Controle de Impedância: Como Especificar Seus Requisitos para Fabricantes de PCB

Aquele momento em que você transiciona uma placa para a fabricação pode ser angustiante, especialmente para novos designs. Para garantir que seu design possa ser produzido de forma confiável, você precisa se certificar de comunicar um conjunto completo de requisitos para seu fabricante e montador. Um dos pontos importantes que precisa ser claramente especificado antes da fabricação da PCB é os alvos de controle de impedância. Isso ajuda a prevenir qualquer confusão e ajuda você a passar pelo processo de revisão do design rapidamente.

Como Informar aos Fabricantes de PCBs Seus Requisitos de Impedância

Como tantas perguntas que são feitas no design de PCBs, a resposta é: depende. Geralmente, a resposta é “sim”, mas se você fizer um trabalho prévio de preparação, seu fabricante não terá que se esforçar muito para verificar seus cálculos de impedância.

Todos os fabricantes precisam fazer algum nível de engenharia preliminar para levar sua placa à fabricação. Parte disso estará relacionado a verificar se seu empilhamento é fabricável com seus estoques de materiais, o que inevitavelmente afeta a impedância. Algumas perguntas que você pode querer considerar incluem:

• Você está solicitando alguns serviços de design do seu fabricante?
• O fabricante precisa realizar algum teste ou medição de impedância?
• Quais materiais eles têm disponíveis internamente ou através de parceiros, e estes serão adequados para o seu design?

Às vezes, você precisará especificar a impedância dependendo do nível de serviço que está buscando do seu fabricante. Os fabricantes mais baratos provavelmente nem vão perguntar sobre a impedância, eles simplesmente produzirão o que você fornecer com revisão mínima. Em alguns casos, um design foi suficientemente qualificado e testado de modo que o fabricante precisará realizar uma rápida revisão do design antes de colocar a placa em fabricação. No entanto, eles ainda podem precisar verificar sua impedância contra suas tabelas de empilhamento e estoques de materiais disponíveis apenas para ter certeza de que podem alcançar seu objetivo de impedância. No nível de serviço mais alto, seu fabricante está projetando seu empilhamento para você e informará qual largura de trilha você precisa para alcançar uma impedância desejada.

Se você determinar que precisa especificar requisitos de controle de impedância para um fabricante de PCB, existem várias maneiras aceitáveis de fazer isso.

Forneça ao Seu Fabricante uma Tabela de Empilhamento

Se você criou uma tabela de empilhamento completa, então você pode incluir sua especificação de controle de impedância como uma nota para o seu fabricante de PCB. Você geralmente vai querer incluir as seguintes informações:

1. Largura de trilha que você determinou para uma impedância de extremidade única necessária
2. Repita o #1 para impedância diferencial
3. Repita o #1 e #2 para cada camada
4. Especifique esses valores para cada geometria de linha de transmissão em cada camada (coplanar vs. microstrip/stripline)

Esses pontos são importantes para especificar claramente, pois diferentes geometrias de trilhas podem estar presentes em diferentes camadas, e elas também podem ter diferentes valores de impedância. É importante ser completo e claro nas suas notas de fabricação de PCB. A determinação de todas as larguras de trilhas necessárias para alcançar os alvos de impedância é uma das partes essenciais da engenharia de front-end que normalmente deve ser realizada pelos designers. Usar o calculador de empilhamento certo com um solucionador de campo integrado facilita isso.

Se você desenvolver uma tabela de empilhamento para sua placa, certifique-se de adicionar uma nota sobre a largura de trilha necessária para atingir um alvo de impedância, conforme mostrado acima. A imagem acima é um exemplo onde a espessura do prepreg entre as camadas 1-2 e entre 3-4 não foi determinada; o laminado e a espessura serão determinados pelo fabricante enquanto o design é revisado. Nem todos os fabricantes farão isso por você, o que é por que você deve entrar em contato com um fabricante que possa suportar o empilhamento de camadas e largura de trilha desejados para garantir que você atinja os alvos de impedância.

Se você iniciou seu projeto da maneira correta e conversou com seu fabricante primeiro, eles fornecerão uma tabela de empilhamento que especifica as larguras de trilha necessárias para uma impedância projetada. Supondo que eles aprovem os materiais necessários ou eles tenham em estoque um material substituto adequado, eles retornarão um empilhamento calculado para atender aos seus requisitos de impedância com larguras de trilha e espaçamento especificados (para pares diferenciais). Quando você criar sua tabela de empilhamento em seus desenhos de fabricação, siga o empilhamento original do fabricante e inclua a especificação de impedância como uma nota ao lado da tabela de empilhamento.

Especifique a Impedância em Suas Notas de Fabricação

Isso é o que os projetistas costumam fazer quando se preocupam apenas com a correspondência de impedância, mas não estão projetando a placa em torno dos estoques de materiais do fabricante. Laminados de grau FR4 e outros materiais podem ser substituídos uns pelos outros, mas isso pode exigir alterações nas larguras das trilhas em seu projeto para atingir os objetivos de impedância. Tipicamente, um projetista escolherá um material que se conforma a uma folha de especificações específica, e que provavelmente possui uma propriedade térmica específica com a qual se preocupam. Eles então usarão essa constante dielétrica para determinar a largura da trilha necessária para uma impedância específica.

A impedância será então especificada usando uma nota em um desenho de fabricação de PCB.

REQUISITOS DE IMPEDÂNCIA:
1. IMPEDÂNCIA DE ??? OHMS REQUERIDA PARA TRILHAS DE X.XXX MIL EM CAMADAS X, Y, Z.
2. IMPEDÂNCIA DIFERENCIAL DE ??? OHMS REQUERIDA EM TRILHAS DE X.XXX MIL / ESPAÇAMENTO DE X.XXX MIL EM CAMADAS X, Y, Z.

Isso é aceitável desde que você saiba que seu fabricante pode substituir materiais alternativos que garantirão a impedância em cada camada para atingir seus alvos. Esta é mais uma razão para conversar com seu fabricante cedo; peça a eles seus empilhamentos padrão e regras de design, e você eliminará a necessidade de alterações de design mais tarde.

Crie uma Tabela de Impedância

Uma opção é colocar uma pequena tabela no seu desenho de fabricação que resume todos os requisitos de impedância em cada camada. Novamente, você está especificando apenas uma largura e um valor de impedância naquela camada específica. Isso é ou a impedância que você determinou a partir de um calculador de empilhamento, ou é o objetivo de impedância que você precisa que o fabricante atinja no seu design. Uma tabela de impedância simples (colorida) que você pode colocar nas suas notas de fabricação é mostrada abaixo.

Inclua em um SOW

Pequenas produções com serviços de prototipagem rápida quase nunca pedem uma declaração de trabalho (SOW). Geralmente, você apenas envia seus dados de design através de um portal online ou por e-mail, eles farão um orçamento, e colocarão em produção desde que passe por algumas verificações básicas de DFM. Pedidos maiores exigirão uma declaração de trabalho a ser submetida por você (o cliente), e a casa de fabricação adicionará sua lista de tarefas e requisitos para você aprovar antes de iniciar a produção.

Quando você está iniciando a conversa com um fabricante de PCB, não é má ideia montar um SOW (Statement of Work) ou uma lista de requisitos que inclua suas necessidades de impedância, apenas para garantir que eles entendam. Se você solicitou uma revisão de design abrangente, eles verificarão seu empilhamento e roteamento para garantir que você atendeu à especificação no seu SOW.

O Que Mais Você Precisa Especificar?

Requisitos de impedância não são o único ponto que você precisa especificar em um design, mas é um dos pontos importantes para placas de circuito modernas. Além das interfaces digitais de baixa velocidade, você precisará projetar para uma especificação de impedância e comunicar isso claramente. Há alguns outros pontos importantes a especificar no seu design:

• Dimensões do silkscreen
• Acabamento de placa
• Unidades nas dimensões da placa
• Espessura total da placa
• Peso do cobre acabado (desejado)
• Tolerâncias nas dimensões da placa
• Requisito de conformidade com RoHS
• Requisito de despanelização
• Nível de Especificação de Desempenho IPC 6012

Para ajudá-lo a se preparar para a fabricação de PCB e garantir que os requisitos de controle de impedância sejam atendidos, use a ferramenta Draftsman no Altium Designer®. Quando você terminar seu projeto e quiser liberar os arquivos para seu fabricante, a plataforma Altium 365™ facilita a colaboração e o compartilhamento de seus projetos.

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