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如何制作电路板
PCB(印刷电路板)的原料是玻璃纤维,这种材料我们在日常生活中出处可见,比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维,玻璃纤维很容易和树脂相结合,我们把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中,硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的 PCB 基板了如果把 PCB 板折断,边缘是发白分层,足以证明材质为树脂玻纤。光是绝缘板我们不可能传递电信号,于是需要在表面覆铜。所以我们把 PCB 板也称之为覆铜基板。在工厂里,常见覆铜基板的代号是 FR-4,这个在各家板卡厂商里面一般没有区别,所以我们可以认为大家都处于同一起跑线上,当然,如果是高频板卡,最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。覆铜工艺很简单,一般可以用压延与电解的办法制造,所谓压延就是将高纯度(> %)的铜用碾压法贴在 PCB 基板上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性,铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在 260℃的熔锡中浸焊而无起泡。这个过程颇像擀饺子皮,最薄可以小于 1mil(工业单位:密耳,即千分之一英寸,相当于 )。如果饺子皮这么薄的话,下锅肯定漏馅!所谓电解铜这个在初中化学已经学过,CuSO4 电解液能不断制造一层层的"铜箔",这样容易控制厚度,时间越长铜箔越厚!通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求,一般在 和 3mil 之间,有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。像古老的收音机和业余爱好者用的 PCB 上覆铜特别厚,比起电脑板卡工厂里品质差了很远。控制铜箔的薄度主要是基于两个理由: 一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度系数,介电常数低,这样能让信号传输损失更小,这和电容要求不同,电容要求介电常数高,这样才能在有限体积下容纳更高的容量, 电阻为什么比电容个头要小,归根结底是介电常数高啊! 其次,薄铜箔通过大电流情况下温升较小,这对于散热和元件寿命都是有很大好处的, 数字集成电路中铜线宽度最好小于 也是这个道理。制作精良的 PCB 成品板非常均匀, 光泽柔和(因为表面刷上阻焊剂),这个用肉眼能看出来,但要光看覆铜基板能看出好坏的人却不多,除非你是厂里经验丰富的品检。对于一块全身包裹了铜箔的 PCB 基板,我们如何才能在上面安放元件,实现元件--元件间的信号导通而非整块板的导通呢? 板上弯弯绕绕的铜线,就是用来实现电信号的传递的,因此,我们只要把铜箔蚀掉不用的部分,留下铜线部分就可以了。如何实现这一步? 首先,我们需要了解一个概念,那就是"线路底片"或者称之为"线路菲林",我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片,然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上,干膜分两种,光聚合型和光分解型,光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化,从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。这里我们就用光聚合型感光干膜先盖在基板上,上面再盖一层线路胶片让其曝光,曝光的地方呈黑色不透光,反之则是透明的(线路部分)。光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了?凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化,紧紧包裹住基板表面的铜箔,就像把线路图印在基板上一样,接下来我们经过显影步骤(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜
),让不需要干膜保护的铜箔露出来,这称作脱膜(Stripping)工序。接下来我们再使用蚀铜液(