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PCB

Calculadora de resistência embutida

Calcule a geometria para resistores embutidos em PCB a partir da resistência do alvo e da resistência da folha. Suporta materiais NiP, TaN, CrSiO e carbono.

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Fórmula

R=R□×LWR = R_{\square} \times \frac{L}{W}
R— Resistência (Ω)
R_□— Resistência da folha de filme resistivo (Ω/□)
L— Comprimento do resistor (mm)
W— Largura do resistor (mm)

Como Funciona

Resistores embutidos são filmes resistivos finos laminados em camadas internas de PCB durante a fabricação. A resistência segue a relação fundamental R = R_sheet × (L/W), onde R_sheet é a resistência da chapa em ohms por quadrado e L/W é o número de quadrados. Um “quadrado” é qualquer retângulo com comprimento e largura iguais — um quadrado de 1 × 1 mm tem resistência idêntica a um quadrado de 10 × 10 mm do mesmo material.

Os materiais resistivos comuns incluem níquel-Fósforo (NiP, da marca Ohmega-Ply) disponível em 25—100 Ω/□ ″ com ± 10% de tolerância à corrosão, nitreto de tântalo (TaN) em 25—100 Ω/□ ¶ com tolerância de ± 5% e óxido de cromo-silício (CrSiO) em 250—1000 Ω/□ para resistores de alto valor. O corte a laser após a fabricação pode aumentar a tolerância para ± 1— 2% cortando o corte serpentino no filme.

A principal consideração do design é que o corte a laser só pode aumentar a resistência — ele remove o material. Portanto, os resistores embutidos são projetados 10 a 20% abaixo do valor alvo e, em seguida, reduzidos. A margem de corte determina diretamente a geometria do projeto: uma meta de 100 Ω com uma margem de 10% é projetada em 90 Ω, o, o que requer 3,6 quadrados (a 25 Ω/□) em vez de 4,0).

Exemplo Resolvido

Dado: Resistência alvo = 100 Ω, material NiP (25 Ω/□), largura do resistor = 1,0 mm, margem de ajuste = 10% Etapa 1: Número de quadrados para o alvo

quadrados Nsquares=RtargetRsheet=10025=4.0N_{squares} = \frac{R_{target}}{R_{sheet}} = \frac{100}{25} = 4.0

Etapa 2: comprimento do resistor para o alvo L=Nsquares×W=4.0×1.0=4.0L = N_{squares} \times W = 4.0 \times 1.0 = 4.0 mm Etapa 3: resistência do projeto (pré-corte) Rdesign=Rtarget×(1−trim%100)=100×0.90=90R_{design} = R_{target} \times (1 - \frac{trim\%}{100}) = 100 \times 0.90 = 90 Ω Etapa 4: Projetar geometria

quadrados Ndesign=9025=3.6N_{design} = \frac{90}{25} = 3.6

Ldesign=3.6×1.0=3.6L_{design} = 3.6 \times 1.0 = 3.6 mm Etapa 5: manuseio de energia

Área = 1,0 × 4,0 = 4,0 mm². densidade de potência NiP = 25 mW/mm².

Pmax=4.0×25=100P_{max} = 4.0 \times 25 = 100 mW Etapa 6: Tolerância sem corte

NiP conforme gravado: ± 10%. Com acabamento a laser: ± 5% (reduzido pela metade, limitado a 5%).

Resultado: Projete um resistor de 3,6 × 1,0 mm e, em seguida, ajuste a laser para uma dissipação de 100 Ω. Max de 100 mW.

Dicas Práticas

  • ✓Use 25 Ω/□ NiP para o intervalo de 10—500 Ω , 100 Ω/□ para 100—2000 Ω, e 1000 Ω/□ CrSiO para 1k—50k Ω para manter as proporções entre 0,5:1 e 10:1
  • ✓A largura mínima deve ser 10 vezes a tolerância de corrosão — para gravação de ± 0,025 mm, use ≥ 0,25 mm de largura
  • ✓Coloque resistores embutidos em camadas internas afastadas da superfície da placa para evitar estresse mecânico causado pela soldagem de componentes
  • ✓Sempre especifique a margem de corte no desenho de fabricação — a fábrica precisa conhecer a compensação do projeto em relação ao alvo
  • ✓Para aplicações de precisão (< ± 1%), use material TaN e especifique 100% de acabamento a laser nas notas de fabricação

Erros Comuns

  • ✗Projetando com o valor alvo exato — o ajuste só pode aumentar a resistência, portanto, o resistor fabricado deve estar abaixo da meta para permitir o corte
  • ✗Usando uma largura de resistor muito estreita - a tolerância à corrosão (normalmente ± 0,025 mm) tem proporcionalmente mais efeito em resistores estreitos, aumentando a variação
  • ✗Excedendo a proporção de 10:1 sem layout em forma de serpentina — resistores longos e finos são frágeis e propensos a rachaduras durante o ciclo térmico
  • ✗Ignorando o coeficiente de temperatura — o NiP tem TCR de +50—100 ppm/°C; um resistor de 100 Ω muda 0,5% de 25°C para 75°C

Perguntas Frequentes

O alcance prático depende do material: o NiP em 25 Ω/□ 0 alça 5—2500 Ω (0,2—100 quadrados). CrSiO a 1000 Ω/□ atende 1k—100k Ω. Abaixo de 5 Ω requer geometrias extremamente amplas; acima de 100k Ω requer padrões serpentinos impraticáveis.
Como gravado: ± 10— 20% (pior do que 5% discreto). Após o corte a laser: ± 1— 2% (comparável aos filmes discretos de película fina de precisão). A vantagem é a eliminação de juntas de solda, redução da indutância parasitária e economia de área da placa.
Sim — resistores embutidos têm indutância parasitária extremamente baixa (< 0,1 nH) em comparação com os discretos (0,5—2 nH). Isso os torna excelentes para terminações de RF, atenuadores e redes de polarização de até 40 GHz ou mais.
NiP: 25 mW/mm². Tan: 50 mW/mm². Carbono: 10 mW/mm². Estes são reduzidos do limite térmico do filme pela resistência térmica do dielétrico circundante. Sempre verifique se a resistência térmica no nível da placa pode dissipar o calor.
Normalmente, 15 a 40% são adicionados ao custo da placa base para a laminação da camada resistiva, mais 20 a 50% a mais se o corte a laser for especificado. Econômico ao substituir mais de 20 resistores discretos (economiza custos de coleta e colocação, área da placa e risco de confiabilidade da junta de solda).

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