PCB 板卡上的元器件逐个数(2)

在上一期我们已经为大家介绍了PCB结构基础知识、以及观察PCB层数的一些方法。在本期我们将继续为大家介绍PCB其它方面的一些相关知识。比如为什么PCB会有不同的颜色？不同颜色的PCB会影响性能吗？PCB上镀金和镀银、镀铜有什么差别？对于这些问题将为你一一揭开。

花花绿绿谁高贵 PCB颜色揭秘

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、红色和棕色。一些厂商还别出心裁地开发了白色、粉色等不同色彩的PCB。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？下面我们就为你解释这个问题。

没有涂覆阻焊漆的PCB铜层暴露在空气中极易氧化

从上期的介绍中，我们知道PCB正反两面都是铜层，在PCB的生产中，铜层无论是采用加成法还是减成法制造，后都会得到光滑无保护的表面。铜的化学性质虽然不如铝、铁、镁等活泼，但在有水的条件下，纯铜和氧气接触是极易被氧化的。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。由于PCB中铜层的厚度就很薄，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。

为了阻止铜氧化，也为了在焊接中让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。这层涂层就叫阻焊层，使用的材料叫做阻焊漆。

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，往往需要在上面印制细小的文字。透明阻焊漆只能露出PCB本底色，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，后就形成了黑色或者红色、蓝色的PCB。

黑色的PCB难以看清走线，为维修带来了困难

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的差别在于后刷上的阻焊漆颜色不同。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。特别是黑色PCB，由于黑色将PCB表层走线几乎全部遮住，会对后期的维修造成很大困难，反而是不太方便制造和使用的一种颜色。因此近年来人们渐渐改革，放弃使用黑色阻焊漆，转而使用深棕色、深蓝色等阻焊漆，目的就是为了方便制造和维修。

说到这里，大家已经基本清楚了PCB颜色的问题，颜色并不代表高档或者低档。之所以出现这种说法，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。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。

金、银、铜 PCB上用什么好？

颜色说清楚了，再来说说PCB上的贵重金属吧！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沉金、镀银等特殊工艺。这种工艺又有什么用处呢？

PCB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。在上文中，我们知道PCB中使用的铜极易被氧化，而在刷上了阻焊漆后，唯一暴露在空气中的就是焊盘上的铜了。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，或者在表面通过化学工艺覆盖一层银，要不然干脆用一种特殊的化学薄膜覆盖铜层，阻止焊盘和空气的接触。

PCB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

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，在接下来的焊接工艺中确保良品率。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，大限度地确保PCB不发生氧化损害。而在后元件上机焊接之前，板卡生产厂商还要检测一次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，已经经过了各种检测，长时间使用后的氧化几乎只发生在插拔连接部位，对焊盘和已经焊接好的元件，则没有什么影响了。

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？我们知道，影响发热量的大因素是电阻。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(或者几乎没有厚度)所表现出来的电阻几乎等于0，甚至无法计算，当然也不会影响到发热量了。

有利有弊 两倍铜是什么？

两倍铜并不是突然冒出来的新技术。这项技术由于对PCB的稳定性和耐久性有帮助，早已被使用在对稳定性要求极为严格的军用设备、巨型计算机等特殊场合下。不过近来随着PC对性能和稳定性要求越来越高，它才以两倍铜的名称出现在用户面前。

两倍铜技术也和PCB的结构有关。通常情况下PCB中的铜层是这样规定的：一盎司(约28.35克)重的铜，均匀分布在一平方英寸(929.0304平方厘米)的面积上，形成厚度约为0.035毫米厚的铜箔，称为一盎司铜箔。而两倍铜特点在于在同样的面积(929.0304平方厘米)上使用了两盎司重量的铜，终可以得到厚度约0.07毫米的两盎司铜箔。

两倍铜技术结构

使用更厚的铜箔可以有效降低电阻，并能提升PCB承载电流的数值。比如采用一盎司铜箔设计PCB，在设计线宽为2mm的时候，大电流通过能力只有4A，如果采用两盎司铜箔，则上升至4.3A，大电流通过能力增加了10%左右。同理，在电流不增大的情况下，铜箔更厚，电阻更低，则能降低产品使用中的发热量，这也是两倍铜的有利因素。

既然铜层增厚了，是不是两倍铜的产品PCB看起来一定比传统的一倍铜产品更厚呢？实际上并不是这样。目前两倍铜技术只在PCB的电源层和接地层采用，厚度仅仅增加0.07毫米，肉眼根本无法观察出来。此外，PCB的厚度并不仅仅只和铜箔相关，PCB中绝缘层对PCB的厚度也有很大影响。由于各类PCB绝缘层厚度存在差异，有可能出现10层PCB主板与4层PCB主板厚度完全相同的情况，所以我们无法从外观上判断一块主板是否采用了两倍铜技术。

同时需要注意的是，两倍铜技术带来的也不全是优点。采用两倍铜后，PCB的铜箔会更厚一些，这就需要更厚的绝缘层材料。但此时又有新的问题产生，绝缘层的厚度和PCB的特性阻抗相关。在一定范围内，绝缘层越厚，特性阻抗越高。而更高的特性阻抗会严重影响产品在高频率下的稳定性。为了降低特性阻抗，厂商会在对频率要求较高的产品如显卡上采用极薄的绝缘层，此类极薄绝缘层遇上较厚的铜箔，会在铜箔空隙处产生沟槽导致PCB无法良好粘贴，终报废。因此两倍铜技术在PCB中的设计和应用还只限于特定产品。目前主板上两倍铜应用已经非常成熟，这是因为主板PCB的绝缘层较厚，PCB层数较少。而显卡上两倍铜技术尚未大规模铺开，终是否全面应用两倍铜技术还需要视技术发展和应用需求而定。

本期看点

1.对PCB的颜色，我们始终记住：产品赋予了颜色含义，而不是颜色赋予了产品含义。
2.PCB上使用金、银、铜等材料处理焊盘，是为了保证焊接可靠和抗氧化，并不会对稳定性和发热量带来影响，更不会影响到消费者的使用。
3.两倍铜技术虽然能有效降低温度、提供更高的电流，但也有一定的缺陷。

下期预告：下期我们将介绍板卡核心芯片的相关技术知识。