连线最短。
对于ADF4360-7的电路,在pin-9、pin-10引脚上的VCO电感与ADF4360芯片间的距离要尽可能的短,保证电感与芯片间的连线带来的分布串联电感最小。
对于板子上的各个RF器件的地(GND)引脚,包括电阻、电容、电感与地(GND)相接的引脚,应当在离引脚尽可能近的地方打过孔与地层(第二层)连通。
4)在选择在高频环境下工作元器件时,尽可能使用表贴器件。
这是因为表贴元件一般体积小,元件的引脚很短。
这样可以尽可能减少元件引脚和元件内部走线带来的附加参数的影响。
尤其是分立的电阻、电容、电感元件,使用较小的封装(0603\0402)对提高电路的稳定性、一致性是非常有帮助的;
5)在高频环境下工作的有源器件,往往有一个以上的电源引脚,这个时候一定要注意在每个电源的引脚附近(1mm左右)设置单独的去偶电容,容值在100nF左右。
在电路板空间允许的情况下,建议每个引脚使用两个去偶电容,容值分别为1nF和100nF。
一般使用材质为X5R或者X7R的陶瓷电容。
对于同一个RF有源器件,不同的电源引脚可能为这个器
件(芯片)中不同的官能部分供电,而芯片中的各个官能部分可能工作在不同的频率上。
比如ADF4360有三个电源引脚,分别为片内的VCO、PFD以及数字部分供电。
这三个部分实现了完全不同的功能,工作频率也不一样。
一旦数字部分低频率的噪音通过电源走线传到了VCO部分,那么VCO输出频率则可能被这个噪音调制,出现难以消除的杂散。
为了防止这
样的情况出现,在有源RF器件的每个官能部分的供电引脚除了使用单独的去偶电容外,还必须经过一个电感磁珠(10uH左右)再连到一起。
这种设计对于那些包含了LO缓冲放大
和RF缓冲放大的有源混频器LO-RF、LO-IF的隔离性能的提升是非常有利的。
6)对于PCB上RF信号的馈入、馈出,一定要使用专门的RF同轴连接器。
其中
最为常用的是SMA型的连接器。
对于SMA的连接器而言,又分为直插式的和微带式的。
对于频率在3GHz以下的信号,而且信号的功率不大,并且我们不计较微弱的插损,则完全可
以使用直插式的SMA连接器。
如果信号的频率进一步提高,则我们需要慎重选择RF连接线材以及RF的连接器。
此时直插式的SMA连接器由于其结构(主要是拐弯)可能会导致比较大的信号插损。
此时可以使用质量较好(关键在于连接器所使用了PTFE绝缘子材料)的微带SMA连接器来解决问题。
同样如果你的频率不高,但是苛求插损、功率等方面的指标,同样可以考虑微带 SMA连接器。
另外小型的RF连接器还有SMB、SMC等型号,对于SMB连接
器而言,一般这一类连接器只支持2GHz以下的信号传输,而且SMB连接器采用的卡扣结构在高振动场合会出现“闪断”的情况。
所以在选择SMB连接器时要慎重考虑。
多数的RF连接器都有500次插拔限制,插拔过于频繁可能永久损坏连接器,所以在调试RF电路的时候就不要把RF连接器当螺丝拧着玩了。
由于SMB的PCB座的部分是针式结构(公),所以频繁插拔对焊在PCB一端的连接器损耗相对较小,降低了维修的难度,所以在这样的情况下SMB 连接器也是一种不错的选择。
另外对于那些对空间要求极高的场合,还有GDR一类的微型连接器供选择。
对于那些阻抗即便不是50欧、低频率、小信号、精密直流等模拟信号或者数字部分的高频时钟、低抖动时钟、高速串行信号等数字信号都可以使用 SMA作为馈出馈入
的连接器。
7)在设计RF PCB的时候,对于RF信号的走线的宽度是有严格的规定的。
设计的时候要根据PCB的厚度和介电常数需要严格计算、仿真走线在对应的频点上的阻抗,以确保其为50欧(CATV的标准为75欧)。
然而,并不是时时刻刻我们都需要严格的阻抗匹配,在某些情况下,较小的阻抗失配可能无关大碍(比如40欧~60 欧);而且,即便你对板子的仿真是基于理想情况下做的,实际交给PCB厂生产的时候,厂商所使用的工艺会导致板子的实际阻抗和仿真结果相差千里。
所以对于小信号RF PCB的阻抗匹配这样的问题,我的建议是:Step-1: 和PCB厂适当沟通,获得对应厚度、对用层数的板子50欧走线的宽度范围;Step-2: 在这个宽度范围内选择一个合适的宽度统一应用在所有50欧的RF信号线上;Step-3: 在PCB 交付生产的时候,在Script上注明所有这个宽度的线做50欧阻抗匹配。
此时就不需要啰里八嗦的指出一大堆需要做阻抗匹配的线了(而对于PCB生产厂而言,他们会在你所设计的PCB
外延以拼版的形势制作一个阻抗条,在出厂的时候测试一个阻抗条上的一个对应宽度的样本走线的阻抗来大致确定板子上同样宽度走线的阻抗。
最后这个阻抗条被PCB厂切下并回收,而不会被你看到)。
而不同的频率,同一宽度的线所表现出的阻抗会略有不同,但是这个差别一般在10%以内。
当然你也可以编写一个很复杂的阻抗设定脚本,让纸板厂根据他们的工艺微调不同频率上工作的走线的宽度使得其阻抗被严格的设定为50欧,然后要求PCB 厂对每一根线做筛选。
这样做导致成本呈对数上升,而且会产生大量的废品率;而且在这样的PCB实装完毕后由于焊锡分布以及RF元件自身的因素仍然会导致阻抗的偏差。
这样的情况是极为少见的,因为即便是精密的RF测试测量仪器,RF小信号的走线阻抗的微弱失配(5%以内)带来的误差可以很轻易的被软件校正;而对于相对粗糙的通信机而言,就更不必在意那5%的差别了。
但我要强调的是,对于LNA(低噪放)和PA(功放)部分的RF电路而言,RF走线的阻抗问题则非常敏感,但所幸的是无论是LNA电路还是PA电路,走线上的频率一定是一样的,而且走线数量少(无非也就输入和输出两个节点)。
此时我建议在敏感场合,LNA和PA单独做板,使用介质介电常数分布均匀的高品质RF专用的PCB板材
(Rogers/Arlon/Taconics),在RF信号线部分不使用阻焊油(也称绿油),避免阻焊带来阻抗的漂移;并且要求PCB制板厂提供阻抗测试报告。
因为LNA电路的输入部分本身的信号功率已经非常小(-150dBm以下),阻抗失配带来的插损进一步降低了宝贵的信号强度;对于PA电路而言,由于其工作在很高的功率,阻抗失配带来的插损可以消耗很大的能量(比较一下,插损同为1dB:10dBm信号衰减为9dBm 和50dBm衰减为49dBm所消耗的能量的差别,呵呵,后者可以产生20W的热量)在一些功率上千瓦的PA中,1dB的插损可能带来火光四溅的效果.
8)对于那些在PCB上实现那些在ADS、 HFSS等仿真工具里面仿真生成的RF微带电路,尤其是那些定向耦合器、滤波器(PA的窄带滤波器)、微带谐振腔(比如你在设计VCO)、阻抗匹配网络等等,则一定要好好的与PCB厂沟通,使用厚度、介电常数等指标严格和仿真时所使用的指标一致的板材。
最好的解决办法是自己找微波PCB板材的代理商购买对应的板材,然后委托PCB厂加工。
9)在RF电路中,我们往往会用到晶体振荡器作为频标,这种晶振可能是TCXO、OCXO 或者普通的晶振。
对于这样的晶振电路一定要远离数字部分,而且使用专门的低噪音供电系统。
而更重要的是晶振可能随着环境温度的变化产生频率飘移,对于TCXO和OCXO而言,仍然会出现这样的情况,只是程度小了一些而已。
尤其是那些贴片的小封装的晶振产品,对环境温度非常敏感。
对于这样的情况,我们可以在晶振电路上加金属盖(不要和晶振的封装直接接触),来降低环境温度的突然变化导致晶振的频率的漂移。
当然这样会导致体积和成本上的提升.。