Dari R&D Elektronik hingga produksi, Seluruh Proses Manufaktur Elektronik

Chip IoT ke modul, seluruh proses R&D dan produksi

Perkembangan Internet of Things dan smart home telah memperdalam hubungan dan interaksi antara orang dan benda, membuat hidup kita lebih berwarna, lebih nyaman, dan lebih erat terhubung. Koneksi orang dan benda (peralatan) bergantung pada koneksi nirkabel jaringan nirkabel Internet, tetapi protokol koneksi memiliki banyak kategori, seperti WiFi utama, BLE, ZigBee, Z-Wave, NB-IoT, Lora, dll. Dan untuk protokol WiFi, sejumlah platform chip seperti Qualcomm QCA4004, MTK MT7688, LEXIN ESP8266, RTL8710 dan seterusnya; Dengan cara ini, pasti akan membawa masalah bagi para insinyur di tahap awal pengembangan produk: protokol apa yang cocok untuk produk tersebut? Parameter apa yang diperlukan untuk mengukur? Apa saja alat-alat pengukuran?
Hari ini dengan modul WiFi Realtek RTL8710 sebagai contoh, mulai dari pemilihan, proses produksi, penelitian dan pengembangan, produksi PCB, paket chip, dan proses Perakitan PCB (SMT) untuk memberi Anda penjelasan terperinci.

Empat tahap dari chip ke modul:

• Keripik
• R&D modul
• Produksi modul
• dukungan pembangunan sekunder

Ini terutama melibatkan desain perangkat keras dan desain perangkat lunak.
Kita perlu mempertimbangkan aspek-aspek ini, seperti pemilihan skema, diagram skematik dan desain tata letak, pembuatan prototipe papan PCB dan PCBA, debugging indeks, dan pengujian parameter. Di antara mereka, pemilihan skema adalah yang paling penting.

1.Pemilihan skema

Intinya memenuhi fungsi, mudah supply dan produksi, price matching

(1) Analisis permintaan

Pertimbangan fungsi: mode jaringan WiFi, satu-ke-satu atau satu-ke-banyak. Produk terminal mengambil satu ke satu, digunakan di gateway dan perutean terlalu banyak.

Dalam tingkat transmisi, kelas kuantitas shunt, kelas kontrol, jika modul diterapkan dalam kontrol peralatan rumah tangga yang cerdas, pilih chip kelas kontrol parsial, seperti ESP8266, jika digunakan dalam produk seperti router, perlu untuk memilih chip kelas aliran , seperti MTK 7620;

Dalam hal antarmuka fungsional, pengembang modul dapat mempertimbangkan lebih banyak jumlah antarmuka chip, dukungan fungsional, seperti antarmuka GPIO, antarmuka Flash SPI, antarmuka I2C; Sebenarnya, ini mudah dimengerti. Misalnya, RTL8710, chip WIFI dari Internet of Things, memiliki lebih dari 20 GPIO dan mendukung lebih banyak perangkat input dan output, atau lebih banyak koneksi atau kontrol eksternal. Selain itu, pertimbangan fungsi antarmuka tidak dapat diabaikan. Misalnya, beberapa antarmuka chip ini dapat secara otomatis mengurangi konsumsi daya ke kondisi terendah saat tidak berfungsi, dan secara otomatis bangun dari mode tidur saat dalam kondisi kerja, yang dapat sangat mengurangi konsumsi daya produk.
Selain itu, pada aspek fungsi aplikasi, pengembang dapat memilih skema chip passthrough atau non-passthrough sesuai kebutuhan.

(2) Analisis kelebihan dan kekurangan

Selain analisis permintaan pasar untuk solusi chip, pengembang modul juga perlu mempertimbangkan kinerja biaya dan stabilitas chip, serta saluran pasokan dan pabrik asli;
Produk yang bagus meski semua aspeknya bagus, tapi harganya terlalu tinggi untuk pasar, jadi sama sekali tidak ada yang berani memilih. Tentu saja, seperti kata pepatah, kita tidak hanya bisa melihat harga, tetapi barang murah juga sangat masuk akal. Jika keuntungan dari perbedaan skema dua chip terlihat jelas, tetapi keuntungan dari skema chip meskipun harganya sedikit lebih tinggi tidak dapat menghentikan semua orang untuk memilih. Ini sangat penting dalam hal stabilitas solusi chip. Jika konsumsi daya tinggi mudah menyebabkan chip panas dan crash, bagaimana Anda membiarkan pengembang produk, konsumen memilih? Tentu saja, panas dapat menjadi salah satu dari banyak faktor yang menyebabkan ketidakstabilan, seperti pengoptimalan kode perangkat lunak yang tidak memadai dari produsen chip, yang juga dapat menyebabkan masalah ini.
Solusi chip yang ditawarkan oleh produsen atau merek berbeda dapat bervariasi. Dalam industri chip, tampaknya ada konsensus bahwa solusi chip Eropa dan Amerika Serikat lebih disukai, diikuti oleh Jepang dan Korea Selatan, lalu Taiwan, dan akhirnya solusi chip daratan dipilih. Tentu saja, ini dengan alasan bahwa perbedaan harga dari solusi chip tidak besar. Solusi chip modul yang kami sebutkan di atas berasal dari pabrikan Taiwan.
Terakhir, tidak peduli seberapa bagus solusi chip, saluran suplai tidak stabil, atau sering kekurangan, yang juga sangat fatal bagi pengembang modul.

2. Desain diagram skematik

Setelah pengembang modul memilih skema chip yang baik, perlu dilakukan pengembangan dan perancangan modul. Hal pertama adalah merancang diagram skematik.

Stabilitas: pengembang perlu merancang diagram skematik dengan stabilitas tinggi sesuai dengan informasi chip yang diberikan oleh produsen chip dan persyaratan spesifikasi.

Keunggulan biaya: ada banyak pilihan desain untuk skematik, tetapi pertimbangan biaya tidak boleh diabaikan. Misalnya, desain papan sirkuit dua lapis, desain papan sirkuit empat lapis dapat digunakan, papan sirkuit empat lapis juga lebih baik, tetapi harganya lebih mahal. Ini hanya salah satu aspek pertimbangan biaya, tentunya.

Desain yang kompatibel: pertimbangan desain EMC dalam desain skematis adalah mempertimbangkan bahwa modul masih dapat berkoordinasi dan bekerja secara efektif di berbagai lingkungan elektromagnetik. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa modul tidak hanya dapat menekan semua jenis interferensi eksternal sehingga modul dapat bekerja dengan baik di lingkungan elektromagnetik tertentu, tetapi juga mengurangi interferensi elektromagnetik dari modul itu sendiri ke peralatan elektronik lainnya. Desain EMC menyangkut stabilitas dan kinerja seluruh modul.

Tingkat kesulitan produksi massal: desain skematik juga harus mempertimbangkan apakah nyaman untuk diproses di masa mendatang, dan pemrosesan yang baik berarti biaya pemrosesan yang lebih sedikit. Jika desain skema menghasilkan pemrosesan aktual dari tingkat niat baik yang rendah juga menyebabkan peningkatan biaya.

3. TATA LETAK PCB

Desain skematik dari bagian di atas, bersama dengan gambar papan PCB, secara kolektif disebut sebagai Tata Letak PCB. Keduanya saling melengkapi, desain skematik harus tercermin dalam gambar papan PCB, diagram skematik untuk mempertimbangkan gambar papan PCB juga perlu dipertimbangkan, dan gambar papan PCB juga perlu dipertimbangkan lebih lanjut. Misalnya, pertimbangan RF, pertimbangan stabilitas, pertimbangan struktural, dan bahkan menggambar papan PCB juga perlu mempertimbangkan estetika papan. Karena dari gambar di papan tulis Anda bisa melihat produsen modul pada akhirnya tidak profesional.
Tentu saja, menurut Tata Letak PCB, pemilihan PCB yang terlibat, jenis dan jumlah resistor, kapasitor, dan bahan lainnya akan tercermin dalam daftar bahan BOM (Bill of Material). Selain itu, produksi PCB dan PCB Assembly (SMT) akan ditentukan berdasarkan daftar bahan ini.

4. Prototipe PCB

Papan Sirkuit Cetak (PCB), atau chip, terbuat dari resin kaca epoksi dan memiliki jumlah lapisan sinyal yang berbeda tempat chip dan komponen lainnya disolder.

Pemilihan vendor: Untuk prototipe PCB, pabrikan modul, jika mereka mencari pabrikan eksternal, biasanya perlu mempertimbangkan apakah pabrikan ini memiliki pengalaman prototipe PCB, apakah peralatan pabrikan memenuhi kebutuhan dan manajemen pabrikan baik, dan seterusnya .

Persyaratan proses: jika PCB multi-lapisan, perlu untuk menemukan produsen yang berspesialisasi dalam PCB multi-lapisan.

5. Prototipe PCBA

CircuitBoard +Assembly (PCBA) adalah papan telanjang PCB yang melewati proses SMT dan proses plug-in DIP. PCBA juga dikenal sebagai PCB jadi.

Pembuatan prototipe PCB & PCBA adalah pilihan terbaik untuk memverifikasi kualitas dan kinerja suatu desain sebelum memulai produksi massal penuh. Sangat penting untuk bekerja sama dengan produsen prototipe andal yang dapat membuat papan sampel dengan cepat dan memperbaikinya jika Anda memerlukan beberapa papan sirkuit tercetak. Papan ini dapat dengan cepat menguji dan memverifikasi desain jika ada kesalahan atau potensi cacat pada tahap awal proyek Anda, juga memesan prototipe dalam jumlah kecil terlebih dahulu lebih hemat biaya. UETPCB kami menawarkan layanan prototipe PCB cepat untuk pembuatan dan perakitan PCB dengan kualitas tinggi dan biaya rendah.

6. Debug

Untuk debugging modul terutama terletak pada debugging rangkaian perangkat keras dan debugging perangkat lunak.

Bagian RF dari produk Wi-Fi umum terdiri dari beberapa bagian, dan kotak biru bertitik secara seragam dianggap sebagai bagian penguat daya. Wireless Transceiver (Radio Transceiver) umumnya merupakan salah satu perangkat inti dari sebuah desain. Selain hubungannya yang erat dengan rangkaian Radiofrequency, umumnya berhubungan dengan CPU. Disini kita hanya memperhatikan beberapa konten yang berhubungan dengan rangkaian Radiofrequency. Ketika sinyal dipancarkan, transceiver sendiri akan langsung mengeluarkan sinyal frekuensi radio yang lemah dengan Daya kecil ke Power Amplifier (PA), yang kemudian dipancarkan ke luar angkasa melalui sakelar pemancar/penerima melalui Antena. Saat menerima sinyal, antena akan merasakan sinyal elektromagnetik di ruang angkasa, dan kemudian mengirimkannya ke Low Noise Amplifier (LNA) untuk amplifikasi, sehingga sinyal yang diperkuat dapat langsung dikirim ke transceiver untuk diproses dan didemodulasi.

Debugging perangkat keras terutama melibatkan sirkuit RF dan debugging sirkuit fungsi. Debugging RF mencakup dua aspek utama: mengirim dan menerima, di mana pengiriman mencakup daya pengiriman, debugging kesalahan fase, dll., Penerimaan mencakup sensitivitas, kesetaraan listrik penerima. Debugging sirkuit fungsional lebih terkait dengan debugging sirkuit spesifik dari modul fungsi perangkat keras.

Untuk debugging parameter RF, TX yang ditransmisikan terutama Power Power, EVM amplitudo vektor kesalahan, dan FREQ offset frekuensi. Dalam hal menerima Rx, ini terutama tentang menerima Sensitivitas dan Sensitivitas. Parameter ini mempengaruhi apakah transmisi sinyal data WiFi stabil. Diperlukan peralatan khusus untuk mengujinya. Seperti LitePointd IQ2010, WT-200.

Selain itu, debugging perangkat lunak terutama terletak pada stabilitas, integritas fungsi debugging. Secara umum, penyetelan khusus dilakukan pada satu atau sebagian fungsi, dan langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian yang lebih komprehensif.

7.Test

Tes sirkuit elektronik adalah untuk mencapai indikator desain sirkuit untuk tujuan serangkaian pengukuran, penilaian, penyesuaian, pengukuran ulang dari proses berulang.

Tes fungsional: sesuai dengan fitur, deskripsi operasi dan skema pengguna yang didukung oleh modul, uji fitur dan perilaku modul yang dapat dioperasikan untuk menentukan apakah memenuhi persyaratan desain.

Uji kinerja: ini terutama melibatkan pengujian setiap sirkuit fungsional modul, serta jarak transmisi sinyal dan parameter lainnya.

Uji stabilitas: laju transmisi aktual, konsumsi daya aktual, throughput, koneksi nirkabel, dan aspek stabilitas lain dari modul yang terlibat diuji.

Tes pembakaran: Ini adalah tes untuk menentukan masa pakai modul dan untuk mencapai hasil terbaik selama penggunaan. Karena sistem berada dalam kondisi kerja untuk waktu yang lama, ia menjalankan operasi beban ke setiap perangkat saat bekerja. Selama stabilitas kinerja peralatan dapat dijamin dalam kondisi ini, masa pakai modul kerja akan lebih lama di lingkungan normal.

Tes sertifikasi: beberapa produk harus disertifikasi oleh lembaga sertifikasi yang ditunjuk negara yang relevan, memperoleh sertifikat yang relevan dan menambahkan tanda sertifikasi, dapat menjadi pabrik, impor, penjualan dan penggunaan di tempat layanan bisnis, terutama produk komunikasi, dan sertifikasi internasional yang lebih populer seperti FCC, CE, RoHS, UL, dll.

Produksi Modul

Produksi modul terutama mencakup produksi PCB, pemrosesan dan pengujian PCBA (SMT).

Produksi PCB adalah langkah produksi modul yang paling mendasar dan penting. Seluruh proses ditunjukkan pada gambar berikut.

Pemrosesan perakitan PCB (SMT).

Menurut karakteristik modul PCB, dipasang di satu sisi.

Proses perakitan satu sisi

Deteksi material yang masuk → Pencetakan pasta solder → Solder → Reflow → Pembersihan → Pengujian

(1) Pengecekan material: sebelum produksi, material SMT harus diperiksa sesuai dengan spesifikasi dan jumlah material sesuai dengan BOM dan pesanan produksi;

(2) menyesuaikan mesin: pada saat yang sama, TPS harus diprogram dan disesuaikan. Setelah selesainya mesin penyesuaian, itu adalah proses pemberian makan.

(3) Pencetakan pasta solder: oleskan pasta solder secara merata pada bantalan solder PCB untuk memastikan sambungan listrik yang baik antara pin komponen dan bantalan yang sesuai dengan PCB selama penyolderan reflow.

(4) Solder: PCB dicetak dengan pasta solder dan dikirim ke mesin SMT oleh pengumpan otomatis. Program mesin SMT disiapkan terlebih dahulu. Saat mesin mengenali bahwa ada papan, mesin akan mulai secara otomatis mengambil material untuk dipasang.

(5) inspeksi visual sebelum reflow: atau disebut inspeksi menengah, perlu memperhatikan polaritas komponen, tidak ada offset, tidak ada korsleting, tidak ada potongan yang lebih sedikit, dll.

(6) Penyolderan reflow: PCB yang diperiksa akan disolder secara otomatis setelah penyolderan reflow.

Pada titik ini, proses produksi modul pada dasarnya telah selesai.

(7) pemeriksaan setelah reflow: disini pemeriksaan utama adalah penampilan untuk melihat apakah ada penyolderan yang buruk, manik-manik timah, korsleting, offset komponen, dan sebagainya. Metode inspeksi penampilan adalah inspeksi AOI/inspeksi pengambilan sampel X-Ray, inspeksi visual.

(8) tes AOI

Biasanya inspeksi AOI dapat ditempatkan sebelum atau sesudah reflow, tetapi sebagian besar pabrikan memilih pemeriksaan AOI setelah reflow karena di sinilah semua kesalahan perakitan yang ditemui dapat ditemukan.

Karena tingkat kesalahan penilaian (titik buta, lebih sedikit timah, dll.) dari deteksi optik otomatis AOI, inspeksi visual buatan diperlukan setelah deteksi AOI.

Penutup pelindung logam pada permukaan modul

Namun, pendeteksian AOI tidak layak untuk balok dengan cetakan pelindung logam di permukaannya, jadi kami dapat menerapkan pemeriksaan titik sinar-X lainnya. Metode inspeksi 3D tanpa kontak X-Ray, ketika nomor lapisan papan sirkuit lebih banyak, lapisan dalam dari akurasi permintaan akan lebih tinggi. Ini juga dapat digunakan untuk pengamatan perspektif dan pengukuran posisi dan bentuk objek yang dienkapsulasi, dan bahkan untuk perspektif perangkat pelindung logam.

inspeksi visual pertama-tama memindai seluruh papan dengan mata dan kemudian memeriksa area yang rusak dengan mikroskop, seperti timah yang hilang, korsleting, yang dapat dengan mudah dideteksi dengan memiringkan papan untuk menyesuaikan penglihatan terbaik. Biasanya lebih sedikit waktu untuk memeriksa penyimpangan dengan mata daripada memeriksanya sedikit demi sedikit dengan mikroskop. Tentu saja, ketika masalah ditemukan, mikroskop dapat digunakan untuk pemeriksaan lebih detail.

Kemudian kami menggunakan mesin penandaan laser untuk menandai modul. Melalui teks penandaan pada modul, kami dapat terhubung ke beberapa produsen chip, seri, model, dan informasi lainnya

tes modul

(1) Pemrograman
Pemrogram serial universal untuk pemrograman, penggunaan pertama jalur data port paralel acak, pemrogram dan koneksi port paralel komputer, pemrograman online.

(2) Uji khusus uji GPIO dari port GPIO dilakukan melalui perlengkapan uji berpemilik. Tempatkan modul pada perlengkapan tempat tidur jarum yang dirancang khusus, buat kontak probe uji perlengkapan dengan ujung komponen, dan periksa apakah antarmuka GPIO memenuhi syarat dengan memeriksa kecerahan LED di sekitar perlengkapan.

tes GPIO

(3) Uji daya terima dan pancar IQ 2010 tester digunakan untuk menguji daya pancar dan daya terima modul WIFI.

(4) Lainnya Setelah pengujian selesai, modul harus dikemas sebelum meninggalkan pabrik. Pengemasan modul selain ketahanan umum terhadap ekstrusi, kantong busa vakum getaran, yang lebih penting dan tahan air, tindakan pengemasan anti-statis.

Umumnya digunakan dalam rumah tangga cerdas, produk kontrol industri modul WiFi untuk tertanam secara normal, area berbeda, produk berbeda, insinyur berbeda untuk pengembangan kedua kalinya, akan menghadapi beberapa masalah teknis, lebih banyak atau lebih sedikit produsen modul biasanya dengan komunitas pengembang, hotline teknis, E-mail, pesan instan, layanan dukungan di tempat.

Dari analisis permintaan sebelum penelitian dan pengembangan modul hingga penentuan pemilihan skema, dari desain skema hingga gambar papan PCB, dari pencocokan perangkat keras dan perangkat lunak modul untuk mengonfirmasi bahan BOM; Produksi PCB, pemrosesan dan pengujian SMT terkait dengan produksi modul; Dari pengiriman modul hingga dukungan teknis purna jual, setiap langkah sangat penting dan kami dapat mengetahui seberapa penting produsen PCB dan PCBA.

Union Electronic Technology menawarkan semua keunggulan pembuatan PCB, layanan perakitan PCB siap pakai, dan layanan pembuatan boks penuh dengan waktu penyelesaian yang cepat dan anggaran yang terjangkau. Misi utama kami adalah untuk terus menyediakan layanan PCB & Majelis PCB berkualitas tinggi yang menjadikan kami pilihan terbaik untuk manufaktur elektronik Anda, jadi selamat datang untuk menghubungi kami untuk produk elektronik Anda.