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      PCB線路板曝光技巧和基礎知識

      作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2022.01.10
      信息摘要:
      印制電路板,又稱印刷電路板,是電子元器件電氣連接的提供者。它的發展已有100多年的歷史了;它的設計主要是版圖設計;采用電路板的主要優點是大大…

      印制電路板,又稱印刷電路板,是電子元器件電氣連接的提供者。它的發展已有100多年的歷史了;它的設計主要是版圖設計;采用電路板的主要優點是大大減少布線和裝配的差錯,提高了自動化水平和生產勞動率。那今天宏聯電路小編帶大家了解線路板曝光技巧和基礎知識。

      首先是曝光

      曝光即PCB廠家在加工板時,在紫外光照射下,光引發劑吸收了光能分解成游離基,游離基再引發光聚合單體 進行聚合交聯反應,反應后形成不溶于稀堿溶液的體型大分子結構。曝光一般在自動雙面曝光機內進行,現在曝光機根據光源的冷卻方式不同,可分風冷和水冷式兩種。

      影響曝光成像質量的因素

      影響曝光成像質量的因素除干膜光致抗蝕劑的性能外,光源的選擇、曝光時間(曝光量)的控制、照相底版的質量等都是影響曝光成像質量的重要因素。

      1)光源的選擇

      任何一種干膜都有其自身特有的光譜吸收曲線,而任何一種光源也都有其自身的發射光譜曲線。如果某種干膜的光譜吸收主峰能與某種光源的光譜發射主峰相重疊或大部分重疊,則兩者匹配良好,曝光效果。

      國產干膜的光譜吸收曲線表明,光譜吸收區為310—440nm(毫微米)。從幾種光源的光譜能量分布可看出,鎬燈、高壓汞燈、碘鎵燈在310—440nm波長范圍均有較大的相對輻射強度,是干膜曝光較理想的光源。氙燈不適應于干膜的曝光。

      光源種類選定后,還應考慮選用功率大的光源。因為光強度大,分辨率高,而且曝光時間短,照相底版受熱變形的程度也小。此外燈具設計也很重要,要盡量做到使入射光均勻性好,平行度高,以避免或減少曝光后效果不佳。

      2)曝光時間(曝光量)的控制

      在曝光過程中,干膜的光聚合反應并非“一引而發”或“一曝即成”,而是大體經過三個階段。

      干膜中由于存在氧或其它有害雜質的阻礙,因而需要經過一個誘導的過程,在該過程內引發劑分解產生的游離基被氧和雜質所消耗,單體的聚合甚微。但當誘導期一過,單體的光聚合反應很快進行,膠膜的粘度迅速增加,接近于突變的程度,這就是光敏單體急驟消耗的階段,這個階段在曝光過程中所占的時間比例是很小的。當光敏單體大部分消耗完時,就進入了單體耗盡區,此時光聚合反應已經完成。

      正確控制曝光時間是得到優良的干膜抗蝕圖像非常重要的因素。當曝光不足時,由于單體聚合的不徹底,在顯影過程中,膠膜溶漲變軟,線條不清晰,色澤暗淡,甚至脫膠,在電鍍前處理或電鍍過程中,膜起翹、滲鍍、甚至脫落。當曝光過頭時,會造成難于顯影,膠膜發脆、留下殘膠等弊病。更為嚴重的是不正確的曝光將產生圖像線寬的偏差,過量的曝光會使圖形電鍍的線條變細,使印制蝕刻的線條變粗,反之,曝光不足使圖形電鍍的線條變粗,使印制蝕刻的線條變細。

      如何正確確定曝光時間呢?

      由于應用于膜的各廠家所用的曝光機不同,即光源,燈的功率及燈距不同,因此干膜生產廠家很難推薦一個固定的曝光時間。國外生產干膜的公司都有自己的或推薦使用的某種光密度尺,干膜出廠時都標出推薦的成像級數、我國干膜生產廠家沒有自己的光密度尺,通常推薦使用瑞斯頓幟iston)17級或斯圖費(stouffer)21級光密度尺。

      瑞斯頓17級光密度尺級的光密度為0.5,以后每級以光密度差AD為0.05遞增,到第17級光密度為1.30。斯圖費2l級光密度尺級的光密度為0.05,以后每級以光密度差△D為0.15遞增,到第2l級光密度為3.05。在用光密度尺進行曝光時,光密度小的(即較透明的)等級,干膜接受的紫外光能量多,聚合的較完全,而光密度大的(即透明程度差的)等級,干膜接受的紫外光能量少,不發生聚合或聚合的不完全,在顯影時被顯掉或只留下一部分。這樣選用不同的時間進行曝光便可得到不同的成像級數。

      現將瑞斯頓17級光密度尺的使用方法簡介如下:

      a.進行曝光時藥膜向下;

      b.在覆銅箔板上貼膜后放15分鐘再曝光;

      c.曝光后放置30分鐘顯影。任選一曝光時間作為參考曝光時間,用Tn表示,顯影后留下的級數叫參考級數,將推薦的使用級數與參考級數相比較,并按下面系數表進行計算。

      級數差



      系數K



      級數差



      系數K



      1



      1.122



      6



      2.000



      2



      1.259



      7



      2.239



      3



      1.413



      8



      2.512



      4



      1.585



      9



      2.818



      5



      1.778



      10



      3.162



      當使用級數與參考級數相比較需增加時,使用級數的曝光時間T=KTR。當使用級數與參考級數相比較需降低時,使用級數的曝光時間T=TR/K。這樣只進行一次試驗便可確定曝光時間。

      在無光密度尺的情況下也可憑經驗進行觀察,用逐漸增加曝光時間的方法,根據顯影后干膜的光亮程度、圖像是否清晰、圖像線寬是否與原底片相符等來確定適當的曝光時間。嚴格的講,以時間來計量曝光是不科學的,因為光源的強度往往隨著外界電壓的波動及燈的老化而改變。光能量定義的公式E=IT,式中E表示總曝光量,單位為毫焦耳/平方厘米;I表示光的強度,單位為毫瓦/平方厘米;T為曝光時間,單位為秒。從上式可以看出,總曝光量E隨光強I和曝光時間T而變化。當曝光時間T恒定時,光強I改變,總曝光量也隨之改變,所以盡管嚴格控制了曝光時間,但實際上干膜在每次曝光時所接受的總曝光量并不一定相同,因而聚合程度也就不同。為使每次曝光能量相同,使用光能量積分儀來計量曝光。其原理是當光強I發生變化時,能自動調整曝光時間T,以保持總曝光量E不變。

      3)照相底版的質量

      照相底版的質量主要表現在光密度和尺寸穩定性兩方面。

      關于光密度,要求光密度Dmax大于4,最小光密度Dmin小于0.2。光密度是指底版左紫外光中,其表面擋光膜的擋光下限,也就是說,底版不透明區的擋光密度Dmax超過4時,才能達到良好的擋光目的。最小光密度是指底版在紫外光中,其擋光膜以外透明片基所呈現的擋光上限,也就是說,當底版透明區之光密度Dmin小于0.2時,才能達到良好的透光目的。照相底版的尺寸穩定性(指隨溫度、濕度和儲存時間的變化)將直接影響印制板的尺寸精度和圖像重合度,照相底版尺寸嚴重脹大或縮小都會使照相底版圖像與印制板的鉆孔發生偏離。原國產SO硬性軟片受溫度和濕度的影響,尺寸變化較大,其溫度系數和濕度系數大約在(50—60)×10-6/℃及(50—60)×10-6/%,對于一張長度約400mm的S0底版,冬季和夏季的尺寸變化可達0.5—1mm,在印制板上成像時可能偏半個孔到一個孔的距離。因此照相底版的生產、使用和儲存均在恒溫恒濕的環境中。

      采用厚聚酯片基的銀鹽片(例如0.18mm)和重氮片,可提高照相底版的尺寸穩定性。除上述三個主要因素外,曝光機的真空系統及真空框架材料的選擇等也會影響曝光成像的質量。

      曝光定位

      1)目視定位

      目視定位通常適用于使用重氮底版,重氮底版呈棕色或桔紅色的半透明狀態;但不透紫外光,透過重氮圖像使底版的焊盤與印制板的孔重合對準,用膠帶固定即可進行曝光。

      2)脫銷定位系統定位

      脫銷定位系統包括照相軟片沖孔器和雙圓孔脫銷。定位方法是:首先將正面、反面兩張底版藥膜相對在顯微鏡下對準;將對準的兩張底版用軟片沖孔器于底版有效圖像外任沖兩個定位孔,把沖好定位孔的底版任取一張去編鉆孔程序,便能得到同時鉆出元件孔及定位孔的數據帶,一次性鉆出元件孔及定位孔,印制板金屬化孔及預鍍銅后,便可用雙圓孔脫銷定位曝光。

      3)固定銷釘定位

      此固定銷釘分兩套系統,一套固定照相底版,另一套固定印制板,通過調整兩銷釘的位置,實現照相底版與印制板的重合對準。曝光后,聚合反應還要持續一段時間,為保證工藝的穩定性,曝光后不要立即揭去聚酯膜,以使聚合反應持續進行。待顯影前再揭去聚酯膜。

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