Control de Impedancia: Cómo Especificar sus Requisitos para los Fabricantes de PCB

Ese momento en que se transfiere un diseño a fabricación puede ser tenso, especialmente para diseños nuevos. Para asegurar que tu diseño se pueda producir de manera fiable, necesitas asegurarte de comunicar un conjunto completo de requisitos a tu fabricante y ensamblador. Uno de los puntos importantes que necesita ser especificado claramente antes de la fabricación de PCB es los objetivos de control de impedancia. Esto ayuda a prevenir cualquier confusión y te ayuda a pasar por el proceso de revisión de diseño rápidamente.

Cómo Indicar a los Fabricantes de PCB Tus Requisitos de Impedancia

Como tantas preguntas que se hacen en el diseño de PCB, la respuesta es: depende. Usualmente, la respuesta es “sí”, pero si haces algo de trabajo previo, tu fabricante no tendrá que esforzarse mucho para verificar tus cálculos de impedancia.

Todos los fabricantes necesitan hacer algún nivel de ingeniería preliminar para llevar tu placa a fabricación. Parte de esto se relacionará con verificar que tu apilado sea fabricable con sus existencias de material, lo que inevitablemente afecta la impedancia. Algunas preguntas que podrías querer considerar incluyen:

• ¿Estás solicitando algunos servicios de diseño de tu fabricante?
• ¿Necesita el fabricante realizar alguna prueba o medición de impedancia?
• ¿Qué materiales tienen en casa o a través de socios, y funcionarán estos en su diseño?

A veces, necesitará especificar la impedancia dependiendo del nivel de servicio que esté buscando de su fabricante. Los fabricantes más baratos probablemente ni siquiera le preguntarán sobre la impedancia, simplemente producirán lo que usted les entregue con una revisión mínima. En algunos casos, un diseño ha sido suficientemente calificado y probado que un fabricante necesitará realizar una rápida revisión del diseño antes de poner la placa en fabricación. Sin embargo, aún pueden necesitar verificar su impedancia contra sus tablas de apilamiento y stocks de materiales disponibles solo para asegurarse de que pueden alcanzar su objetivo de impedancia. En el nivel de servicio más alto, su fabricante está diseñando su apilamiento por usted y le dirá qué ancho de traza necesita para alcanzar una impedancia deseada.

Si determina que necesita especificar requisitos de control de impedancia para un fabricante de PCB, hay varias formas aceptables de hacerlo.

Proporcione a Su Fabricante una Tabla de Apilamiento

Si ha creado una tabla de apilamiento completa, entonces puede incluir su especificación de control de impedancia como una nota para su fabricante de PCB. Típicamente querrá incluir la siguiente información:

1. Ancho de traza que ha determinado para una impedancia de extremo único requerida
2. Repetir #1 para impedancia diferencial
3. Repetir #1 y #2 para cada capa
4. Especificar estos valores para cada geometría de línea de transmisión en cada capa (coplanar vs. microstrip/stripline)

Es importante especificar claramente estos puntos ya que diferentes geometrías de trazas pueden estar presentes en diferentes capas, y también podrían tener diferentes valores de impedancia. Es importante ser completo y claro en sus notas de fabricación de PCB. La determinación de todos los anchos de traza requeridos para alcanzar los objetivos de impedancia es una de las partes esenciales de la ingeniería de front-end que normalmente debería ser realizada por los diseñadores. Usar el calculador de apilado correcto con un solucionador de campo integrado hace esto fácil.

Si desarrollas una tabla de apilamiento para tu placa, asegúrate de añadir una nota sobre el ancho de traza requerido para alcanzar un objetivo de impedancia como se muestra arriba. La imagen anterior es un ejemplo donde el grosor del prepreg entre las capas 1-2 y entre 3-4 no ha sido determinado; el laminado y el grosor serán determinados por el fabricante mientras se revisa el diseño. No todos los fabricantes harán esto por ti, por lo que deberías contactar a un fabricante que pueda soportar tu apilado de capas deseado y ancho de traza para asegurar que alcanzas los objetivos de impedancia.

Si comenzaste tu proyecto de la manera correcta y hablaste primero con tu fabricante, te darán una tabla de apilamiento que especifica los anchos de traza requeridos para una impedancia diseñada. Asumiendo que aprueben tus materiales requeridos o tengan en stock un material sustituto adecuado, te devolverán un apilamiento que está calculado para cumplir con tus requisitos de impedancia con anchos de traza y espaciados especificados (para pares diferenciales). Cuando crees tu tabla de apilamiento en tus dibujos de fabricación, sigue el apilamiento original del fabricante e incluye la especificación de impedancia como una nota al lado de la tabla de apilamiento.

Especifica la Impedancia en Tus Notas de Fabricación

Esto es lo que los diseñadores suelen hacer cuando solo les importa la coincidencia de impedancias, pero no están diseñando la placa en torno a las existencias de materiales de su fabricante. Los laminados de grado FR4 y otros materiales pueden sustituirse entre sí, pero esto podría requerir cambios en los anchos de las pistas en su diseño para alcanzar los objetivos de impedancia. Típicamente, un diseñador elegirá un material que se ajuste a una hoja de especificaciones específica, y que probablemente tenga una propiedad térmica específica que le importe. Luego utilizarán esa constante dieléctrica para determinar el ancho de pista requerido para una impedancia específica.

La impedancia se especificará entonces usando una nota en un dibujo de fabricación de PCB.

REQUISITOS DE IMPEDANCIA:
1. IMPEDANCIA REQUERIDA DE ??? OHMIOS PARA PISTAS DE X.XXX MIL EN CAPAS X, Y, Z.
2. IMPEDANCIA DIFERENCIAL REQUERIDA DE ??? OHMIOS EN PISTAS DE X.XXX MIL / ESPACIAMIENTO DE X.XXX MIL EN CAPAS X, Y, Z.

Esto está bien siempre y cuando sepas que tu fabricante puede sustituir materiales alternativos que asegurarán que la impedancia en cada capa pueda alcanzar tus objetivos. Esta es otra razón más para hablar con tu fabricante temprano; pídeles sus apilados estándar y reglas de diseño, y eliminarás la necesidad de cambios de diseño más tarde.

Cree una Tabla de Impedancia

Una opción es colocar una pequeña tabla en su dibujo de fabricación que resuma todos los requisitos de impedancia en cada capa. Nuevamente, solo está especificando un único ancho y valor de impedancia en esa capa particular. Esto es, o bien la impedancia que determinó a partir de un calculador de apilado, o es el objetivo de impedancia que necesita que el fabricante alcance en su diseño. A continuación, se muestra una simple tabla de impedancia (color) que puede colocar en sus notas de fabricación.

Inclúyalo en un SOW

Las pequeñas tiradas de fabricación con servicios de prototipado rápido casi nunca piden una declaración de trabajo (SOW, por sus siglas en inglés). Generalmente, solo envía sus datos de diseño a través de un portal en línea o por correo electrónico, ellos lo cotizarán y lo pondrán en producción siempre y cuando pase algunos chequeos básicos de DFM. Los pedidos más grandes requerirán que usted (el cliente) presente una declaración de trabajo, y la casa de fabricación agregará su lista de tareas y requisitos para que usted apruebe antes de comenzar la producción.

Cuando comiences la conversación con un fabricante de PCB, no está de más preparar un SOW o una lista de requisitos que incluya tus necesidades de impedancia solo para asegurarte de que entienden. Si solicitaste una revisión de diseño integral, verificarán tu apilamiento y enrutamiento para asegurarse de que has alcanzado la especificación en tu SOW.

¿Qué más necesitas especificar?

Los requisitos de impedancia no son el único punto que necesitas especificar en un diseño, pero es uno de los puntos importantes para las placas de circuito modernas. Aparte de las interfaces digitales de baja velocidad, necesitarás diseñar según una especificación de impedancia y comunicar esto claramente. Hay algunos otros puntos importantes que especificar en tu diseño:

• Dimensiones de serigrafía
• Acabado de la placa
• Unidades en las dimensiones de la placa
• Grosor total de la placa
• Peso del cobre terminado (deseado)
• Tolerancias en las dimensiones de la placa
• Requisito de cumplimiento RoHS
• Requisito de despanelización
• Nivel de Especificación de Rendimiento IPC 6012

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