インピーダンス制御：PCBメーカーに要件を指定する方法

基板を製造に移行する瞬間は、特に新しい設計の場合、神経をすり減らすことがあります。設計が確実に生産できるようにするためには、製造業者と組み立て業者に完全な要件セットを伝えることが必要です。PCB製造前に明確に指定する必要がある重要な点の一つがインピーダンス制御目標です。これにより、混乱を防ぎ、設計レビュープロセスを迅速に進めることができます。

PCB製造業者にインピーダンス要件を伝える方法

PCB設計で尋ねられる多くの質問と同様に、答えは「それによる」です。通常、答えは「はい」ですが、前もっていくつかの準備をしておけば、製造業者はインピーダンス計算を確認するために多くの努力をする必要はありません。

製造業者は、基板を製造に移すためにある程度のフロントエンドエンジニアリングを行う必要があります。これには、スタックアップが彼らの材料在庫で製造可能かどうかを確認することが含まれ、これは必然的にインピーダンスに影響します。考えるべきいくつかの質問は次のとおりです：

• 製造業者から何らかの設計サービスを依頼していますか？
• 製造業者は、テストやインピーダンス測定を行う必要がありますか？
• 彼らが社内またはパートナーを通じてどのような材料を持っているか、それらがあなたの設計で機能するかどうか。

時には、製造業者から求められるサービスレベルに応じてインピーダンスを指定する必要があります。最も安価な製造業者はインピーダンスについて尋ねることさえなく、最小限のレビューであなたが提供したものをそのまま製造するでしょう。場合によっては、設計が十分に資格を得てテストされているため、製造業者はボードを製造に入れる前に迅速な設計レビューを行う必要があります。しかし、彼らはまだあなたのインピーダンスを彼らのスタックアップテーブルと利用可能な材料在庫と照らし合わせて、あなたのインピーダンス目標に達することができるかどうかを確認する必要があるかもしれません。最高のサービスレベルでは、製造業者があなたのスタックアップを設計し、所望のインピーダンスに達するために必要なトレース幅を教えてくれます。

PCB製造業者にインピーダンス制御要件を指定する必要があると判断した場合、これを行う受け入れられる方法がいくつかあります。

製造業者にスタックアップテーブルを提供する

完全なスタックアップテーブルを作成した場合、そのインピーダンス制御仕様をPCB製造業者に向けたメモとして含めることができます。通常、以下の情報を含めることを望むでしょう：

1. 必要な単一終端インピーダンスのために決定したトレース幅
2. 差動インピーダンスのために#1を繰り返す
3. #1と#2を各レイヤーで繰り返す
4. 各レイヤーの各伝送線路ジオメトリ（コプレーナー対マイクロストリップ/ストリップライン）にこれらの値を指定する

これらのポイントは、異なるレイヤーに異なるトレースジオメトリが存在する可能性があり、それらが異なるインピーダンス値を持つ可能性があるため、明確に指定することが重要です。PCB製造ノートでは、完全で明確であることが重要です。インピーダンス目標に到達するために必要なすべてのトレース幅を決定することは、通常デザイナーによって実行されるべき前工程エンジニアリングの重要な部分の一つです。統合フィールドソルバーを備えた適切なスタックアップ計算機を使用することで、これが容易になります。

ボードのスタックアップ表を作成する場合は、上記のようにインピーダンス目標を達成するために必要なトレース幅についての注記を追加してください。上の画像は、レイヤー1-2および3-4の間のプリプレグの厚さが未定である例です。ラミネートと厚さは、設計がレビューされる間に製造業者によって決定されます。すべての製造業者がこれを行ってくれるわけではないため、望むレイヤースタックとトレース幅をサポートできる製造業者に連絡し、インピーダンス目標を達成できるようにすることが重要です。

プロジェクトを正しい方法で開始し、最初に製造業者と話をした場合、彼らは設計されたインピーダンスに必要なトレース幅を指定したスタックアップ表を提供します。彼らが必要な材料を承認する場合、または適切な代替材料を在庫している場合、指定されたトレース幅とスペーシング（差動ペア用）でインピーダンス要件を満たすように計算されたスタックアップを返します。製造図面でスタックアップ表を作成するときは、製造業者の元のスタックアップに従い、スタックアップ表の隣にインピーダンス仕様を注記として含めてください。

製造ノートにインピーダンスを指定する

これは、設計者がインピーダンスマッチングのみを気にしているが、製造業者の材料在庫を基にボードを設計していない場合によく行うことです。FR4グレードの積層材料やその他の材料は互いに代替可能ですが、インピーダンス目標を達成するためには設計内のトレース幅を変更する必要があるかもしれません。通常、設計者は特定のスラッシュシートに準拠する材料を選択し、それはおそらく彼らが気にする特定の熱特性を持っています。その後、その誘電率定数を使用して特定のインピーダンスに必要なトレース幅を決定します。

インピーダンスは、PCB製造図面の注記を使用して指定されます。

インピーダンス要件：
1. ??? オームのインピーダンスがレイヤーX、Y、ZのX.XXXミルのトレースに必要。
2. ??? オームの差動インピーダンスがレイヤーX、Y、ZのX.XXXミルのトレース / X.XXXミルの間隔に必要。

これは、製造業者が各レイヤーのインピーダンス目標を達成するために代替材料を用意できることを知っている限り問題ありません。これは、早期に製造業者に連絡するもう一つの理由です。彼らの標準的なスタックアップと設計ルールを尋ねれば、後で設計変更の必要性をなくすことができます。

インピーダンス表を作成する

一つの選択肢は、各層のインピーダンス要件をまとめた小さな表を製造図面に配置することです。再び、特定の層における単一の幅とインピーダンス値のみを指定しています。これは、スタックアップ計算機から決定したインピーダンスであるか、または設計で製造業者に達成してもらう必要があるインピーダンス目標です。製造ノートに配置できるシンプルな（カラー）インピーダンス表を以下に示します。

SOWに含める

小規模な製造ロットでの迅速なプロトタイピングサービスでは、作業指示書（SOW）をほとんど求められることはありません。一般的には、オンラインポータルやメールを通じて設計データを提出し、見積もりを受け取り、基本的なDFMチェックを通過する限り、生産に入ります。大量注文では、顧客であるあなたが作業指示書を提出し、製造業者が生産開始前に承認するためのタスクリストと要件を追加します。

PCBメーカーとの会話を始めるとき、インピーダンス要件を含むSOW（作業指示書）や要件リストをまとめておくと良いでしょう。これにより、彼らが要件を理解していることを確認できます。包括的な設計レビューを依頼した場合、彼らはあなたのスタックアップとルーティングをチェックし、SOWの仕様を満たしていることを確認します。

他に指定する必要があることは何ですか？

インピーダンス要件は、設計で指定する必要がある唯一のポイントではありませんが、現代の回路基板にとって重要なポイントの一つです。低速のデジタルインターフェースを除いて、インピーダンス仕様に従って設計し、これを明確に伝える必要があります。設計で指定する必要がある他の重要なポイントは次のとおりです：

• シルクスクリーンの寸法
• 仕上げめっき
• 基板上の単位
• 基板の全厚
• 希望する完成銅重量
• 基板寸法の公差
• RoHS適合要件
• デパネライゼーション要件
• IPC 6012 性能仕様レベル

PCB製造の準備を助け、インピーダンス制御要件が満たされることを確実にするために、DraftsmanツールをAltium Designer®で使用してください。設計が完了し、製造業者にファイルをリリースしたい場合、Altium 365™プラットフォームを使用すると、プロジェクトの共有やコラボレーションが簡単になります。

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