一种印制基本元件的碳膜线路板的制作方法

本发明涉及一种印制线路板，尤其是一种印制基本元件的碳膜线路板。

背景技术：

PCB(Printed Circuit Board)，即印刷线路板，是电子工业的重要部件之一。在绝缘基材上，按照软件设计，通过印刷成型，印刷线路板提供电子元件之间电子连接的导电图形。

为了满足生产者、消费者以及科研工作者日益增长的工作、学习、娱乐等需求，人们工作和生活中各种各样的电子设备和电子产品在一步步实现数字化之余，轻型化和小型化的进程也越来越快。印刷线路板由于其所具有的体积小、重量轻、电路设计成熟、利于大规模批量生产等特点，逐渐成为电子设备和电子产品中电子元件的最常见的连接载体，占有越来越重要的地位。几乎每种电子设备和电子产品，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元件，为了它们之间的电气互连，都要使用印刷线路板。

随着电子设备和电子产品的高精尖化，印刷线路板的传统制造工艺也在不断改进，一种印制电阻等基本元件的印刷线路板应运而生。这种印刷线路板摒弃了传统印刷线路板中使用的装贴式电阻片等基本元件，直接采用印刷方式将含碳油墨印刷在之前电阻片的装贴位置，代替装贴式电阻片，形成具有一定电气特性的基本元件，例如具有一定阻值的碳膜电阻。也就是说，在这样的碳膜线路板上，导电图形和基本元件都通过印刷获得，省略了后期电阻片等基本元件的装贴过程，大大节省了工序，提高了生产效率，在减少了人工成本之外，由于装贴式电阻片本身的成本也比含碳油墨昂贵，还大大减少了材料成本。同时，这样的碳膜线路板在软件设计时的灵活度也有一定提升。

然而，现有技术中，采用这样的工艺在碳膜线路板上印制基本元件时，并不能保证基本元件的电气参数的精确性。例如，印制碳膜电阻时，电阻值的偏差仅仅能够控制在正负20％以内。这种偏低的精确性虽然可以满足某些应用场合的需求，但在很多追求精密设计和控制的领域却无法发挥作用，只能继续使用传统的装贴式电阻片，这显然是生产厂商不希望看到的。因此，亟需一种能够通过检测、调整，从而保证基本元件电气特性参数的高精确性的碳膜线路板。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种印制基本元件的碳膜线路板。本发明通过具有适当电阻率的含碳油墨按照预定图样印刷的方式，印制基本元件的电阻，组成碳膜线路板，通过印制调整电阻部分以及刻蚀多项调整开关，对印制形成的基本元件中电阻的实际阻值进行调整，提高了碳膜线路板中基本元件电气参数的精确性。

本发明提供一种印制基本元件的碳膜线路板，其特征在于，在线路基板上的印刷区域内具有印制的碳膜基本元件，所述碳膜基本元件中的电阻部分包括原值电阻部分、8个调整电阻部分以及多项调整开关结构，原值电阻部分的阻值设计为电阻部分标定设计值的80％，每个调整电阻部分的阻值都设计为电阻部分标定设计值的5％，其中，所述电阻部分的印刷区域分为长度L、宽度m的矩形原值区域和面积为原值区域20％的扩大的矩形调整区域；在原值区域中，具有按照原值电阻部分的设计阻值印刷形成的己字形的原值电阻部分，所述己字形的原值电阻部分是由以含碳油墨印刷而成的碳膜电阻迹线构成的，原值电阻部分的碳膜电阻迹线被印刷成在原值区域的宽度边卷缠n次，原值电阻部分的碳膜电阻迹线总长度为(n*L+m)；印刷形成的碳膜电阻迹线的自身宽度为w，碳膜的厚度为h；原值电阻部分的阻值R＝ρ*(n*L+m)/(w*h)，其中ρ为电阻率，由调配好用于印刷的含碳油墨决定；在调整区域中，具有按照调整电阻部分的设计阻值印刷形成的8个一字形的调整电阻部分，每个所述一字形的调整电阻部分是由以含碳油墨印刷而成的直线形碳膜电阻迹线构成的，每个调整电阻部分的长度为l；印刷形成的碳膜电阻迹线的自身宽度为w，碳膜的厚度为h；每个调整电阻部分的阻值r＝ρ*l/(w*h)；所述印刷区域中还具有印刷形成的导线迹线图形，所述导线迹线图形将所述原值电阻部分的第一端点连接至第一电路接入点，通过该第一电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接；所述导线迹线图形还串接调整区域中的8个调整电阻部分以及原值区域中的原值电阻部分的第二端点；并且所述多项调整开关蚀刻在调整区域中，印刷形成的导线迹线图形构成各个调整电阻部分与多项调整开关之间的接头以及原值电阻部分的第二端点与多项调整开关之间的接头；所述多项调整开关为9选1开关，用于根据对印刷完成后原值电阻部分第一端点和第二端点间的实际阻值的测试结果，对实际接入印刷电路其它部分的调整电阻部分进行开关选择；选择标准为，选择后电阻部分的整体阻值与标定设计值之间的误差在5％以内；多项调整开关包括在线路基板绝缘层上开设的9条凹槽，9条凹槽具有公共的起点，该起点通过穿透绝缘层的打孔连通至第二电路接入点，通过该第二电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接；9条凹槽各自的终点通过穿透绝缘层的打孔分别连通至任一个调整电阻部分以及原值电阻部分的所述接头；所述多项调整开关通过从9条凹槽中选择一个并灌注低阻值银浆形成贯通电路，通过该贯通电路实现所述第二电路接入点与其中一个调整电阻部分或原值电阻部分的接头的导电连接，从而将调整电阻部分中的0至8个与原值电阻部分组成串联电路，形成最终的电阻部分；完成选择后电阻部分的实际阻值为原值电阻部分与多项调整开关选择的0至8个调整电阻部分之和，根据9选1开关的9个不同选择，电阻部分的实际阻值为(8r+R)、(7r+R)、(6r+R)、(5r+R)、(4r+R)、(3r+R)、(2r+R)、(r+R)或R其中之一。

进一步地，上述印制基本元件的碳膜线路板，其特征在于，低阻值银浆由60％-72％的片状银粉、24％-38％的高分子树脂载体和2％-4％添加剂组成。

本发明还提供了一种制造上述印制基本元件的碳膜线路板的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，软件设计，利用PCB设计软件设计碳膜线路板的整体图形和布局，设计过程中，对于阻值精确度要求高的电阻区域进行标注，对于标注区域，扩大其占板面积，比未进行标注时额外扩大20％；S2，调配含碳油墨，将高电阻含碳油墨与低电阻含碳油墨混和调配，重量比例85％：15％；S3，印制碳膜电阻，利用丝网印刷技术，在线路基板的绝缘层上使用含碳油墨印制原值电阻部分和8个调整电阻部分，印制原值电阻部分、8个调整电阻部分、多项调整开关之间的导线迹线图形；使所述导线迹线图形将所述原值电阻部分的第一端点连接至第一电路接入点，通过该第一电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接；使所述导线迹线图形串接8个调整电阻部分以及原值电阻部分的第二端点；并且使导线迹线图形构成各个调整电阻部分与多项调整开关之间的接头以及原值电阻部分的第二端点与多项调整开关之间的接头；在绝缘层上蚀刻形成多项调整开关的9条凹槽；使所述凹槽具有公共的起点，在该起点进行穿透绝缘层的钻孔操作，使打孔连通至第二电路接入点，通过该第二电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接；在凹槽各自的终点进行穿透绝缘层的钻孔操作，使打孔连通至任一个调整电阻部分以及原值电阻部分的所述接头；S4，测试和调整，测试原值电阻部分第一端点和第二端点间的阻值，根据测试结果，对实际接入印刷电路其它部分的调整电阻部分进行开关选择，选择标准为，选择后电阻部分的整体阻值与标定设计值之间的误差在5％以内；以此标准，选择多项调整开关的9条凹槽中的一条，在其中灌注低阻值银浆，形成贯通电路，通过该贯通电路实现所述第二电路接入点与其中一个调整电阻部分或原值电阻部分的接头的导电连接；将调整电阻部分中的0至8个与原值电阻部分组成串联电路，形成最终的电阻部分；调整完毕后得到印制电阻的碳膜线路板。

进一步地，上述制造印制基本元件的碳膜线路板的方法，其特征在于，低阻值银浆由60％-72％的片状银粉、24％-38％的高分子树脂载体和2％-4％添加剂组成。

本发明的碳膜线路板设计结构紧凑合理，以印制方式形成基本元件简化了生产工序，降低了生成过程和产品应用中的故障率，提高了碳膜线路板中基本元件电气参数的精确性。

附图说明

图1为本发明所述的制造印制电阻的碳膜线路板的流程图。

图2为印制电阻的碳膜线路板的示意图。

图3为多项调整开关的示意图。

图4为多项调整开关9条凹槽中的任意一条的俯视图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。在下述实施例中，以最为常见的基本元件电阻为例做出了说明。由于其他基本元件也可以通过调整其中的电阻阻值来调整电气特性参数，本领域技术人员能够理解，其他基本元件也可以采用类似的方案获得高精确性的电气特性参数。

图1为本发明所述的制造印制电阻的碳膜线路板的流程图，包括如下步骤：

S1，软件设计。利用PCB设计软件设计碳膜线路板的整体图形和布局，设计过程中，对于阻值精确度要求高的电阻区域进行标注，对于标注区域，扩大其占板面积，比未进行标注时额外扩大20％。由于电阻占板面积本就非常小，对于个别电阻，扩大20％占板面积对线路板的整体设计基本没有影响。

S2，调配含碳油墨。将高电阻含碳油墨与低电阻含碳油墨混和调配，重量比例85％：15％，可满足印制成型后碳膜电阻阻值正负20％的要求。

S3，印制碳膜电阻。利用丝网印刷技术，在线路基板的绝缘层上使用含碳油墨印制原值电阻部分和8个调整电阻部分，印制原值电阻部分、8个调整电阻部分、多项调整开关之间的导线迹线图形。使所述导线迹线图形将所述原值电阻部分的第一端点b连接至第一电路接入点，通过该第一电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接；使所述导线迹线图形串接8个调整电阻部分以及原值电阻部分的第二端点a；并且使导线迹线图形构成各个调整电阻部分与多项调整开关之间的接头以及原值电阻部分的第二端点a与多项调整开关之间的接头。

在绝缘层上蚀刻形成多项调整开关的9条凹槽。使所述凹槽具有公共的起点c，在该起点进行穿透绝缘层的钻孔操作，使打孔连通至第二电路接入点，通过该第二电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接。在凹槽各自的终点进行穿透绝缘层的钻孔操作，使打孔连通至任一个调整电阻部分以及原值电阻部分的所述接头。

S4，测试和调整。测试原值电阻部分第一端点b和第二端点a间的阻值，根据测试结果，对实际接入印刷电路其它部分的调整电阻部分进行开关选择，选择标准为，选择后电阻部分的整体阻值与标定设计值之间的误差在5％以内。以此标准，选择多项调整开关的9条凹槽中的一条，在其中灌注低阻值银浆，形成贯通电路，通过该贯通电路实现所述第二电路接入点与其中一个调整电阻部分或原值电阻部分的接头的导电连接。将调整电阻部分中的0至8个与原值电阻部分组成串联电路，形成最终的电阻部分。这种调整方法充分利用了串接电阻阻值相加为总电阻的电路原理，电路设计简单，占板面积小，调整效率高。调整完毕后得到印制电阻的碳膜线路板。

图2为印制电阻的碳膜线路板的示意图。电阻部分包括原值电阻部分R、8个调整电阻部分r1-r8以及多项调整开关S结构，原值电阻部分R的阻值设计为电阻部分标定设计值的80％，每个调整电阻部分r1-r8的阻值都设计为电阻部分标定设计值的5％。如图2所示，电阻部分的印刷区域为分为长度L、宽度m的矩形原值区域A和面积为原值区域20％的扩大的矩形调整区域B。在原值区域A中，具有按照原值电阻部分R的设计阻值印刷形成的己字形的原值电阻部分R，，以便充分利用空间，减少占板面积。

所述己字形的原值电阻部分R是由以含碳油墨印刷而成的碳膜电阻迹线构成的。图2中原值电阻部分R的碳膜电阻迹线被印刷成在原值区域A的宽度边卷缠3次，电阻总长度为(3L+m)。可见，卷缠n次时，原值电阻部分R的碳膜电阻迹线总长度为(n*L+m)。原值电阻部分R也可以印刷成在原值区域A的长度边卷缠n次，电阻总长度为(L+n*m)，但由于在长度边卷缠时，同样长度的电阻的卷缠次数多于在宽度边卷缠时的卷缠次数，因此通常并不采用。

印刷形成的碳膜电阻迹线的自身宽度为w，碳膜的厚度为h；原值电阻部分的阻值R＝ρ*(n*L+m)/(w*h)，其中ρ为电阻率，由调配好用于印刷的含碳油墨决定。

L在调整区域B中，具有按照调整电阻部分的设计阻值印刷形成的8个一字形的调整电阻部分r1-r8。每个所述一字形的调整电阻部分r1-r8是由以含碳油墨印刷而成的直线形碳膜电阻迹线构成的，每个调整电阻部分的长度为l，印刷形成的碳膜电阻迹线的自身宽度为w，碳膜的厚度为h，则每个调整电阻部分的阻值r＝ρ*l/(w*h)；

印刷区域中还具有印刷形成的导线迹线图形，导线迹线图形将原值电阻部分R的第一端点b连接至第一电路接入点，通过该第一电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接。导线迹线图形还串接调整区域B中的8个调整电阻部分r1-r8以及原值区域A中的原值电阻部分R的第二端点a。

多项调整开关S蚀刻在调整区域中B，印刷形成的导线迹线图形构成各个调整电阻部分r1-r8与多项调整开关S之间的接头以及原值电阻部分R的第二端点a与多项调整开关S之间的接头。图2中简略示意了调整电阻r1-r8以及多项调整开关S。

图3为多项调整开关的示意图。如图3所示，多项调整开关S为9选1开关，用于根据对印刷完成后原值电阻部分R第一端点b和第二端点a间的实际阻值的测试结果，对实际接入印刷电路其它部分的调整电阻部分r1-r8进行开关选择。选择标准为，选择后电阻部分的整体阻值与标定设计值之间的误差在5％以内。多项调整开关S包括在线路基板绝缘层上开设的9条凹槽，9条凹槽具有公共的起点c，该起点通过穿透绝缘层的打孔连通至第二电路接入点，通过该第二电路接入点与碳膜线路板的印刷电路其它部分连接。9条凹槽各自的终点通过穿透绝缘层的打孔分别连通至任一个调整电阻部分r1-r8以及原值电阻部分R的所述接头。多项调整开关S通过从9条凹槽中选择一个并灌注低阻值银浆形成贯通电路，通过该贯通电路实现第二电路接入点与r1-r8其中一个调整电阻部分或原值电阻部分R的接头的导电连接，从而将调整电阻部分r1-r8中的0至8个与原值电阻部分R组成串联电路，形成最终的电阻部分。

完成选择后电阻部分的实际阻值为原值电阻部分R与多项调整开关选择S的r1-r8中0至8个调整电阻部分之和，根据9选1开关的9个不同选择，电阻部分的实际阻值为(8r+R)、(7r+R)、(6r+R)、(5r+R)、(4r+R)、(3r+R)、(2r+R)、(r+R)或R其中之一。图3中简略示意了原值电阻R和多项调整开关S，多项调整开关S中并未示意凹槽。

图4示意了多项调整开关S中9条凹槽中的任意一条的俯视图。如图4所示，c点为9条凹槽公共的起点，d点为9个终点中的一个。c、d两点间的凹槽若被选择，则在其中灌注低阻值银浆，从而使c、d两点形成电路通路。低阻值银浆由60％-72％的片状银粉、24％-38％的高分子树脂载体和2％-4％添加剂组成。

根据本发明所述的印制电阻的碳膜线路板，可获得阻值精确性较高的碳膜电阻。例如，设计碳膜电阻的阻值为100欧姆，则原值电阻R的设计值为80欧姆，8个调整电阻r1-r8的设计值为5欧姆。由于原值电阻R可能产生正负20％的误差(调整电阻由于阻值相对小，在计算时误差可忽略)，因此其实际阻值可能为64-96欧姆。测试其阻值为96欧姆时，由于误差在5％以内，可不通过8个调整电阻r1-r8对其进行调整。而测试其阻值为64欧姆时，由于误差极大，通过8个调整电阻r1-r8对其进行调整，可使最终碳膜电阻的阻值达到104欧姆，误差在5％以内。对于原值电阻R的实际阻值为其余64-96欧姆之间的数值时，采用类似的调整方案。实际操作时，由于印刷8个调整电阻r1-r8时也存在误差，因此可以通过多项调整开关S进行多次调整并测试，最终得到精确性高的结果。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。