精度線電阻PCB制作方法
隨著PCB功能化和高性能化發(fā)展,PCB則出現(xiàn)了眾多特殊要求的產品,迎合客戶對于產品特性的需求。
列:根據(jù)某要求,制作一款在PCB上實現(xiàn)既定布線方式的精準線電阻控制要求的產品??蛻糍Y料給定了總走線長度(6413mm),線寬要求在0.2mm左右,線電阻控制16Ω±10Ω,允許適當調整。根據(jù)實際制程能力,首先計算出匹配的線寬和銅厚范圍,再制作出滿足阻抗要求的PCB產品。
1.理論計算
客戶電阻控制板設計圖案如圖1所示,只有BOT面有較長的電阻線,總線長6413mm,線寬預先按0.2mm算,TOP面較寬0.4mm,線長15.8mm。電阻控制面只有BOT面。

圖1客戶電阻控制板設計圖案
6413mm長,0.2mm寬的銅導線在不同銅厚下的電阻理論計算值如下表。R=ρ×L/S,ρ為材料電阻率1.75×10-8Ω×m,L為導線長度6413mm,S為導線橫截面積,實際電阻上下限分別為:17.6Ω和14.4Ω。理論計算當銅厚在35μm時,0.2mm寬6413mm長的導線才能達到理想電阻值16Ω。

實際制作表銅控制35μm左右。此板孔銅要求最小18μm,考慮到板厚0.5mm,最孔孔徑0.35mm,鉆孔厚徑比在1.4左右,電鍍灌孔率以90%計算,面銅電鍍層厚度至少在20μm左右,所以底銅選擇應為15μm,選擇1oz/3oz起鍍銅厚最理想。
根據(jù)客戶的電阻要求,計算線寬公差范圍如下表2。根據(jù)下表計算結果,控制銅厚理論最優(yōu)區(qū)間32μm到40μm之間。

實際設計該PCB的制作流程為正片,正片制作更便于線寬公差控制,得到更精準的電阻。
2.過程控制
2.1.板電后面銅
板電銅厚8μm,實際板電后量測量2PNL板的面銅,量測后計算銅厚分布Cpk為1.4>1.33,如表3和圖2,板電均勻性比較理想。


圖2板電銅厚分布Cpk=1.4
2.2.圖電后成品銅厚
切片量測孔銅面銅,實際值如圖3,板電孔銅已經到最小值24μm左右,面銅約在35μm到39μm,銅厚合格。

圖3.孔銅與面銅測量
2.3.成品電阻測試
測試板2PNL,蝕刻得到PNL1線寬均值0.19mm,實測相應電阻值在15.8Ω到19Ω;PNL2線寬均值0.21mm,實測相應阻值在15.2Ω到17.5Ω。繼續(xù)跟進測試板到成品后的電阻測試結果。
成品測試電阻如表4所示,2PNL板電阻全部合格,但是相對于蝕刻的半成品,成品電阻降低了1.5Ω。

3.結論
測試板成品量測所有電阻均合格,說明板電銅厚控制21+/-3μm、成品銅厚控制均值35μm到40μm,線寬控制在0.19mm到0.21mm之間,成品電阻合格。且蝕刻后的半成品電阻比成品的電阻大1.5Ω左右。故蝕刻量測電阻理論上應做1.5Ω的預大。預大與PCB的設計和阻焊和表面處理流程帶來的差異有相當大的關系,不同PCB蝕刻后的電阻預大需要考慮到這些因素。
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