電路板線圈電阻的設(shè)計(jì)和測(cè)量

劉 凱 常國(guó)濤

（天津普林電路股份有限公司，天津 300250）

為了調(diào)節(jié)延時(shí)、滿足系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)要求，螺旋線圈設(shè)計(jì)是Layout中使用的一類走線方式。一般而言印制導(dǎo)線的電阻可以不予考慮，但是客戶對(duì)該類長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)的螺旋式走線，特別是在地線回路、大電流回路或某些特殊回路中，常常精確地規(guī)定了印制導(dǎo)線的允許電阻。為此，對(duì)印制電路內(nèi)部微電阻影響的幾大因素，重點(diǎn)針對(duì)如何精確控制印制電路微電阻方面進(jìn)行探討。

1 印制電路內(nèi)部微電阻概念

印制電路內(nèi)部微電阻指印制電路導(dǎo)體對(duì)直流電流的阻礙作用，即為平常最為常見的電阻概念，常用符號(hào)R表示，與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)?？赏ㄟ^簡(jiǎn)單的歐姆定律R=U/I 進(jìn)行測(cè)量和電阻率公式R=ρ×L/S 計(jì)算。在PCB 設(shè)計(jì)中常以長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)螺旋走線（圖1）設(shè)計(jì)為載體，對(duì)于常見的印制電路線路如圖2。

圖1 螺旋線圈電路

圖2 印制導(dǎo)體尺寸

根據(jù)電阻公式R=ρ×L/S 進(jìn)行推算PCB 線路中內(nèi)部微電阻控制公式：

式中ρ單位：Ω·mm2/m ； T/W/L 單位：mm；

對(duì)于外層線路而言，根據(jù)客戶設(shè)計(jì)的銅厚，外層蝕刻首枚必須測(cè)試阻值，滿足要求的范圍。

對(duì)于內(nèi)層線路而言，在T、L 固定的情況，考慮線寬對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)的螺旋線微電阻控制影響：

△ R=ρ×L （W1-W）/T(W+W1)W1

2 印制電路板內(nèi)部微電阻控制案例

案例1：產(chǎn)品為2層線路板，客戶設(shè)計(jì)銅厚最終35 μm，線圈電阻要求8.3 Ω±25%（范圍6.225 Ω ～10.375 Ω）。PCB在生產(chǎn)中控制表面銅厚30 μm ～ 50 μm，線寬范圍0.098 mm ～ 0.12 mm，線寬腐蝕公差為±10%，理論計(jì)算結(jié)果如圖3。

圖3 案例1線圈電阻計(jì)算

從計(jì)算結(jié)果可以得出外層蝕刻首枚必須測(cè)試阻值，滿足范圍要求的才可繼續(xù)生產(chǎn)。

案例2：產(chǎn)品為10層線路板，線圈圖形如圖1。設(shè)計(jì)內(nèi)層基銅18 μm，圖1中線圈電阻要求53Ω±5Ω（范圍48Ω～58Ω）。PCB在砂帶磨銅流程后控制外層表面銅厚度 20μm ～ 25 μm，內(nèi)層銅厚蝕刻后≈15 μm。

3 總結(jié)

根據(jù)案例分析得出以下結(jié)論：

（1）開料后需測(cè)試銅厚，保證內(nèi)層銅厚合格。

（2）內(nèi)層前處理不允許返工，因?yàn)榍疤幚淼奈⑽g對(duì)內(nèi)部微電阻影響很大。

（3）內(nèi)層蝕刻首枚必須測(cè)試阻值，滿足要求的范圍才可生產(chǎn)。

（4）棕化不允許返工，不允許私自更改棕化車速。

（5）外層砂帶磨銅后控制銅后在20 μm ～ 25 μm。

（6）外層蝕刻首枚必須測(cè)試阻值，滿足要求的范圍才可生產(chǎn)。

目前，我公司所生產(chǎn)的含有內(nèi)部阻值產(chǎn)品都得到了良好的控制，且今年沒有出現(xiàn)批量阻值偏大或偏小的情況，擁有極高的合格率。