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; o/ n3 ~, x& S: I很多DIY玩家会发现,市场中各种各样的板卡产品所使用的PCB颜色五花八门,令人眼花缭乱。比较常见的PCB颜色有黑色、绿色、蓝色、黄色、紫色、红色、棕色。
% u" E' E6 f$ q) t7 m; n, k$ s! L除此之外,一些厂商还别出心裁地开发了白色、粉色等不同色彩的PCB。 7 t# ^: V+ w6 C, J6 ~4 A- a* m6 @5 ~" y
9 |$ e4 A( x0 [# ^在传统的印象中,黑色PCB似乎定位着高端,而红色、黄色等则是低端专用,那是不是这样呢? ( K. g m3 P; V
1、没有涂覆阻焊漆的PCB铜层暴露在空气中极易氧化
0 ]' v& F1 [+ N我们知道PCB正反两面都是铜层,在PCB的生产中,铜层无论采用加成法还是减成法制造,都会得到光滑无保护的表面。 + w9 t) }: P3 ?0 s9 e
铜的化学性质虽然不如铝、铁、镁等活泼,但在有水的条件下,纯铜和氧气接触极易被氧化;因为空气中存在氧气和水蒸气,所以纯铜表面在和空气接触后很快会发生氧化反应。
; _6 v8 X3 D1 R4 f2 A2 n9 `由于PCB中铜层的厚度很薄,因此氧化后的铜将成为电的不良导体,会极大地损害整个PCB的电气性能。 0 p8 j8 y/ w. T- l% C B5 @
为了阻止铜氧化,也为了在焊接时PCB的焊接部分和非焊接部分分开,还为了保护PCB表层,工程师们发明了一种特殊的涂料。这种涂料能够轻松涂刷在PCB表面,形成具有一定厚度的保护层,并阻断铜和空气的接触。这层涂层叫做阻焊层,使用的材料为阻焊漆。 0 o4 H/ i0 c7 a* ^% \
既然叫漆,那肯定有不同的颜色。没错,原始的阻焊漆可以做成无色透明的,但PCB为了维修和制造方便,往往需要在板上面印制细小的文字。
% S4 Z3 D3 G }/ H透明阻焊漆只能露出PCB底色,这样无论是制造、维修还是销售,外观都不够好看。因此工程师们在阻焊漆中加入了各种各样的颜色,就形成了黑色或者红色、蓝色的PCB。 ( P5 S5 @: P2 X7 p
2、黑色的PCB难以看清走线,为维修带来了困难
+ i7 N/ }4 ^, v/ c$ @1 }, Y3 r! P1 `从这一点来看,PCB的颜色和PCB的质量是没有任何关系的。黑色的PCB和蓝色PCB、黄色PCB等其他颜色PCB的差别在于刷上的阻焊漆颜色不同。
/ A: X& I1 A) Y5 A" ?6 m如果PCB设计、制造过程完全一样,颜色不会对性能产生任何影响,也不会对散热产生任何影响。
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关于黑色的PCB,由于其表层走线几乎全部遮住,导致对后期的维修造成很大困难,所以是不太方便制造和使用的一种颜色。
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因此近年来人们渐渐改革,放弃使用黑色阻焊漆,转而使用深绿色、深棕色、深蓝色等阻焊漆,目的就是为了方便制造和维修。
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0 ]6 t- [6 h2 u; G* G. q% Q- N说到这里,大家已经基本清楚了PCB颜色的问题。关于之所以出现“颜色代表或低档”的说法,那是因为厂商喜爱使用黑色PCB来制造高端产品,用红色、蓝色、绿色、黄色等制造低端产品所导致。2 G7 ^. G' w* B
/ p. A2 n6 `3 E* ^2 r! u5 U' I" ~总结一句话就是:产品赋予了颜色含义,而不是颜色赋予了产品含义。
# p: S& ]2 \( M& F3、金、银等贵金属用在PCB上有什么好处? 颜色说清楚了,再来说说PCB上的贵重金属!一些厂商在宣传自己的产品时,会特别提到自己的产品采用了镀金、镀银等特殊工艺。那么这种工艺究竟有什么用处呢?2 d3 p3 I8 Z5 f4 h
0 Z/ R3 X2 I; b( d, nPCB表面需要焊接元件,就要求有一部分铜层暴露在外用于焊接。这些暴露在外的铜层被称为焊盘,焊盘一般都是长方形或者圆形,面积很小。
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在上文中,我们知道PCB中使用的铜极易被氧化,因此刷上了阻焊漆后,暴露在空气中的就是焊盘上的铜了。 U4 [3 n4 `, A9 P1 a2 J3 w
u# S, J* L5 c$ q' [4 o如果焊盘上的铜被氧化了,不仅难以焊接,而且电阻率大增,严重影响终产品性能。所以,工程师们才想出了各种各样的办法来保护焊盘。比如镀上惰性金属金,或在表面通过化学工艺覆盖一层银,或用一种特殊的化学薄膜覆盖铜层,阻止焊盘和空气的接触。' a, `- \, O$ c
, _* r& V" x |, j1 \+ H# QPCB上暴露出来的焊盘,铜层直接裸露在外。这部分需要保护,阻止它被氧化。
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从这个角度来说,无论是金还是银,工艺本身的目的都是阻止被氧化、保护焊盘,使其在接下来的焊接工艺中确保良品率。
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不过采用不同的金属,会对生产工厂使用的PCB的存放时间和存放条件提出要求。因此PCB厂一般会在PCB生产完成,交付客户使用前,利用真空塑封机器包装PCB,限度地确保PCB不发生氧化损害。2 ?: z# n( q5 W+ @: |4 `/ _* L, R
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而在元件上机焊接之前,板卡生产厂商还要检测PCB的氧化程度,剔除氧化PCB,保证良品率。终消费者拿到的板卡,是已经过了各种检测,即使长时间使用后的氧化也几乎只会发生在插拔连接部位,且对焊盘和已经焊接好的元件,没有什么影响。
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, a8 c4 d. |) s5 A- A/ L5 O4 r由于银和金的电阻更低,那么在采用了银和金等特殊金属后,会不会减少PCB使用时的发热量呢?, Y4 P- \7 o; ~# J& D
! |9 V' A0 _0 ^9 E( n我们知道,影响发热量的因素是电阻;电阻又和导体本身材质、导体的横截面积、长度相关。焊盘表面金属材质厚度甚至远低于0.01毫米,如果采用OST(有机保护膜)方式处理的焊盘,根本不会有多余厚度产生。如此微小的厚度所表现出来的电阻几乎为0,甚至无法计算,当然不会影响到发热量了。
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