Výroba desek plošných spojů pro bezdrátové přístupové body pro Wi-Fi RF a síťový hardware

Bezdrátový přístupový bod (PCB) kombinuje RF, vysokorychlostní digitální, výkonové a anténní struktury na kompaktní platformě. Moderní přístupové body mohou podporovat pásma 2.4 GHz a 5 GHz, zatímco produkty Wi-Fi 6E a Wi-Fi 7 mohou také využívat spektrum 6 GHz, pokud to předpisy dovolují. Díky tomu je deska mnohem více než jen „routerová PCB“: geometrie RF napájecího zdroje, zemní reference, stínění, anténní izolace, obvody Ethernet/PoE, husté směrování paměti procesoru a tepelný design, to vše vzájemně propojuje. Společnost Highleap Electronics podporuje výrobu bezdrátových a RF PCB , výrobu vysokorychlostních digitálních PCB a kompletní montáž komunikačního hardwaru v souladu s RF rozvržením, požadavky na materiály a validačním plánem schváleným zákazníkem.

1. Architektura desek plošných spojů bezdrátového přístupového bodu: RF, digitální, napájecí a anténní domény

Typický podnikový nebo průmyslový přístupový bod může zahrnovat hostitelský SoC, paměť DDR, flash, Wi-Fi rádiová zařízení, RF front-end moduly, filtry, diplexery/tripplexery, výkonové zesilovače, nízkošumové zesilovače, RF přepínače, ethernetový PHY, napájecí vstup PoE, DC/DC převodník, antény nebo anténní konektory, stínicí kryty a tepelná rozhraní.

1.1 Považujte desku za několik propojených subsystémů

RF sekce vyžaduje krátké řízené přenosové linky a stabilní uzemnění. Sekce procesoru a paměti vyžaduje husté vysokorychlostní trasování a čistý výkon. Sekce PoE/napájení nese vyšší proud a spínací šum. Oblast antény potřebuje mechanickou vzdálenost a elektromagnetické izolace. Úspěšné uspořádání odděluje tyto funkce bez vytváření nespojitostí v místech, kde se musí propojit.

1.2 Vyžaduje Wi-Fi 7 speciální materiál pro desky plošných spojů nebo jejich vrstvenou strukturu?

Ne. „Wi-Fi 6 PCB“ nebo „Wi-Fi 7 PCB“ není specifikace laminátu. Správný materiál a konstrukce vrstev závisí na délce trasy, rozpočtu ztrát rádiových signálů, implementaci antény, hustotě úniku pouzdra, šířce pásma kanálu a ceně. Produkt využívající Wi-Fi 7 může stále používat řadu FR-4 nebo konstrukci s nižšími ztrátami v závislosti na skutečných rádiových a vysokorychlostních kanálech; samotný standardní název laminát nedefinuje.

1.3 Certifikace je aktivita na úrovni produktu

Výrobce desek plošných spojů (PCB) vyrábí desku podle schváleného návrhu, zatímco výrobní kontroly RF desek plošných spojů zachovávají schválené požadavky na geometrii, materiál, povrch a montáž. Na hotový výrobek a jeho firmware/RF konfiguraci se vztahují certifikace Wi-Fi Alliance, regionální schválení pro rádiové systémy, EMC a shoda s bezpečnostními předpisy. Řízení výrobního procesu podporuje opakovatelnost, ale samo o sobě nedělá z desek plošných spojů „certifikovanou pro Wi-Fi“.

2. Rozvržení RF pro 2.4 GHz, 5 GHz a 6 GHz: Co musí výroba zachovat

S rostoucí frekvencí mají větší význam malé změny geometrie. Šířka vodičů, dielektrická tloušťka, drsnost mědi, umístění konektoru, stav pájecí masky, geometrie kontaktních plošek součástek a umístění uzemňovacích propojení – to vše může ovlivnit chování rádiového signálu.

2.1 Řízené RF přenosové linky vyžadují schválený stohovací systém

Mikropáskové, uzemněné koplanární vlnovody nebo páskové linky by měly být vyrobeny s ohledem na skutečnou konstrukci vrstev desky. V návrhu by měla být uvedena cílová impedance a kritické VF vrstvy. Výrobce pak může vypočítat výrobní geometrii pro zvolený laminát a tloušťku mědi.

Před výrobou validačních VF jednotek by měla být zmrazena zdokumentovaná sestava desek plošných spojů . Změna tloušťky prepregu nebo materiálové řady po ladění může změnit impedanci a vložný útlum.

2.2 Drsnost mědi a vliv Dk/Df Více o delších drahách s vyššími frekvencemi

Drsnost povrchu vodiče přispívá k vysokofrekvenčním ztrátám, protože skin efekt se zesiluje. Dielektrické ztráty a stabilita Dk také ovlivňují výkon. Přesný význam závisí na délce dráhy a frekvenci, takže rozhodnutí o materiálu by mělo být spojeno spíše s měřitelnými požadavky na vložené ztráty a fázi než s plošným požadavkem na „nízké ztráty“.

2.3 Pájecí maska ​​může být součástí RF struktury

Na některých VF trasách je pájecí maska ​​záměrně odstraněna; na jiných je součástí modelované geometrie. Výrobce by se měl řídit zveřejněnou grafikou a neměl by předpokládat, že by odhaloval ani zakrýval VF vedení. Totéž platí pro vzory odkrádání mědi nebo vyvažování v blízkosti VF tras – ty by měly respektovat definované oblasti zákazu.

3. Antény MIMO, napájecí sítě, uzemnění a mechanické blokády

Přístupové body MIMO mohou používat několik interních antén pro desky plošných spojů, flexibilních antén, antén z lisovaného kovu nebo externích antén připojených přes koaxiální konektory. Důsledky výroby desek plošných spojů se značně liší.

3.1 Může továrna na desky plošných spojů změnit geometrii antény během DFM?

Ne – ne bez schválení RF inženýrství. Pokud je anténa vyleptána na desce plošných spojů (PCB), její geometrie, tloušťka mědi, blízké uzemnění, stav pájecí masky, okraj desky, materiál krytu a blízký kov se stávají součástí anténního systému. Výrobce by neměl během DFM upravovat obrys antény, přidávat měděné vodiče do okolí ani měnit okraj desky jen proto, aby zjednodušil výrobu. Náš zdroj informací o návrhu antén pro PCB vysvětluje, proč jsou tyto měděné a mechanické detaily elektricky významné.

3.2 Napájecí a přizpůsobovací sítě antén vyžadují řízenou montáž

Součástky pro přizpůsobení mohou být velmi malé a mohou být laděny během technické validace. Revize kusovníku po ladění by měly být přísně kontrolovány. Orientace součástek, velikost kontaktních plošek, objem pájky a přesnost umístění ovlivňují opakovatelnost, zejména u vysokofrekvenčních přizpůsobovacích sítí.

3.3 Zemní průchozí ploty jsou funkční prvky

Ochranné ploty mezi propojovacími otvory kolem VF cest, hranice stínění nebo vyústění konektorů pomáhají kontrolovat zpětný proud a elektromagnetickou vazbu. Během snižování nákladů by se neměly odstraňovat jako „redundantní propojovací otvory“. Pokud rozteč propojovacích otvorů nebo velikost vrtání vytvářejí problém s vyrobitelností, měl by tuto změnu schválit VF konstruktér.

4. Vysokorychlostní digitální rozhraní, ethernetový uplink a napájení PoE na stejné desce plošných spojů

Přístupový bod (Access point) je zároveň rádiový produkt a síťová výpočetní platforma. Jeho deska plošných spojů (PCB) může obsahovat interní rozhraní DDR, PCIe nebo jiná vysokorychlostní rozhraní, ethernetový uplink, rozhraní USB/servis a jeden nebo více spínaných napájecích měničů.

4.1 Digitální a rádiové zpětné cesty by měly být plánovány společně

Husté digitální směrování by nemělo nutit VF vedení překračovat referenční nespojitosti nebo anténní blokování. Stejně tak by VF blokování nemělo přerušovat kritické vysokorychlostní zpětné cesty bez plánovaného přechodu. Plánování stackingu před směrováním je proto nezbytné.

4.2 Ethernetový uplink se může stát tepelným a energetickým omezením

Mnoho podnikových přístupových bodů je napájeno přes PoE. V těchto provedeních nese ethernetový port také primární napájecí vstup zařízení. Deska musí zachovat vstupní napětí PoE, magnetické prvky, ochranu a napájecí cestu DC/DC a zároveň chránit citlivé RF a hodinové sekce před přepínáním šumu. Principy návrhu se překrývají s výrobou vysokorychlostních desek plošných spojů a výkonových desek plošných spojů, ale požadavky na ochranu před RF a stínění činí desku WAP odlišnou.

4.3 Oddělení a distribuce výkonu ovlivňují výkon rádiových signálů

Výkonové zesilovače, VF vstupy, SoC a paměti mohou odebírat dynamický proud. Lokální oddělení a nízkoimpedanční napájecí roviny snižují modulaci napájení. Výrobce by měl zachovat pole propojení, tvary rovin a kondenzátory kritické pro umístění specifikované konstrukcí.

5. HDI, výběr materiálu, stínění a tepelný návrh pro kompaktní přístupové body

Moderní přístupové body často potřebují tenký kryt, více antén, velké BGA desky, stínící pouzdra a značný výpočetní/RF výkon v omezeném prostoru.

5.1 Používejte HDI, když řeší problémy s únikovou hustotou nebo tvarovým faktorem

Laserové mikroprochodky, zakopané prochodky, vrstvené/střídavě uspořádané mikroprochodky a prochodky v podložce mohou pomoci vyhnout se jemným roztečím BGA a zkrátit VF/digitální trasy. Tyto struktury zvyšují složitost sekvenční laminace a pokovování, takže by měly být řízeny hustotou trasování. Výrobní kapacita HDI PCB společnosti Highleap podporuje husté komunikační desky tam, kde je konvenční trasování skrz otvory nedostatečné.

5.2 Plechovky s RF stíněním vytvářejí elektrické i montážní požadavky

Rámy RF stínění vyžadují nepřetržité uzemnění, pájitelné kontaktní plochy, dostatečný objem pasty a mechanickou vůli. Odnímatelné kryty a jednodílné stínění mají odlišné vlastnosti při přepracování a tepelném zpracování. Výšku součástek pod stíněním je nutné zkontrolovat vzhledem k mechanickému svazku.

5.3 Tepelné dráhy by měly být navrženy do desky plošných spojů

Systémy na čipu (SoC), výkonové zesilovače a regulátory mohou vytvářet koncentrované teplo. Lze použít rozptylování mědi, tepelné průchodky, pájení s odkrytými kontakty, rozhraní chladiče, tepelné podložky k pouzdru nebo specializované rozptylovače tepla. Výrobce desek může vyrobit specifikovanou strukturu mědi/prochodek, ale ověření teploty spoje vyžaduje testování sestaveného produktu. Možnosti pro výrobu naleznete v našem zdroji pro tepelné řízení desek plošných spojů .

6. Sestavení desky plošných spojů bezdrátového přístupového bodu a kontrola RF-Aware

Osazování rádiových a frekvenčních obvodů vyžaduje běžnou kontrolu zpracování a navíc věnuje zvláštní pozornost součástkám citlivým na umístění a skrytým spojům. Highleap podporuje výrobu rádiových a vysokofrekvenčních desek plošných spojů, zajištění zdrojů součástek, SMT/THT osazování, integraci stínění, kontrolu AOI a rentgenovou kontrolu; rádiové a funkční testování se provádí, pokud zákazník poskytne definovanou metodu a limity.

6.1 Malé RF součástky potřebují stabilní pastu a umístění

Přizpůsobovací sítě, filtry, vazební členy a VF přepínače mohou používat velmi malá pouzdra. Návrh šablony, podpěra desky, přesnost umístění a řízení přetavení ovlivňují objem pájky a polohu součástek. Nadměrné množství pájky může změnit geometrii kolem VF součástek, i když je spoj elektricky připojen.

6.2 Rentgenové doplňuje AOI pro zařízení se skrytými klouby

Velké SoC, Wi-Fi čipsety, DDR zařízení a napájecí komponenty mohou používat pouzdra BGA, LGA nebo QFN. AOI je užitečná pro viditelné spoje a umístění, ale rentgenové vyšetření je nutné, když je nutné vyhodnotit skrytá pájená rozhraní. Proces SMT montáže od společnosti Highleap může kombinovat AOI s rentgenovou kontrolou v závislosti na skladbě pouzder a plánu kvality.

6.3 Může výrobce desek plošných spojů certifikovat výkon Wi-Fi RF?

Rutinní výroba desek plošných spojů a kontrola desek plošných spojů (PCBA) necertifikuje hotový přístupový bod splňující požadavky Wi-Fi Alliance, regulační požadavky ani požadavky na výkon antény. Továrna na výrobu desek plošných spojů může provádět testování kontinuity, zapínání, programování, ethernetové spojení, funkční testování nebo zákazníkem definované RF testy desek plošných spojů, pokud jsou k dispozici přípravky, kalibrované vybavení a limity. Kalibrované provedené RF testy, měření OTA antén, regulační testování a certifikace Wi-Fi vyžadují vhodné testovací vybavení a postupy. Ty by měly být definovány odděleně od rutinní kontroly montáže.

7. RFQ a testovací balíček pro výrobu desek plošných spojů pro bezdrátový přístupový bod

Pro přesnou cenovou nabídku na bezdrátový přístupový bod uveďte elektrické i výrobní souvislosti:

• Data Gerber/ODB++, vrtací soubory, výrobní výkres a obrys desky
• Schválené vrstvení vrstev a přesné popisy materiálů nebo akceptovaná ekvivalentní kritéria
• Cíle impedance vysokofrekvenčního přenosového vedení a kritické kontrolní zóny pro vysokofrekvenční signály
• Výkresy antén, tolerance hran desky a mechanické výřezy, kde deska plošných spojů ovlivňuje výkon antény
• Kusovník s přesnými RF komponenty, filtry, FEM, konektory, magnetickými prvky a schválenými alternativními pravidly
• Data pro uchycení a umístění, montážní výkres, detaily stínění a požadavky na tepelné rozhraní
• Programovací soubory a konfigurace produktu potřebné pro funkční test
• Požadavky PoE, pokud je přístupový bod napájen přes Ethernet
• Zkušební postupy pro RF, Ethernet, napájení a funkci s kritérii vyhověl/nevyhověl
• Prototyp a výrobní množství plus požadavky na sledovatelnost/balení

Prototyp desek plošných spojů a desek plošných spojů (PCB) je obzvláště důležitý pro přístupové body, protože ladění antény, návrh stínění, tepelná rozhraní, materiál krytu a firmware ovlivňují naměřený RF výkon. Společnost Highleap Electronics může na základě finálních projektových dat podpořit výrobní proces od výroby desek plošných spojů přes zajištění zdrojů a montáž součástek.