电路板线圈电阻的设计和测量

刘 凯 常国涛

（天津普林电路股份有限公司，天津 300250）

为了调节延时、满足系统时序设计要求，螺旋线圈设计是Layout中使用的一类走线方式。一般而言印制导线的电阻可以不予考虑，但是客户对该类长度相对较长的螺旋式走线，特别是在地线回路、大电流回路或某些特殊回路中，常常精确地规定了印制导线的允许电阻。为此，对印制电路内部微电阻影响的几大因素，重点针对如何精确控制印制电路微电阻方面进行探讨。

1 印制电路内部微电阻概念

印制电路内部微电阻指印制电路导体对直流电流的阻碍作用，即为平常最为常见的电阻概念，常用符号R表示，与导体的材料、长度和横截面积有关。可通过简单的欧姆定律R=U/I 进行测量和电阻率公式R=ρ×L/S 计算。在PCB 设计中常以长度相对较长螺旋走线（图1）设计为载体，对于常见的印制电路线路如图2。

图1 螺旋线圈电路

图2 印制导体尺寸

根据电阻公式R=ρ×L/S 进行推算PCB 线路中内部微电阻控制公式：

式中ρ单位：Ω·mm2/m ； T/W/L 单位：mm；

对于外层线路而言，根据客户设计的铜厚，外层蚀刻首枚必须测试阻值，满足要求的范围。

对于内层线路而言，在T、L 固定的情况，考虑线宽对不同设计参数的螺旋线微电阻控制影响：

△ R=ρ×L （W1-W）/T(W+W1)W1

2 印制电路板内部微电阻控制案例

案例1：产品为2层线路板，客户设计铜厚最终35 μm，线圈电阻要求8.3 Ω±25%（范围6.225 Ω ～10.375 Ω）。PCB在生产中控制表面铜厚30 μm ～ 50 μm，线宽范围0.098 mm ～ 0.12 mm，线宽腐蚀公差为±10%，理论计算结果如图3。

图3 案例1线圈电阻计算

从计算结果可以得出外层蚀刻首枚必须测试阻值，满足范围要求的才可继续生产。

案例2：产品为10层线路板，线圈图形如图1。设计内层基铜18 μm，图1中线圈电阻要求53Ω±5Ω（范围48Ω～58Ω）。PCB在砂带磨铜流程后控制外层表面铜厚度 20μm ～ 25 μm，内层铜厚蚀刻后≈15 μm。

3 总结

根据案例分析得出以下结论：

（1）开料后需测试铜厚，保证内层铜厚合格。

（2）内层前处理不允许返工，因为前处理的微蚀对内部微电阻影响很大。

（3）内层蚀刻首枚必须测试阻值，满足要求的范围才可生产。

（4）棕化不允许返工，不允许私自更改棕化车速。

（5）外层砂带磨铜后控制铜后在20 μm ～ 25 μm。

（6）外层蚀刻首枚必须测试阻值，满足要求的范围才可生产。

目前，我公司所生产的含有内部阻值产品都得到了良好的控制，且今年没有出现批量阻值偏大或偏小的情况，拥有极高的合格率。