手机射频layout检查规则及注意技巧参考捷多邦

2013
06/24
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捷多邦


下列事项可以作为以后射频部分layout的检查原则。

器件封装检查

PCB加工过程中我们需要仔细检查主板器件封装,避免出错。特别是项目中新用的物料,一定要参照spec对PCB封装仔细检查。

元器件布局

做stacking时就需考虑好结构件和主要元器件的布局,例如 I/O连接器,SIM卡,电池连接器,T卡,camera,speaker,receiver,射频部分,基带部分,GSM天线部分,蓝牙天线部分,手机电视天线部分。这些部分位置的摆放除了从ID,MD方面考虑,还需要考虑到相互之间的影响。
MTK方案中SIM卡,按键都容易受到GSM天线干扰,需要尽量远离GSM天线。GSM天线区域,蓝牙天线区域和手机电视天线区域都需要一个合适的区域。GSM若做PIFA天线,需要500mm2的面积,天线离主板需要5mm以上高度,天线底下不能有I/O连接器,T卡,speaker之类器件,否则高度只能按底下器件到天线高度算;若做monopole,天线空间需要30mm×10mm,主板上该区域的地需挖空,天线与主板投影面不能有金属。speaker,receiver易受到天线干扰,产生TDMA noise
,需要考虑它们和天线的相对位置。 电池连接器到PA电源也需较短。Stacking给出的射频部分屏蔽罩位置,射频部分能够作为一个合适整体放下射频部分到基带部分的IQ线,26MHZ信号线,控制线要走得尽量短,尽量顺。射频部分布局,需要理顺FEM到 tranceiver的RX接收线,tranceiver到 PA的TX 发射线,PA到FEM或者ASM的TX发射线。
电源网络滤波小电容应尽量靠近芯片管脚,减少引线电感。其他元器件摆放,按照就近,顺便原则。元器件的摆放还需考虑限高,除了考虑结构上的限高,屏蔽罩高度也会限制器件的摆放。目前两件式的屏蔽罩高度是1.8mm,一件式的高度是1.6mm,在射频屏蔽罩里面的器件高度都需在这个范围以内。若靠近屏蔽罩的周围,或者在屏蔽罩的筋上,高度会更受限制。射频部分主要芯片的高度为1.4mm,FEM NTK5076高度1.8mm,IMT0103B为1.6mm。47UF钽电容高度1.8mm。

各层走线定义

我们在走线前,需确定主地层,电源层,并大体规划数据线,IQ线,阻抗线,音频线,高频信号线,控制线等各走在哪层。
以常见的8层单阶射频部分单面摆件主板为例。第8层为器件摆放,第1层不摆件,第6层为副地,第4层为主地,。电源,数据线走第2,第3层,TX,RX阻抗线尽量走第8层,第7层挖空,参考第6层。第7层尽量不走线,IQ线,音频线,AFC,APC,26MHZ,阻抗线等比较易受干扰,需要特别包地的可以走第5层,上下层都需要包地。第4层为主地不走线,第6层为副地,尽量不走线。

走线规范

阻抗线

阻抗线尽量走表层,走表层时,底下一层挖空,再下面一层地做参考地。走内层时,上下层都需要包地保护,左右也需包地良好。所打27孔位置,第1层和第8层需都是地。尽量远离数据线,电源线,信号线,免受其干扰。TX阻抗线都控制50ohm,RX阻抗线目前走的是150ohm差分线。RX差分阻抗控制线需两两平行,靠近,等长。

高频信号线

高频信号线,例如26MHZ,EDCLK等需特别包地保护,避免干扰GSM接收。尽量走内层,走最短距离。上下层都需要包地。若需打27孔,确保27孔位置的第1层和第8层都是地。高频信号线不能走在天线区域附近。

APC,AFC,IQ线和需保护的控制线

IQ线需特别保护,一般走中间层,如5层。上下两层需是地。左右需铺铜保护。尽量远离干扰源,如电源线,数据线,高频信号线等。同时也避免以上干扰源的27孔,离IQ线太近。由于IQ线是差分线,所以需两两平行,靠近,等长。IQ线尽量走直线,走最短距离。APC,AFC都是需要单独包地,上下层都需是地。远离干扰源。其他控制线,如PA的band-select,PA-enable,FEM的band-select线可走在一起,尽量包地,也需尽量远离干扰源。

电源和地线

主板上电源走线很重要,尽量让整个电源网络为星型,避免为O型电源网络,形成电源回路,降低EMC性能。PA工作时,消耗电流很大,为避免PA输入电源压降太大,PA的供电电源线必须粗,一般线宽为80mil。换层时需多打机械孔,激光孔。使之充分连接,与电池连接器连接处更需多打孔。Skyworks的PAsky77328的VCCA,VCCB pin脚电源线需从电池连接器单独拉出,线宽至少16mil。到tranceiver的电源也需单独从电池连接器单独拉出,线宽16mil。。26mhz晶振电源是从PMU输出,也需包地保护,线宽12mil。其他AVDD,DVDD,VCCRF等,都可走12mil。除PA供电电源,其他电源线换层时小孔至少2个。所有的电源线都是干扰源,故不能靠近易受干扰的线或器件。也不能靠近高频信号线,否则高频信号干扰将随电源线布满整个主板。
电池连接器的地和主板的地连接要充分,尽量多打大孔到主地,使之直接与主地连接,小孔也多多益善,以确保主板每层的地在电池连接器附近能充分形成地回路。电源线附近也尽量多打大孔到主地,使之回路面积较小,改善EMC性能。屏蔽框焊盘处需多打小孔,大孔,使之与主地充分连接。板边处也尽量多打大,小孔,改善EMC性能。PA,FEM,transceiver底下地PAD多打大,小孔,与主地充分连接,并有益PA散热。26MHZ晶振焊盘底下需多打大,小孔。
还有几处需要禁止铺铜区域。

  1. GSM,BLUETOOTH,手机电视等天线溃点PAD,1到8层都禁止铺铜。若是monopole天线,整个天线区域1到8层都禁止铺铜。
  2. 射频屏蔽框以内表层不用铺铜,若射频器件放第8层,第7层的地沿屏蔽框和外面的地断开,直接靠大孔与主地相连。
  3. 26MHZ晶振下面一层地也与周围地隔开,直接靠大孔与主地相连。

总之,地孔是越多越好,但若在大片无走线区域,密集打过多地孔,板厂可能会有意见,导致PCB工程确认不过。

可生产性检查

检查屏蔽罩内的器件是否离屏蔽罩太近,会不会引起短路,安全间距为12mil。
检查器件是否靠板边太近,容易掉件。
检查solder mask层,天线pad,speaker PAD,RECEIVER PAD,震动马达PAD等确定是否要上锡。

接下来为大家附上一系列的注意事项

  1. RX线为150ohm差分阻抗线,根据实际情况调整线宽,要求两两平行,靠近,等长。
  2. TX线为50ohm阻抗线,根据实际情况调整线宽。
  3. PA 供电电源,走80mil,换层时需多打孔。至少大孔2个,小孔4个。
  4. PA VCCA,VCCB,需单独从电池连接器走一根线,线宽16mil。
  5. 6129 电源,需单独从电池连接器走一根线,线宽16mil。
  6. IQ线,走6mil,需上下左右包地。需两两平行,靠近,等长。
  7. APC,AFC走4mil,需包地良好。其他控制线走4mil,尽量包地。
  8. FEM,PA, transceiver 底下需多打地孔。
  9. 其他射频部分电源线都走16mil,换层时,小孔需2个。
  10. 26MHZ信号线走4mil,需包地良好。
the end