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        高精度電阻PCB制作方法研究

        2015-12-25 18:40:55??????點擊:

         一、背景介紹

        隨著PCB功能化和高性能化發展,高頻高速PCB、高散熱PCB、埋阻埋容PCB等高端精細產品已經逐步被業界所熟知,PCB的發展呈現出多樣化。一方面,由于市場的需求,導致客戶的設計趨于開放性和大膽化,PCB則隨之出現了眾多特殊要求的產品;另一方面,新材料、新設備、新工藝的產生,迎合了市場與客戶對于產品特性的需求。

        我公司根據某客戶要求,制作一款在PCB上實現既定布線方式的精準電阻控制(16±10Ω)要求的產品。客戶資料僅給定了總走線長度(6413mm),線寬要求在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。

        二、理論計算

        客戶電阻控制板設計圖案只有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。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,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35um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,則實際完成銅厚在30到40um之間,根據客戶的電阻要求,計算線寬公差范圍如下表2,根據下表計算結果,控制銅厚理論最優區間32到40um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。

        三、過程控制

        3.1 板電后面銅

        板電銅厚8um,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,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,實際值如下板電孔銅已經到最小值24um左右,面銅約在35到39um,銅厚合格。

         


        3.3 蝕刻后線寬電阻記錄

        測試板2PNL,蝕刻得到PNL1線寬均值0.19mm,實測相應阻值在15.8到19Ω;PNL2線寬均值0.21mm,實測相應阻值在15.2Ω到17.5Ω。首次作并不確定后流程會對電阻造成多大影響,故繼續跟進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,說明板電銅厚控制21+/-3um、成品銅厚控制均值35um到40多um,線寬控制在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。

        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、導線上是否蓋油、導線上是否做其他表面處理,表面處理層的電阻作為并聯電阻還需特別考慮,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網城

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