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      高精度電阻PCB制作方法研究

      2015/12/25 18:40:55??????點(diǎn)擊:

       一、背景介紹

      隨著(zhù)PCB功能化和高性能化發(fā)展,高頻高速PCB、高散熱PCB、埋阻埋容PCB等高端精細產(chǎn)品已經(jīng)逐步被業(yè)界所熟知,PCB的發(fā)展呈現出多樣化。一方面,由于市場(chǎng)的需求,導致客戶(hù)的設計趨于開(kāi)放性和大膽化,PCB則隨之出現了眾多特殊要求的產(chǎn)品;另一方面,新材料、新設備、新工藝的產(chǎn)生,迎合了市場(chǎng)與客戶(hù)對于產(chǎn)品特性的需求。

      我公司根據某客戶(hù)要求,制作一款在PCB上實(shí)現既定布線(xiàn)方式的精準電阻控制(16±10Ω)要求的產(chǎn)品??蛻?hù)資料僅給定了總走線(xiàn)長(cháng)度(6413mm),線(xiàn)寬要求在0.2mm左右,但未嚴格要求,允許適當調整,需要我公司根據實(shí)際制程能力,首先計算出匹配的線(xiàn)寬和銅厚范圍,再制作出滿(mǎn)足阻抗要求的PCB產(chǎn)品。

      二、理論計算

      客戶(hù)電阻控制板設計圖案只有BOT面有較長(cháng)的電阻線(xiàn),總線(xiàn)長(cháng)6413mm,線(xiàn)寬預先按0.2mm 算,TOP面較寬0.4mm,線(xiàn)長(cháng)15.8mm。銅的電阻率按理論值1.75*10-8Ω*m計算,控制電阻16+/-10Ω,根據理論計算,假定成品銅厚在1OZ,BOT面電阻15.36Ω,T OP電阻在0.02Ω左右,理論估計電阻控制面只有BOT面。

      6413mm長(cháng),0.2mm寬的銅導線(xiàn)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(xiàn)長(cháng)度6413mm,S為導線(xiàn)橫 截面積,實(shí)際電阻上下限分別為:17.6Ω和14.4Ω。 理論計算當銅厚在35um時(shí),0.2mm寬6413mm長(cháng)的導線(xiàn)才能達到理想電阻值16Ω。

       


      實(shí)際制作表銅控制35um左右,此板孔銅要求最小18um,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20um左右,所以底銅選擇應為35um-20um=15um,選擇1/3oz起鍍銅厚最理想。

      面銅控制中值在35um,則實(shí)際完成銅厚在30到40um之間,根據客戶(hù)的電阻要求,計算線(xiàn)寬公差范圍如下表2,根據下表計算結果,控制銅厚理論最優(yōu)區間32到40um之間。

       


      實(shí)際設計該PCB的制作流程為正片,正片制作更便于線(xiàn)寬公差控制,得到更精準的電阻。

      三、過(guò)程控制

      3.1 板電后面銅

      板電銅厚8um,實(shí)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,板電均勻性比較理想。

       


      3.2 圖電后成品銅厚

      切片量測孔銅面銅,實(shí)際值如下板電孔銅已經(jīng)到最小值24um左右,面銅約在35到39um,銅厚合格。

       


      3.3 蝕刻后線(xiàn)寬電阻記錄

      測試板2PNL,蝕刻得到PNL1線(xiàn)寬均值0.19mm,實(shí)測相應阻值在15.8到19Ω;PNL2線(xiàn)寬均值0.21mm,實(shí)測相應阻值在15.2Ω到17.5Ω。首次作并不確定后流程會(huì )對電阻造成多大影響,故繼續跟進(jìn)測試板到成品后的電阻測試結果。

      3.4 成品電阻測試

      成品測試電阻如表5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1.5歐姆。

       


       


      四、結論

      測試板成品量測所有電阻均合格,說(shuō)明板電銅厚控制21+/-3um、成品銅厚控制均值35um到40多um,線(xiàn)寬控制在0.19到0.21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(lái)的差異有相當大的關(guān)系,不同PCB蝕刻后的電阻預大需要考慮到這些因素。

      造成蝕刻后半成品的電阻和成品電阻差異的影響因素有后流程微蝕、導線(xiàn)上是否蓋油、導線(xiàn)上是否做其他表面處理,表面處理層的電阻作為并聯(lián)電阻還需特別考慮,特別是沉鎳金、電鎳金等,表面處理層本身就是導體,且其電阻相對于銅導線(xiàn)電阻不能忽略。所以一般情況下,為方便控制,建議需要控制電阻的導線(xiàn)層直接蓋油,避免后流程較大的電阻誤差。

      該文章轉載于:PCB網(wǎng)城

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