清华大学卓晴老师的“一分钟制版法”
清华大学自动化系卓晴老师(也是全国大学生智能汽车竞赛的秘书长)推广的“一分钟制版法”,制作的是 PCB(印制电路板,Printed Circuit Board) 的实验板。
这个方法之所以被称为“一分钟制版法”,并且能在实验室里实现极快的制作速度,核心在于对传统手工热转印或雕刻工艺进行了颠覆性的简化。
以下是它能做到“一分钟”的核心原因和其中的奥秘:
1. 核心奥秘:采用了“薄铜箔”覆铜板
这是卓老师常常提到的“制板减肥”秘密。普通实验室用的覆铜板,铜箔厚度一般是 \(35\mu\text{m}\)(微米)甚至更厚。如果用化学试剂(如三氯化铁或过硫酸铵)去腐蚀,往往需要十分钟甚至更长的时间,而且容易发生“侧蚀”(把原本不该腐蚀的导线边缘也掏空了)。
卓老师推广的方法采用了特制的 薄铜箔覆铜板(铜厚通常只有 \(5\mu\text{m}\) 到 \(12\mu\text{m}\) 左右)。
- 超快腐蚀: 因为铜层极薄,进入腐蚀液后,短短十几秒到几十秒内,没有被保护的铜就会被完全彻底地反应掉。
- 高精度: 侧蚀几乎可以忽略不计,能够轻松制作出非常细的导线引脚(比如 \(0.5\text{mm}\) 间距的贴片芯片封装)。
2. 简化的快速热转印或激光直接雕刻
在早期的版本中,该方法结合了高效的热转印机(通过高温高压迅速将激光打印机打印在转印纸上的墨粉转移到薄铜板上);而在后来的实验室升级版中,卓老师也经常使用小型半导体激光雕刻机,直接在涂有深色保护层的薄覆铜板上高速烧除多余部分,省去了转印纸的步骤。
3. 为什么推广这个方法?
对于自动化、电子信息类专业的学生和硬件工程师来说,智能车竞赛或日常实验需要频繁迭代电路。
- 如果发给专业 PCB 厂(如嘉立创),虽然有“24小时出板”,但算上快递依然需要两三天。
- 传统的实验室打样机或厚铜板腐蚀,流程繁琐、耗时、而且容易失败。
通过这种“一分钟制版法”,同学们可以在实验室里“立等可取”地做出一个用于验证方案的单面板或双面板,极大地缩短了硬件调试的周期。硬件设计有误?没关系,一分钟后就能换一块新板子重新测试。
为什么不说“板”而说“版”?
在中文里,“版”和“板”虽然同音,但在电子和印刷工艺中,它们代表的所指、功能和阶段完全不同。
卓晴老师推广的叫“一分钟制版法”,而制作出来的成品叫做电路板。简单来说:“制版”是过程和手段,“做板”是结果。
这里面的讲究主要在于以下三个原因:
1. 历史沿革:它源于“印刷(Printing)”工艺
印制电路板的英文是 PCB(Printed Circuit Board),注意里面的 Printed(印刷)。
PCB 的发明灵感直接来源于传统的书籍印刷术。在印刷术里,要把字印在纸上,必须先雕刻一块“母版”(比如活字版、木刻版),然后刷上油墨去压印。
- 制版(Making a Plate): 指的是制作那个带有图像、文字、或线条轨迹的图形母版。在“一分钟制版法”中,无论是用墨粉热转印,还是用激光雕刻机烧掉油墨,本质上都是在覆铜板上刻画出电路走线的图形(即“制版”)。
2. 动词与名词的区别
- 版(名词/动词化): 偏向于图形、模具、版面。我们常说“排版”、“刻版”、“版本”。在电路设计中,我们在软件(如 Altium Designer)里画好的 PCB Layout,本质上是一幅复杂的几何图形(Layout Pattern)。把这个图形通过物理或化学手段转移到基材上的工艺过程,就叫做“制版”。
- 板(名词): 偏向于材质、实物、载体。指的是那块由玻璃纤维和铜箔组成的硬质板材(Board/Substrate)。
💡 一句话总结:
我们是在一块覆铜板(材质)上,通过一分钟制版(工艺),留下电路图形,最终做成了一块电路板(成品)。
3. 行业习惯的严谨性
如果在技术语境下说“一分钟制板法”,听起来更像是“在一分钟内把一块木头或塑料切成板子”(纯物理加工)。
而说“一分钟制版法”,强调的是“将电路图纸(Schematic/Layout)快速转化为具备电气隔离功能的图形”的技术核心。卓老师正是用这个词来凸显该方法在“图形转移和腐蚀”这一核心工艺上的极致速度。

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