Desde la I+D en electrónica hasta la producción, todo el proceso de fabricación de productos electrónicos

chip IoT al módulo, todo el proceso de I+D y producción

El desarrollo de la Internet de las cosas y el hogar inteligente ha profundizado la conexión y la interacción entre las personas y las cosas, haciendo nuestra vida más colorida, más conveniente y más estrechamente conectado. La conexión de las personas y las cosas (equipos) depende de la conexión inalámbrica de la red inalámbrica de Internet, pero el protocolo de conexión es un montón de categorías, como el principal WiFi, BLE, ZigBee, Z-Wave, NB-IoT, Lora, etc. Y para el protocolo WiFi, una serie de plataformas de chips como Qualcomm QCA4004, MTK MT7688, LEXIN ESP8266, RTL8710 y así sucesivamente; De esta manera, inevitablemente traerá problemas a los ingenieros en la etapa inicial de desarrollo de productos: ¿qué protocolo es adecuado para el producto? ¿Qué parámetros son necesarios para medir? ¿Cuáles son los medios de medición?
Hoy con el módulo WiFi Realtek RTL8710 como ejemplo, desde la selección, proceso de producción, investigación y desarrollo, producción de PCB, paquetes de chips y proceso de montaje de PCB (SMT) para darle una explicación detallada.

Las cuatro etapas del chip al módulo:

• Fichas
• Módulo I+D
• Producción de módulos
• Apoyo al desarrollo secundario

Implica principalmente el diseño de hardware y software.
Hay que tener en cuenta aspectos como la selección de esquemas, el diseño de diagramas esquemáticos y trazados, la creación de prototipos de placas PCB y PCBA, la depuración de índices y la comprobación de parámetros. Entre ellos, la selección del esquema es el más importante.

1. Selección del esquema

El núcleo es cumplir con la función, fácil suministro y producción, la igualación de precios

(1) Análisis de la demanda

Consideración de la función: el modo de red de WiFi, uno a uno o uno a muchos. Productos terminales toman uno a uno, utilizado en pasarelas y enrutamiento es uno de más.

En la tasa de transmisión, clase de cantidad de derivación, clase de control, si el módulo se aplica en el control de electrodomésticos inteligentes, seleccione chip de clase de control parcial, como ESP8266, si se utiliza en productos tales como routers, es necesario elegir chips de clase de flujo, como MTK 7620;

En términos de una interfaz funcional, los desarrolladores de módulos pueden considerar más el número de interfaces de chip, soporte funcional, como la interfaz GPIO, interfaz SPI Flash, interfaz I2C; De hecho, esto es fácil de entender. Por ejemplo, RTL8710, el chip WIFI de la Internet de las Cosas, tiene más de 20 GPIOs y soporta más dispositivos de entrada y salida, o más conexiones externas o controles. Además, no se puede ignorar la consideración de las funciones de interfaz. Por ejemplo, algunas de las interfaces de este chip pueden reducir automáticamente el consumo de energía al estado más bajo cuando no está funcionando, y despertar automáticamente del modo de suspensión cuando está en estado de funcionamiento, lo que puede reducir en gran medida el consumo de energía del producto.
Además, en el aspecto de la función de aplicación, el desarrollador puede elegir el esquema de chip de passthrough o no passthrough según la necesidad.

(2) Análisis de ventajas e inconvenientes

Además del análisis de la demanda del mercado de soluciones de chips, los desarrolladores de módulos también deben tener en cuenta el rendimiento de costes y la estabilidad del chip, así como la fábrica original y los canales de suministro;
Un buen producto, incluso si todos los aspectos son excelentes, pero el precio es demasiado alto para el mercado, por lo que absolutamente nadie se atreve a elegir. Por supuesto, no sólo podemos mirar el precio, como dice el refrán, pero los productos baratos también son muy razonables. Si las ventajas de los dos chips esquema de diferencia son evidentes, pero la ventaja del esquema de chip, incluso si el precio es un poco más alto no puede detener a todos a elegir. Esto es especialmente crítico cuando se trata de la estabilidad de las soluciones de chips. Si es de alto consumo de energía es fácil causar calor y chips de choque, ¿cómo dejar que los desarrolladores de productos, los consumidores elegir? Por supuesto, el calor podría ser uno de los muchos factores que causan inestabilidad, como la optimización inadecuada de los fabricantes de chips de código de software, que también puede causar estos problemas.
Las soluciones de chips que ofrecen los distintos fabricantes o marcas pueden variar. En la industria de los chips, parece haber consenso en que se prefieren las soluciones de chips de Europa y Estados Unidos, seguidas de las de Japón y Corea del Sur, y luego Taiwán, y por último se eligen las soluciones de chips del continente. Por supuesto, esto se basa en la premisa de que la diferencia de precio de las soluciones de chips no es grande. La solución de chip de módulo que hemos mencionado procede de un fabricante taiwanés.
Por último, por muy buena que sea la solución del chip, el canal de suministro es inestable o escasea con frecuencia, lo que también es muy fatal para los desarrolladores de módulos.

2.Diseño del diagrama esquemático

Después de que el desarrollador del módulo elija un buen esquema de chip, es necesario desarrollar y diseñar el módulo. Lo primero es diseñar el esquema.

Estabilidad: el desarrollador tiene que diseñar el diagrama esquemático con una gran estabilidad de acuerdo con la información sobre el chip facilitada por el fabricante y los requisitos del pliego de condiciones.

Ventaja de coste: hay muchas opciones de diseño de esquemas, pero no hay que ignorar las consideraciones de coste. Por ejemplo, se puede utilizar el diseño de placa de circuito de dos capas, el diseño de placa de circuito de cuatro capas, la placa de circuito de cuatro capas también es mejor, pero el precio es más caro. Esto es sólo un aspecto de las consideraciones de coste, por supuesto.

Diseño compatible: la consideración del diseño EMC en el diseño esquemático es tener en cuenta que el módulo pueda seguir coordinándose y funcionando eficazmente en diversos entornos electromagnéticos. El objetivo es garantizar que el módulo no sólo pueda suprimir todo tipo de interferencias externas para que el módulo pueda funcionar correctamente en un entorno electromagnético específico, sino también reducir las interferencias electromagnéticas del propio módulo a otros equipos electrónicos. El diseño CEM afecta a la estabilidad y el rendimiento de todo el módulo.

Grado de dificultad de la producción en masa: el diseño del esquema también debe considerar si es conveniente procesar en el futuro, y un buen procesamiento significa menos costes de procesamiento. Si el diseño del esquema que resulta en el procesamiento real de una baja tasa de buena voluntad también causa un aumento en los costos.

3. DISPOSICIÓN DE LA PCB

El diseño esquemático de la parte anterior, junto con el dibujo de la placa PCB, se conoce colectivamente como PCB Layout. Ambos son complementarios, diseño esquemático debe reflejarse en el dibujo de la placa PCB, diagrama esquemático para considerar el dibujo de la placa PCB también necesita considerar y el dibujo de la placa PCB también necesita considerar más. Por ejemplo, consideraciones de RF, consideraciones de estabilidad, consideraciones estructurales, e incluso el dibujo de la placa PCB también necesita considerar la estética de la placa. Debido a que desde el dibujo de la placa se puede ver el fabricante del módulo no es profesional en el final.
Por supuesto, según el diseño de la placa de circuito impreso, la selección de la placa de circuito impreso, el tipo y la cantidad de resistencias, condensadores y otros materiales se reflejarán en la lista de materiales. Además, la producción de PCB y montaje de PCB (SMT) se determinará en función de esta lista de materiales.

4. Prototipo PCB

Las placas de circuito impreso (PCB), o chips, están hechas de resina epoxi de vidrio y tienen un número diferente de capas de señal a las que se sueldan los chips y otros componentes.

Selección de proveedores: Para el prototipo de PCB, los fabricantes de módulos, si buscan fabricantes externos, normalmente necesitan considerar si estos fabricantes tienen experiencia en prototipos de PCB, si el equipo del fabricante satisface las necesidades y la gestión del fabricante es buena, etc.

Requisitos del proceso: si la placa de circuito impreso es multicapa, es necesario encontrar un fabricante especializado en placas de circuito impreso multicapa.

5. Prototipo PCBA

CircuitBoard +Assembly (PCBA) es una placa PCB desnuda que pasa por el proceso SMT y el proceso DIP plug-in. El PCBA también se conoce como PCB acabado.

La creación de prototipos de PCB y PCBA es la mejor opción para verificar la calidad y el rendimiento de un diseño antes de iniciar la producción en serie completa. Es muy importante trabajar con un fabricante de prototipos fiable que pueda fabricar las placas de muestra rápidamente y corregirlas si necesita algunas placas de circuito impreso. Estas placas pueden probar y verificar rápidamente los diseños si hay errores o defectos potenciales en las primeras etapas de sus proyectos, también pedir primero prototipos en pequeñas cantidades es más rentable. Nuestra UETPCB ofrece servicios de prototipos de PCB de giro rápido para la fabricación y montaje de PCB con alta calidad y bajo coste.

6. Depuración

La depuración de módulos se basa principalmente en la depuración de circuitos de hardware y la depuración de software.

La parte de RF de los productos Wi-Fi en general se compone de varias partes, y el recuadro azul punteado se considera uniformemente la parte del amplificador de potencia. El Transceptor Inalámbrico (Transceptor de Radiofrecuencia) suele ser uno de los dispositivos centrales de un diseño. Además de su estrecha relación con el circuito de Radiofrecuencia, suele estar relacionado con la CPU. Aquí sólo prestaremos atención a algunos de los contenidos relacionados con el circuito de Radiofrecuencia. Cuando se transmite una señal, el propio transceptor emitirá directamente una débil señal de radiofrecuencia con una pequeña Potencia a un Amplificador de Potencia (PA), que luego será radiada al espacio a través de un conmutador emisor/receptor a través de una Antena. Al recibir la señal, la antena detectará la señal electromagnética en el espacio y la enviará al Amplificador de Bajo Ruido (LNA) para su amplificación, de modo que la señal amplificada pueda enviarse directamente al transceptor para su procesamiento y demodulación.

La depuración de hardware implica principalmente la depuración de circuitos de RF y circuitos funcionales. La depuración de RF incluye dos aspectos principales: el envío y la recepción, en los que el envío incluye el envío de potencia, la depuración de errores de fase, etc., la recepción incluye la sensibilidad, la recepción de igualdad de electricidad. La depuración del circuito funcional está más relacionada con la depuración del circuito específico de un módulo de función de hardware.

Para la depuración de los parámetros de RF, el TX transmisor es principalmente Potencia Potencia, vector de error amplitud EVM, y el desplazamiento de frecuencia FREQ. En cuanto a la recepción Rx, se trata principalmente de recibir Sensibilidad y Sensibilidad. Estos parámetros afectan a la estabilidad de la transmisión de la señal de datos WiFi. Se necesita un equipo especial para probarlo. Tales como LitePointd IQ2010, el WT-200.

Además, la depuración del software reside principalmente en la estabilidad, la integridad de la depuración de la función. Por lo general, el ajuste específico se realiza en una función única o parcial, y el siguiente paso es realizar pruebas más exhaustivas.

7.Prueba

La prueba del circuito electrónico es lograr que los indicadores de diseño de circuitos con el fin de una serie de mediciones, el juicio, el ajuste, la nueva medición del proceso repetido.

Prueba funcionalde acuerdo con las características, la descripción del funcionamiento y el esquema de usuario que admite el módulo, probar las características y el comportamiento operable del módulo para determinar si cumple los requisitos de diseño.

Prueba de rendimiento: consiste principalmente en probar cada circuito funcional del módulo, así como la distancia de transmisión de la señal y otros parámetros.

Prueba de estabilidad: se comprueba la velocidad de transmisión real, el consumo real de energía, el rendimiento, la conexión inalámbrica y otros aspectos de estabilidad de los módulos implicados.

Prueba de rodaje: Se trata de una prueba para determinar la vida útil del módulo y obtener los mejores resultados durante su uso. Como el sistema está en estado de funcionamiento durante mucho tiempo, transmite la operación de carga a cada dispositivo cuando está funcionando. Siempre que se pueda garantizar la estabilidad de funcionamiento del equipo en estas condiciones, la vida útil del módulo de trabajo será mayor en el entorno normal.

Prueba de certificaciónAlgunos productos deben ser certificados por los organismos de certificación designados por el país correspondiente, obtener los certificados pertinentes y añadir marcas de certificación, puede ser una fábrica, importación, venta y uso en lugares de servicio de negocios, especialmente los productos de comunicación, y la certificación internacional más popular, tales como FCC, CE, RoHS, UL, etc.

Producción de módulos

La producción de módulos incluye principalmente la fabricación de placas de circuito impreso, el procesamiento de PCBA (SMT) y la realización de pruebas.

La fabricación de placas de circuito impreso es el paso más básico e importante de la producción de módulos. El proceso completo se muestra en la siguiente figura.

Montaje de placas de circuito impreso (SMT)

De acuerdo con las características de la placa de circuito impreso del módulo, se monta en una sola cara.

Proceso de montaje por una sola cara

Detección de material entrante → Impresión de pasta de soldadura→ Soldadura → Reflujo→ Limpieza→ Pruebas

(1) Comprobación de materiales: antes de la producción, los materiales SMT se comprobarán de acuerdo con las especificaciones y cantidades de materiales según la lista de materiales y las órdenes de producción;

(2) máquina de ajuste: al mismo tiempo, el SMT debe ser programado y ajustado. Después de la terminación de la máquina de ajuste, es el proceso de alimentación.

(3) Impresión de pasta de soldadura: aplique la pasta de soldadura uniformemente en las almohadillas de soldadura de la PCB para garantizar una buena conexión eléctrica entre las patillas de los componentes y las almohadillas correspondientes a la PCB durante la soldadura por reflujo.

(4) Soldadura: La PCB se imprime con pasta de soldadura y se transmite a la máquina SMT mediante un alimentador automático. El programa de la máquina SMT se prepara de antemano. Cuando la máquina reconoce que hay una placa, empieza a tomar automáticamente material para el montaje.

(5) inspección visual antes del reflujo: o llamada inspección intermedia, es necesario prestar atención a la polaridad de los componentes, que no haya desplazamiento, cortocircuito, menos piezas, etc.

(6) Soldadura por reflujo: la PCB comprobada se soldará automáticamente tras la soldadura por reflujo.

En este punto, el proceso de producción de módulos está básicamente terminado.

(7) inspección después de reflujo: aquí es la inspección principal es la apariencia para ver si hay mala soldadura, perlas de estaño, cortocircuito, desplazamiento de componentes, y así sucesivamente. Los métodos de inspección de apariencia son inspección AOI / inspección de muestreo X-Ray, inspección visual.

(8) Prueba AOI

Normalmente, la inspección AOI puede realizarse antes o después del reflujo, pero la mayoría de los fabricantes eligen la comprobación AOI después del reflujo porque es donde se pueden encontrar todos los errores de ensamblaje encontrados.

Debido a la tasa de error de apreciación (punto ciego, menos estaño, etc.) de la detección óptica automática AOI, se necesita una inspección visual artificial después de la detección AOI.

Cubierta metálica de protección en la superficie del módulo

Sin embargo, la detección AOI no es factible para los bloques con moldes de blindaje de metal en la superficie, por lo que podemos adoptar otra inspección de rayos X por puntos. Rayos X sin contacto método de inspección 3D, cuando el número de capas de la placa de circuito es más, la capa interna de la precisión de la demanda será mayor. También se puede utilizar para la observación de la perspectiva y la medición de la posición y la forma de los objetos encapsulados, e incluso para la perspectiva de los dispositivos de blindaje de metal.

La inspección visual consiste en explorar primero toda la placa con el ojo y examinar después las zonas defectuosas con el microscopio, como falta de estaño, cortocircuito, que pueden detectarse fácilmente inclinando la placa para ajustar la mejor visión. Normalmente se tarda menos en examinar las irregularidades con el ojo que en examinarlas poco a poco con el microscopio. Por supuesto, cuando se encuentra el problema, se puede utilizar un microscopio para un examen más detallado.

A continuación, utilizamos la máquina de marcado láser para marcar el módulo. A través del texto de marcado en el módulo, podemos conectar a algunos fabricantes de chips, series, modelos y otra información.

Prueba de módulo

(1) Programación
Programador serie universal para la programación, el primer uso de la línea de datos de puerto paralelo al azar, el programador y la conexión de puerto paralelo del ordenador, la programación en línea.

(2) Prueba GPIO La prueba especial del puerto GPIO se realiza mediante el dispositivo de prueba patentado. Coloque el módulo en un banco de agujas especialmente diseñado, haga que la sonda de prueba del banco entre en contacto con el cable del componente y compruebe si la interfaz GPIO cumple los requisitos comprobando el brillo del LED alrededor del banco.

Prueba GPIO

(3) Prueba de potencia de recepción y transmisión El comprobador IQ 2010 se utiliza para probar la potencia de transmisión y recepción del módulo WIFI.

(4) OtrosDespués de la prueba se ha completado, el módulo debe ser embalado antes de salir de la fábrica. Embalaje del módulo, además de la resistencia general a la extrusión, vibración bolsas de espuma de vacío, más importante y resistente al agua, las medidas de embalaje anti-estática.

De uso común en el hogar inteligente, productos de control industrial de módulo WiFi para incrustado normalmente, diferentes áreas, diferentes productos, diferentes ingenieros para el desarrollo de la segunda vez, se encontrará con algunos problemas técnicos, más o menos fabricantes de módulos normalmente con la comunidad de desarrolladores, línea directa técnica, correo electrónico, mensajería instantánea, servicios de apoyo in situ.

Desde el análisis de la demanda antes de la investigación y el desarrollo del módulo hasta la determinación de la selección del esquema, desde el diseño esquemático hasta el dibujo de la placa de circuito impreso, desde la coincidencia del hardware y el software del módulo hasta la confirmación de los materiales de la lista de materiales; la producción de placas de circuito impreso, el procesamiento SMT y las pruebas relacionadas con la producción del módulo; desde la entrega del módulo hasta el soporte técnico posventa, cada paso es crucial y podemos saber lo importante que es para los fabricantes de placas de circuito impreso y PCBA.

Union Electronic Technology ofrece todas las ventajas de la fabricación de PCB, el servicio de montaje de PCB llave en mano y el servicio de construcción de cajas completas con plazos de entrega rápidos y un presupuesto asequible. Nuestra misión principal es proporcionar continuamente servicios de montaje de PCB &PCB de alta calidad que nos hacen la mejor opción para su fabricación electrónica, así que recepción para entrarnos en contacto con para sus productos electrónicos.