自然界中,存在许多种白光的分光现象,彩虹只是其中的一种。由光栅,薄膜,以及光弹性现象也可产生彩色光谱,但其机理与彩虹或棱镜的机理完全不同。
这篇文章集中总结了一些容易混淆的白光分解现象及其原理,如果您家娃以后问到,可以翻出来和娃一块读。
(图源:pixabay.com)
撰文 | 吴进远
编辑 | 邸利会
“肥皂泡,光盘上的彩色和彩虹是一回事吗?”
“彩虹和棱镜是一回事吗?”
自然界中,存在许多种白光的分光现象,彩虹只是其中的一种。这些分光现象的机理很不相同,如果从课本上找,它们分散在从初中到本科生物理之中。可是,一个孩子看见这些分光现象的次序,却不是由易到难的,不定什么时候问你哪一个。
如果家长只回答一句“太阳光是红橙黄绿青蓝紫七种颜色构成的”,然后就没了词儿,这样太敷衍了。如果随意说:“就像三棱镜一样”也不妥,因为对于很多分光现象而言,它们的原理与三棱镜是完全不同的,这样说是一种误导。
孩子们问起问题,源于其珍贵的好奇心与求知欲,极其需要悉心保护,家长们遇到问题最好先认真地查找一下再回答。我这里,就把一些容易混淆的白光分解现象及其原理集中写出来,您家娃以后问到,可以翻出来和娃一块读。
棱镜
谈到棱镜,大家都知道那位非常牛的牛顿,曾经用棱镜,将太阳的白光分解成了彩色的光带。我们现在,在学校和科技馆经常会看到类似的实验。当然,棱镜在普通的商店并不容易买到,不过我们可以寻找替代的器材,像这种棱边的镜子就可以用来做这个实验。
太阳光照到这样一个镜子上,反射出许多光斑,形成奇妙的花样。
这种奇妙的花样,对所有年龄段的学生都有强烈的吸引力。低幼年龄的学生甚至可以一边晒脚丫(以促进维生素d合成,改善钙质吸收),一边观察这个光学现象。这些光斑中有一些是白色的,但也有一些是彩色的。
这样的彩色分光机制源于透明介质的色散。所谓色散,是指不同颜色的光在介质中的传播速度不同。
我们可以设想在学校里,学生们排着队,练习齐步走。如果这样的队列,从水泥地面,斜着走向旁边的草地,情况会怎么样呢?
水泥地面平整坚硬而草地则很松软,于是一个横排中,先走进草地的同学行进速度瞬间变慢。这样一来,横排的方向由此改变,整个队伍的行进方向也随之偏折,这对应于光学中的折射现象。假如有红队和蓝队两组学生,在草地中蓝队行进速度比红队慢,这样蓝队偏折的程度就会比较厉害。如果开始时两队在水泥地面的行进方向相同,那么到草地上的行进方向就会不同,这对应于光学中的色散现象。
明白了介质的色散,就很容易理解棱镜分解白光的原理了。
白光照射到棱镜的表面,不同颜色的光传播的方向因为介质的色散而变得不同。在棱镜的另一个表面,光线又经过一次折射。随着光线传播的距离不断增加,不同颜色的光沿着不同的方向传播,最终互相分离。
对于棱边的镜子,背后镀了一层银,其作用相当于把一个对称的棱镜折叠了一下。最终的效果还是把不同颜色的光分开,呈现出我们看到的彩色光斑。
我们看到能够分解白光的棱镜,都是前后两个表面不平行的。实际上,前后两个表面平行的透明体,比如平板玻璃,也应该算是一种特殊的棱镜。可是,当太阳光斜着射入房间时,我们却看不到白光的分解,难道平板玻璃没有色散?
实际上,不管玻璃做成什么形状,色散始终存在。太阳光在射入玻璃前表面时,不同颜色的光同样会折射到不同的方向,这和在棱镜中没有任何不同。可是,当光线传播到平板玻璃的后表面时,光线又经历了一次折射。这第二次折射与前一次折射角度大小相同而方向相反。于是,所有不同颜色的光又恢复到完全相同的方向,不管而后传播多远,仍然是混在一起的白光。
所以,棱镜上存在两个不平行的平面,使得色散效应不会在两次折射中完全抵消,这样才能将白光分解。
霓与虹
彩虹也是由于介质的色散造成的白光分解现象,有一些科普读物会说彩虹形成的原因“像三棱镜一样”。实际上,彩虹颜色产生的机理,与棱镜在很多方面是不同的。
彩虹是悬浮在空气中的水珠,在太阳的照耀下形成的。彩虹经常是由内外两个同心圆弧形的彩带构成的,内圈的叫做虹,外圈的叫做霓。
大家如果仔细看,不难发现霓与虹的色彩关系是正好相反的。虹的红色在外圈,紫色在內圈,而霓则反之。此外,霓比虹通常要更暗,这是由于霓比虹在水珠中要多经过一次反射。
太阳光照射到水珠上某一点,入射光线与球面法线的夹角i 称为入射角。光进入水珠时,发生折射,折射角为r。光线射到水珠的后壁,一部分透出水珠,而另一部分反射回水珠。反射回来的光再次到达水与空气的界面,又有一部分透出来,一部分反射回去。这透出来的光,就是我们看到的虹。
水珠中的光线第三次来到水与空气的界面,又有一部分透出来。这部分透出的光,构成我们看到的霓。光线每经过一次反射,能量都会分出去一部分。因此,霓的亮度比虹要弱。
光线在进出空气与水的界面时,经历两次折射。由于水的色散,不同颜色的光就会折射到不同的角度。不过,光线照射到水珠的不同的位置,对应的入射角 i 是不同的,因而对于虹而言,其出射角a,(或者霓的出射角b)也相应不同,情况比棱镜要复杂得多。
比如折射率比较低的红光,通过水珠后出射的光线如下图所示。
而折射率比较高的紫色光,其出射光线如下图所示。
我们可以看出,不论是哪种颜色的光,光线的出射角a都会散布在一个很宽的角度范围中,这与棱镜是不同的。当然,紫色光的出射角总体来看要比红光的出射角偏小些,从下图我们可以看得更清楚些。
太阳光照在水珠的不同位置,其入射角从0 到90 度都有可能。因而光线离开水珠的出射角a 也有多种可能值。不过,出射角存在一个最大值,这个最大值在 41度左右。不同颜色的光,其出射角的最大值也不相同。我们可以想象,对于某一种颜色的光,有很多条光线堆积在最大出射角附近,因而在不同的观察角上,我们就可以看到水珠呈现出某一种特定的颜色。
上面这张照片,是在入射阳光比较强的情况下拍摄的,我们可以看出,虹的最外圈是红色的。同时,由于各种颜色的光都可能存在出射角a小于41度的情况,因而在虹的内部,我们可以看到很强的白色光。
对于霓而言,某一颜色光的出射角b存在一个极小值,而各种颜色的光都可能存在出射角比较大的情况。我们可以看出,在霓之外,也存在多种颜色混合而成的白光。
有趣的是,在虹和霓之间的区域,观察角大于虹的出射角极大值,而又小于霓的出射角的极小值。太阳光照射到那里的水珠上,却不会反射回给观察者,因而这个区域是一个暗带。我们通过与其他区域比较不难看出这一点。
人们经常会问,为什么彩虹是圆弧形的,作者以前在《知识分子》公众号写过一篇文章,大家可以刨出来看,由于篇幅原因,这里就不再重复。
光栅
光栅是一种有着周期性透光或反射结构的光学元件。这种周期性结构很像平时见到的栅栏,只不过光栅的结构非常细小。高级的光栅往往是用精密机床在玻璃等材料上刻制,但科学用品商店有时可以买到用胶片制作的光栅。
白色光透过光栅会被分解开来,这是由于光在被光栅周期性结构遮挡后,发生衍射与干涉所致。衍射与干涉现象与光的波长有关,不同波长或者颜色的光透过光栅后,在不同的角度互相叠加而加强,而在其他角度互相抵消,这就使得白光被分解。将光栅粘贴在手机照相机的前面,在一间暗黑的房间中,点亮一盏卷管式的气体放电节能灯。手机的镜头不要直接对着灯,而应偏开一定角度,对着比较暗的背景,这时我们可以拍摄到很多个彩色的节能灯。
各种气体在节能灯的灯管当中放电,这种情况下往往会激发出若干很强很窄的谱线。从某种意义上说,我们看到的节能灯,实际上可以看成是有很多个不同颜色的节能灯叠合而成的。经过光栅,这些不同颜色的光,向着若干不同的角度传播出去。这样一来,我们就可以拍摄到上图中的这种现象。
在我们的印象当中,光栅是细小精密珍贵的。然而在事实上,一些比较粗大的周期性结构,也同样可以产生干涉和衍射现象。比如我们可以利用普通的窗纱,观察到相应白光分解现象。
用有长焦镜头的照相机,拍摄夜间到远景。当房间的窗户完全打开时,拍到的景象如下图所示。
同样的景色,如果隔着纱窗拍摄,就会得到下面的照片。我们看到远处的灯光朝四个方向展开。这些光芒是一段一段的,每一段都呈现彩色。窗纱是方格状的,是一种二维光栅,因此其衍射干涉的图样是向四个方向延伸的。
我们知道,一种波长的光透过光栅时,有时会在不只一个方向上互相加强,形成很多级的极大。光栅的结构越细,则极大之间的夹角就越大,反之结构越粗,这些极大之间的夹角就越小。
窗纱每根丝之间的间距比较大,因此极大之间的夹角相对比较小,因此我们可以在一个不大的角度范围内看到很多个极大。不过,由于极大之间的夹角比较小,因而用肉眼观察时往往不易发现光芒中存在的彩色。这就是为什么我们的照相机要用长焦镜头,长焦镜头起到放大视角的作用。实际上,我们用望远镜来观察远处的夜景,也可以看到同样的现象,望远镜也是一种放大视角的装置。
早几年,我们用光盘来存储音乐,电影或其他数据。光盘上有着很细密的圆形刻纹,因此是一种很好的环形光栅。利用光盘,可以做很多有趣的光谱分析实验。
大家可以带着孩子做个简单的实验。将一个光盘平放在桌面或地面上,旁边放一叠书。把手机照相机开到拍摄视频的模式,并且打开照明用的发光二极管。
将手机平放在书堆上,以保持稳定,且镜头垂直向下,对着光盘的中心。细心地调整手机与光盘的相对位置,就可以看到光盘上显示出了发光二极管的光谱。
我们可以看到,发光二极管的光谱不是均匀连续的,其中存在比较强的蓝色,而从红到绿则是相对较暗的宽带。很多白光发光二极管实质上发蓝光的,只不过在器件中添加了某些荧光材料。这种荧光材料吸收波长比较短的蓝光,转换成波长比较长的红绿光。这样,一些不同波长的光混在一起,刺激人眼的感光细胞,我们就感觉这种光是白色的。
显然,白光发光二极管的光谱与自然白光的光谱是不同的。自然白光如太阳光,火光等源于黑体辐射,其光谱中不同波长的成分相对强度比较一致,没有某种颜色比其他颜色强很多的情况。因此,对于白色发光二极管对人眼健康是否有影响这个问题,还是应该慎重对待的。我们普通人可以做到的,是尽量避免过度使用手机或其他电子产品的显示屏,尽可能多多接触室外的自然光。
光盘中有cd与dvd两种,dvd的刻纹比cd更细,因此对不同波长的展开角度更大。不过,使用cd来做实验比较容易拍摄到完整的可见光谱,而用dvd则不太容易拍全。
如果在光盘的轴线上远处有比较小的其他光源,比如小灯泡,或者卷管式的气体放电节能灯,我们也可以拍摄到这些光源的光谱。这时手机上的发光二极管不需要打开,手机照相机只需要设置成普通的照相模式即可。
薄膜
吹肥皂泡是孩子们喜欢的一种游戏,肥皂泡经常呈现出绚丽缤纷的色彩。肥皂泡上的色彩,是一种光的干涉现象。
很多情况下,我们都能在薄膜上看到白光的分解现象。比如下雨天滴在马路上的汽油,摊成薄膜,常常会呈现出美丽奇妙的图样。
一个薄膜有上下两个表面,光照上去,两个表面都会把光反射回来。从这两个表面反射回来的光互相叠加而出现干涉现象。对于某一波长的光,在一定厚度的薄膜上下两个表面反射,这两个反射光可能加强,也可能互相抵消。反射的角度也会影响到这种加强或抵消。
我们在观察薄膜上的某一个位置时,如果一种波长的光互相加强,则另一种波长的光就可能抵消。比如在某个位置红色加强,则紫色可能会抵消。反之在另一位置,紫色可能加强而红色可能抵消。这样,薄膜就可能呈现彩色的干涉图样。
此外,我们还能注意到,能够看到白光分解现象的薄膜通常比较薄。如果薄膜太厚,当前后两个表面反射的光波相遇时,这两个光波很可能来自两个互不相干的原子,这样一来,两个波到底是加强还是抵消就完全变成了随机的,而不仅仅取决于光的波长,这样的薄膜表面的反光通常是白色的。
当我们把肥皂膜竖立起来后,在重力作用下,肥皂膜变成楔形,上面薄而下面厚。由于薄膜上的色彩与薄膜的厚度有关,所以,竖立起来的肥皂膜显示出横向的彩色条纹。
光弹性
光弹性现象来源于一些透明材料,比如硬塑料或者有机玻璃,在内部应力影响下产生的双折射现象。双折射是指光线透过材料时表现出两种不同的折射率。比如一个偏振光可以分解为两个不同的偏振分量,而这两个偏振分量的折射率,或者说传播速度,在水或者空气等介质中,通常是一样的。但在双折射介质中,这两个偏振分量的速度可能是不同的。
当光穿过一定厚度的双折射介质后,两个跑得不一样快的偏振分量重新结合,其总效果,是偏振光的偏振方向改变了。对于不同波长的光,其偏振方向的改变量也有所不同。当这些光通过过一个偏振片时,不同颜色的光的相对强度也因偏振方向的不同而改变。这样我们就能看到塑料构件上的彩色了。
我们拍摄这个照片时,用笔记本计算机的显示屏作为光源。液晶显示屏表面最外层是偏振片,射出的光是偏振的。
硬塑料制品是通过注塑工艺制作的,在冷却过程中,内部残留了复杂的应力,很多地方介质是双折射的。
硬塑料制品放在显示屏前面本身并不产生彩色,但如果把另一个偏振片放在眼前,或者挡在照相机的镜头前,就能看到绚烂纷呈的色彩了。
由光栅,薄膜,以及光弹性现象所产生的彩色光谱,与彩虹或棱镜的机理完全不同。希望大家把这些搞清楚,避免将来给孩子留在混淆的概念。
简单地说,并不是只有彩虹或者棱镜才可以把白光分解成绚烂的七彩。
什么是pcb阻焊?
pcb阻焊,也叫pcb防焊,在柔性线路板中也叫pcb阻焊膜,英文为solder mask or solder resist,采用绿色,黄色,红色,黑色,蓝色等感光油墨喷涂于pcb电路板表层。
为什么不同电路板阻焊颜色不一样?
pcb阻焊可以以不同的颜色显示,包括绿色、白色、蓝色、黑色、红色、黄色、亚光色、紫色、菊色、亮绿色、哑光黑、哑光绿等。 正常情况下,白色的是制作led照明这些产品必须用到白色的pcb电路板,其他的颜色多是因为产品分级制度,各个公司不一样,有的用红色来表示实验板,有的用蓝色来表示重点板,有的用黑色来表示用于计算机内部的板件。
为什么绿油在pcb阻焊油墨中得到大量的使用
1、从功能上,绿色油墨里添加的成分早已固定,基本上设备药水都是针对绿色来的,容易显影,不容易脱落。 2、对外观检查来讲,与铜面(黄色)对比明显,能较容易的检出擦伤偏移之类的缺陷。而其他杂色油都是添加了一些改变颜色的粉末物质。对pcb制作来说是相对高成本的。但对于成品来说,有些颜色比绿色看起来要高端。 另外,线路板厂pcb质检环节中有人工目检,对于pcb厂家来说绿色更护眼,对目检工作人员来讲也更为友好。 3、绿色油墨可以做到更小的误差,更小的面积,可以做到更高的精度,绿色、红色、蓝色比起其他颜色具有更高的设计精度。 4、绿色油墨比起其他颜色的油墨,具有更好的特性。绿色系相比其他色系具有更好的特性,尤其绿色的塞孔特性。 5、绿色油墨相对而言成本更低。由于生产的过程中,绿色是主流,工艺最成熟,最简单,自然绿色油墨的采购量也会更大,所以其采购成本相对其他颜色也会更低一些。 6、很多pcb油墨厂家为了降低成本,也都会大批量生产绿油,这也促使绿油价格会更低。 7、pcb加工中,电子产品生产包括制板以及smt贴片,期间有几道工序要经过黄光室,而绿色pcb板在黄光室的视觉效果最好。 8、在smt贴片加工时,上锡、贴片以及aoi校验这些步骤,都需要光学定位校准,绿色的底板仪器识别时更为友好。 9、绿色的pcb还比较环保,废弃板进行高温回收处理时,不会释放有毒气体。 10、其他pcb颜色,像蓝色和黑色分别掺了钴和碳,因为有微弱导电性,会有短路风险。另外,像黑色、紫色、蓝色灯,pcb基板颜色太深了,会增加主板的检验和维修难度,工艺上也不好控制。
pcb阻焊颜色对电路板有没有影响?
际上,pcb油墨对于成品电路板来说没有任何的影响。但对于在半成品的影响很大,比如绿色中有亚光绿、太阳绿、深绿、浅绿等,颜色有一点区别,颜色太浅,很容易看到塞孔工艺之后板子的外观不好看,颜色太深,有些线路板厂所使用的的油墨品质不够好,树脂和染剂的配比有问题,会出现气泡之类的问题,严重的在终固化会掉油墨。
pcb电路板为什么要做阻焊?
在印制电路板(pcb)加工制作工艺中,阻焊油墨的涂覆是一个非常关键的工序。阻焊膜在pcb板上主要功能是保护电路,防止导体等不应有的沾锡;防止导体间因潮湿或化学品引起的电气短路;防止pcb板后道工序生产和电装中不良拿取所造成的断路;以及各种恶劣环境对pcb板的侵袭等。
pcb板两面都是铜层,没有做阻焊的pcb板裸露在空气中容易被氧化,而变成不良产品,也影响了pcb板的电气性能。因此,pcb电路板表面上必须要有一层能阻隔pcb与空气发生氧化反应的保护涂层,而这层涂层就是用阻焊漆材料覆盖的阻焊层。各种颜色的阻焊漆也应运而生,形成了五颜六色的pcb电路板,而阻焊颜色与pcb板的质量和电气性能没有任何关系。
pcb板表面还需要焊接电子元器件,就需要有部分的铜层裸露方便焊接元件,这部分铜层就是焊盘。前文提到铜层裸露容易发生氧化反应,因此焊盘也需要有保护层,防止被氧化;因此出现了焊盘的喷镀,也就是我们常说的pcb表面处理。可以是镀上惰性金属金或银,也可以是特殊的化学薄膜,阻止焊盘的铜层暴露在空气中被氧化。
pcb阻焊的厚度标准
pcb阻焊膜必须要有良好的成膜性,其厚度是有规范要求的。 目前线路板厂家大多根据美国民用标准ipc-sm-840c规范进行鉴定。 在这个标准里1级产品的阻焊膜厚度不限;2级产品的阻焊膜最低厚度为10um;3级产品最低厚度应为18um。阻焊膜的耐燃性通常以美国ul机构的规范为标准,必须通过ul94v-0的要求(ul94-装置及设备中部件用塑料的燃烧性试验)。
一般要求线条中间位置阻焊厚度一般不低于10um,线条两侧位置一般不低于5um,以前ipc标准有规定,现在好像不再作要求!具体还要看客户要求!
pcb油墨阻焊桥
1、什么是阻焊桥
阻焊桥是元件焊盘的一个开窗到另一个开窗之间的绿油就是阻焊桥,一般指比较密集的ic管脚对应焊盘间的阻焊条。 阻焊桥的作用就是防止焊接时焊料流动,防止器件连锡短路等。通常为了防止焊接连锡短路,都要保证焊盘的阻焊桥。
2、pcb阻焊桥工艺
阻焊桥的工艺制成能力跟油墨颜色、铜厚有关系,绿油的阻焊桥要比杂色油墨好管控一些,阻焊桥能保留到最小。铜厚越厚阻焊桥需越大,薄铜的阻焊桥要比厚铜好管控一些。影响阻焊桥工艺制成能否加工的因素:ic引脚间距是否足够,板子的油墨颜色,铜厚。 阻焊桥加工,在客户角度上考虑,贴片加工成品通过率高,产品质量更加好,而且外观也美观,但是价格可能会高一点;在厂家角度上看,一个是影响生产效率,成本会增加。通常按照验收标准ipc600-ii,未跟厂家备注说明加工阻焊桥,一般若是密的ic,阻焊桥会默认做同窗。若是备注说明,厂家会根据客户的资料以及做板要求来判断,是否能做阻焊桥。
阻焊桥的工艺制成能力不仅跟油墨颜色、铜厚有关系,还和pcb板厂制成能力有关系。 绿油的阻焊桥要比杂色油墨好管控一些,阻焊桥能保留到最小。铜厚越厚阻焊桥需越大,薄铜的阻焊桥要比厚铜好管控一些。
a、当基铜≤1oz,阻焊桥≥3mil(绿色),4mil(其他颜色)。有些制程工艺能力好的pcb板厂可以做到绿色2.5mil,其他颜色3mil左右。8mil(只针对整板大铜面上阻焊桥)。 b、基铜2-4oz,阻焊桥≥6mil;8mil(只针对整板大铜面上阻焊桥)。 c、大铜面区域的喷锡面之间,为防止锡搭桥,必须保证挡锡桥≥8mil;
pcb阻焊桥dfm设计
01、基材上面阻焊桥
阻焊桥的大小根据线路层的ic焊盘间距有关系,ic焊盘间距过小焊接器件时容易造成连锡短路。例如:以绿油为例,线路的ic焊盘间距为8mil,焊盘开窗单边2mil,那么阻焊桥就是4mil。极限的情况下为了保住阻焊桥,ic焊盘间距开窗可以开单边1mil,这样即便ic焊盘间距6mil也可以做4mil的阻焊桥。 02、铜皮上面阻焊桥
铜皮上的ic焊盘同样也需做出阻焊桥,如果铜皮上ic焊盘无阻焊桥,开窗上锡了会导致ic焊盘相连,等同于两个ic焊盘连成一个焊盘。虽然铜面上的焊盘是一个网络,不会造成短路,但是焊接的元器件散热性能不好,返修时也不方便拆卸。
pcb阻焊层的工艺解读
印刷线路板中晒阻焊工序,是将网印后有阻焊的印制板用照像底版将印制板上的焊盘覆盖,使其在曝光中不受紫外线的照射,而阻焊保护层经过紫外光照射更加结实的附着在印制板面上,焊盘没有受到紫外光照射,可以露出铜焊盘,以便在热风整平时上铅锡。
1、预烘
预烘的目的是为了蒸发油墨中所含的溶剂,使阻焊膜成为不粘的状态。针对油墨的不同,其预烘的温度、时间各不相同。预烘温度过高,或干燥时间过长,会导致显影不良,降低解像度;预烘时间过短,或温度过低,在曝光时会粘连底片,在显影时,阻焊膜会受到碳酸钠溶液的侵蚀,引起表面失去光泽或阻焊膜膨胀脱落。
2、曝光
曝光是整个工艺过程的关键。如果曝光过度,由于光的散射,图形或线条边缘的阻焊膜与光反应(主要是阻焊膜中含有的感光性聚合物与光反应),生成残膜,而使解像度降低,造成显影出的图形变小,线条变细;若曝光不足时,结果与上述情况相反,显影出的图形变大,线条变粗。这种情况通过测试可以反映出:曝光时间长的,测出的线宽是负公差;曝光时间短的,测出的线宽是正公差。在实际工艺过程中,可选用“光能量积分仪”来测定最佳曝光时间。
3、油墨粘度调节
液态感光阻焊油墨的粘度主要是通过硬化剂与主剂的配比以及稀释剂添加量来控制。如果硬化剂的加入量不够,可能会产生油墨特性的不平衡。
pcb阻焊绿油脱落的原因是什么?
1、pcb在印刷油墨时,前处理没有做到位,比如pcb板的表面有污渍、灰尘或杂质,或者部分区域被氧化了,其实解决这个问题很简单,重新把前处理再做一遍就行,但要力求将线路板表面的污渍、杂质或者是氧化层清理干净。
2、烘烤线路板时间短或温度不够,因为线路板在印刷完热固油墨之后都要进行高温烘烤,而如果烘烤的温度或者是时间不足就会导致板面油墨的强度。
3、油墨质量问题或是油墨过期,或是采购不知名品牌的油墨,这个也会造成线路板油墨过锡炉时掉落。
pcb阻焊工艺质量验收标准
本标准适用于线路板在阻焊过程中或加工完毕后,产品质量的过程监测和产品监测。
对位要求:
1、上焊盘:元件孔油墨上焊盘使最小可焊环不能少于0.05mm;过电孔油墨上焊盘不能超过单侧焊环的1/2;smt上油墨不能超过总焊盘的1/5。 2、不能露线条:不可由于偏位造成的焊盘与线条相邻处露铜。
孔内要求:
1、元件孔不允许进油墨。 2、过线孔进油墨数不允许超过过线孔孔数的5%(设计保证情况下)。 3、成品孔径大于等于0.7mm且要求覆盖阻焊的过孔不允许有油墨塞孔。 4、过线孔要求塞孔的不允许有塞孔不良(透白光)或溢墨现象。
表面要求:
1、油墨表面不允许有油墨堆积、起皱、龟裂的现象。 2、不允许油墨起泡或油墨结合力不好的现象(3m胶带测试不合格)。 3、不允许油墨表面有明显曝光压印(花斑)。局部不明显压印每面不超过板面积的5%。 4、平行线两侧不允许露铜。不允许有明显的油墨不均匀现象。 5、油墨表面不允许划伤露铜,不允许有手指印和漏印现象。 6、油墨擦花:长度和宽度不允许大于5mmⅹ0.5mm的范围。 7、允许有两面油墨颜色不一致的现象。 8、如表面贴焊盘间距大于10mil且绿油桥宽(设计)大于4.0mil时,不允许有绿油桥断裂现象。若阻焊工序制作出现异常不能达到上述要求则以下情况允收:每排绿油桥断裂数量在其9%范围内。 9、星点露铜点直径应小于0.1mm,每面不超过2点。不允许有批量的定位点露铜。 10、表面不允许有明显的网印及油墨垃圾颗粒。
金手指要求:
1、金手指上不允许上油墨。 2、金手指之间不允许有显影不干而残留的绿油。
线条表面要求:
1、油墨下不允许有铜层氧化、指纹。 2、油墨以下情况不允许接收:
①油墨下杂物直径大于0.25mm。
②油墨下杂物使线条间距减少50%。
③油墨下杂物每面多于3点。
④油墨下导电性杂物横跨在两根导线上。
3、不允许有线条发红现象。
bga区域要求:
1、不允许有油墨上bga焊盘。 2、bga焊盘上不允许有任何影响其可焊性的杂物或脏物。 3、bga区域过孔必须塞孔,不允许有透光、溢墨现象且塞孔后其高度不应超出bga焊盘水平面;塞孔之过线孔孔口不允许有发红现象。 4、bga区域成品孔径大于等于0.8mm的过线孔(透气孔)勿需塞孔,但不允许有孔口露铜现象。
检验方式
首板检验
1、责任单位:操作员进行自检,ipqc进行首检 2、检验时机:
①每连续生产批的开始.
②工程资料变更时。
③更换药水,维修后
④交接班时
3、检验数:首板 4、管制办法:首板检验合格后,方可进行批量生产 5、记录:将首板检验结果记录在《工序首检记录日报表》上
抽检
1、检验责任:ipqc 2、检验时机:在首板检验合格后,进行随机抽查。 3、检验数:随机抽样,取样时,取面板与底板检查。 4、管制办法:
①重缺陷:采0缺陷合格。
②b轻缺陷:三个轻缺陷折合一个重缺陷。
③抽检合格该批转序,不合格则返工或上报丝印班长或主任处理,丝印工序需将不合格原因出并改善后方可继续生产。
pcb阻焊绿油塞孔的七大优点
目前pcb各种通孔中除零件插脚孔、机械孔、散热孔与测试孔外,其他导通孔(via hole)无须裸露均要求用防焊油墨塞孔,特别是hdi高密度连接技术越来越趋于密集化,用于封装类的pcb板vip孔、vbp孔越来越多,且均多要求过孔塞油,那么用防焊塞孔有什么好处呢?
绿油塞孔是将过孔中塞绿油,一般以塞满三分之二部分,不透光较好。一般如果过孔较大,根据板厂的制造能力不一样,油墨塞孔的大小也不一样,一般的16mil以下的可以塞孔,再大的孔要考虑板厂是否能塞。
1、塞孔可防止密间距器件(比如bga)造成的可能性的短路。这就是设计过程中bga下的过孔要塞孔的原因。因为没有塞孔,这个出现过短路的案例。
2、塞孔可防止pcb过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路; 这也就是说在波峰焊设计区域的范围内(一般焊接面在5mm或以上)没有过孔或者是过孔做塞孔处理的原因。
3、避免助焊剂残留在导通孔内。
4、电子厂表面贴装以及元件装配完成后pcb在测试机上要吸真空形成负压才完成。
5、防止表面锡膏流入孔内造成虚焊,影响贴装;这一点在散热焊盘加过孔上体现得最明显。
6、防止过波峰焊时锡珠弹出,造成短路。
7、塞孔对smt贴片制程会有一定的帮助。
pcb阻焊层与助焊层的区别
pcb阻焊层我们已经解释过了,那pcb助焊层是什么呢?助焊层,也叫paste mask,是smt贴片机贴片时要用的,是对应所有贴片元件的焊盘的,大小与top layer/bottom layer层一样,是用来开钢网漏锡用的。
其实,两个层都是上锡膏焊接用的,并不是指一个上锡,一个上阻焊油墨,阻焊层的意思是在整片阻焊区域的绿油上开窗,目的是允许焊接;在默认情况下,没有阻焊层的区域都要上绿油。
pcb阻焊工序常见的品质问题及改善措施
在pcb阻焊工序中,聪明如你也可能遇到各种各样的问题,常见如下:
问题:印刷有白点
原因1:印刷有白点 改善措施:稀释剂不匹配 使用相匹配的稀释剂
原因2:封网胶带被溶解 改善措施:改用白纸封网
问题:粘菲林
原因1:油墨没有烘烤干 改善措施:检查油墨干燥程度
原因2:抽真空太强 改善措施:检查抽真空系统(可不加导气条)
问题:曝光不良
原因1:抽真空不良 改善措施:检查抽真空系统
原因2:曝光能量不合适 改善措施:调整合适的曝光能量
原因3:曝光机温度过高 改善措施:检查曝光机温度(低于26℃)
问题:油墨烤不干
原因1:烤箱排风不好 改善措施:检查烤箱排风状况
原因2:烤箱温度不够 改善措施:测定烤箱实际温度是否达到产品要求温度
原因3:稀释剂放少 改善措施:增加稀释剂,充分稀释
原因4:稀释剂太慢干 改善措施:使用相匹配的稀释剂
原因5:油墨太厚 改善措施:适当调整油墨厚度
问题:显影不净
原因1:印刷后放置时间太长 改善措施:将放置时间控制24小时内
原因2:显影前油墨走光 改善措施:显影前在暗房内作业(日光灯用黄纸包住)
原因3:显影药水不够 改善措施:温度不够 检查药水浓度、温度
原因4:显影时间太短 改善措施:延长显影时间
原因5:曝光能量太高 改善措施:调整曝光能量
原因6:油墨烘烤过度 改善措施:调整烘烤参数,不能烤死
原因7:油墨搅拌不均匀 改善措施:印刷前将油墨搅拌均匀
原因8:稀释剂不匹配 改善措施:使用相匹配的稀释剂
问题:显影过度(测蚀)
原因1:药水浓度太高、温度太高 改善措施:降低药水浓度和药水温度
原因2:显影时间太长 改善措施:缩短显影时间
原因3:曝光能量不足 改善措施:提高曝光能量
原因4:显影水压过大 改善措施:调低显影水压力
原因5:油墨搅拌不均匀 改善措施:印刷前将油墨搅拌均匀
原因6:油墨没有烘干 改善措施:调整烘烤参数,参见问题【油墨烤不干】
问题:绿油桥断桥
原因1:曝光能量不足 改善措施:提高曝光能量
原因2:板材没处理好 改善措施:检查处理工序
原因3:显影、水洗压力太大 改善措施:检查显影、水洗压力
问题:上锡起泡
原因1:显影过度 改善措施:改善显影参数,参见问题【显影过度】
原因2:板材前处理不好,表面有油污.灰尘类 改善措施:做好板材前处理,保持表面清洁
原因3:曝光能量不足 改善措施:检查曝光能量,符合油墨使用要求
原因4:助焊剂异常 改善措施:调整助焊剂
原因5:后烘烤不足 改善措施:检查后烘烤工序
问题:上锡不良
原因1:显影不净 改善措施:改善显影不净几个因素
原因2:后烘烤溶剂污染 改善措施:增加烤箱排风或喷锡前过机清洗
问题:后烘爆油
原因1:没有分段烘烤 改善措施:分段烘烤
原因2:塞孔油墨粘度不够 改善措施:调整塞孔油墨粘度
问题:油墨哑光
原因1:稀释剂不匹配 改善措施:使用相匹配的稀释剂
原因2:曝光能量低 改善措施:增加曝光能量
原因3:显影过度 改善措施:改善显影参数,参见问题【显影过度】
问题:油墨变色
原因1:油墨厚度不够 改善措施:增加油墨厚度
原因2:基材氧化 改善措施:检查前处理工序
原因3:后烘烤温度太高 改善措施:时间太长 检查后烘烤参数
问题:油墨附着力不强
原因1:油墨型号选择不合适 改善措施:换用适当的油墨
原因2:油墨型号选择不合适 改善措施:换用适当的油墨
原因3:干燥时间、温度不正确及干燥时的排风量过小 改善措施:使用正确的温度和时间、加大排风量
原因4:添加剂的用量不适当或不正确 改善措施:调整用量或改用其它添加剂
原因5:湿度过大 改善措施:提高空气干燥度
问题:堵网
原因1:干燥过快 改善措施:加入慢干剂
原因2:印刷速度过慢 改善措施:提高速度加慢干剂
原因3:油墨粘度过高 改善措施:加入油墨润滑剂或特慢干剂
原因4:稀释剂不适合 改善措施:用指定稀释剂
问题:渗透、模糊
原因1:油墨粘度过低 改善措施:提高浓度,不加稀释剂
原因2:丝印压力过大 改善措施:降低压力
原因3:胶刮不良 改善措施:更换或改变胶刮丝印的角度
原因4:网板与印刷表面的距离间隔过大或过小 改善措施:调整间距
原因5:丝印网的张力变小 改善措施:重新制作新的网版
转载—vincent杜
2005年7月3日 星期日 雨转晴
今天,我跟着妈妈到公园里玩。
我们先来到了一个公园。来到公园上的广场后,我拿起了一瓶肥皂水,将一个小小的塑料圈放在里面泡;泡了几秒钟后,我把塑料圈缓缓地拉出来,放在嘴边轻轻一吹。只见一颗颗晶莹剔透的泡泡从嘴边飞了出来,在空中自由地飘荡,宛如浮在空中的一颗颗珍珠。这时,太阳从云朵中爬了出来。忽然,我发现这些泡泡在阳光的照射下,变得五彩缤纷,像是披上了彩虹的外衣。咦,这是为什么呢?
?
阳光下的泡泡
图12 来源|360百科
走出公园,我们来到了马路的边上。刚刚下完雨,马路上湿漉漉的。突然,我看见马路面上有一片区域变成了彩色,宛如一条睡在地上的彩虹。突然,一辆车从它的上面掠过。之后,更奇怪的事情发生了:这片彩虹的颜色和形状突然开始变化了,就像一只会流动的精灵一样。咦,这是为什么呢?
?
马路上的“彩虹”
图13 来源|360百科
这时,妈妈告诉我,这都是光的干涉所起的作用。不过,这次并不是双缝干涉,而是薄膜干涉。一束光照在一张薄膜上后,其中的一部分光(下图中的b)会直接在薄膜的上表面反射;而还有一部分的光(下图中的a)则会折射进入薄膜,在薄膜的下表面被反射回来,然后再折射回空气中。
?
图14 薄膜干涉
来源|wikipedia
显然,在薄膜上、下表面反射的两束光走过的里程是有差异的;而且在入射介质折射率比出射介质折射率大时,反射光还会被强行扣除半个波长的里程,即所谓的“半波损失”。这就会导致两束光出现相位差。这个相位差并不是固定的,而是和光的波长密切相关的。当a、b两束光结合在一起后,会互相干涉。众所周知,太阳光是红橙黄绿青蓝紫的结合;而每种颜色的光,都拥有不同的波长。这就导致有些颜色的光因相长干涉而映入人们的眼帘,而另一些颜色的光则因为相消干涉而消失不见。[2]
我今天吹出的肥皂泡,其实是一圈的薄膜;而马路上的彩虹,实际上也就是路面积水上一层薄薄的油膜。作为薄膜,它们尽管没有颜色,但却能借助薄膜干涉呈现出许许多多的颜色。而且,参与薄膜干涉的两束光的相位差并不是固定的,而是随着薄膜厚度而变化的。因此,我便看见了颜色变幻莫测的泡泡,以及流动的路面彩虹。[3]
原来是薄膜干涉,造就了阳光下的五彩缤纷!
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