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pcb板設(shè)計(jì)與制作的可靠性研究畢業(yè)論文-在線瀏覽

2024-10-30 17:43本頁(yè)面
  

【正文】 分離后邊緣整齊、加工成本低 長(zhǎng)槽孔加圓孔 各種外形的子板(小 PCB,相對(duì)于拼后大的板而言)之間的拼板 分離后邊緣不整齊,不適用導(dǎo)槽固定的 PCB 同時(shí)為了分離方便以及滿足插裝時(shí)的剛度需要需設(shè)計(jì)連接橋,連接橋位置和數(shù)量的設(shè)置應(yīng)該根據(jù)此板的組裝工藝具體考慮。 非金屬化孔周圍應(yīng)該設(shè)禁止布線區(qū),以 免緊固件接觸電路,直徑大小根據(jù)緊固件的尺寸決定。因此要求,在 PCB 板覆銅時(shí)要離開板邊緣最少 1mm。如圖 3 所示。 15 圖 3 為保證邊框不露銅使用的隔離線 、布線 布線的基本原則 布線面的選擇順序應(yīng)是單面、雙面和多層,布線密度應(yīng)綜合結(jié)構(gòu)要求、加工條件限制和電性能要求等各項(xiàng)因素 合理選區(qū)。 兩相鄰面的印制導(dǎo)線應(yīng)采取相互垂直、斜交、或彎曲走線,避免互相平行,以減小寄生耦合。 線拐彎處的外拐角應(yīng)成圓形或圓弧形 ,以免在高頻電路中造成輻射干擾和衰減。 布線密度設(shè)計(jì) 在組裝密度許可的情況下,選用較低密度布線設(shè)計(jì),以提高無(wú)缺陷和可靠性的制造能力,常用布線密度設(shè)計(jì)參考 表 4。 16 對(duì)于兩個(gè)焊盤安裝的元件,如電阻、電容,與其焊盤連接的印制線 最好從焊盤中心位置對(duì)稱引出,且與焊盤連接的印制線必須具有一樣寬度,如圖 4所示。具體要求如圖 5 所示。 過(guò)孔位置的設(shè)計(jì) 過(guò)孔的位置主要與再流焊工藝有關(guān),過(guò)孔不能設(shè)計(jì)在焊盤上,更不允許直接將過(guò)孔作為 BGA 器件的焊盤來(lái)用,應(yīng)該通過(guò)一小段印制線連接,否則容易產(chǎn)生“立片”、“焊料不足”缺陷。 引腳的連接 對(duì)于 QFP 等引腳間距很小(小于 )的器件,兩腳相連時(shí)不可直接相 連,而應(yīng)通過(guò)引出線相連,否則在生產(chǎn)目檢時(shí)容易與焊盤搭錫混淆。 17 圖 6 高密度引腳間距時(shí),引腳間連接方式 、基本參數(shù) 最小線寬與最小線距 對(duì)于一般數(shù)字電路來(lái)說(shuō),最小線寬和線距受生產(chǎn)工藝條件限制。布線完成后,必須進(jìn)行 DRC 檢查。 表 5 推薦最小線寬最先線距參數(shù) 布線密度 最小線寬、線距( mm) 一般 較密 高密度 甚高密度 孔徑 焊盤和過(guò)孔的 孔徑均是指噴錫以后的孔徑。如表 6。 表 7所示過(guò)孔系列尺寸。一般焊盤應(yīng)留有足夠的焊環(huán)寬度,以保證焊接的可靠性,焊環(huán)寬度受布線密度影響。對(duì)于常用的 IC 和接插件,焊環(huán)寬度可 ~ 之間。允許的最小焊環(huán)寬度為 。工程部的工作可分為3個(gè)部分,即:資料審查、資料轉(zhuǎn)換、菲林制作。 資料轉(zhuǎn)換 這一步主要是涉及 CAD/CAM 作業(yè)。同時(shí),目前已經(jīng)有很多 PCB 的 CAM系統(tǒng)可以接受 ODB++格式,而且使用該格式就可以減少提供 aperture files 的步驟,提高了效率。單一文件即可包含圖形、鉆孔 資訊、布線、元件、網(wǎng)表、規(guī)格、繪圖、工程處理定義、報(bào)表功能、 ECO 和 DFM 結(jié)果等。 ODB++是一種雙向格式,允許數(shù)據(jù)上行和下傳。一旦數(shù)據(jù)以 ASCII 形式到達(dá)電路板車間,生產(chǎn)者就可實(shí)施增值的流程作業(yè),如蝕刻補(bǔ)償、面板成像及輸出鉆孔、布線和照相等。 機(jī)械加工 印制板的機(jī)械加工包括下料、孔加工和外形加工、開槽、倒角等,它 的加工手段是鋸、剪、沖、鉆、銑。 數(shù)控鉆孔 在多層板和雙面板生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)鉆孔工序有下述三方面的要求: 孔壁質(zhì)好 影響鉆孔的主要六個(gè)方面因素: 3P20116A0 3C601 3C601 3C601 21 ( 1) 鉆床; ( 2) 鉆頭; ( 3) 工藝參數(shù); ( 4) 蓋板與墊板; ( 5) 加工板材; ( 6) 加工環(huán)境。 鉆孔工藝參數(shù)包括切削速度、進(jìn)給和每只鉆頭的鉆孔數(shù),要根據(jù)數(shù)控鉆床、鉆頭、蓋板、墊板和被鉆材料等的具體情況選擇與確定。如果橫刃磨損太快,表明切削速度太低。理想的切削速度是鉆頭橫刃與主切削刃磨損相同的速度。鉆孔時(shí),鉆頭所承受的 機(jī)械載荷取決于鉆削深度和鉆頭直徑之比。因而鉆頭中心是往被鉆材料里擠壓。而鉆心厚度又不能太薄,否則易斷鉆頭。 數(shù)控銑 印制電路板的外形加工,即使很復(fù)雜的外形如直線、任意斜線、圓、圓弧以及其內(nèi)部的異形孔都可以利用數(shù)控銑方法加工,并可以得到很高的精度及光滑的加工面。與剪切、沖裁和鋸割相比,其被加工面光潔、尺寸精度高,可避免材料的浪費(fèi)并能縮短加工周期。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,不少印制板上的走線靠近板材邊緣,只有用銑的方法加工才能滿足這樣的要求。在印制板生產(chǎn)技求水平高,數(shù)控銑應(yīng)用廣泛的國(guó)家、地區(qū),數(shù)控銑的成本低于模具沖。表 9所示為銑 FR4印制板的工藝參數(shù)。 外形加工:印制板生產(chǎn)批量大的單面板和雙面板的外形,通常采用模具沖。 復(fù)合加工:印制板的孔與孔,孔與外形之間要求精度高,同時(shí)為了縮短制造周期,提高生產(chǎn)率,采用復(fù)合模同時(shí)加工單面板的孔和外形。 (如下圖 7) 圖 7 VCUT示意圖 23 二、斜邊 斜邊是用專用銑刀將印制板板邊用于插裝的部位銑成一定角度,以便于印制板與連接器的插接(如圖 8斜邊示意圖) 圖 8 斜邊 化學(xué)鍍銅 概述 化學(xué)鍍銅的歷史可以迫朔到 1947年,但是直到 50 年代中期化學(xué)鍍銅才得到商業(yè)上的承認(rèn)。然而早期的化學(xué)鍍銅溶液的使用壽命只有幾個(gè)小時(shí),鍍液穩(wěn)定性差,不宜于連續(xù)生產(chǎn)。 我國(guó)于六十年代成功地將化學(xué)鍍銅工藝應(yīng)用于雙面印制電路板的孔金屬化。 化學(xué)鍍銅工藝流程 雙面板化學(xué)鍍銅典型工藝流程如下:(圖 9化學(xué)鍍銅的工藝流程) 圖 9化學(xué)鍍銅的工藝流程 多層板的化學(xué)鍍銅工藝流程和雙面板的基本相同,不同之處 在于多層板去毛刺后要增加除孔內(nèi)鉆污或凹蝕處理。 印制板制造進(jìn)行光化學(xué)圖像轉(zhuǎn)移的光致抗蝕劑主要有兩大類,一類是光致抗蝕干膜(簡(jiǎn)稱干膜),其商品是一種光致成像型感光油墨;另一類是液體光致抗蝕劑,其又包括普通的液體光致抗劑和電沉積液體光致抗蝕劑(簡(jiǎn)稱 ED 抗蝕劑),ED 抗蝕劑是一種水基乳液。光致抗蝕干膜具有工藝流程簡(jiǎn)單,對(duì)潔凈度 要求不高和容易操作等特點(diǎn)。幾經(jīng)改進(jìn)和發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)在印制電路制造的光致成像工藝中占有大部分份額,成為主流產(chǎn)品。由于應(yīng)用中厚度不容易控制,操作速度慢以及因過(guò)程環(huán)境的清潔性和處理帶來(lái)板面的缺陷,限制了它的使用。但是,近年來(lái)隨著電子產(chǎn)品向薄、小、密的方向發(fā)展,印制電路企業(yè)面臨 降低價(jià)格的壓力,新型高分辨率的液體光致抗蝕劑的出現(xiàn),以及液體光致抗蝕劑的涂覆設(shè)備具有連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn) 的能力,使其在印制電路光致成像領(lǐng)域又重新獲得了發(fā)展。其基本原理是:絲網(wǎng)模版的部分網(wǎng)孔能夠透過(guò)油墨,漏印至銅箔表面;模版上其余部分的網(wǎng)孔被堵死,不能透過(guò)油墨,在銅箔表面形成空白,從而在銅箔表面形成電路等圖像。把油墨預(yù)先倒在網(wǎng)版框內(nèi),用合成塑膠或塑料制成的刮墨板在絲網(wǎng)版面上刮動(dòng),使油墨透過(guò)網(wǎng) 版的開孔部分附著到承印物上,形成所需要的圖文。在印制電路板的生產(chǎn)中,近 90%的單面板生產(chǎn)都采用絲網(wǎng)印刷進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)移。 表面涂覆 印制板的表面涂覆工藝貫穿于 PCB板的生產(chǎn)全過(guò)程,通過(guò)不同的表面處理工藝達(dá)到對(duì)線路板的外觀、可焊性、耐蝕性、耐磨性的要求??捉饘倩院蟮?印制板,表面鍍有 amp。 25 熱風(fēng)整平或熱熔工藝,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍錫鉛→去膜→蝕刻→退錫鉛→涂阻焊層→熱風(fēng)整平或:酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍錫鉛→去膜→蝕刻→浸亮→熱熔 板面鍍金工藝,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍鎳→鍍金→去膜→蝕刻 插頭鍍金,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→活化→鍍低應(yīng)力鎳→預(yù)鍍金→鍍耐磨金 有機(jī)助焊保護(hù)膜,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→活化→浸有機(jī)助焊保護(hù)膜 化學(xué)鍍鎳金,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→ 預(yù)浸→鈀活化劑→化學(xué)鍍鎳→化學(xué)浸金→化學(xué)鍍厚金 化學(xué)鍍錫,工藝流程如下: 酸性除油→微蝕→預(yù)浸→預(yù)鍍錫→化學(xué)鍍錫→中和 化學(xué)鍍銀,工藝流程如下: 酸性除油→銅表面調(diào)節(jié)→預(yù)浸→化學(xué)鍍銀 去鉆污工藝:雙面板或多層板在孔金屬化之前,去除孔內(nèi)環(huán)氧樹脂鉆污,保證孔金屬化質(zhì)量。而作為電路圖形部分采用圖形轉(zhuǎn)移或網(wǎng)印的方式使有機(jī)化合物體系的光致抗蝕劑或采用金屬抗蝕層覆蓋電路圖形的表面,防止金屬銅被蝕刻去掉。特別是隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用,對(duì)印制電路板制造技術(shù)提出更高的要求,正向著高精度(導(dǎo)線寬度與間距為 )、高密度(兩焊盤間布 45根導(dǎo)線)的方向飛速發(fā)展,對(duì)蝕刻的線寬公差提出更高更嚴(yán)的技術(shù)要求。 要選擇適合高密度印制電路板圖形蝕刻工藝方法是非常重要的。從當(dāng)前所采用的工藝仍然以減成法為主流來(lái)說(shuō),電路圖形的抗蝕層有兩種,一種是有機(jī)膜、一種是抗蝕金屬鍍層。 章結(jié)語(yǔ) 工廠實(shí)際加工從開料開始,大致為開料→鉆孔→沉銅→貼膜→曝光→蝕刻→線路→防焊→字符→噴錫等,一般使用 FR4(玻璃纖維 +環(huán)氧樹脂)作為基材,鉆孔工序中,孔徑越小,成本越高,同時(shí)其可靠性也相應(yīng)的受到影響,沉銅使得板面孔壁銅厚大約 12? m左右,最后通過(guò)后續(xù)的電鍍工序加厚 810? m左右。 27 第三章 實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題 前言 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于受到機(jī)器加工誤差、人員操作以及設(shè)計(jì)疏忽等因素的影響, 會(huì)頻繁出現(xiàn)不良現(xiàn)象,從而導(dǎo)致生產(chǎn)不良率的提高,成品率的降低,對(duì)生產(chǎn)廠商的利潤(rùn)和信譽(yù)造成一定的影響。本文所引用的數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)沙億佳有限公司的周報(bào)表,在其公司的報(bào)表內(nèi)容中,他們將各個(gè)工序總結(jié)為以下幾個(gè)部分: 工程、品檢 電鍍、菲林 絲印 噴錫、字符 鉆孔、成型 補(bǔ)料、客訴 從報(bào)表內(nèi)容來(lái)看,工程、品檢這一部分的問(wèn)題在于工程資料與 FQC( Final Quality Control)上,而電鍍、菲林這一部分則重點(diǎn)在于蝕刻這一道工序,至于絲印部分是線路與阻焊的問(wèn)題,噴錫、字符、鉆孔、成型是其其本身的問(wèn)題,最后,補(bǔ)料、客訴則是對(duì)所有的問(wèn)題的補(bǔ)充與總結(jié)。 工程資料 在上一章節(jié)的工程部分就已經(jīng)對(duì)這方面有了介紹,在這 就不再重復(fù)。從上文可以知道,工廠拿到客戶提供的底片資料并不能直接用于生產(chǎn),必須通過(guò)一系列操作將底片資料轉(zhuǎn)化成工程圖,其中包括:料號(hào)工程圖(包括一些特殊需求,如原物料需求,特性阻抗控制,防焊,文字種類,顏色,尺寸容差,層次等)、鉆孔圖(通常標(biāo)示孔位及孔號(hào))、連片工程圖(包含每一小片的位置,尺寸,折斷邊,工具孔相關(guān)規(guī)格,特殊符號(hào)以及特定制作流程以及容差)以及 疊合結(jié)構(gòu)圖 (包含各導(dǎo)體層,絕緣層厚度,阻抗要求,總厚度等)。而從該公司提供的數(shù)據(jù)來(lái)看,主要問(wèn)題因素集中于漏孔、鉆錯(cuò)孔位、孔徑大小錯(cuò)誤等處于比較細(xì)小的部分。由于底片資料不能作為材料放入 論文,圖只是本人從網(wǎng)上找到的一張簡(jiǎn)單的布線圖,以加深印象。 FQC( Final Quality Control) FQC作為一條生產(chǎn)線的最后產(chǎn)品質(zhì)量控制,它不可能監(jiān)控整條生產(chǎn)線的所有問(wèn)題指標(biāo),而是選擇影響較大,不良率較高的數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行抽查,以達(dá)到生產(chǎn)出 圖 10 簡(jiǎn)單 PCB 布線圖 表 10 某周 FQC 不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 擦花 補(bǔ)油 錫高 字符上PAD 粘字符油 字符不清 氧化 開短路 錫塞孔 成型不良 V不良 不上錫 其他 合計(jì) 104 230 21 8 12 49 19 7 53 503 121 272 62 15 21 4 4 499 88 286 100 6 9 15 93 597 84 222 142 4 181 30 2 665 5 328 193 23 29 16 20 1 54 669 3 173 9 4 8 2 1 6 52 258 0 405 1511 527 12 16 259 101 11 60 24 0 7 258
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