Kiểm Soát Trở Kháng: Cách Đặc Tả Yêu Cầu của Bạn cho Nhà Sản Xuất PCB

| Created: Tháng Tám 13, 2021

Khoảnh khắc bạn chuyển bảng mạch sang giai đoạn sản xuất có thể khiến bạn lo lắng, đặc biệt là với những thiết kế mới. Để đảm bảo thiết kế của bạn có thể được sản xuất một cách đáng tin cậy, bạn cần phải đảm bảo rằng bạn đã truyền đạt một bộ yêu cầu đầy đủ cho nhà sản xuất và lắp ráp của mình. Một trong những điểm quan trọng cần được chỉ rõ ràng trước khi sản xuất PCB là mục tiêu kiểm soát trở kháng. Điều này giúp ngăn chặn bất kỳ sự nhầm lẫn nào và giúp bạn vượt qua quá trình xem xét thiết kế một cách nhanh chóng.

Cách Thông Báo cho Nhà Sản Xuất PCB về Yêu Cầu Trở Kháng của Bạn

Như rất nhiều câu hỏi được đặt ra trong thiết kế PCB, câu trả lời là: tùy thuộc. Thông thường, câu trả lời là “có”, nhưng nếu bạn làm một số công việc chuẩn bị trước, nhà sản xuất của bạn sẽ không phải bỏ ra nhiều công sức để xác minh các tính toán trở kháng của bạn.

Tất cả các nhà sản xuất cần phải thực hiện một số công việc kỹ thuật đầu vào để đưa bảng mạch của bạn vào quá trình sản xuất. Một số công việc này liên quan đến việc xác minh xem chồng lớp của bạn có thể sản xuất được với nguồn vật liệu của họ hay không, điều này không tránh khỏi ảnh hưởng đến trở kháng. Một số câu hỏi bạn có thể muốn suy nghĩ bao gồm:

Bạn có yêu cầu một số dịch vụ thiết kế từ nhà sản xuất của mình không?
Nhà sản xuất có cần thực hiện bất kỳ kiểm tra hoặc đo lường trở kháng nào không?
Họ có những vật liệu nào sẵn có tại chỗ hoặc thông qua đối tác, và liệu những vật liệu này có phù hợp với thiết kế của bạn không?

Đôi khi, bạn sẽ cần phải chỉ định trở kháng tùy thuộc vào mức dịch vụ bạn mong muốn từ nhà sản xuất của mình. Những nhà sản xuất giá rẻ nhất có thể sẽ không hỏi bạn về trở kháng, họ chỉ sản xuất bất cứ thứ gì bạn cung cấp với sự xem xét tối thiểu. Trong một số trường hợp, một thiết kế đã được kiểm định và thử nghiệm đủ rồi thì nhà sản xuất sẽ cần thực hiện một đánh giá thiết kế nhanh trước khi đưa bảng mạch vào gia công. Tuy nhiên, họ vẫn có thể cần kiểm tra trở kháng của bạn so với bảng xếp chồng và kho vật liệu có sẵn của họ chỉ để chắc chắn rằng họ có thể đạt được mục tiêu trở kháng của bạn. Ở mức dịch vụ cao nhất, nhà sản xuất của bạn đang thiết kế xếp chồng cho bạn và sẽ cho bạn biết bạn cần độ rộng dây dẫn nào để đạt được trở kháng mong muốn.

Nếu bạn xác định bạn cần chỉ định yêu cầu kiểm soát trở kháng cho nhà sản xuất PCB, có một số cách chấp nhận được để làm điều này.

Cung Cấp cho Nhà Sản Xuất Bảng Xếp Chồng của Bạn

Nếu bạn đã tạo một bảng xếp chồng đầy đủ, thì bạn có thể bao gồm thông số kiểm soát trở kháng của mình như một ghi chú cho nhà sản xuất PCB của bạn. Bạn thường sẽ muốn bao gồm các thông tin sau:

Độ rộng dấu vết bạn đã xác định cho trở kháng đơn cuối cần thiết
Lặp lại #1 cho trở kháng vi sai
Lặp lại #1 và #2 cho mỗi lớp
Chỉ định các giá trị này cho mỗi hình dạng đường truyền trên mỗi lớp (coplanar so với microstrip/stripline)

Những điểm này quan trọng cần được chỉ rõ ràng vì các hình dạng dấu vết khác nhau có thể tồn tại trên các lớp khác nhau, và chúng cũng có thể có các giá trị trở kháng khác nhau. Việc hoàn thiện và rõ ràng trong ghi chú sản xuất PCB của bạn là quan trọng. Xác định tất cả độ rộng dấu vết cần thiết để đạt được mục tiêu trở kháng là một trong những phần thiết yếu của kỹ thuật đầu vào mà thông thường nên được thực hiện bởi các nhà thiết kế. Sử dụng máy tính xếp chồng đúng đắn với một trình giải quyết trường tích hợp làm cho việc này trở nên dễ dàng.

PCB fabrication stackup table PCB manufacturing impedance control — Bảng xếp chồng ví dụ được tạo ra bằng công cụ Người vẽ kỹ thuật trong Altium Designer.

Nếu bạn phát triển bảng xếp chồng cho bảng mạch của mình, hãy chắc chắn thêm một ghi chú về độ rộng dấu vết cần thiết để đạt được mục tiêu trở kháng như đã hiển thị ở trên. Hình ảnh trên là một ví dụ nơi độ dày của prepreg giữa các lớp 1-2 và giữa 3-4 chưa được xác định; lớp phủ và độ dày sẽ được xác định bởi nhà sản xuất trong khi thiết kế được xem xét. Không phải tất cả các nhà sản xuất sẽ làm điều này cho bạn, đó là lý do bạn nên liên hệ với một nhà sản xuất có thể hỗ trợ xếp chồng lớp và độ rộng dấu vết mong muốn của bạn để đảm bảo bạn đạt được mục tiêu trở kháng.

Nếu bạn bắt đầu dự án của mình một cách đúng đắn và bạn đã nói chuyện với nhà sản xuất trước, họ sẽ cung cấp cho bạn một bảng xếp chồng chỉ định độ rộng dấu vết cần thiết cho một trở kháng được thiết kế. Giả sử họ chấp thuận vật liệu yêu cầu của bạn hoặc họ có vật liệu thay thế phù hợp, họ sẽ trả lại một bảng xếp chồng được tính toán để đáp ứng yêu cầu trở kháng của bạn với độ rộng dấu vết và khoảng cách được chỉ định (cho các cặp vi sai). Khi bạn tạo bảng xếp chồng của mình trong bản vẽ sản xuất, hãy theo bảng xếp chồng gốc của nhà sản xuất và bao gồm thông số trở kháng như một ghi chú bên cạnh bảng xếp chồng.

Chỉ định Trở Kháng trong Ghi Chú Sản Xuất của Bạn

Đây là điều mà các nhà thiết kế thường làm khi họ chỉ quan tâm đến việc khớp trở kháng, nhưng họ không thiết kế bảng mạch dựa trên nguồn vật liệu của nhà sản xuất. Các loại laminate cấp FR4 và các vật liệu khác có thể được thay thế cho nhau, nhưng điều này có thể yêu cầu thay đổi chiều rộng dấu vết trong thiết kế của bạn để đạt được mục tiêu trở kháng. Thông thường, một nhà thiết kế sẽ chọn một vật liệu phù hợp với một tờ thông số cụ thể, và có lẽ đó là tính chất nhiệt đặc biệt mà họ quan tâm. Họ sẽ sau đó sử dụng hằng số điện môi đó để xác định chiều rộng dấu vết cần thiết cho một trở kháng cụ thể.

Trở kháng sau đó sẽ được chỉ định bằng một ghi chú trong bản vẽ chế tạo PCB.

YÊU CẦU TRỞ KHÁNG:
1. TRỞ KHÁNG ??? OHM YÊU CẦU CHO CÁC DẤU VẾT X.XXX MIL TRÊN CÁC LỚP X, Y, Z.
2. TRỞ KHÁNG ĐỊNH HƯỚNG ??? OHM YÊU CẦU TRÊN CÁC DẤU VẾT X.XXX MIL / KHOẢNG CÁCH X.XXX MIL TRÊN CÁC LỚP X, Y, Z.

Điều này là tốt miễn là bạn biết nhà sản xuất của mình có thể thay thế các vật liệu thay thể sẽ đảm bảo trở kháng ở mỗi lớp có thể đạt được mục tiêu của bạn. Đây là một lý do khác để nói chuyện với nhà sản xuất của bạn sớm; hỏi họ về các cấu trúc chuẩn và quy tắc thiết kế của họ, và bạn sẽ loại bỏ nhu cầu thay đổi thiết kế sau này.

Tạo Bảng Trở Kháng

Một lựa chọn là đặt một bảng nhỏ trong bản vẽ chế tạo của bạn để tóm tắt tất cả các yêu cầu về trở kháng trên mỗi lớp. Một lần nữa, bạn chỉ đang chỉ định một chiều rộng và giá trị trở kháng duy nhất trên lớp đó. Đây hoặc là trở kháng bạn xác định từ một máy tính xếp chồng, hoặc đó là mục tiêu trở kháng bạn cần nhà sản xuất đạt được trong thiết kế của mình. Một bảng trở kháng (màu) đơn giản bạn có thể đặt trong ghi chú chế tạo của mình được hiển thị dưới đây.

PCB manufacturing impedance — Bảng trở kháng mẫu được tạo ra với Draftsman tool in Altium Designer.

Bao Gồm trong SOW

Các đợt sản xuất nhỏ với dịch vụ nguyên mẫu nhanh gần như không bao giờ yêu cầu một bản tuyên bố công việc (SOW). Bạn thường chỉ cần gửi dữ liệu thiết kế của mình thông qua một cổng thông tin trực tuyến hoặc qua email, họ sẽ báo giá, và đưa vào sản xuất miễn là nó vượt qua một số kiểm tra DFM cơ bản. Các đơn hàng lớn hơn sẽ yêu cầu một bản tuyên bố công việc được bạn (khách hàng) nộp, và nhà máy chế tạo sẽ thêm vào danh sách các nhiệm vụ và yêu cầu của họ để bạn phê duyệt trước khi bắt đầu sản xuất.

Khi bạn bắt đầu cuộc trò chuyện với nhà sản xuất PCB, việc chuẩn bị một SOW hoặc danh sách yêu cầu bao gồm cả yêu cầu về trở kháng chỉ để đảm bảo rằng họ hiểu không phải là việc thừa. Nếu bạn yêu cầu một bản đánh giá thiết kế toàn diện, họ sẽ kiểm tra xếp chồng và định tuyến của bạn để đảm bảo bạn đã đạt được thông số kỹ thuật trong SOW của mình.

Bạn Cần Chỉ Rõ Điều Gì Khác?

Yêu cầu về trở kháng không phải là điểm duy nhất bạn cần chỉ rõ trong thiết kế, nhưng đó là một trong những điểm quan trọng đối với các bảng mạch hiện đại. Ngoài các giao diện số tốc độ thấp, bạn sẽ cần thiết kế theo một thông số trở kháng và truyền đạt điều này một cách rõ ràng. Có một số điểm quan trọng khác cần chỉ rõ trong thiết kế của bạn:

Kích thước lớp silkscreen
Lớp phủ hoàn thiện
Đơn vị trên kích thước bảng mạch
Độ dày tổng của bảng mạch
Trọng lượng đồng hoàn thiện (mong muốn)
Sai số trên kích thước bảng mạch
Yêu cầu tuân thủ RoHS
Yêu cầu tách bảng mạch
Mức độ quy định hiệu suất IPC 6012

Để giúp bạn chuẩn bị cho việc sản xuất PCB và đảm bảo các yêu cầu về kiểm soát trở kháng được đáp ứng, sử dụng công cụ Draftsman trong Altium Designer®. Khi bạn đã hoàn thành thiết kế và muốn gửi các tệp cho nhà sản xuất, nền tảng Altium 365™ giúp việc hợp tác và chia sẻ dự án của bạn trở nên dễ dàng.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.

Overview of PCB Design Output Files Generating Gerber Files Push to Manufacturing with Altium 365 Project Release Design Documentation Features in Altium Designer

About Author

Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.