Puettavan vartalokameran piirilevyjen suunnittelu, kokoonpano ja tuotanto
Puettavan vartalokameran piirilevy ei ole vain akkukortilla oleva kamerasensori. Valmistuksen haasteena on useat samanaikaisesti toimivat, kuormitetut alijärjestelmät: kuvanotto, videonkäsittely, muisti, pysyvä tallennustila, ääni, paikannus ja langaton yhteys. Piirilevyn on säilytettävä nopea reititys ja radiotaajuuskäyttäytyminen, samalla kun kootun tuotteen on hallittava lämpöä, akun virtaa, mekaanisia iskuja ja datan eheyttä.
Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunniteltuja piirilevy- ja piirilevyasennuslaitteita. Kehokameraohjelman osalta tehtaan luovutuksessa tulisi siksi yksilöidä julkaistu kuvantamisarkkitehtuuri, pinoaminen, muistitopologia, radiotaajuusrajoitukset, lämpöominaisuudet, hallittu osarakenne ja asiakkaan määrittelemä ohjelmointi-/testausprosessi. Lopullinen tietoturvakäytäntö, todistusaineiston työnkulku, pilvipalvelu ja viranomaishyväksynnät jäävät tavanomaisen piirilevykokoonpanon ulkopuolelle, ellei niistä ole tehty erillistä sopimusta.
Aloita kolmella datapolulla
Kerrosten lukumäärän määrittämisen sijaan kannattaa suunnitella piirilevy kolmen samanaikaisen polun ympärille. Ne selittävät suurimman osan valmistusriskeistä.
Anturi → Suoritin → Muisti → Tallennustila
Kameradata voi kulkea MIPI:n tai muun toimittajan määrittelemän rajapinnan kautta, saavuttaa internet-palveluntarjoajan/järjestelmäpiirin, käyttää ulkoista muistia ja kirjoittaa sitten eMMC:lle, flash-muistiin tai irrotettavaan tallennustilaan.
Prosessori → Radio → RF-verkko
GNSS, Wi-Fi, Bluetooth ja valinnaiset matkapuhelintoiminnot kilpailevat antennipinta-alasta, maareferenssistä ja hiljaisesta virrasta vartaloon kiinnitettävässä kotelossa.
Akku → PMIC → Useita kiskoja
Kamera, prosessori, muisti ja radiot aiheuttavat erilaisia transienttikuormia. Laturin ja akun käyttäytyminen on otettava huomioon jatkuvassa tallennus- ja lataustilassa.
Nykyiset ammattimaiset vartalokamerat osoittavat, että paikannus- ja reaaliaikapalvelut voivat toimia rinnakkain jatkuvan kuvantamisen kanssa, mutta tätä ei pitäisi yleistää yhdeksi pakolliseksi arkkitehtuuriksi. Yksi laitevalmistaja voi käyttää vain Wi-Fi-yhteyttä; toinen voi lisätä matkapuhelinverkon; kolmas voi tallentaa paikallisesti ja synkronoida telakkaan. Piirilevytoimittajan tulisi valmistaa julkaistu kokoonpano sen sijaan, että hän päättelisi ominaisuudet tuotekategoriasta.
Kuvantamiskaistanleveys muuttaa piirilevyn rakennetta
Kuvasensorin rajapinta määrittää ensimmäisen ryhmän suurnopeusrajoituksia. Rinnakkaiskameraväylä, MIPI CSI -linkki tai moduulikohtainen liitin voivat asettaa erilaisia impedanssi-, pituus-, referenssitaso- ja liitinvaatimuksia. Suoritinpaketti määrittää sitten, kuinka vaikeaa levyn on välttää nämä vaatimukset. Hienojakoinen BGA ulkoisella DDR-kortilla voi työntää suunnittelua kohti useampia kerroksia, mikroreikiä tai läpivientiä padissa; pitkälle integroitu moduuli voi siirtää suuren osan tästä monimutkaisuudesta moduulin sisällä.
Älä muuta ”suurta nopeutta” yleiseksi valmistuslisämaksuksi
Oikea lainaus tunnistaa rajapinnat, jotka todella tarvitsevat ohjattua geometriaa. RF-syötöt saattavat vaatia tunnetun impedanssin; USB- ja muistikanavilla voi olla omat rajoituksensa; hitailla GPIO- ja ääniohjauslinjoilla ei yleensä ole. Tuotantovalmiissa kokoonpanossa tulisi luetella dielektrinen rakenne ja ohjatut johtimet riittävän selkeästi, jotta piirilevyvalmistaja voi säilyttää sähköisen suunnittelun keksimättä yhtä kaikille sopivaa "suurnopeus"-sääntöä.
GNSS, Wi-Fi, BLE ja matkapuhelinverkko kilpailevat avaruudesta
Vartalokameraa voidaan pitää vaatteiden päällä, kiinnittää lähelle vartaloa ja ympäröidä akkukennoista, metalliklipseistä, näytön osista ja suojista. Se on huono ympäristö antennin satunnaiselle sijoittelulle. GNSS-vastaanotto on erityisen herkkä esteille ja itse tuotetulle digitaaliselle kohinalle; Wi-Fi ja Bluetooth jakavat lähialueen spektriä; matkapuhelinverkko voi aiheuttaa suurempia virta- ja lämpötilailmiöitä.
| Radiotoiminto | Piirilevyhuolenaihe | Tuotetason tekijä |
|---|---|---|
| GNSS | Hiljainen vastaanottoreitti, hallittu antennin syöttö tarvittaessa, erillään kelloista | Taivasnäkymä, vartalon suunta, kotelon materiaali |
| Wi-Fi | RF-sovitus, paluutie, rinnakkaiskäyttö ja huippuvirta | Tukiaseman ympäristö ja kotelon viritys |
| Bluetooth: | Antennin pitäminen poissa ja rinnakkaiselo Wi-Fin kanssa | Isännän lisävarusteiden etäisyys ja kehon kuormitus |
| Matkapuhelin, jos käytössä | RF-etupää, antennin syöttö, transienttiteho ja suojaus | Alueelliset taajuusalueet, verkon hyväksyntä ja todellinen kentän kuuluvuusalue |
Valmistuspakkauksen tulee lukita yhteensopivat komponentit, radiotaajuussuojat, suojakehyksen maadoitusliittimet ja antennien yhteenliitännät. Osaluettelossa geneeriseltä kondensaattorilta näyttävä komponentti saattaa olla osa viritettyä verkkoa, eikä sitä tule vaihtaa ilman radiotaajuusteknistä hyväksyntää.
Siirrä a Vartalokameran piirilevy Suunnittelusta rakentamiseen
Highleap voi tarkistaa julkaistun monikerrosrakenteen, kuvantamisliitännät, muistin, RF-arkkitehtuurin, osaluettelon ja valmistustestien laajuuden ennen prototyypin tai uusintatuotannon aloittamista.
Keskustele vartalokameran PCBA:staOsaluettelo, kameran/muistin kokoonpano, ohjelmointi ja testaus→
Teho- ja lämpötilahuiput saapuvat samaan aikaan
Jatkuva videotallennus on eri työmäärä kuin anturisolmu, joka nukkuu suurimman osan ajasta. Suoritin voi koodata videota, kun DDR on aktiivinen ja tallennustila kirjoittaa. Samaan aikaan Wi-Fi tai matkapuhelinverkko voi ladata dataa. Pahimmassa tapauksessa kiskon roikkuminen ja liitoskohdan lämpötila voivat siksi esiintyä yhdistetyn järjestelmätilan aikana yksittäisen testipenkin sijaan.
Piirilevysuunnittelu voi tukea tätä kuormitusta asianmukaisella kuparijohtimien levityksellä, lyhyillä tehoreiteillä, paikallisella irtikytkennällä, lämpöläpivienneillä ja mekaanisesti kytketyillä lämmönlevitysrakenteilla siellä, missä niitä julkaistaan. Piirilevyvalmistaja voi säilyttää nämä ominaisuudet; lopullinen kotelointilämpötila riippuu edelleen kotelosta, akusta, käyttösuhteesta, ympäristön lämpötilasta ja kameran käyttötavasta.
Lataus on toinen käyttötapa, ei jälkikäteen ajateltu asia
Telakoitu tai USB-lataava vartalokamera voi jatkaa datan käsittelyä, lataamista tai synkronointia. Jos laturi, tallennustila ja radio ovat samanaikaisesti aktiivisia, lämpökuva voi poiketa kenttätallenteesta. Tuotantotestien tulisi määritellä edustavat tilat sen sijaan, että oletettaisiin, että "virta päällä" on riittävä näyttö.
Kehokameran PCBA on sekalaisen riskin kokoonpano
Sama piirilevy voi sisältää hienosäädettyjä prosessoripaketteja, pohjassa olevia muistilaitteita, kameraliittimiä, mikrofoneja, RF-moduuleja, USB/telakointiliittimiä, LEDejä ja mekaanisesti kuormitettuja painikkeita. Kokoonpanosuunnittelussa tulisi tunnistaa, mitkä liitokset ovat piilossa, mitkä liittimet kuljettavat työntövoimaa, millä mikrofoneilla on akustiset portit ja mitkä osat ovat herkkiä puhdistukselle tai uudelleenkäsittelylle.
Korkean tiheyden riskit
- BGA/prosessorin juottaminen
- DDR/eMMC-paketin pako
- Kameran FPC- tai piirilevyliittimet
- Tiivis irtikytkentä lähellä SoC:tä
- Suojakehykset ja RF-yhteensopivat osat
Mekaaniset/akustiset riskit
- Mikrofoniportin likaantuminen
- USB- tai telakointiaseman kontaktinpidätys
- Painikkeiden ja kytkimien lataus
- Akkuliittimen napaisuus
- Taipuisat hännät juuttuneet kotelon kokoonpanon aikana
Pakkaustason tarkastus tulisi määritellä laatusuunnitelmassa sen sijaan, että se lisättäisiin yleisesti. Piiloliitokset ansaitsevat niiden riskiin sopivan menetelmän; näkyvät liitin- ja mikrofoniongelmat saattavat vaatia kiinnitys- tai mekaanisia tarkastuksia. Vartalokameran NPI-rakennuksen tulisi osoittaa sekä sähköntuotto että täydellinen kokoonpanosekvenssi.
Laitteiston tietoturvakontrollit vaativat selkeän valmistusrajan
Ammattimaiset tallennuslaitteet voivat käyttää suojattua käynnistystä, yksilöllistä laiteidentiteettiä, salattua tallennustilaa, allekirjoitettua laiteohjelmistoa tai suojattuja elementtejä. Nämä ominaisuudet muuttavat valmistusprosessia, koska ohjelmointi voi sisältää laitekohtaisia tietoja yhden jaetun laiteohjelmistokuvan sijaan. Tehtaan on saatava valvottu pääsy hyväksyttyyn ohjelmointipakettiin ja määritellyt prosessit viallisille, uudelleenkäsitellyille tai romutetuille yksiköille, jotta tunnisteita ei kopioida.
Valmistus voi hallita
Oikea komponenttipopulaatio, hyväksytty laiteohjelmistokuva, sarjaohjelmointi, laitteisto-ID:n yhdistäminen, alkuperäisen laitevalmistajan toimittamat turvalliset käsittelyvaiheet ja julkaistun laitteiston toiminnalliset tarkastukset.
OEM/järjestelmäohjelman ohjausobjektit
Todistepolitiikka, salausarkkitehtuuri, tunnistetietojen myöntäminen, pilvipalveluiden tietoturva, käyttöoikeudet, tietosuojavaatimukset, kyberturvallisuussertifiointi ja oikeudellinen kelpoisuus.
Selkeänä pitäminen vähentää markkinointiriskiä ja tarjousten epäselvyyttä. ”Secure PCBA” -käsitettä ei tule koskaan käyttää korvikkeena määritellylle kyberturvallisuus- tai todistusaineisto-ohjelmalle.
Prototyyppien ja pilottihankkeiden tulisi osoittaa tuotantovirta
Prototyyppierän tulisi validoida käynnistys, kuvien tallennus, muistin toiminta, tallennusvälineiden kirjoitukset, ääni, radion rinnakkaiselo, lataus ja edustavat lämpötilan tilat. Sen tulisi myös paljastaa prosessiin liittyvät ongelmat: kameraliittimen vauriot, BGA-tuoton, taipumisen käsittely, suojauksen sopivuus, ohjelmoinnin syklin kesto ja kotelon pääsy testipisteisiin.
Pilottiajossa jäädytetään hyväksytty pino, osaluettelo, laiteohjelmistoversio, ohjelmointimenetelmä, testikiinnike, merkintäsäännöt ja uudelleentyöstöohjeet. Kun suunnittelu siirtyy massatuotantoon, muistin ajoitukseen, RF-sovitukseen, tehonsekvensointiin tai tallennustilan toimintaan vaikuttavat korvaukset tulee pitää asiakkaan teknisen hyväksynnän alaisina.
Puettavan vartalokameran kustannus- ja tarjouspyyntötiedot
Kustannuksiin vaikuttavat tyypillisesti kuvantamisprosessori, muisti-/tallennustilarakenne, radiomoduulit tai etupäät, piirilevyn tiheys, hienojakoinen kotelointi, mekaaniset liittimet ja testaus-/ohjelmointiaika. HDI:tä voidaan perustella pakotiheydellä; sitä ei pitäisi lisätä, koska "vartalokamerat ovat edistyneitä tuotteita". Toisaalta tiheän prosessori-/muistirakenteen pakottaminen liian yksinkertaiseen kokonaisuuteen voi johtaa tuotto- ja uudelleenkäsittelykustannuksiin, jotka ylittävät paljaan piirilevyn säästöt.
Tarjousta varten toimita Gerber/ODB++-tiedosto, valmistuspiirustus, hyväksytty kokoonpano, impedanssivaatimukset, osaluettelo, keskipistetiedostot, kokoonpanopiirustukset, kamera- ja näyttöliittimien tiedot, muistivaatimukset, RF/antennin huomautukset, lämpö-/mekaaniset rajoitukset, ohjelmointipaketti ja asiakkaan määrittelemä testivirta. Jos tuotteella on useita alueellisia radio- tai tallennusvariantteja, liitä mukaan konfigurointimatriisi.
Highleapin valmistuslaajuus
Piirilevyjen valmistus, komponenttien hankinta, piirilevyjen kokoonpano ja prototyypistä toistettavaksi -tuotanto voidaan hinnoitella julkaistua laitteistopakettia vasten. Pilvipalvelut, todistusaineisto, kyberturvallisuussertifiointi ja lopputuotteiden hyväksynnät tulisi määritellä erikseen.
Kehokameran julkaisupaketin tulisi kuvata data, teho ja mekaniikka yhdessä
Vartalokameratarjous on luotettavampi, kun laitevalmistaja toimittaa lyhyen liitäntämatriisin osaluettelon lisäksi. Matriisin tulisi yksilöidä kameralinkki, ulkoisen muistin tyyppi, tallennuslaite, USB/telakointiliitäntä, jokainen radio, näyttö (jos sellainen on) ja kaikki liitännät, joiden reititystä ei saa muuttaa. Näin valmistus- ja kokoonpanotiimit näkevät, mitkä asettelun osat ovat sähköisesti rajoitettuja, ennen kuin he ehdottavat muutoksia paneeliin, läpivienteihin tai jalanjälkiin.
| Vapauta kohde | Miksi sillä on merkitystä tehtaalla |
|---|---|
| Hyväksytty pinoamis- ja impedanssitaulukko | Estää materiaalin tai geometrian muutoksen muuttamasta hiljaisesti kameraa, muistia, USB- tai RF-kanavia |
| Lämpö-/mekaaninen piirustus | Näyttää, missä lämmönlevittimet, suojat, pidikkeet, tyynyt tai rungon koskettimet ovat toiminnallisia eivätkä kosmeettisia |
| Laiteohjelmisto + konfigurointimatriisi | Pitää tallennuskoon, radioalueen ja laitteistoversion linjassa oikean kuvan kanssa |
| Ohjelmointi-/sarjasäännöt | Määrittää, miten laitetunnukset, MAC-osoitteet tai asiakastietueet määritetään ja käsitellään uudelleenkäsittelyn aikana |
| Kultainen toiminnallinen yksikkö | Antaa tehtaalle viitteen liittimien sopivuudesta, kameran suunnasta, äänen toiminnasta ja odotetusta käynnistysjärjestyksestä |
Tallennustilan luotettavuus kuuluu tuotantokeskusteluun
Video luo jatkuvaa kirjoitusliikennettä. Muistilaite, joka käynnistyy ja raportoi oikean ID:n, voi silti vikaantua pitkän kirjoitus-/poistotoiminnan tai äärimmäisten lämpötilojen aikana. Laitevalmistajan tulisi päättää, mikä tallennusrasitus kuuluu kelpuutukseen ja mikä lyhyempi näyttö kuuluu tuotantoon. Järkevä tehdastesti voisi varmistaa asennuksen, alustuksen, edustavan kirjoitus-/lukutoiminnon ja tiedostojen eheyden; kestävyys- ja säilyvyyskelpoisuus voivat kuitenkin pysyä tuotetason ohjelmana.
Suunnittele uudelleentyöstöä varten ilman loputonta uudelleentyöstöä
Hienojakoisten prosessoreiden, muistin ja suojattujen radiotaajuusalueiden toistuva uudelleentyöstö on kallista. NPI:n aikana on tunnistettava todennäköiset vikaantumistilat ja määritettävä, mitkä paketit voidaan työstää uudelleen, kuinka monta lämpösykliä on hyväksyttävää ja mitkä toiminnalliset testit on toistettava sen jälkeen. Tämä tekee tuoton parannuksesta mitattavaa ja estää visuaalisesti onnistuneen korjauksen palauttamasta korttia, jonka radiotaajuus, muisti tai kameran suorituskyky on heikentynyt.
Mitä kysyä vartalokameran piirilevyjen/piirilevyjen valmistajalta ennen NPI:tä
Uskottavan toimittajakeskustelun tulisi nopeasti siirtyä "voimme sijoittaa BGA:n" pidemmälle. Kysy myös, miten hyväksytyt pinoamis- ja impedanssivaatimukset säilytetään, miten muistin ja prosessorin kotelointiriskit käsitellään, miten kamera- ja telakointiliittimet suojataan uudelleensulatuksen ja kokoonpanon aikana ja miten laiteohjelmisto-/kokoonpanovariantit erotellaan tuotannossa.
Kysy myös, mitä tietoja tarvitaan toiminnallisen testin rakentamiseen. Vartalokameratesti kattaa yleensä kuvantamisen, tallennuksen, äänen, radion ja latauksen. Jos toimittaja suunnittelee vain käynnistystarkistuksen, tuotantonäyttö voi olla liian heikko. Jos se lupaa sertifioida kyberturvallisuuden tai todisteellisen suorituskyvyn kokoonpanolinjalla, soveltamisala on liian laaja.
Highleapin vahvin rooli on julkaistun suunnittelun ja toistettavan laitteiston välimaastossa: se valmistaa piirilevyn hyväksytyn sähkörakenteen mukaisesti, toimittaa ohjattua osaluetteloa vasten, kokoaa sekalaisen pakettisarjan ja suorittaa asiakkaan määrittelemän ohjelmoinnin/testauksen. Tässä vaiheessa teknisen artikkelin tulisi muuttua hyväksytyksi tarjouspyynnöksi.
Suunnitteluun ja tarjouspyyntöihin liittyvät usein kysytyt kysymykset
Vaatiiko jokainen puettava vartalokamera HDI:tä?
Ei. HDI:stä tulee hyödyllinen, kun kotelon jako, BGA-pako, muistin reititys ja piirilevyn pinta-ala oikeuttavat mikroviat tai via-in-pad-rakenteet. Moduulipohjaisissa tai pienempitiheyksisissä malleissa voidaan käyttää tavanomaista monikerrosrakennetta.
Miksi vartalokameran tehon suunnittelu on vaikeaa?
Videon käsittely, tallennus ja langaton tiedonsiirto voivat tapahtua samanaikaisesti. Virtalähteen on tuettava näitä ohimeneviä kuormia häiritsemättä kameran, muistin tai radion toimintaa ja samalla täytettävä akun ja lämpötilan rajoitukset.
Mitkä rajapinnat voivat ohjata kontrolloidun impedanssin vaatimuksia?
Julkaistusta arkkitehtuurista riippuen kameraliitännöillä, USB:llä, muistiväylillä ja RF-syötöillä voi olla määriteltyjä impedanssi- tai reititysrajoituksia. Valmistuspaketin tulisi tunnistaa todelliset ohjattavat rakenteet sen sijaan, että oletettaisiin, että jokainen signaali tarvitsee impedanssisäätöä.
Voiko piirilevytehdas validoida todisteellisen tai kyberturvallisuusvaatimustenmukaisuuden?
Normaali piirilevyjen kokoonpano ja toiminnallinen testaus eivät takaa näyttöön perustuvaa, kyberturvallisuus-, yksityisyys- tai lainvalvontakäytäntöjen noudattamista. Nämä vaatimukset kuuluvat OEM-järjestelmän ja sertifiointiohjelman piiriin, ellei erityistä valmistuksenvalvontaa ole erikseen määritelty.
Miten arvokkaiden prosessorien ja muistin tulisi olla tarkastettuja?
Tarkastus tulee sovittaa pakkausriskin ja asiakkaan laatusuunnitelman mukaan. Piiloliitoksilla varustetut pakkaukset, kuten BGA-liittimet tai tietyt pohjaan kytketyt laitteet, saattavat vaatia tavallisten visuaalisten tarkastusten lisäksi muita tarkastusmenetelmiä; tarkasta menetelmästä tulee sopia ennen tuotantoa.
Mitä tulisi lähettää vartalokameran piirilevyn/piirilevyn tarjousta varten?
Sisällytä Gerber/ODB++, pinoamis- ja impedanssitiedot, osaluettelo, sijoitustiedostot, kokoonpanopiirustukset, kamera- ja muistiliitäntärajoitukset, RF/antennitiedot, lämpö-/mekaaniset tiedot, laiteohjelmisto-/ohjelmointivaatimukset, testausmenettely ja -määrät.
suositeltava Viestejä
Isola Astra MT77 piirilevyjen valmistus
Kuva 1. Isola Astra MT77 -piirilevyjen valmistusIsola Astra...
Nelco N4000-13 piirilevymateriaalien ja -valmistuksen opas | Highleap Electronics
Kuva 1. Nelco N4000-13 -piirilevyNelco N4000-13 -piirilevy on...
Kuparipinnoitettu laminaatti: Täydellinen materiaalivalintaopas piirilevyinsinööreille
Jokainen painetussa laitteessa tärkeä sähköinen ominaisuus...
Kiinan keraamisen piirilevytehtaan sisällä: Prosessinohjaus teho-, LED-, RF- ja lääketieteen aloilla
Sisällysluettelo Kiinan keraamisen piirilevyn tehtaan sisällä: Miten...
Miten saada tarjous piirilevyistä
Suoritetaan DFM/DFA-analyysi puolestasi ja lähetetään sinulle raportti. Voit ladata tiedostosi turvallisesti verkkosivustomme kautta. Tarvitsemme seuraavat tiedot voidaksemme antaa sinulle tarjouksen:
-
- Gerber, ODB++ tai .pcb, sp.
- Tuoteluettelo, jos tarvitset kokoonpanoa
- Määrä
- Käännä aika
Piirilevypalveluita varten toimitathan osaluettelosi (BOM) ja mahdolliset erityiset kokoonpano-ohjeet. Tarjoamme myös DFM/DFA-analyysin suunnitelmiesi valmistettavuuden ja kokoonpanon optimoimiseksi varmistaen sujuvan tuotantoprosessin.