先進的印刷電路板是如此復雜,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鍵領域的設備,即射頻(rf)PCB。

當射頻電路在高頻率(如50+千兆赫)下運行時,每一塊額外的金屬就會影響嚴格控制的軌跡的阻抗。這可能影響返回損失和反射,但也可能造成其他信號完整性問題。

當PCB是用標準的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準由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設計的OEM而言,它們在這方面的目標可能是在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?shù)难b配程序下,才有可能進行不到25%或不到10%的排尿。

除了接地間隙外,需要最密切的OEM關注的五個關鍵電路板裝配領域是組件選擇、電路板材料選擇、模具設計、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。下文將進一步討論與這些構(gòu)成部分有關的挑戰(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。

模板設計

模板設計是有效的射頻印刷電路板裝配的關鍵,以避免分配額外和損壞的焊料。當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鍵的,是嚴格控制的.當PCB是用標準的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致電路的信號完整性降低,表現(xiàn)為返回損耗和反射。

因此,今天的射頻板必須采用最嚴格的要求,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。

要記住的兩個關鍵點是,第一,在墊上施放的焊料量應保持在被控制的區(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)供應商及其裝配人員在設計裝配過程時沒有與設計工程師合作。然而,對于射頻PCB,板材設計者在確定某一射頻板材組件的正確模板方面起著關鍵作用。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鍵射頻路徑上的設備包。在模板設計過程中,必須密切考慮關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設計也是至關重要的。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)過仔細的工藝設計、剖面分析和適當?shù)哪＞咴O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行適當?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重要。

如果時間太長,在嚴格控制的小型焊料上的焊膏中的一些溶劑可能會在到達回流系統(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)更加嚴峻。所有這些都需要經(jīng)驗、適當?shù)脑O備、正確的工具設計和過程控制。

可以使用各種不同的回流技術。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)絡分析儀(VNA)類型的設備進行波形分析。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格。您不希望為故障檢測而給功能測試器增加負擔,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人員規(guī)劃和執(zhí)行關鍵領域,如組件選擇,PCB材料,正確的模板設計,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應考慮根據(jù)上述裝配步驟評估其需求。