组件产品设计规范课件

组件产品设计规范组件产品设计规范目录一般设计原则RF电路设计电源去藕设计信号隔直设计印制电路板设计材料选择加工工艺电路版图设计目录一般设计原则一般设计原则产品应本着易于装配、易于调试、易于检验、易于维修的原则进行设计；（尤其复杂组件，对有可靠性隐患的部位应专门设计，最好可单独调试和筛选，并放置在易于拆换的部位）尽量使用简单且成熟的电路形式进行设计，避免使用未经验证或验证不充分的新设计、新工艺、新材料、新器件等；（标新立异是要承担风险的，避免在复杂、昂贵、高质量等级要求的产品中增加很大风险）设计中应考虑每个元器件的耐压、电流、功耗要求，并考虑工作温度范围都要有足够设计余量或采取保护措施；尽量减少飞线设计，注意避免飞线带来的电磁干扰；有高隔离要求的组件要分别从结构、电路、馈电、接地等多方面考虑信号屏蔽和串扰抑制；批产产品的电路、元器件必须保持状态稳定，任何更改必须走程序并经过充分的试验验证；充分利用设计软件的检查功能，提前发现设计隐患。一般设计原则产品应本着易于装配、易于调试、易于检验、易于维修RF电路设计电源去藕设计滤波电容的选取见后面表中，需注意微波电路可能需要0603或更小规格的电容才能达到满意的滤波效果；LC滤波对IF电路效果很好；LC滤波一般不用于微波电路，其对高频干扰抑制效果较差，还可能会损坏GaAs器件；LC滤波一般不用于音视频及数字电路，电感会由于电路电流的瞬时变化而产生更大干扰甚至自激；任何时候LC滤波都不建议采用钽电容；VCO、饱和放大器及其它非线性电路非常容易受到电源干扰，而采用RC或RLC滤波的效果较好，尤其采用大容值钽电容，甚至比线性稳压块抑制噪声和干扰的效果还好；DC-DC变换后一般采用大电感滤波，考虑可靠性其后面一般采用大容值片式电容而不用钽电容，如果需要对电源纹波进行较高抑制，建议后接LDO（Lowdropoutvoltage低压差线性稳压电路）稳压电路。RF电路设计电源去藕设计电源去藕设计使用环境第一去藕第二去藕第三去藕总电源输入钽电容，2倍最高电压，容值大于10

F/A0.1

F1000pFEMI电容线性稳压电路输出钽电容，1.5倍最高电压，容值大于10

F/A0.1

F一般不需要开关稳压电路输出钽电容，2倍最高电压，容值大于30

F/A0.1

F

2一般不需要数字电路音视频电路0.1

F一般不需要不需要线性电路微波小信号0.033

F100pF一般不需要线性电路中频小信号200MHz以下10H电感200MHz以上1H电感0.1

F1000pF非线性电路如VCO等RC或RLC滤波网络电容100

F/A0.1

F1000pF电源去藕设计使用环境第一去藕第二去藕第三去藕总电源输入钽电容RF电路设计信号隔直设计隔直电容不是越大越好，使用大容值隔直电容会使微波损耗增大，同时也更容易受到低频干扰，隔直电容容值的选取见后面表中；超宽带应用需注意电容的可使用上限频率，如无法兼顾上下限频率或有严格的高频损耗要求，建议采用微波低损耗电容，普通电容上限使用频率如下：

10nF≤1GHz

1nF≤10GHz10GHz以上隔直电容可选用小尺寸低感电容，为提高微波性能和可靠性还可以采用两电容并联；隔直电容选择一般应小于或等于电路中使用的同尺寸规格的电源去藕电容。RF电路设计信号隔直设计信号隔直设计信号最低频率1MHz3MHz10MHz30MHz隔直电容选取33～100nF10～33nF3～10nF1～3nF信号最低频率100MHz300MHz1GHz3GHz隔直电容选取300～1000pF100～300pF30～100pF10～30pF信号最低频率10GHz15GHz隔直电容选取3～10pF06032～5pF0402信号隔直设计信号最低频率1MHz3MHz10MHz30MHzRF电路设计输入输出接口的设计要求射频输入输出端口不允许有直流输出，电路的信号端口一般应加有隔直或低频旁路；含有静电敏感器件时，控制及信号端口不允许直接引出，控制端口必须有上（下）偏置或串联RC滤波；在用户未提出驱动能力要求时，控制信号接口设计也应考虑驱动能力，一般设计输入信号对驱动电流要求应小于0.5mA，输出信号驱动能力应大于1mA。RF电路设计输入输出接口的设计要求印制电路板材料选择常用印制电路板材料环氧类电路板普通环氧电路板高频环氧板FR4

(GJB2142名称GF，介电常数4.2~4.9)聚四氟乙烯(PTFE)类电路板普通玻璃布编织加固PTFE电路板

GJB2142名称GT，介电常数2.2~2.4

GJB2142名称GX，介电常数2.4~2.6玻璃微纤维加固PTFE电路板，Rogers5880复合介质类电路板PTFE陶瓷复合介质有机物陶瓷复合介质，如Rogers4350、TMM系列印制电路板材料选择常用印制电路板材料印制电路板材料选择环氧类电路板特点：应用最广泛，加工工艺成熟，成本低；可制作良好的表面焊接阻挡层，既提高焊接可靠性，又可保护非焊接导体表面；铜箔粘附性力强，表面光洁度好，加工精度高；硬度适中，柔韧性好，既有足够的装配强度，又具有良好的弹性，应力易于释放；可以制作各种大小、厚度的单、双、多层电路板；可以安装所有类型的电子元器件；高频性能差，随着频率升高损耗增大，象高频FR4电路板，一般在4GHz以下使用，但如果对损耗要求不高，其使用频率可到12GHz甚至更高；导热性能一般；印制电路板首选环氧类电路板：FR4。印制电路板材料选择环氧类电路板特点：印制电路板材料选择聚四氟乙烯(PTFE)类电路板特点：PTFE具有优异的微波及高频性能，但纯PTFE粘附性和强度均不能满足要求，一般均需采用纤维布织进行强化普通PTFE板强化纤维较粗，影响表面光洁度和介质均匀性，一般只能用到K波段，但象Rogers5880等采用玻璃微纤维强化结构，可以一直使用到毫米波频率采用玻璃纤维强化的PTFE电路板可直接采用环氧板加工工艺制作，加工精度较高，是较低成本的微波电路板，但比环氧板价格高不少PTFE类电路板较柔软，容易进行外形加工，但也易变形并对电路元器件产生应力，因此不适合制作大型和多层电路板，也不适合安装集成电路PTFE类电路板没有成熟的表面阻焊工艺，只适合制作低全分布参数的微波电路，尤其不适合安装集成电路PTFE类电路板上的元件建议都应手工焊接；除了全分布参数电路，不要选择PTFE类电路板。印制电路板材料选择聚四氟乙烯(PTFE)类电路板特点：印制电路板材料选择复合介质电路板特点复合介质是由陶瓷、有机树脂等材料聚合而成，一般可分为含PTFE和不含PTFE复合介质；复合介质电路板具有陶瓷基板的高频特性和普通电路板的易加工特性，在S、C、X波段是陶瓷基板的较好替代品；RogersTMM系列复合介质板具有表面光洁度好加工精度高的特点，非常适合加工分布参数电路，但其偏硬且较脆，受应力容易开裂，因此只能制作小型电路板；同时该电路板可以制作局部阻焊，可适应微波集成电路贴装；Rogers4350系列复合介质板具有与环氧相近的机械特性，工作频率可达Ku波段，可以制作阻焊层，是高密度微波集成电路的良好载体；Rogers4350电路板由于可以与FR4板层压制作多层板，是微波集成电路应用的首选电路板；TMM系列电路板制作小型分布参数电路，是制作小型微波电路模块电路单元的首选电路板。印制电路板材料选择复合介质电路板特点印制电路板材料选择印制电路板材料选择印制电路板材料选择印制电路板厚度的确认微波分布参数电路在设计时就已明确所需使用的电路板及厚度；厚度1.5mm的电路板最为常用，其具有较高的机械强度和耐冲击振动能力，适合制作各种中型以下电路；厚度1mm的电路板适合于制作较小电路，是我们最常用的电路板厚度，但其不能安装经常插拔的接插件及大型插装元件；厚度0.8mm的电路板适合制作小型全表面贴装电路，一般不适合安装To-8等插装电路；厚度0.5mm及以下的电路板只适合于制作小型全表面贴装工艺电路，一般不要两面贴装元件，电路板下尽量大面积紧贴在安装盒体上；采用R4350和FR4两种材料制作多层板时，建议电路板总厚度大于1.25mm，并且FR4材料总厚度必须大于R4350厚度2.5倍以上以避免电路板形变。印制电路板材料选择印制电路板厚度的确认印制电路板加工工艺采用FR4、R4350的电路板，在有贴装元件时，必须设计阻焊，其应作为今后设计及工艺评审的检查项目；镀金电路板上锡焊属于有条件使用，为避免焊点脆化规定金层厚度小于2.5um，而压焊金属丝等要求大于2.5um，因此除非局部镀金，压焊金属丝和锡焊两种工艺不能同时使用；采用镀金或沉金工艺的电路板与镀铅锡电路板相比，微波特性差别微乎其微，但却成本高且工艺不易控制，除非必要（如需要键合、导电胶粘结等）一般不要采用镀金或沉金电路板；对于多块之间互连线较多的电路板，应尽可能采用多层板工艺设计成单一电路，降低装配难度，提高可靠性和工艺效率；在专业部目前组件设计中，多层板建议按四层或六层板设计；多层板设计时厚度和材料尽可能对称分布，制作R4350和FR4两种材料非对称多层板时，电路板厚度要大于1mm（或1.25mm），FR4材料总厚度要大于R4350厚度2.5倍以上，这样才能有效避免电路板形变；表面已经设计作为RF互连的多层板，一般不建议再在内层布设RF连线，但也可以有少量短连接线。印制电路板加工工艺采用FR4、R4350的电路板，在有贴装印制电路板加工工艺电路阻焊层加入阻焊层可大幅提高电路可靠性改善焊接质量，避免焊料流散造成焊料偏少，尤其回流焊接有效避免出现连焊、造成短路大幅降低了锡珠等多余物存在的概率内部多余物、缺焊、连焊、虚焊等缺陷在镜检时都非常容易被检查发现加入阻焊层后电路内部美观度大大提高加入阻焊层可大幅提高批生产装配和调试效率加入阻焊层有助于工艺人员及时发现设计师的设计错误和缺陷并提出修改建议阻焊层可一定程度上起到绝缘作用印制电路板加工工艺电路阻焊层印制电路板加工工艺－多层板印制电路板加工工艺－多层板印制电路板加工工艺－四层板四层板功能设计Top层：贴装RF电路，一般作为RF互连层，必须设计阻焊；Mid1层：使用Plane层，网络连接到Gnd；Mid2层：使用Layer层，作为控制、电源及音视频信号的主布线互连层；Bottom层：安装RF插装元件，贴装控制电路，作为安装面时必须有大面积接地面，同时作为控制、电源及音视频信号的辅助布线互连层，根据需要局部设计阻焊；四层板互连工艺方法一：Top－Mid1，Top－Mid2，Top－Mid2－Bottom；

工艺：两次层压，三次钻孔及金属化

特点：RF性能较好，抗干扰能力强，是最常用的设计方法二：Top－Mid1，Mid2－Bottom，Top－Mid2－Bottom；

工艺：一次层压，三次钻孔及金属化

特点：适合仅少量RF电路，需要实现复杂的控制互连的电路方法三：Top－Mid2，Top－Mid2－Bottom；

工艺：两次层压，两次钻孔及金属化

特点：工艺简单，但RF接地效果一般，适合复杂中频电路印制电路板加工工艺－四层板四层板功能设计印制电路板加工工艺－六层板六层板设计Top层：贴装RF电路，作为RF互连层，必须设计阻焊；Mid1层：使用Plane层，网络连接到Gnd；Mid2层：使用Layer层，作为控制、电源及视频信号的主布线互连层；Mid3层：使用Layer层，作为控制、电源及视频信号的主布线互连层；Mid4层：使用Plane层，网络连接到Gnd；Bottom层：贴装RF电路，作为第二RF互连层，必须设计阻焊；六层板互连工艺Top－Mid1，Top－Mid2，Bottom－Mid4，Bottom－Mid3，

Top－Mid2－Mid2－Bottom；三次层压，五次钻孔及金属化；双面RF互连，可实现高密度RF电路微型化设计。印制电路板加工工艺－六层板六层板设计印制电路板加工工艺－外形要求合理设计电路板的大小和长宽比贴装元件电路板，最大长度要小于H×200，H是以mm为单位的厚度，例如厚度1mm的电路板制作的电路其最大尺寸不得超过200mm；贴装元件电路板，其长宽比要小于H×12，H是以mm为单位的厚度，例如厚度1mm时长宽比要小于12，其它可依此类推，长宽比超标时需要裁分电路板；避免安装修板为避免安装修板，电路板一般采用留边缝设计（缩边）；环氧类电路板外边安装至少缩进0.25mm，推荐0.5mm；较硬的复合介质板为保证微波性能，在RF连接边一般不能留较大边缝，边缝一般设计在0.1～0.25mm，为能够方便安装，一般应在非RF连接边设计1mm以上的安装缝隙；必须紧贴盒壁的软质微波电路板，可以在RF连接边不设计边缝，但最好在非RF连接边设计1mm以上的安装缝隙；电路板四周倒角处理可以避免电路板修角。印制电路板加工工艺－外形要求合理设计电路板的大小和长宽比印制电路板加工工艺－外形要求不规则外形电路板设计时的处理电路板设计绝对禁止出现锐角；可采用切掉一定长度电路板的方法修掉锐角无固定的小凸伸条，长宽比必须小于1.5；不规则外形的任何部分的长宽比都应按正常电路长宽比的一半设计；尽可能减少电路板挖孔，尤其避免在电路板上挖复杂形状孔；不规则外形及电路板挖孔一般应用环氧板材；可能时用多块电路板代替不规则外形电路板；电路板不规则外形拐弯处应设计安装固定螺钉。印制电路板加工工艺－外形要求不规则外形电路板设计时的处理印制电路板电路版图设计设计良好的印制线路板首先其电路图形就应给人赏心悦目的视觉效果；电路板上各功能单元均匀分布，各功能单元内元器件紧凑布局，不应同时有非常拥挤和空闲的区域；电路板上的电气连接尽量采用连线，采用矩形填充的连接必须均匀连续、过渡平滑、间距均匀，矩形填充连接一般不要用于集成电路管脚焊盘与其它元件间的连接；电路板上互连走线应平直，间距均匀对称，宽度相同或接近的连线要以统一的方式处理弯角；养成打开捕捉网格绘制版图的习惯，并根据需要实时修改最小步进，这样可以网格步进均匀的绘制图形。印制电路板电路版图设计设计良好的印制线路板首先其电路图形就应印制电路板电路版图设计采用表贴元件的电路板都应设计阻焊层；养成良好的设计习惯，避免版图设计的随意性，在电路版图设计中放置好所有需要的元器件，并适当加入冗余元件以供调试或检测使用；精心设计和修改元器件版图库并随时更新，元器件焊盘尺寸和位置要精确，经常观察制作完成的电路中焊盘与元件的匹配情况；信号连接尽量使用Line或Track，除了需要精确设计的微带线等分布电路，不要使用多个Fill进行连接；信号连线从焊盘到焊盘（或过孔），除非线很长，尽量不要有无焊盘或过孔的三岔路口或十字路口。印制电路板电路版图设计采用表贴元件的电路板都应设计阻焊层；印制电路板电路版图设计片式电阻、电容元件禁止叠焊和立焊；避免元件间相连管脚电路焊盘过近引起焊接连焊，造成元件应力累加；尤其是片式电容，禁止在轴向（电极连接方向）与其它元件出现连焊；多个相同元件焊盘并排相连，回流焊接时会导致元件间残留锡珠，因此不允许并排贴装焊接，只允许作为调试点手工焊接；硬线禁止搭焊在其它元件焊盘上；表面贴装焊盘一般不得与过孔重叠或距离过近，以免造成元件管脚不爬锡；仔细检查输入、输出、连接等接口位置设计准确，避免元件、连接点偏离焊盘在可能的情况下尽量减少飞线。印制电路板电路版图设计片式电阻、电容元件禁止叠焊和立焊；印制电路电气特性图形刻蚀精度：考虑目前供货厂家，暂定为0.1mm最小图形宽度要大于2.5倍刻蚀精度(且大于0.13mm)最小图形间隙应大于2倍刻蚀精度(且大于0.13mm)最小图形间隙推荐设计(未考虑耐压)最小值一般设计推荐线与线：0.2mm

0.5mm线与大面积地：0.25mm

0.5mm焊盘与其它图形：0.25mm

0.5mm安装孔与其它图形：0.4mm

0.5mm安装孔与焊盘：0.5mm

1.0mm无阻焊电路板：以上间距+0.2mm印制电路电气特性图形刻蚀精度：考虑目前供货厂家，暂定为0.1印制电路电气特性图形宽度设计图形宽度最小0.25mm，一般设计推荐0.35~0.5mm有电流能力要求时在满足电流容量上再加1倍刻蚀精度值射频信号线还要满足特性阻抗要求无电流要求的控制信号线应尽量采用细线印制线路电流密度容量铜箔厚度1/2oz电路板电流承受能力

条宽0.3mm

0.5mm

0.8mm

1.2mm

1.6mm

电流0.8A

1.0A

1.2A

1.4A

2.0A实际设计还需考虑降额，建议条宽加倍，一般按1A/mm功放等大电流电路设计时宜采用1、2oz厚铜箔板材印制电路电气特性图形宽度设计印制电路电气特性－金属化过孔微波接地孔采用小孔径、多数量以提高微波接地效果；外环直径必须大于内孔直径0.25mm以上电路板安装孔外环直径必须大于垫圈外径0.5mm以上内孔直径比螺钉直径大0.3～0.6mm信号互连孔外环直径必须大于内孔直径0.4mm以上导通电阻有离散性，多个金属化孔可提高可靠性，但电流能力并不能大幅提高，电流超过1A推荐使用实心孔。插装元件焊盘孔一般采用标准库，外环直径必须大于内孔直径0.5mm以上To-8等金属管壳插装器件，其孔径应按0.8mm设计；穿线孔外环直径必须大于内孔直径0.25mm以上推荐使用设计印制电路电气特性－