Руководство по проектированию печатных плат модулей камер: предотвращение сбоев сигнала, качества изображения и производственных проблем до начала массового производства.

Почему проекты по сборке печатных плат модулей камер терпят неудачу после первого прототипа

Проект по сборке печатных плат модулей камер часто оценивают слишком рано. Если датчик изображения включается и хост-система отображает видео, прототип может считаться успешным. Этот результат доказывает лишь то, что одна комбинация аппаратного и программного обеспечения может обеспечить получение изображения в одних и тех же условиях тестирования.

Это не доказывает, что та же плата будет надежно работать после интеграции в корпус, повышения температуры, перемещения кабелей, обновлений прошивки, замены компонентов или увеличения масштабов производства.

Электроника камеры объединяет несколько чувствительных областей на небольшой сборке:

• Высокоскоростная передача изображений
• Низкошумящее аналоговое и цифровое питание
• Таймеры тактирования и сброса
• Компоненты с малым шагом
• FPC или межплатные разъемы
• Инициализация прошивки и датчика
• Оптическая юстировка
• Тепловое поведение
• Проверка качества изображения

Сбой в любой из этих областей может проявляться как отсутствие изображения, потеря кадров, видимые полосы, шум изображения, нестабильность цвет, отключение USB, сброс датчика, плохая фокусировка или вариации от партии к партии.

Это руководство посвящено инженерному и производственному этапу проверки сборки печатной платы модуля камеры.

В нем не повторяется общая информация о выборе поставщика, уже рассмотренная в Руководстве по выбору поставщика для сборки печатных плат модулей камер.

Вместо этого в нем объясняется, что команды OEM должны определить, протестировать, задокументировать и выпустить, прежде чем печатная плата модуля камеры сможет стать стабильным продуктом серийного производства.

Определите границы продукта перед запросом коммерческого предложения

Фраза «модуль камеры» Может описывать несколько различных результатов работы. Если объект сделки неясен, поставщики могут предлагать разные объемы работ, создавая впечатление, что они предлагают один и тот же проект.

Плата датчика камеры

Плата датчика обычно содержит CMOS-датчик изображения и локальные схемы, необходимые для его поддержки.

Типичные функции включают:

• Фильтрация питания датчика
• Опорный тактовый сигнал
• Управление сбросом и режимом ожидания
• I²C или другая шина управления
• MIPI CSI-2, DVP или другой вывод изображения
• FPC или межплатный разъем
• Защита от электростатического разряда
• Локальная развязка
• Контрольные точки

Плата датчика не может включать объектив, процессор обработки изображений, USB-мост, беспроводное соединение, видеокомпрессию или питание конечного продукта архитектура.

Плата модуля камеры

Плата модуля камеры может включать в себя датчик и дополнительную электронику, такую ​​как:

• USB-мост или контроллер интерфейса
• Обработчик сигналов изображения
• EEPROM или флэш-память
• Микроконтроллер
• Преобразование питания
• Драйвер ИК-фильтра
• Управление инфракрасным светодиодом
• Микрофон или аудиосхема
• Индикаторы состояния
• Устройства локального хранения или конфигурации

Точный объем работ должен быть определен в запросе предложений.

Основная плата камеры

Основная плата камеры обычно выполняет более широкую системную роль. Она может содержать:

• Прикладной процессор или SoC
• Память DDR
• eMMC или флэш-память
• Ethernet
• Wi-Fi или Bluetooth
• Аудио
• Видеокодирование
• Хранение данных
• Несколько входов для камер
• Вывод ИИ
• Ввод/вывод на уровне продукта

Плата печатной платы камеры с ИИ обычно ближе к этой категории, чем к базовой плате датчика изображения.

Полный модуль камеры или готовая плата Камера

Полный модуль может также включать в себя:

• Объектив
• Держатель объектива
• Оптический фильтр
• Выравнивание сенсора и объектива
• Корпус или кронштейн
• Кабель
• Регулировка фокуса
• Калибровка
• Заключительное тестирование изображения

В готовую камеру входят корпус, основная электроника, программное обеспечение, сетевое оборудование, вход питания, нормативные требования, маркировка и упаковка.

Матрица ответственности

Разделение ответственности должно быть прописано, а не принято на веру. Покупатели, нуждающиеся в более подробной информации об оптической интеграции, могут ознакомиться с Руководством по сборке объективов и сенсоров.

Перевод требований к продукту в спецификации печатной платы камеры

Печатная плата модуля камеры должна разрабатываться на основе требований к продукту, а не на основе типового эталонного проекта сенсора.

Требования к изображению

Определить:

• Разрешение
• Частота кадров
• Формат пикселей
• Поле зрения
• Требования к условиям низкой освещенности
• Динамический диапазон
• Цветной или монохромный вывод
• Инфракрасный работа
• Поворотный или глобальный затвор
• Спуск или синхронизация
• Максимальное время экспозиции
• Задержка изображения
• Допустимая потеря кадров

Эти требования влияют на выбор сенсора, пропускную способность интерфейса, память, обработку, энергопотребление, тепловое проектирование и тестирование.

Механические требования

Определить:

• Размеры платы
• Расположение монтажных отверстий
• Оптический центр сенсора
• Ограничения по высоте компонентов
• Расположение разъема
• Направление ввода кабеля
• Интерфейс держателя объектива
• Зазор в корпусе
• Допустимая деформация платы
• Удары и вибрация условия
• Требования к обслуживанию или замене

Плата камеры может быть электрически корректной, но непригодной для использования, поскольку центр датчика не совпадает с отверстием объектива или защелка FPC недоступна после сборки.

Требования к окружающей среде

Укажите:

• Рабочая температура
• Температура хранения
• Влажность
• Риск конденсации
• Воздействие пыли
• Использование внутри или вне помещений
• Воздействие электростатического разряда
• Вибрация
• Время непрерывной работы
• Ожидаемый срок службы изделия

Требования к окружающей среде должны влиять на класс компонентов, материал печатной платы, выбор разъема, защитное покрытие, термическую проверку и упаковка.

Требования к производству

Определить:

• Количество прототипов
• Количество пилотных образцов
• Ожидаемый годовой объем
• Жизненный цикл продукта
• Глубина прослеживаемости
• Требования к протоколам испытаний
• Политика ремонта
• Утвержденные альтернативы компонентов
• Упаковка
• Маркировка
• Метод управления прошивкой

Модуль камеры, предназначенный для потребительского продукта с коротким жизненным циклом, и модуль, предназначенный для промышленной платформы с длительным сроком службы, требуют различных стратегий управления цепочкой поставок и управления изменениями.

Выбор интерфейса как системное решение

Выбор интерфейса определяет гораздо больше, чем просто разъем. Это влияет на структуру печатной платы, трассировку, микропрограммное обеспечение, совместимость с хостом, архитектуру кабелей, тестовые приспособления и проверку конечного устройства.

Печатная плата модуля камеры MIPI CSI-2

MIPI CSI-2 широко используется для прямого соединения между датчиком изображения и прикладным процессором, SoC, FPGA или встроенной вычислительной платформой.

Его преимущества включают:

• Высокая скорость передачи данных
• Малый размер разъема
• Меньше сигнальных линий, чем у параллельной шины
• Прямая интеграция со многими встроенными процессорами
• Подходит для компактных устройств

Его риски включают:

• Жесткие требования к целостности сигнала
• Совместимость с датчиками и хостом
• Картирование линий
• Конфигурация тактовой частоты
• Зависимость от дерева устройств или драйвера
• Качество канала FPC
• Сложная отладка без правильной хост-платформы

Инженерная группа должна определить:

• D-PHY или C-PHY
• Количество данных полосы
• Скорость движения по полосам
• Режим тактирования
• Картирование полос
• Распиновка разъема
• Дифференциальное сопротивление
• Максимальная длина FPC
• Возможности приемника хоста
• Последовательность инициализации датчика

Плата MIPI может пройти проверку целостности цепи, но при этом не передавать потоковое видео из-за неправильного электрического канала, конфигурации полос, регистров датчика или программного обеспечения хоста.

Плата USB-камеры

Плата USB-камеры обычно добавляет мост, ISP или контроллер между датчиком изображения и хостом.

Преимущества могут включать:

• Более простое подключение к ПК и терминалам
• Стандартизированная кабельная экосистема
• Возможность UVC совместимость
• Упрощенная интеграция с хостом
• Более длинные практичные варианты кабелей, чем при прямом подключении датчиков

Важные вопросы проектирования включают:

• USB 2.0 или USB 3.x
• Требуемая скорость передачи данных
• Сжатие видео или вывод в необработанном виде
• Поддержка UVC
• Тип разъема
• Длина кабеля
• Питание от шины или от внешнего источника питания
• Поведение при перечислении
• Дескрипторы USB
• Совместимость с операционной системой
• Метод обновления прошивки

Успешный тест перечисления не доказывает, что плата может непрерывно передавать требуемое разрешение без потери кадров или тепловой нестабильности.

DVP или параллельный порт Интерфейс камеры

Параллельный интерфейс камеры может подходить для микроконтроллеров, некоторых процессоров, устаревших продуктов или конструкций с меньшей пропускной способностью.

Ключевые факторы включают:

• Частота тактирования пикселей
• Ширина шины данных
• Горизонтальная и вертикальная синхронизация
• Нарушение маршрутизации
• Количество контактов разъема
• Электромагнитные помехи
• Время синхронизации хост-входа
• Место на печатной плате

Параллельные интерфейсы могут казаться проще на уровне протокола, но требуют больше дорожек, контактов разъема и области маршрутизации.

Электроника для камер Ethernet или IP

Сборка камеры Ethernet обычно включает в себя больше, чем просто интерфейс датчика.

Это может содержит:

• Видеопроцессор SoC
• DDR
• Флэш-память или eMMC
• Ethernet PHY
• Магнитные компоненты
• Разъем RJ45
• Схема PoE
• Аудио
• Хранение данных
• ИК-управление
• Сетевая прошивка

Это следует указывать как материнскую плату камеры или плату IP-камеры, а не как простую плату датчика.

Сравнение интерфейсов камер

Правильный интерфейс — это тот, который подходит для всей архитектуры продукта, а не просто самый простой вариант для первого прототипа.

Разработайте датчик изображения и вспомогательные схемы как единую подсистему

Датчик изображения нельзя изолировать от схем, которые питают, тактируют, конфигурируют и соединяют это.

Выбор сенсора

Сенсор следует оценивать по следующим параметрам:

• Оптический формат
• Разрешение
• Размер пикселя
• Тип затвора
• Динамический диапазон
• Работа в условиях низкой освещенности
• Режимы частоты кадров
• Выходной интерфейс
• Корпус
• Диапазон температур
• Поддержка драйверов
• Статус жизненного цикла
• Доступность
• Экосистема объективов

Выбор сенсора только по значению разрешения может создать проблемы с питанием, оптикой, программным обеспечением и поставками.

Конструкция тактового генератора

Входной тактовый генератор может источник:

• Кварцевый генератор
• MEMS-генератор
• Выход тактовой частоты процессора
• Выделенный генератор тактовой частоты

Проект должен контролировать:

• Частоту
• Точность
• Джиттер
• Уровень напряжения
• Время запуска
• Трассировка
• Обратный путь
• Электромагнитные помехи
• Совместимость с режимами датчика

Тактовая частота, отображаемая на осциллографе, не автоматически соответствует требованиям датчика к синхронизации и качеству сигнала.

Сигналы сброса, ожидания и отключения питания

Эти Управляющие сигналы должны иметь определенные состояния по умолчанию.

Обзор:

• Значения подтягивающих или отключающих резисторов
• Совместимость с областью питания
• Напряжение GPIO хоста
• Условия запуска
• Ширина импульса сброса
• Поведение в режиме ожидания
• Последовательность отключения питания
• Восстановление после просадки напряжения

Плавающие или неправильно синхронизированные управляющие сигналы могут вызывать периодические сбои при запуске, которые трудно воспроизвести.

Шина управления датчиками

I²C обычно используется для конфигурации датчиков, но реализация все еще нуждается в проверке.

Важные детали включают:

• Логическое напряжение
• Подтягивающий резистор значения
• Выбор адреса
• Емкость шины
• Сдвиг уровня
• Тестовый доступ
• Конфликты нескольких устройств
• Растягивание тактовой частоты
• Тайм-аут прошивки
• Восстановление после ошибки

Производственное тестирование должно проверять идентификацию датчика и доступ к выбранному регистру, а не только целостность шины.

Проверяйте целостность питания для качества изображения, а не только напряжение

Датчики камер могут преобразовывать проблемы с питанием в видимые дефекты изображения.

Возможные симптомы включают:

• Горизонтальные полосы
• Вертикальные полосы
• Мерцание
• Случайный шум изображения
• Цвет сдвиг
• Нестабильный уровень черного
• Потеря кадра
• Сброс датчика
• Сбой при переключении режимов

Идентификация каждой линии питания

Модуль камеры может потребовать отдельных линий питания для:

• Аналогового датчика
• Цифрового ядра датчика
• Ввода/вывода датчика
• ISP
• USB-моста
• Память
• MCU
• Драйвера ИК-фильтра
• Инфракрасных светодиодов
• Аудио
• Беспроводных устройств

Каждая линия питания должна иметь определенное напряжение, допуск, ток, поведение при запуске и уровень шума. цель.

Измерение динамических условий нагрузки

Ток следует оценивать во время:

• Включения питания
• Инициализации датчика
• Режим ожидания
• Предварительного просмотра
• Потоковой передачи в полном разрешении
• Максимальной частоты кадров
• Изменения экспозиции
• Переключения ИК-фильтра
• Инфракрасного освещения
• Беспроводной передачи
• Обновления прошивки

Регулятор, стабильный в режиме ожидания, может снижать напряжение, когда датчик и интерфейс переходят в режим высокой пропускной способности.

Компромисс между LDO и импульсным регулятором

LDO может обеспечивать меньший уровень шума, но может выделять значительное количество тепла при падении напряжения и тока высокий.

Импульсный стабилизатор повышает эффективность, но вносит следующие недостатки:

• Пульсии
• Гармонии переключения
• Сильнотоковые петли
• Магнитные помехи
• Электромагнитные помехи
• Чувствительность компоновки

Распространенная стратегия заключается в использовании эффективного импульсного преобразования для основных шин и локальной малошумной стабилизации или фильтрации вблизи чувствительных цепей.

Правильная архитектура зависит от входного напряжения, тока, размера платы, температуры корпуса, требований к изображению и стоимости.

Развязка и размещение

Развязывающие конденсаторы следует выбирать и размещать в соответствии с требованиями датчика и поддерживающей микросхемы.

Учитывайте:

• Номинал конденсатора
• Корпус размер
• Поведение постоянного смещения
• Температурная характеристика
• Расстояние размещения
• Индуктивность переходного отверстия
• Плоское соединение
• Объемная емкость
• Изоляция шин

Добавление большей емкости без понимания пути импеданса не решает автоматически проблему шума питания.

Последовательность питания

Документ:

• Порядок шин
• Задержка между шинами
• Время тактирования
• Время сброса
• Доступность шины управления
• Последовательность выключения
• Последовательность ожидания
• Восстановление после просадки напряжения

Если последовательность контролируется микропрограммой, микропрограмма становится является частью производственной конфигурации и требует контроля версий.

Контроль целостности высокоскоростного сигнала на печатной плате, разъеме и гибкой печатной плате

Высокоскоростной канал включает в себя не только трассы печатной платы.

Он может включать в себя:

• Выход из корпуса датчика
• Дифференциальные пары печатной платы
• Переходные отверстия
• Разъем
• Гибкая печатная плата
• Хост-разъем
• Трассировка хост-печатной платы
• Определение приемника

Каждый переход вносит потери, разрывы и перекрестные помехи.

Многослойная структура печатной платы

Многослойная структура должна обеспечивать:

• Контролируемое сопротивление
• Непрерывный опорный сигнал плоскостей
• Предсказуемая толщина диэлектрика
• Подходящий вес меди
• Адекватное распределение мощности
• Производимая геометрия дорожек
• Разделение чувствительных и шумных цепей

Небольшая плата не обязательно подходит для малого количества слоев. В компактных схемах камер может потребоваться несколько слоев для поддержания опорных плоскостей и прокладки плотных цепей датчиков, питания и управления.

Раздельная парная трассировка

Для интерфейсов MIPI, USB и аналогичных, управление:

• Ширина и расстояние между парами
• Раздельное сопротивление
• Зависимость длины внутри пары
• Непрерывность опорной плоскости
• Количество переходных отверстий
• Короткие замыкания
• Соединение с коммутирующими узлами
• Переход разъема
• Геометрия выхода

Проектирование должно соответствовать требованиям фактического датчика, моста, хоста, производителя печатных плат и системы разъемов.

Непрерывность обратного пути

Высокоскоростные токи требуют непрерывного обратного пути путь.

Риски включают в себя:

• Разрывы в пересекающихся плоскостях
• Пустоты в опорной плоскости
• Длинные переходы без заземляющих переходных отверстий
• Неправильно расположенные компоненты защиты от электростатического разряда
• Заземление разъема, отделенное от опорной плоскости
• Чрезмерная трассировка вблизи петель переключения DC/DC

Трасса может быть геометрически согласована, но при этом плохо работать, если ее обратный путь прерван.

Определение FPC и кабеля

В запросе предложений и пакете чертежей следует указать:

• Номер детали разъема
• Шаг
• Количество контактов
• Направление контакта
• Тип защелки
• Толщина FPC
• Кабель длина
• Конструкция слоев
• Распределение контактов заземления
• Экранирование
• Радиус изгиба
• Прокладка кабеля
• Способ крепления

Гибкие печатные платы не следует рассматривать как универсальные аксессуары. Изменение конструкции или длины может повлиять на сигнальный канал и механическую надежность.

Планируйте защиту от электромагнитных помех, электростатического разряда и заземления с помощью корпуса изделия

Электроника камер объединяет высокоскоростные цифровые сигналы с чувствительными схемами изображения и звука.

Распространенные источники шума

Шум может исходить от:

• DC/DC преобразователей
• тактовых частот процессоров
• USB
• MIPI
• DDR
• Ethernet
• Wi-Fi
• ИК-светодиодов
• Двигателей
• Длинных кабелей
• Внешних адаптеров питания

Чувствительных объектов

Чувствительные схемы могут Включает в себя:

• Аналоговые шины датчика
• Опорные напряжения
• Линии сброса
• Шина управления
• Микрофонный вход
• Генератор
• Входы экспозиции или запуска

Защита от электростатического разряда

Внешние разъемы могут потребовать соответствующей защиты.

При выборе следует учитывать:

• Рабочее напряжение
• Режим ограничения
• Полоса пропускания сигнала
• Паразитная емкость
• Требования к импульсным перенапряжениям
• Корпус
• Размещение
• Путь возврата на землю

Защита должна располагаться в соответствии с предполагаемым местоположением Переходный путь. Компонент, расположенный далеко от разъема, может позволить току электростатического разряда проникнуть в чувствительные области платы до того, как он достигнет защитной сети.

Стратегия экранирования и шасси

Определение:

• Требуется ли экранирующий корпус
• Точки подключения экрана
• Соотношение шасси и заземления
• Завершение FPC-экрана
• Заземление монтажных отверстий
• Материал корпуса
• Проводящая прокладка или покрытие
• Электрические характеристики держателя объектива

Экран должен дополнять качественную конструкцию печатной платы, а не компенсировать неконтролируемую трассировку или помехи питания.

Управление тепловым поведением до изменения качества изображения

Модуль камеры часто работает внутри компактного корпуса с ограниченным потоком воздуха.

Источники тепла могут включить:

<ул>

Датчик изображения

Интернет-провайдер

USB-мост

SoC или NPU

ГДР

Регулирующие органы

Инфракрасные светодиоды

Беспроводной модуль

Электронное оборудование для устройств поблизости.

Температура может влиять на:

<ул>

Темное течение

Горячие пиксели

Случайный шум

Стабильность цвета

Поведение осциллятора

Маржа регулятора

Срок службы компонента

Стабильность фокуса

Условия термической проверки

Протестируйте плату под:

• Максимальное разрешение
• Максимальная частота кадров
• Длительная потоковая передача
• Инфракрасная работа
• Беспроводная передача
• Максимальные условия окружающей среды
• Конечный корпус
• Предполагаемое расположение кабелей
• Наихудшее входное напряжение

Проверка открытой платы при комнатной температуре не эквивалентна работе в герметичном корпусе.

Методы теплового проектирования

Возможные меры включают:

• Распределение меди
• Заземляющие плоскости
• Тепловые переходные отверстия
• Разделение компонентов
• Теплопередача в корпус
• Тепловые подушки
• Управляемый воздушный поток
• Регуляторы с меньшими потерями
• Управление рабочим циклом
• Управление температурным режимом через прошивку

Тепловые решения не должны создавать оптических или механических проблем. Например, давление от термопрокладки не должно деформировать плату или нарушать выравнивание датчика относительно линзы.

Скоординация механики печатной платы с выравниванием линзы и датчика

Качество изображения зависит как от геометрии, так и от электроники.

Оптический центр датчика

На чертеже печатной платы оптический центр датчика должен быть определен относительно:

• Края платы
• Монтажные отверстия
• Элементы держателя линзы
• Отверстие корпуса
• Опорные точки

Небольшая погрешность позиционирования может создать трудности при сборке, виньетирование или непостоянное выравнивание изображения.

Плоскостность платы и механические напряжения

Деформация платы или неравномерное крепление могут изменить соотношение между датчиком и линза.

Возможные причины включают:

• Напряжение панели
• Разъединение панелей
• Момент затяжки винтов
• Сила затяжки разъема
• Взаимодействие корпуса
• Неравномерность термопрокладок
• Неподдерживаемые участки платы

Поэтому механическая проверка должна включать собранное изделие, а не только свободную печатную плату.

Держатель линзы и клей

Если область применения модуля включает держатель линзы или процесс фокусировки, определите:

• Материал держателя
• Способ монтажа
• Клей
• Процесс отверждения
• Процедура фокусировки
• Фиксация
метод
• Чистота
• Допустимая доработка
• Прослеживаемость

Для оптической сборки требуются иные методы контроля, чем для стандартного SMT-производства.

Чистота

Пыль, волокна, остатки флюса, отпечатки пальцев, частицы припоя и загрязнения клеем могут влиять на качество изображения.

Технологический маршрут должен определять:

• Когда сенсор подвергается воздействию окружающей среды
• Когда происходит очистка
• Используется ли конформное покрытие
• Когда устанавливается линза
• Как модули защищены между операциями
• Чистота упаковки

Применение DFMA к сборке печатной платы модуля камеры

Конструкция может быть электрически корректной, но при этом сложной в изготовлении. последовательно.

Корпуса с малым шагом выводов и нижним выводом

Платы камер могут включать:

• QFN
• BGA
• LGA
• CSP
• Разъемы FPC с малым шагом выводов
• Малые пассивные компоненты

В ходе анализа DFMA следует оценить:

• Площадка для выводов
• Конструкция паяльной маски
• Конструкция отверстия для пасты
• Зазор между компонентами
• Профиль оплавления
• Метод контроля
• Доступ для ремонта
• Чувствительность к влаге

AOI не может проверить каждое скрытое паяное соединение. Рентгеновский контроль может использоваться для некоторых видов проверки корпуса, но не подтверждает электрическую функциональность или функциональность изображения.

Панелизация

При проектировании панели следует учитывать:

• Реперные точки
• Инструментальные отверстия
• Рельсы
• Поддержка платы
• Зазор между компонентом и краем
• Доступ к разъему
• Защита датчика
• Деформация
• Метод депанелизации
• Направление напряжения

Ручное отламывание от неподходящей панели может повредить разъемы, паяные соединения или выравнивание датчика.

Двусторонняя сборка

Если компоненты размещаются с обеих сторон, подтвердите:

• Оплавление последовательность
• Удержание тяжелых компонентов
• Зазор с нижней стороны
• Требования к поддону
• Доступ для осмотра
• Доступ для доработки

Смешанные технологии

Разъемы USB, разъемы RJ45, штыревые разъемы, переключатели или кронштейны могут потребовать сквозной или механической сборки.

Процесс может включать:

• Селективная пайка
• Волновая пайка
• Ручная пайка
• Запрессовка
• Винты или кронштейны

Вторичный процесс должен быть спланирован таким образом, чтобы он не перегревался и не загрязнял чувствительные компоненты камеры.

Покупатели, работающие со смешанными SMT и сквозными выводами, могут ознакомиться с Руководством по смешанным технологиям печатных плат.

Создание спецификации материалов и контроль компонентов с учетом жизненного цикла продукта

Программа модуля камеры может стать зависимой от нескольких критически важных компонентов.

Компоненты высокого риска

К ним часто относятся:

• Датчик изображения
• ISP
• USB-мост
• Процессор
• Память
• Генератор
• Разъем FPC
• PMIC
• ИК-фильтр
драйвер
• EEPROM
• Беспроводной модуль
• Кабель на заказ

Одобренные альтернативы

Альтернативу следует оценивать по следующим параметрам:

• Электрические характеристики
• Распиновка
• Корпус
• Механическая посадка
• Энергопотребление
• Шум
• Совместимость прошивки
• Поддержка драйверов
• Качество изображения
• Температурный диапазон
• Срок службы

Датчик изображения никогда не следует заменять только при покупке.

Проверка материалов

Входящий процесс может потребовать проверить:

<ул>

Номер детали производителя

Пакет

Код лота

Код даты

Чувствительность к влаге.

Условия хранения

Количество

Состояние материалов, предоставленных клиентом.

Требования к отслеживаемости

Контроль конфигурации

Утвержденная производственная конфигурация должна включать:

<ул>

Редакция печатной платы

Редакция спецификации

Одобренные альтернативы

Версия прошивки

Таблица регистров датчиков

Конфигурация интернет-провайдера

Тестирование программного обеспечения

Инструкции по сборке

Золотой образец

Требования к этикеткам и упаковке

Повторный заказ должен воспроизводить утвержденную конфигурацию, а не просто использовать знакомое название продукта.

Разработка стратегии тестирования печатной платы камеры послойно

Ни один отдельный тест не может проверить качество сборки, работу электрических соединений, стабильность интерфейса, микропрограммное обеспечение, качество изображения, тепловые характеристики и системную интеграцию.

Производственный контроль

Возможные этапы включают:

• Входной контроль
• Контроль паяльной пасты
• АОИ
• Рентгеновский контроль для выбранных корпусов
• Визуальный контроль
• Контроль разъемов
• Проверка полярности

Эти методы определяют условия производства, но не доказывают производительность камеры.

Рельсовая тяга и ток Тест

Проверка:

• Входной ток
• Напряжение шины
• Ток холостого хода
• Ток потока
• Пиковый ток
• Ток в режиме ожидания
• Поведение при коротком замыкании
• Восстановление после перезагрузки
• Поведение при сбросе

Предельные значения должны соответствовать утвержденной прошивке и режиму работы.

Тест связи с датчиком

Производственное приспособление может проверить:

• Адрес датчика
• Идентификатор устройства
• Доступ к регистру
• Состояние тактового сигнала
• Управление сбросом
• Результат инициализации

Этот тест помогает Отделите базовую работу платы от полной потоковой передачи и проверки изображения.

Тест потоковой передачи

Для систем MIPI предполагаемый хост или совместимый производственный хост должен подтвердить стабильный захват кадров.

Для систем USB протестируйте:

• Перечисление
• Идентификатор устройства
• Поддерживаемые режимы
• Непрерывная потоковая передача
• Переподключение
• Поведение кабеля
• Стабильность кадра

Тест изображения/функции

Для содержательного теста изображения следует использовать контролируемые условия, а не субъективную визуальную оценку.

Типичные 100% проверки в конце производственной линии

В зависимости от проектного риска, каждое устройство может быть проверено на:

• Изображение присутствует
• Идентификация датчика
• Правильная ориентация
• Разрешение
• Частота кадров
• Базовая яркость
• Аномальные пиксели
• Стабильность интерфейса
• Рабочий ток
• Переключение ИК-режима

Проверки на этапе проектирования или отбора проб

Более трудоемкие проверки могут быть выполнены во время инженерной проверки, пилотного производства или планового отбора проб:

• Точность цветопередачи
• Уровень черного
• Равномерность изображения
• Искажения
• Шум при слабом освещении
• Динамический диапазон
• Стабильность кадров при длительной работе
• Температура поведение
• Запас длины кабеля
• Совместимость с хостом
• Согласованность фокуса

План контроля должен определять, какие тесты применяются ко всем платам, а какие — к образцам или квалификационным сборкам.

Термические и длительные испытания

Длительная работа может выявить:

• Прерывание кадра
• Сброс датчика
• Отключение USB
• Термическое отключение
• Увеличение шума изображения
• Нестабильность регулятора
• Дрейф тактовой частоты
• Чувствительность разъема

Производственная проверка Матрица

Определение пределов объективного тестирования изображений

“Изображение выглядит приемлемо” не является масштабируемым производственным критерием.

В спецификации производственного тестирования должны быть указаны:

• Тестовый хост
• Версия программного обеспечения хоста
• Версия прошивки
• Режим датчика
• Разрешение
• Частота кадров
• Формат пикселей
• Освещение
• Цель
• Расстояние
• Условия экспозиции
• Температура
• Текущие пределы
• Допустимые дефекты
• Требования к записи данных
• Пороги прохождения/непрохождения

Использование эталонного образца

Эталонный образец может обеспечить полезную визуальную и функциональную оценку ссылка.

Однако это должно быть подтверждено документами и числовыми ограничениями, поскольку физические образцы могут стареть, повреждаться, заменяться без контроля или интерпретироваться по-разному.

Что должен контролировать эталонный образец

В записи об образце должны быть указаны:

• Ревизия оборудования
• Ревизия спецификации материалов
• Версия прошивки
• Конфигурация датчика
• Конфигурация ISP
• Состояние объектива и фокусировки
• Версия тестового хоста
• Дата утверждения
• Ответственный утверждающий
• Правила хранения и замены

Наиболее надежная система использует контролируемый эталонный образец вместе с выпущенными файлами, прошивкой, инструкциями по настройке и измеримыми пределами.

Раздельные требования к качеству изготовления от требований к конечному продукту Соответствие

Проекты в области электроники для камер могут включать в себя несколько уровней стандартов и сертификации.

Эти уровни не следует объединять в одно общее утверждение.

Качество изготовления

В проекте могут быть определены критерии качества изготовления для:

• Паяные соединения
• Размещение компонентов
• Чистота
• Сборка разъемов
• Переделка
• Покрытие
• Крепление кабеля

Требуемый класс приемки и метод контроля должны быть указаны в документации по закупке или контролю качества.

Заводская система качества

Сертификат заводской системы управления относится к организации и сфере деятельности, указанным в этом сертификате.

Он не сертифицирует автоматически каждый продукт заказчика или каждое производство.

процесс.

Соответствие компонентов и модулей

Датчик изображения, беспроводной модуль, разъем, кабель или силовой компонент могут иметь свои собственные документы соответствия.

Эти документы применяются к определенному компоненту и условиям, а не автоматически ко всей камере.

Доступ готовой продукции на рынок

Конечная камера или основной продукт могут потребовать оценки, специфичной для рынка, в отношении:

• ЭМС
• Безопасность
• Радио
• Ограничения окружающей среды
• Кибербезопасность
• Требования, специфичные для отрасли

Ответственность за сертификацию конечной продукции должна быть четко возложена на владельца продукта или привлеченную сертификационную организацию.

Переход от прототипа к производству через этапы выпуска

Сборка для инженерной проверки

Первая сборка должна проверить:

• Базовую работу питания
• Связь с датчиками
• Начальную потоковую передачу
• Механическую посадку
• Ориентацию разъема
• Базовое тепловое поведение
• Основные риски сборки

Любые доработки должны быть задокументированы, чтобы следующая версия не зависела от недокументированных знаний технического специалиста.

Сборка для проверки конструкции

Следующий этап должен проверить:

• Максимальное разрешение
• Максимальную частоту кадров
• Слабое освещение режим
• Диапазон воздействия
• Режим ожидания и пробуждения
• Повторное включение/выключение
• Длительная потоковая передача
• Температура
• Различия в кабелях
• Встраивание в корпус
• Инфракрасный режим
• Совместимость с хостом
• ESD или другие необходимые условия воздействия

Пилотное производство

Пилотная сборка подтверждает работоспособность производственной системы.

Обзор:

• Выход годных изделий с первого раза
• Категории дефектов
• Частота доработок
• Время программирования
• Время тестирования
• Стабильность крепления
• Инструкция по эксплуатации
• Материал Обработка
• Поведение панели
• Сборка разъемов
• Повторяемость результатов тестирования изображений
• Прослеживаемость

Пилотный проект должен использовать материалы, прошивку, тесты, упаковку и документацию, предназначенные для серийного производства.

Пакет выпуска продукции

Заморозка:

• Файлы Gerber и сверления
• Степень печатной платы
• Требования к контролируемому импедансу
• Спецификация материалов
• Утвержденные альтернативы
• Данные для установки компонентов
• Сборочный чертеж
• Механический чертеж
• Прошивка
• Инициализация датчика
• Конфигурация ISP
• Программирование инструкции
• Тестовое программное обеспечение
• Тестовые пределы
• Эталонный образец
• Этикетки
• Упаковка
• Требования к отслеживаемости

Руководство по массовому производству модулей камер OEM предоставляет дополнительную информацию для перехода от проверенной конструкции к стабильному серийному производству.

Понимание факторов, влияющих на стоимость печатной платы модуля камеры

Стоимость платы камеры определяется не только размером печатной платы.

Инженерные факторы и факторы, влияющие на печатную плату

• Количество слоев
• Контролируемый импеданс
• Требования к HDI или микропереходам
• Жесткие механические допуски.
• Маршрутизация обхода датчика
• Высокоскоростные разъемы
• Двусторонняя сборка
• Специализированный материал для печатных плат

Драйверы компонентов

<ул>

Датчик изображения

Интернет-провайдер или мост

Процессор

Память

ПМИЦ

Соединитель

Осциллятор

Беспроводной модуль

Индивидуальный FPC или кабель

Производство драйверов

<ул>

Точное размещение

BGA, QFN или LGA сборка

Рентгеновское излучение

Программирование

Селективная пайка

Ручная механическая сборка

Защита датчика

Контроль чистоты

Оптическая интеграция

Тестовые драйверы

• Специальная оснастка
• Хост-платформа
• Микроскоп и освещение
• Калибровка
• Длительное тестирование
• Термическое тестирование
• Запись данных
• Прослеживаемость

Низкая цена за единицу PCBA может не включать программирование, тестирование изображений, разработку оснастки, оптическую сборку и окончательную проверку системы.

Поэтому цены следует нормализовать по объему работ до того, как поставщики начнут работу. сравнивается.

Время выполнения заказа зависит не только от сборки SMT

Время выполнения заказа на печатную плату модуля камеры может включать:

• Инженерный анализ
• Изготовление печатной платы
• Закупка датчиков
• Закупка компонентов с длительным сроком поставки
• Производство гибких печатных плат или кабелей на заказ
• Планирование линии SMT
• Подготовка к программированию
• Разработка тестового стенда
• Оптическая сборка
• Настройка тестирования изображения
• Проверка пилотного проекта
• Корректирующие действия

Покупатель должен различать:

• Время выполнения заказа на прототип
• Время выполнения заказа на пилотное производство
время
• Время выполнения повторного заказа

После выпуска утвержденного производственного и тестового пакета повторный заказ должен стать более предсказуемым, если только не изменятся доступность материалов или требования к конструкции.

Адаптируйте план валидации к приложению

Умная домашняя камера

Типичные приоритеты включают:

• Низкое энергопотребление
• Низкое тепловыделение
• Сосуществование с Wi-Fi
• Широкое поле зрения
• Работа в условиях низкой освещенности
• Интеграция звука
• Длительное непрерывное использование
• Контроль затрат

The подробнее описано это приложение.

Промышленная камера машинного зрения

Общие приоритеты включают:

• Стабильная синхронизация кадров
• Повторяемая фокусировка
• Синхронизация триггера
• Низкий уровень искажений
• Длительная работа
• Прочность разъема
• Управляемое освещение
• Длительный срок службы компонентов

См. руководство OEM по модулям камер машинного зрения для Industrial Vision Camera Module OEM Guide для Учет особенностей конкретного приложения при выборе поставщиков.

Камера для периферийных систем с ИИ

Платформа периферийного ИИ может потребовать:

• Высококачественный входной сигнал от датчика
• SoC или NPU
• DDR и хранилище
• Теплоотведение
• Несколько высокоскоростных интерфейсов
• Сетевое подключение
• Безопасное обновление прошивки
• Развертывание модели ИИ

Плата AI Camera PCBA for Edge Vision Systems иллюстрирует эту более широкую категорию плат обработки.

Безопасность и видеонаблюдение Камера

Приоритеты могут включать:

• Непрерывная работа
• ИК-переключение
• Стабильность изображения при слабом освещении
• Подключение по Ethernet или беспроводной сети
• Наружная температура
• Защита от перенапряжения и электростатического разряда
• Хранение данных
• Удаленное обновление прошивки
• Длительный срок службы батареи

Камера для контроля доступа и умного замка

Важные требования могут включать:

• Быстрое пробуждение
• Низкий ток в режиме ожидания
• Захват лица на коротком расстоянии
• ИК-подсветка
• Компактный корпус
• Надежность гибкого кабеля
• Повторяющаяся дверь движение
• Диапазон температур

Реальный сценарий использования продукта должен определять инженерные приоритеты и план тестирования.

Подготовьте полный запрос предложений по печатным платам модуля камеры

Полный запрос предложений помогает поставщику выявить инженерные риски до составления коммерческого предложения.

Информация о продукте

Включить:

• Конечное применение
• Границы продукта
• Хост-платформа
• Количество прототипов
• Количество пилотных образцов
• Прогнозируемый объем
• Жизненный цикл продукта
• Рабочая среда

Требования к изображению

Включить:

• Номер детали датчика или целевой объект класс
• Решение
• Частота кадров
• Формат пикселей
• Тип затвора
• Требования к слабому освещению.
• Динамический диапазон
• ИК-режим
• Триггер или синхронизация
• Допустимые дефекты изображения

Информация об интерфейсе

Включить:

<ул>

MIPI, USB, DVP, Ethernet или собственный интерфейс

Конфигурация полосы движения или автобуса

Номер детали соединителя

FPC или чертеж кабеля

Распиновка хоста

Длина кабеля

Направление связи

Механическое удержание.

Электрика Информация

Включить:

<ул>

Входное напряжение

Требования к железнодорожному транспорту

Текущие цели

Требования к режиму ожидания

Последовательность

Сбросить

Часы

Требования по электробезопасности

Внешние нагрузки

Производство файлов

Включить:

<ул>

Гербер

Детализация файлов

Стек печатной платы

Требования к сопротивлению

Спецификация

Данные по выбору и размещению

Сборочный чертеж

Схема

Механический рисунок

Рисунок панели

Информация о прошивке и тестировании

Включить:

<ул>

Прошивка

Таблица регистров датчиков

Конфигурация интернет-провайдера

Процедура программирования

Программное обеспечение для тестирования хоста

Процедура тестирования

Ограничения «пройдено/не пройдено»

Золотой образец

Требования к хранению записей

Полезный запрос предложения точно определяет, что необходимо доставить и проверить. Не следует запрашивать только «цену модуля камеры».

Как HCDPCBA вписывается в рабочий процесс проекта

Проект по сборке печатной платы модуля камеры может включать изготовление печатной платы, поиск компонентов, поверхностный монтаж, обработку с использованием смешанных технологий, программирование, проверку и функциональное тестирование.

Первый практический шаг — это обзор, специфичный для проекта:

• Производственная документация
• Архитектура датчика и интерфейса
• Риски, связанные с компонентами
• Проблемы сборки
• Объем проверки
• Программирование
• Требования к тестовому стенду
• Ответственность за проверку изображений
• Ожидания по прототипу и объему производства

Команды, рассматривающие более широкое соглашение о поставках, могут рассмотреть Руководство по производству печатных плат "под ключ" и информация о производстве.

Часто задаваемые вопросы о печатных платах модулей камер

Что такое печатная плата модуля камеры?

Печатная плата модуля камеры — это собранная электронная плата, которая поддерживает датчик изображения и подключает его к хост-системе или системе обработки. Она также может включать в себя регулирование питания, память, ISP, USB-мост, микроконтроллер, разъемы, ИК-управление, аудио или локальную обработку.

Этот термин автоматически не включает объектив, оптическую юстировку, корпус, программное обеспечение или конечную камеру.

В чем разница между платой датчика камеры и материнской платой камеры?

Плата датчика в основном поддерживает датчик изображения, локальное питание, тактовый генератор, управление и выходной интерфейс.

Материальная плата камеры может включать в себя обработку, память, сеть, хранение данных, аудио, беспроводное соединение, кодирование видео, вывод ИИ, и ввода-вывода на уровне продукта.

Таким образом, материнская плата имеет более широкий спектр возможностей для тестирования аппаратного обеспечения, прошивки, тепловых характеристик и тестирования.

Что лучше для печатной платы модуля камеры: MIPI или USB?

MIPI часто предпочтительнее для компактной встроенной интеграции и прямого подключения к совместимым процессорам. USB может упростить подключение к ПК, терминалам и системам, поддерживающим USB-видео.

Правильный выбор зависит от пропускной способности, архитектуры хоста, поддержки программного обеспечения, длины кабеля, места для разъемов, питания, задержки и срока службы.

Почему плата камеры создает шум изображения?

Возможные причины включают высокое усиление сенсора, низкую освещенность, шум аналоговой шины, плохое заземление, связь импульсного регулятора, помехи тактовой частоты, высокую температуру, электромагнитные помехи, настройки ISP или нестабильность интерфейса.

Первопричину следует изолировать с помощью контролируемых электрических и визуальных тестов.

Почему камера работает на стенде, но выходит из строя внутри Корпус?

В корпусе изменяются температура, заземление, экранирование, прокладка кабелей, напряжение разъемов, воздушный поток и механическое давление.

Плата, проверенная только на открытом воздухе, может выйти из строя после изменения этих условий. Поэтому необходима проверка конечного устройства.

Достаточно ли AOI для сборки печатной платы модуля камеры?

Нет. AOI проверяет видимые условия сборки. Он не проверяет скрытые паяные соединения, инициализацию датчиков, высокоскоростную потоковую передачу, совместимость прошивки, качество изображения, термическую стабильность или работу конечного продукта.

Плата печатной платы камеры требует многоуровневой проверки и функционального тестирования.

Какие тесты следует проводить на плате печатной платы модуля камеры?

План может включать SPI, AOI, выборочное рентгеновское излучение, измерение напряжения питания и тока, идентификацию датчиков, связь регистров, потоковую передачу видео, проверку разрешения и частоты кадров, проверку изображений, тестирование разъемов, циклическое включение/выключение питания, термическое тестирование, длительная эксплуатация и окончательная проверка системы.

Точный объем работ должен соответствовать риску продукта.

Можно ли заменить датчик изображения альтернативным?

Только после инженерной проверки.

Замена может изменить распиновку, корпус, питание, тактовую частоту, конфигурацию регистров, драйвер, настройку ISP, совместимость объектива, качество изображения, тепловые характеристики и производственные испытания.

Это следует рассматривать как контролируемое изменение конструкции.

Какие файлы необходимы для сборки печатной платы модуля камеры?

Основной корпус обычно включает файлы Gerber, файлы сверления, структуру печатной платы, требования к импедансу, спецификацию материалов, данные для установки компонентов, сборочные чертежи, схему, информацию о разъемах и FPC, микропрограммное обеспечение, инструкции по программированию, процедуру тестирования, количество и механические ограничения.

Информация о хост-платформе и тестировании изображения также важна.

Как должен выглядеть модуль камеры Выпуск печатной платы для серийного производства?

Перед выпуском в производство необходимо зафиксировать печатную плату, спецификацию материалов, утвержденные альтернативы, прошивку, конфигурацию датчика, настройки ISP, сборочные чертежи, тестовое программное обеспечение, пределы соответствия/несоответствия, эталонный образец, этикетки, упаковку и требования к отслеживаемости.

Пилотный запуск должен продемонстрировать, что производственный и тестовый процесс может воспроизвести утвержденный результат до увеличения объемов производства.