2、原理圖
模組開發商選擇好芯片方案后,就就要進行模組開發設計。模組研發設計最先做的工作就是,設計原理圖。
穩定性:開發商需要根據芯片廠商提供的芯片資料,按照規格要求設計出穩定性高的原理圖。
成本優勢: 原理圖有多種設計方案,但是不能忽視對成本考量。如兩層電路板設計,四層電路板設計都可以使用,四層電路板也更優,但是價格就更貴。當然這只是成本考慮的一個方面而已。
兼容設計:原理圖設計時的電磁兼容設計考慮,就是要考慮模組在各種電磁環境中仍能夠協調、有效地進行工作。
量產難易程度:原理圖設計還要考慮日后是否方便加工,好加工也就意味著加工費用少。如果設計的原理圖致使實際加工的良品率低的話,同樣會造成成本增加。
3、繪制PCB板
上部分的原理圖設計,與畫PCB板一塊,被統稱為PCB Layout。兩者都是相輔相成的,原理圖設計的就是要在畫PCB板上得到體現,原理圖要考慮的畫PCB板時同樣需要考慮,并且畫PCB板還需要考慮的更多。
當然根據PCB Layout設計方案設所涉及的PCB選型,電阻、電容類型和數量等各項物料情況,都會在BOM(Bill of Material)物料清單體現,同樣PCB、貼片生產等也按此表單來確定物料。
4、PCB打樣
由環氧玻璃樹脂材料制成,有不同信號層數,而芯片等貼片元件就貼在PCB上。
廠商選擇:對于PCB打樣,模組廠商如果尋找外部廠商,通常需要考慮這些廠商是否有模組PCB打樣經驗,廠商的設備是否滿足需要,廠商管理是否過硬等等。
工藝要求:如果模組PCB要多層打樣,就要找有多層PCB打樣經驗的廠家。
5、PCBA打樣
PCBA也就是說PCB空板經過SMT上件,再經過DIP插件的整個制程,簡稱PCBA,可能理解其為成品線路板。
6、調試
對于模組的調試,主要在于硬件電路調試和軟件調試。
硬件調試:主要涉及射頻電路、功能電路調試。射頻調試包括發送和接收兩個大的方面,其中發送又包括了發送功率、相位誤差調試等,接收包括靈敏度、接收電平等。而功能電路調試更多的涉及到具體的某項硬件功能模塊的電路調試。
射頻參數的調試,發射TX方面主要為功率Power、誤差向量幅度EVM、以及頻偏Freq;在接收RX方面主要是接收靈敏度 Sensitivity,這些參數影響著WiFi數據信號傳輸是否穩定;需要專門的儀器來測試。比如LitePointd的IQ2010、極致匯儀的WT-200; 目前,該行業RFsister開放實驗室提供這些方面測試服務。
軟件調試:主要在于穩定性、功能的完整性調試。一般而言,只是單一,或者部分功能進行的具體調測,下一步則需要進行更全面的測試
7、測試
是以達到電路設計指標為目的而進行的一系列的測量、判斷、調整、再測量的反復進行過程。
功能測試:根據模塊支持的特性、操作描述和用戶方案,測試該模塊的特性和可操作行為以確定其是否滿足設計需求。
性能測試:主要涉及測試模塊各個功能電路,以及信號的傳輸距離等還其他參數。
穩定性測試:對涉及模塊的實際傳輸速率、實際功耗、吞吐量 、無線連接等穩定性方面測試。
老化測試: 就是對模組壽命和在使用過程中能達到最佳效果而進行的一項測試。因系統長時間的處于工作狀態,在其工作時對各器件進行負荷運轉,只要在這些條件下能保證設備的性能穩定,那么在正常環境下工作模組的使用壽命就會更久。
認證測試:某些產品必須經相關國家指定的認證機構認證合格,取得相關證書并加施認證標志后,方能出廠、進口、銷售和在經營服務場所使用,尤其是通信類產品,而國際比較普及的認證如FCC(美國)、CE(歐洲)、RoHS(歐洲)等。
模組生產
模組生產主要包含PCB生產、SMT貼片加工、模組測試三個環節:
1、PCB生產:模組生產最基礎也是最重要的環節。
2、SMT貼片加工:根據該模組PCB特性,模組貼片采用單面貼裝。
單面貼裝流程
?。?)物料核對:生產前還需根據BOM單和模組生產訂單進行物料的規格、數量對SMT物料進行核對;
(2)調機:同時還要對SMT進行編程以及調整,調機完成之后即是上料過程。
?。?)印錫:將適量的焊膏均勻的施加在PCB的焊盤上,以保證貼片元器件與PCB相對應的焊盤在回流焊接時,達到良好的電氣連接。
(4)貼片:印錫過的PCB板,通過自動送板機傳送到貼片機進行貼片。貼片機的程序是事先編制好的,機器識別到有板的時候就會開始自動取料進行貼裝。
?。?)爐前目檢:或稱作中間檢查,需要注意檢查元件的極性、貼裝有沒有偏移、有無短路、有無少件、多件、有無少錫等。
?。?)回流焊接:檢查好的線路板經過回流焊之后就會自動進行焊接。
?。?)爐后檢查:這里主要檢查的是模組的外觀,看有無焊接不良,即空焊、錫珠、短路、元件偏移、元件豎立等等。外觀檢驗方式有:AOI檢測/X-Ray抽檢、目檢。
A1、AOI檢測
通常AOI檢查可放在回流焊接前或者后,但多數廠商AOI檢測選擇放在回流焊之后,因為這個位置可發現遇到的所有裝配錯誤。由于采用AOI自動光學檢測存在一定的誤判(盲點,少錫等)率,所以AOI的檢測后還需人工目檢。當然AOI檢測是爐后檢查的通用檢查方式,但因AOI檢測對表面附有金屬屏蔽罩模的塊檢測方法不可行,因此我們可以采用了另一種X-Ray抽檢。
A2、X-Ray抽檢
X-Ray非接觸式3D檢驗法, 當電路板層數越多的時候,對內層對位準確精度的需求就會越高。其還可對封裝后內部物件的位置和形態進行透視觀察測量,甚者可透視金屬屏蔽器件。這里需要說明的是,雖然X-Ray檢測透視性強,但其只是一種抽檢測試方式。
B、目檢
目檢就是先用眼睛掃描整片板子,在用顯微鏡對有缺陷的地方做檢查,如缺錫、短路、或接腳扭曲都可以再經由傾斜板子,來調整最佳視線時容易發現。用眼睛來檢查不規則的地方,通常要比用顯微鏡一點一點的檢查更節省時間。當然發現問題后,再用顯微鏡來做更詳細的檢驗。
3、模組測試
(1)燒錄:通用串行編程器進行燒錄,首先使用隨機的并口數據線,將編程器與計算機并口聯接,進行聯機燒寫。
?。?)GPIO測試:通過專有的測試夾具對GPIO口進行專項測試。將模組放置在專門設計的針床夾具上,使夾具測試探頭與組件的引線相接觸,通過查看夾具周邊LED亮度的情況,來檢查GPIO接口是否合格。
?。?)接收、發射功率測試:利用IQ2010測試儀對模組WiFi的發射功率、接收功率做測試。
四、二次開發支持:
在這個以服務取勝的時代,模組廠商通常從售前到售后都提供服務支持,尤其體現在售后的二次開發技術支持。常見應用于智能家居、工業控制產品之中的WiFi模組通常為嵌入式,不同的領域、不同的產品、不同的工程師對其二次開發,或多或少會遇到一些技術問題,模組廠商通常以開發者社區、技術熱線、郵件、即時通信、上門支持服務等。
在開發者社區,通常有應用開發案例、SDK支持、固件更新包、常見問題等,個人比較喜歡泡開發者社區,不光能和其他工程獅交流,也偶然分享自己的一些小心得,還可以獲得一些免費的經典資源,現在用上也算是借花獻佛吧。
總結:從模組研發前的需求分析到確定方案選型,從原理圖設計到繪制PCB板,從模組軟硬件對接到確認BOM物料;從模組生產涉及的PCB生產、到SMT加工、測試;從模組出貨到售后技術支持,從這里面的每一步,我們可以看到廠商努力的身影,我們可以感受到廠商內心的執著,而不是你眼中僅看到的價格。
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