铜箔、焊盘与过孔，助你深入了解PCB
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PCB
PCB常见术语解释——带状线和微带线
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什么是无卤基材
无卤素基材：按照JPCA-ES-01-2003标准：氯(C1)、溴(Br)含量分别小于0.09％Wt(重量比)的覆铜板，定义为无卤型覆铜板。(同时，CI+Br总量≤0.15％[1500PPM])
无卤素材料有:TUC的TU883、Isola的DE156、GreenSpeed?系列、生益的S1165/S1165M、S0165等等。
为什么要禁卤
指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)。目前，阻燃性基材，FR4、CEM-3等，阻燃剂多为溴化环氧树脂。
相关机构研究表明，含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB：聚合多溴化联苯乙醚PBDE)，废弃着火燃烧时，会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等，发烟量大，气味难闻，有高毒性气体，致癌，人体摄入后无法排出，严重影响健康。
因此，欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质。中国信息产业部同样文件要求，投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。
据了解，PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不在使用，较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴双苯酚A，二溴苯酚等，其化学分子式是CISHIZOBr4。
这类含溴作阻燃剂的覆铜板虽未有任何法律法规加以规定，但这类含溴型覆铜板，燃烧或电器火灾时，会释放出大量有毒气体(溴化型)，发烟量大；在PCB作热风整平和元件焊接时，板材受高温(>200)影响，也会释放出微量的溴化氢；是否也会产生有毒气体，还在评估中。
综上。卤素作为原材料使用带来的负面后果影响巨大，禁卤是有很必要的。
磷系和磷氮系为主。含磷树脂在燃烧时，受热分解生成偏聚磷酸，极具强脱水性，使高分子树脂表面形成炭化膜，隔绝树脂燃烧表面与空气接触，使火熄灭，达到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子树脂，燃烧时产生不燃性气体，协助树脂体系阻燃。
无卤板材的特点
由于采用P或N来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性，从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。
1）材料的吸水性
无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中N和P的狐对电子相对卤素而言较少，其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料，因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。
对于板材来说，低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。
2）材料的热稳定性
无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量，因而其单体分子量以及Tg值均有所增加。在受热的情况下，其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低，因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。
相对于含卤板材，无卤板材具有更多优势，无卤素板材取代含卤板材也是大势所趋。
层压参数，因不同公司的板材可能会有所不同。就拿上面所说的生益基板及PP做多层板来说，其为保证树脂的充分流动，使结合力良好，要求较低的板料升温速率(1.0-1.5℃／min)及多段的压力配合，另在高温阶段则要求时间较长，180℃维持50分钟以上。
以下是推荐的一组压板程序设定及实际的板料升温情况。压出的板检测其铜箔与基板的结合力为1.ON／mm，图电后的板经过六次热冲击均未出现分层、气泡现象。
3）钻孔加工性
钻孔条件是一个重要参数，直接影响PCB在加工过程中的孔壁质量。无卤覆铜板由于采用P、N系列官能团增大了分子量同时增强了分子键的刚性，因而也增强了材料的刚性。
同时，无卤材料的Tg点一般较普通覆铜板要高，因此采用普通FR-4的钻孔参数进行钻孔，效果一般不是很理想。钻无卤板时，需在正常的钻孔条件下，适当作一些调整。
4）耐碱性
一般无卤板材其抗碱性都比普通的FR-4要差，因此在蚀刻制程上以及在阻焊后返工制程上，应特别注意，在碱性的退膜液中浸泡时间不能太长，以防出现基材白斑。
5）无卤阻焊制作
目前世面上推出的无卤阻焊油墨也有很多种，其性能与普通液态感光油墨相差不大具体操作上也与普通油墨基本差不多。
无卤PCB板由于具有较低的吸水率以及适应环保的要求，在其他性能也能够满足PCB板的品质要求，因此，无卤PCB板的需求量已然越来越大。
注：文章整理自EDA365电子论坛，文章内容为贴友分享。
https://mp.weixin.qq.com/s/pUgCK7e_GwTh8UiPCTMyTw
湿式制程与PCB表面处理
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PCB走线到底能不能走90°拐角？
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随着电子装联技术质量的提高以及市场的竞争需要，全自动插装机得到迅速普及。这样对单面PCB纸基板材冲孔质量（少数单双面非金属化孔环氧-玻璃布基板也采用冲孔）的要求也就越来越高。
本文主要介绍了PCB冲孔常见的十大瑕疵以及解决办法，分别有毛刺、铜箔面孔口周围凸起、孔口铜泊向上翻起、基板面孔口周围分层泛白、孔壁倾斜和偏位、断面粗糙、孔之孔与间裂纹、 外形鼓胀、废料上跳及废料堵塞等，具体的跟随小编一起来了解一下。
一、毛刺
产生原因：
- 凹、凸模间隙过小，造成在凸模和凹模两侧产生裂纹而不重合，断面两端发生两次挤压剪切。
- 凹、凸模间隙过大，当凸模下降时，裂纹发生晚，像撕裂那样完成剪切，造成裂纹不重合。
- 刃口磨损或出现圆角与倒角，刃口未起到楔子的分割作用，整个断面产生不规则的撕裂。
解决方法：
- 合理选择凹、凸模的冲裁间隙。这样的冲裁剪切介于挤压和拉伸之间，当凸模切入材料时，刃口部形成楔子，使板材产生近于直线形的重合裂纹。
- 及时对凹、凸模刃口所产生的圆角或倒角进行整修。
- 确保凹、凸模的垂直同心度，使配合间隙均匀。
- 确保模具安装垂直平稳。
二、铜箔面孔口周围凸起
产生原因：
- 凹、凸模冲裁间隙过小，且凸模刃口变钝。当凸模入被预热而软化的印制板时，板材就在凸模周围产生向外，向上的挤压移动。
- 凸模刃口端有锥度。当凸模不断进入板材后，孔口周围凸起的现象就会随着凸模锥度的增加而增加。
解决方法：
- 被冲裁应超过原设计厚度的百分之二十；否则更换板材或重新设计冲模。
- 冲裁应有足够的压料力，用以克服冲孔时材料移动的反挤力；
三、孔口铜泊向上翻起
产生原因：
- 由于反冲，使铜箔拉入凹、凸模的冲裁间隙中。
- 铜箔与基材的结合力差，当凸模从被从被冲的印制板孔中拔出时，铜箔随凸模向上提拉。
- 凸模刃口端有倒锥，鼓胀变形，当凸模从被冲印制板的孔中拔出时，铜箔随凸模向上提拉。
解决方法：
- 采用正冲。
- 更换凸模。
- 凸模与卸料板的配合间隙不能大，应采用滑配合。
四、基板面孔口周围分层泛白
产生原因：
- 凹、凸模冲裁间隙不适当或凹模式刃口变钝。冲孔时，被冲板材难以在凹模式刃口处形成剪切裂口。
- 基板冲裁性能差或没有在冲裁前预热。
- 压料力小。
- 凹模刃口下部漏料孔堵塞或漏料阻力大，产生膨胀分层。
解决方法：
- 合理扩大凹，凸模冲裁间隙；
- 及时修复变钝的凹模刃口；
- 增加压料力；
- 调整基板预热温度；
- 扩大或铰光漏料孔
五、孔壁倾斜和偏位
产生原因：
- 凸模刚性较差，定心不稳，倾斜冲入工件。
- 凸模安装倾斜或与卸料板的配合间隙太大，卸料板对凸模起不到精密导向作用；
- 凹、凸模的配合间隙不均匀。间隙小的一边，凸模径向受力大，向间隙大的一边滑移；
- 凹、凸模式装配同心度差；推料板与凹、凸模外形偏位；推料板与凹模配合精度太差（指复合冲裁时）。
解决方法：
- 合理选择凸模的材料；提高凸模刚性、强度、硬度和不直度。
- 提高凸模与凹模的加工同心度和装配同心度。
- 提高凸模与卸料板的配合精度，确保精密导向。
- 确保导柱、导套的加工精度和装配精度；减少推料板外形与凹模的配合间隙，并使推料板的外形和凹凸外形一致。
六、断面粗糙
产生原因：
- 凹、凸模冲裁间隙太大；凹模刃口磨损严重。
- 冲床的冲裁力不足，且不平稳。
- 板材冲裁性能差。例如，基材含胶量过高、基材、老化、层压结合力低等。
解决方法：
- 选择适当的凹、凸模冲裁间隙。
- 及时修整凹模刃口。
- 选用冲裁性能较好的基材并严格按工艺要求控制预热温度和时间。
七、孔之孔与间裂纹
产生原因：
- 孔壁太薄，冲孔时的径向挤压力超过印制板基材的孔壁强度。
- 相邻很近的两孔不是同时冲出，后冲的孔当凸模进入板材时，由于孔壁太薄而被挤裂。
解决方法：
- 印制板上的孔距设计要合理，孔壁不应小于基板厚度。
- 相邻较近的孔应便用一副模具同时冲出。
- 把相邻很近的两个凸模，做成相差 0.5mm的不同长度，使小面积范围内较集中的冲裁力瞬时分散。
八、 外形鼓胀
产生原因：
- 模具设计不合理。对外形尺寸较大的印制板，如采用凹模内无推料板的下落料时，被冲印制板在自重的情况下，总是向凹模式孔内弯曲。加之，凸模下冲时，气流对工件有一股冲击波，使工件中心更为下曲，而靠近凹模刃口处向下弯曲量很小，造成外形鼓胀。
- 外形落料的凹模变形，出现长边处产生鼓胀。
解决方法：
- 印制板的外形尺寸大于200mm时，宜采用上落料结构的模具冲外形。如采用下落料的模具结构时，则一定要在凹模内装一块具有弹性托料力的推料板，使印制板不变形。
- 增加凹模的壁厚，或选用具有足够的抗弯、抗张强度的材料造模具。
- 尽量减少凹模的热处理变形。对几何形状复杂的凹模，可采用选热处理淬硬，后用线切割加工的办法来克服变形。
九、废料上跳
有时部份废料在冲孔时不是向下掉，而是向上跳；有的进入工件孔内，还需人工清除；有的跳在下模上面，影响冲裁工作正常进行。
产生原因：
- 铜箔与基材的粘合力差，冲孔时废料上的铜箔容易脱落，随着凸模退出凹模时，进入被冲孔内。
- 凹模间隙过大，且漏料不畅通，当凸模退出凹模卸料时，废料随之上跳。
- 凹模孔有倒锥，冲孔废料难以下落，反而随着凸模退出凹模时向上跳。
解决方法：
- 加强对基板材料的进厂检验。
- 减小凹、凸模的间隙，扩大漏料孔。
- 及时修整凹模孔的倒锥。
十、废料堵塞
产生原因：
- 凹模刃口太高、废料积存太多。
- 凹模漏料孔太小或刃口部有倒锥以及孔壁太粗糙。
- 下垫板和下模座上的漏料孔与凹模孔的同心度差，孔的对接有如阶。
- 漏料孔太大，废料易在孔内作不规则堆集；相邻两漏料孔成内切时也易堵塞。
- 下垫板上无导料孔，当废料从凹模孔内落下时，不能顺利的进入下面的漏料孔。
解决方法：
- 降低凹模刃口，在0.2mm之间可减少废料积存的个数。
- 当凹模孔 < ф0.2mm ，漏料孔最好做成圆锥孔，当凹模孔大于ф0.2mm时，漏料孔可做成直孔，凹模刃口高度部分不能有倒锥。
- 调整凹模、下垫板以及下模座上的漏料孔的垂同心度，并将各部件上的漏料孔扩大。
- 相邻两漏料孔内切时，为了不堵塞漏料应做成腰圆孔，或做成一个大孔。
- 凹模支承杆和下模座的去撑筋要有足够的斜度或漏料通道，使废料顺利地漏下，不致堆积和堵塞。
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