Kontrola impedancji: Jak określić swoje wymagania dla producentów PCB

Ten moment, gdy przekazujesz płytkę do produkcji, może być stresujący, szczególnie w przypadku nowych projektów. Aby zapewnić, że Twój projekt może być niezawodnie produkowany, musisz upewnić się, że przekazujesz kompletny zestaw wymagań swojemu producentowi i montażowiście. Jednym z ważnych punktów, które muszą być jasno określone przed produkcją PCB, są cele kontroli impedancji. Pomaga to uniknąć wszelkich nieporozumień i przyspiesza proces przeglądu projektu.

Jak przekazać producentom PCB wymagania dotyczące impedancji

Tak jak wiele pytań, które pojawiają się w projektowaniu PCB, odpowiedź brzmi: to zależy. Zazwyczaj odpowiedź brzmi „tak”, ale jeśli wykonasz pewne prace wstępne, Twój producent nie będzie musiał wkładać dużo wysiłku, aby zweryfikować Twoje obliczenia impedancji.

Wszyscy producenci muszą wykonać pewien poziom inżynierii wstępnej, aby wprowadzić Twoją płytę do produkcji. Część z tego będzie dotyczyć weryfikacji, czy Twój układ warstw jest wykonalny z ich zapasami materiałów, co nieuchronnie wpływa na impedancję. Niektóre pytania, które warto sobie zadać, to:

• Czy prosisz o pewne usługi projektowe od swojego producenta?
• Czy producent musi przeprowadzić jakieś testy lub pomiary impedancji?
• Jakie materiały mają dostępne wewnętrznie lub za pośrednictwem partnerów i czy będą one odpowiednie dla Twojego projektu?

Czasami będziesz musiał określić impedancję w zależności od poziomu usług, którego oczekujesz od swojego producenta. Najtańsi producenci prawdopodobnie nawet nie zapytają Cię o impedancję, po prostu wyprodukują cokolwiek im dostarczysz z minimalną weryfikacją. W niektórych przypadkach projekt został wystarczająco zakwalifikowany i przetestowany, że producent będzie musiał przeprowadzić szybką weryfikację projektu przed rozpoczęciem produkcji płyty. Jednakże, mogą oni nadal potrzebować sprawdzić Twoją impedancję względem ich tabeli układów warstw i dostępnych zapasów materiałów, aby upewnić się, że mogą osiągnąć Twój cel impedancyjny. Na najwyższym poziomie usług, Twój producent projektuje dla Ciebie układ warstw i powie Ci, jaką szerokość ścieżki musisz osiągnąć, aby uzyskać pożądaną impedancję.

Jeśli ustalisz, że musisz określić wymagania dotyczące kontroli impedancji dla producenta PCB, istnieje kilka akceptowalnych sposobów, aby to zrobić.

Podaj Producentowi Tabelę Układu Warstw

Jeśli stworzyłeś kompletną tabelę układu warstw, możesz dołączyć swoją specyfikację kontroli impedancji jako notatkę dla producenta PCB. Zazwyczaj będziesz chciał zawrzeć następujące informacje:

1. Szerokość ścieżki, którą ustaliłeś dla wymaganej impedancji jednostronnej
2. Powtórz punkt #1 dla impedancji różnicowej
3. Powtórz punkty #1 i #2 dla każdej warstwy
4. Określ te wartości dla każdej geometrii linii transmisyjnej na każdej warstwie (koplanarna vs. mikropasek/striplina)

Te punkty są ważne, aby określić wyraźnie, ponieważ na różnych warstwach mogą występować różne geometrie ścieżek, które mogą również mieć różne wartości impedancji. Ważne jest, aby być kompletnym i jasnym w swoich notatkach dotyczących fabrykacji PCB. Określenie wszystkich szerokości ścieżek wymaganych do osiągnięcia celów impedancyjnych jest jedną z istotnych części inżynierii wstępnej, którą zwykle powinni wykonywać projektanci. Użycie odpowiedniego kalkulatora układu z zintegrowanym rozwiązaniem polowym ułatwia to zadanie.

Jeśli opracowujesz tabelę układu warstw dla swojej płytki, upewnij się, że dodasz notatkę o wymaganej szerokości ścieżki, aby osiągnąć cel impedancyjny, jak pokazano powyżej. Powyższy obrazek jest przykładem, gdzie grubość prepregu między warstwami 1-2 oraz między 3-4 nie została określona; laminat i grubość zostaną określone przez producenta podczas przeglądu projektu. Nie wszyscy producenci zrobią to za Ciebie, dlatego powinieneś skontaktować się z producentem, który może obsłużyć pożądany układ warstw i szerokość ścieżki, aby upewnić się, że osiągniesz cele impedancyjne.

Jeśli rozpocząłeś swój projekt w odpowiedni sposób i najpierw porozmawiałeś z producentem, dostaniesz od nich tabelę układu warstw, która określa wymagane szerokości ścieżek dla zaprojektowanej impedancji. Zakładając, że zaakceptują wymagane materiały lub mają w magazynie odpowiedni materiał zamienny, zwrócą układ warstw, który jest obliczony tak, aby spełnić Twoje wymagania impedancyjne z określonymi szerokościami ścieżek i odstępami (dla par różnicowych). Kiedy tworzysz swoją tabelę układu warstw w rysunkach produkcyjnych, postępuj zgodnie z oryginalnym układem warstw producenta i dołącz specyfikację impedancji jako notatkę obok tabeli układu warstw.

Określ Impedancję w Swoich Notatkach Produkcyjnych

Oto co projektanci często robią, gdy zależy im tylko na dopasowaniu impedancji, ale nie projektują płyty wokół zapasów materiałów swojego producenta. Laminaty klasy FR4 i inne materiały mogą być zastępowane przez siebie, ale może to wymagać zmian szerokości ścieżek w projekcie, aby osiągnąć cele impedancji. Zazwyczaj projektant wybierze materiał, który odpowiada określonej specyfikacji, i który prawdopodobnie ma specyficzną właściwość termiczną, na której mu zależy. Następnie użyje tej stałej dielektrycznej do określenia wymaganej szerokości ścieżki dla określonej impedancji.

Impedancja będzie następnie określona za pomocą notatki na rysunku fabrykacyjnym PCB.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE IMPEDANCJI:
1. WYMAGANA IMPEDANCJA ??? OHM DLA ŚCIEŻEK O SZEROKOŚCI X.XXX MIL NA WARSTWACH X, Y, Z.
2. WYMAGANA RÓŻNICOWA IMPEDANCJA ??? OHM NA ŚCIEŻKACH O SZEROKOŚCI X.XXX MIL / ROZSTĘP X.XXX MIL NA WARSTWACH X, Y, Z.

To jest w porządku, dopóki wiesz, że twój producent może zastąpić alternatywne materiały, które zapewnią impedancję na każdej warstwie, aby osiągnąć twoje cele. To kolejny powód, by porozmawiać z producentem wcześnie; poproś ich o standardowe układy warstw i zasady projektowania, a unikniesz potrzeby wprowadzania zmian w projekcie później.

Utwórz tabelę impedancji

Jedną z opcji jest umieszczenie małej tabeli na rysunku produkcyjnym, która podsumowuje wszystkie wymagania dotyczące impedancji na każdej warstwie. Znowu, określasz tylko pojedynczą szerokość i wartość impedancji na tej konkretnej warstwie. Jest to albo impedancja, którą określiłeś za pomocą kalkulatora układu warstw, albo cel impedancji, który musi osiągnąć producent w twojej konstrukcji. Poniżej pokazano prostą tabelę impedancji (kolor), którą możesz umieścić w swoich notatkach produkcyjnych.

Dołącz to do SOW

Małe serie produkcyjne z usługami szybkiego prototypowania prawie nigdy nie wymagają oświadczenia o pracach (SOW). Zazwyczaj po prostu przesyłasz swoje dane projektowe przez portal online lub za pośrednictwem e-maila, oni wycenią projekt i uruchomią produkcję, o ile przejdzie ona pewne podstawowe kontrole DFM. Większe zamówienia będą wymagały od Ciebie (klienta) przedłożenia oświadczenia o pracach, a zakład produkcyjny doda do niego swoją listę zadań i wymagań, które musisz zatwierdzić przed rozpoczęciem produkcji.

Gdy rozpoczynasz rozmowę z producentem PCB, nie zaszkodzi przygotować SOW (Statement of Work) lub listę wymagań, która obejmuje Twoje wymagania dotyczące impedancji, aby upewnić się, że zostały zrozumiane. Jeśli poprosiłeś o kompleksową recenzję projektu, sprawdzą oni Twój układ warstw i trasowanie, aby upewnić się, że spełniasz specyfikację zawartą w Twoim SOW.

Co jeszcze musisz określić?

Wymagania dotyczące impedancji to nie jedyny punkt, który musisz określić w projekcie, ale jest to jeden z ważnych punktów dla nowoczesnych płyt obwodów drukowanych. Oprócz interfejsów cyfrowych o niższej prędkości, musisz zaprojektować zgodnie ze specyfikacją impedancji i jasno to komunikować. Istnieją również inne ważne punkty, które należy określić w swoim projekcie:

• Wymiary sitodruku
• Wykończenie powłoki
• Jednostki wymiarów płytki
• Całkowita grubość płytki
• Żądana waga miedzi po zakończeniu
• Tolerancje wymiarów płytki
• Wymóg zgodności z RoHS
• Wymóg depanelizacji
• Poziom specyfikacji wydajności IPC 6012

Aby przygotować się do produkcji PCB i zapewnić spełnienie wymagań kontroli impedancji, użyj narzędzia Draftsman w Altium Designer®. Gdy zakończysz projektowanie i będziesz chciał przekazać pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Dopiero zaczynamy odkrywać możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.