Controllo dell'Impedenza: Come Specificare i Tuoi Requisiti per i Produttori di PCB

Quel momento in cui si passa una scheda alla produzione può essere fonte di nervosismo, specialmente per i nuovi progetti. Per assicurarsi che il proprio design possa essere prodotto in modo affidabile, è necessario comunicare un insieme completo di requisiti al proprio fabbricante e assemblatore. Uno dei punti importanti che deve essere chiaramente specificato prima della produzione del PCB è il controllo dell'impedenza. Questo aiuta a prevenire qualsiasi confusione e ti aiuta a superare il processo di revisione del design rapidamente.

Come Comunicare ai Produttori di PCB le Tue Esigenze di Impedenza

Come per molte domande che vengono poste nella progettazione dei PCB, la risposta è: dipende. Solitamente, la risposta è "sì", ma se fai un po' di lavoro preparatorio in anticipo, il tuo produttore non dovrà impegnarsi molto per verificare i tuoi calcoli di impedenza.

Tutti i produttori devono eseguire un certo livello di ingegneria preliminare per portare la tua scheda alla fabbricazione. Parte di ciò riguarda la verifica che il tuo stackup sia realizzabile con i loro stock di materiali, il che inevitabilmente influisce sull'impedenza. Alcune domande a cui potresti voler pensare includono:

• Stai richiedendo alcuni servizi di progettazione dal tuo produttore?
• Il fabbricante deve eseguire dei test o misurazioni dell'impedenza?
• Quali materiali hanno disponibili internamente o tramite partner e questi sono adatti al tuo progetto?

A volte, potresti dover specificare l'impedenza a seconda del livello di servizio che stai cercando dal tuo produttore. I fabbricanti più economici probabilmente non ti chiederanno nemmeno dell'impedenza, si limiteranno a produrre ciò che gli fornisci con una revisione minima. In alcuni casi, un progetto è stato sufficientemente qualificato e testato affinché un produttore debba eseguire una rapida revisione del design prima di mettere la scheda in fabbricazione. Tuttavia, potrebbero comunque dover controllare la tua impedenza rispetto alle loro tabelle di impilamento e alle scorte di materiali disponibili, solo per essere sicuri di poter raggiungere il tuo obiettivo di impedenza. Al livello di servizio più alto, il tuo fabbricante sta progettando il tuo impilamento per te e ti dirà quale larghezza di traccia hai bisogno per raggiungere un'impedenza desiderata.

Se determini che devi specificare i requisiti di controllo dell'impedenza per un produttore di PCB, ci sono diversi modi accettabili per farlo.

Fornisci al Tuo Fabbricante una Tabella di Impilamento

Se hai creato una tabella di impilamento completa, allora puoi includere la tua specifica di controllo dell'impedenza come nota per il tuo produttore di PCB. Di solito vorrai includere le seguenti informazioni:

1. Larghezza della traccia che hai determinato per un'impedenza single-ended richiesta
2. Ripeti il punto #1 per l'impedenza differenziale
3. Ripeti i punti #1 e #2 per ogni strato
4. Specifica questi valori per ogni geometria della linea di trasmissione su ogni strato (coplanare vs. microstrip/stripline)

È importante specificare chiaramente questi punti poiché possono essere presenti diverse geometrie delle tracce su strati differenti, e potrebbero anche avere valori di impedenza diversi. È importante essere completi e chiari nelle note di fabbricazione del PCB. La determinazione di tutte le larghezze delle tracce necessarie per raggiungere gli obiettivi di impedenza è una delle parti essenziali dell'ingegneria front-end che normalmente dovrebbe essere eseguita dai progettisti. Utilizzare il giusto calcolatore di stackup con un risolutore di campo integrato rende questo processo semplice.

Se sviluppi una tabella di impilamento per la tua scheda, assicurati di aggiungere una nota riguardante la larghezza del tracciato richiesta per raggiungere un obiettivo di impedenza come mostrato sopra. L'immagine sopra è un esempio in cui lo spessore del prepreg tra i livelli 1-2 e tra 3-4 non è stato determinato; il laminato e lo spessore saranno determinati dal fabbricante mentre il progetto viene revisionato. Non tutti i fabbricanti faranno questo per te, motivo per cui dovresti contattare un fabbricante che può supportare il tuo desiderato impilamento di strati e larghezza del tracciato per assicurarti di raggiungere gli obiettivi di impedenza.

Se hai iniziato il tuo progetto nel modo corretto e hai parlato prima con il tuo fabbricante, ti forniranno una tabella di impilamento che specifica le larghezze del tracciato richieste per un'impedenza progettata. Supponendo che approvino i materiali richiesti o che dispongano di un materiale sostitutivo adatto, restituiranno un impilamento calcolato per soddisfare i tuoi requisiti di impedenza con larghezze del tracciato e spaziature specificate (per coppie differenziali). Quando crei la tua tabella di impilamento nei tuoi disegni di fabbricazione, segui l'impilamento originale del fabbricante e includi la specifica di impedenza come nota accanto alla tabella di impilamento.

Specifica l'Impedenza nelle Tue Note di Fabbricazione

Ecco cosa fanno spesso i progettisti quando si preoccupano solo dell'adattamento dell'impedenza, ma non stanno progettando la scheda tenendo conto delle scorte di materiali del loro produttore. I laminati di grado FR4 e altri materiali possono essere sostituiti l'uno con l'altro, ma ciò potrebbe richiedere modifiche alle larghezze delle tracce nel tuo progetto per raggiungere gli obiettivi di impedenza. Tipicamente, un progettista sceglierà un materiale che si conforma a uno specifico foglio di specifiche, e che probabilmente ha una proprietà termica specifica di cui si preoccupa. Utilizzeranno quindi quella costante dielettrica per determinare la larghezza della traccia necessaria per una specifica impedenza.

L'impedenza sarà poi specificata utilizzando una nota in un disegno di fabbricazione della PCB.

REQUISITI DI IMPEDENZA:
1. IMPEDENZA DI ??? OHM RICHIESTA PER TRACCE DI X.XXX MIL SU STRATI X, Y, Z.
2. IMPEDENZA DIFFERENZIALE DI ??? OHM RICHIESTA SU TRACCE DI X.XXX MIL / SPAZIATURA DI X.XXX MIL SU STRATI X, Y, Z.

Questo va bene finché sai che il tuo fabbricante può sostituire materiali alternativi che garantiranno l'impedenza in ogni strato per raggiungere i tuoi obiettivi. Questo è un altro motivo per parlare con il tuo fabbricante in anticipo; chiedi loro i loro stackup standard e le regole di progettazione, e eliminerai la necessità di modifiche al progetto in seguito.

Crea una Tabella di Impedenza

Un'opzione è quella di inserire una piccola tabella nel disegno di fabbricazione che riassume tutti i requisiti di impedenza su ogni strato. Ancora una volta, stai specificando solo una larghezza e un valore di impedenza su quel particolare strato. Questo è o l'impedenza che hai determinato da un calcolatore di stackup, o è l'obiettivo di impedenza che hai bisogno che il fabbricante raggiunga nel tuo progetto. Di seguito è mostrata una semplice tabella di impedenza (a colori) che puoi inserire nelle tue note di fabbricazione.

Includila in un SOW

Le piccole serie di produzione con servizi di prototipazione rapida quasi mai chiedono una dichiarazione di lavoro (SOW). Generalmente, invii i tuoi dati di progetto tramite un portale online o via email, ti faranno un preventivo e lo metteranno in produzione a patto che superi alcuni controlli DFM di base. Gli ordini più grandi richiederanno che tu (il cliente) presenti una dichiarazione di lavoro, e la casa di fabbricazione aggiungerà la loro lista di compiti e requisiti per la tua approvazione prima di iniziare la produzione.

Quando inizi la conversazione con un produttore di PCB, non guasta preparare un SOW (Statement of Work) o un elenco di requisiti che includa le tue esigenze di impedenza, solo per assicurarti che capiscano. Se hai richiesto una revisione completa del progetto, controlleranno il tuo stackup e il routing per assicurarsi che tu abbia rispettato le specifiche nel tuo SOW.

Cosa Altro Devi Specificare?

Le esigenze di impedenza non sono l'unico punto che devi specificare in un progetto, ma è uno dei punti importanti per le moderne schede di circuito. Oltre alle interfacce digitali a bassa velocità, dovrai progettare secondo una specifica di impedenza e comunicare chiaramente questo aspetto. Ci sono alcuni altri punti importanti da specificare nel tuo progetto:

• Dimensioni del serigrafato
• Rivestimento finale
• Unità sulle dimensioni della scheda
• Spessore totale della scheda
• Peso del rame finito (desiderato)
• Tolleranze sulle dimensioni della scheda
• Requisito di conformità RoHS
• Requisito di depanelizzazione
• Livello di Specifica di Prestazione IPC 6012

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