b5 Q4 Z2 o* P J5 G 以前制作菲林底版时,一般都需要先制出照相底图,再利用照相或翻版完成菲林底版的制作。今年来,随着计算机技术的飞速发展,菲林底版的制作工艺也有了很大发展。利用先进的激光光绘技术,极大提高了制作速度和底版的质量,并且能够制作出过去无法完成的高精度、细导线图形,使得印制板生产的CAM技术趋于完善 , e0 l4 ]& h8 H- @) K( h) M基板材料% x9 h- a h1 b( G1 h3 J7 N
' G" H6 k3 C! }$ K o8 T8 q 覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates,简写为CCL),简称覆铜箔板或覆铜板,是制造印制电路板(以下简称PCB)的基板材料。目前最广泛应用的蚀刻法制成的PCB,就是在覆铜箔板上有选择的进行的蚀刻,得到所需的线路的图形。覆铜箔板在整个印制电路板上,主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印制板的性能、质量和制造成本,在很大程度上取决于覆铜箔板。 : d! E' \# n$ D- N. b5 T6 w: P0 `基本制造工艺流程, V+ M8 B) z7 @' O+ F% f7 m- M# A' c
/ P3 t. s: v$ W/ f* ]8 j6 Y 印制板按照导体图形的层数可以分为单面、双面和多层印制板。单面板的基本制造工艺流程如下: 0 [# A! Y$ a( D+ h& h
}+ `" d/ t' n7 X7 ^
覆箔板-->下料-->烘板(防止变形)-->制模-->洗净、烘干-->贴膜(或网印) —>曝光显影(或抗腐蚀油墨) -->蚀刻-->去膜--->电气通断检测-->清洁处理-->网印阻焊图形(印绿油)-->固化-->网印标记符号-->固化-->钻孔-->外形加工-->清洗干燥-->检验-->包装-->成品。 7 o. E- Y3 O* l
( x" p$ {, y8 ]+ @ 双面板的基本制造工艺流程如下: + E$ |: r: \# K, L. I( E! V6 u
" n( y; O0 x7 ?1 {; V
近年来制造双面孔金属化印制板的典型工艺是SMOBC法和图形电镀法。在某些特定场合也有使用工艺导线法。 : _% P; a- y, I# n: A0 C5 ` " C1 X" I2 {% s4 b0 O% X* a/ j1、图形电镀工艺流程 , x6 E; y/ j" w3 _+ l: K+ N/ Y7 u1 z
覆箔板-->下料-->冲钻基准孔-->数控钻孔-->检验-->去毛刺-->化学镀薄铜-->电镀薄铜-->检验-->刷板-->贴膜(或网印)-->曝光显影(或固化)-->检验修板---->图形电镀(Cn十Sn/Pb)-->去膜-->蚀刻-->检验修板-->插头镀镍镀金-->热熔清洗-->电气通断检测-->清洁处理-->网印阻焊图形-->固化-->网印标记符号-->固化-->外形加工 -->清洗干燥-->检验-->包装-->成品。 * f( b* i. s K2 u
2 O+ @/ H3 W/ Z2 b9 J0 b) G 流程中“化学镀薄铜 --> 电镀薄铜”这两道工序可用“化学镀厚铜”一道工序替代,两者各有优缺点。图形电镀--蚀刻法制双面孔金属化板是六、七十年代的典型工艺。八十年代中裸铜覆阻焊膜工艺(SMOBC)逐渐发展起来,特别在精密双面板制造中已成为主流工艺。 # \1 {1 b/ q E" j7 ?: u! C) w2 A% c1 S4 o' ^
2、裸铜覆阻焊膜(SMOBC)工艺 8 E+ g3 r# | i2 @; m2 f & ]8 U) ~/ j$ R8 l SMOBC板的主要优点是解决了细线条之间的焊料桥接短路现象,同时由于铅锡比例恒定,比热熔板有更好的可焊性和储藏性。 % V' T# \) y0 A- q. ^+ j/ q i: g( ~! V+ Z
制造SMOBC板的方法很多,有标准图形电镀减去法再退铅锡的SMOBC工艺;用镀锡或浸锡等代替电镀铅锡的减去法图形电镀SMOBC工艺;堵孔或掩蔽孔法SMOBC工艺;加成法SMOBC工艺等。下面主要介绍图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺和堵孔法SMOBC工艺流程。 / ?4 Y$ z9 s$ ?- V+ [) m& W0 V b$ v9 ?; U/ t
图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺法相似于图形电镀法工艺。只在蚀刻后发生变化。 . O; A6 e# U0 x + i( w9 K5 y5 M9 p O$ X/ @ [ 双面覆铜箔板-->按图形电镀法工艺到蚀刻工序-->退铅锡-->检查---->清洗--->阻焊图形-->插头镀镍镀金-->插头贴胶带-->热风整平---->清洗--->网印标记符号--->外形加工--->清洗干燥--->成品检验-->包装-->成品。 3 J# a0 f5 ]) D, j/ C& J! n" o
( w- d1 Z' C6 D 堵孔法主要工艺流程如下: 3 R4 A9 v2 i- g0 h7 S. e% P* S: q
双面覆箔板-->钻孔-->化学镀铜-->整板电镀铜-->堵孔-->网印成像(正像)-->蚀刻-->去网印料、去堵孔料-->清洗-->阻焊图形-->插头镀镍、镀金-->插头贴胶带-->热风整平-->下面工序与上相同至成品。 : k+ i+ d0 b" Y) ~* _0 K / h T, O% c, J% I* r 此工艺的工艺步骤较简单、关键是堵孔和洗净堵孔的油墨。 : `5 T/ Q$ N/ ^; j( R ' O C: s3 `$ m% b 在堵孔法工艺中如果不采用堵孔油墨堵孔和网印成像,而使用一种特殊的掩蔽型干膜来掩盖孔,再曝光制成正像图形,这就是掩蔽孔工艺。它与堵孔法相比,不再存在洗净孔内油墨的难题,但对掩蔽干膜有较高的要求。 7 F+ j9 l& E2 {3 Q% t8 T7 n0 h" B
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SMOBC工艺的基础是先制出裸铜孔金属化双面板,再应用热风整平工艺。% M3 p# E( J5 {+ e( Q PCB工程制作, ^3 c, b9 i% j2 f' s" @" H) i
0 [! \. Y ^1 M* e; l6 ?, ~ 对于PCB印制板的生产来说,因为许多设计者并不了解线路板的生产工艺,所以其设计的线路图只是最基本的线路图,并无法直接用于生产。因此在实际生产前需要对线路文件进行修改和编辑,不仅需要制作出可以适合本厂生产工艺的菲林图,而且需要制作出相应的打孔数据、开模数据,以及对生产有用的其它数据。它直接关系到以后的各项生产工程。这些都要求工程技术人员要了解必要的生产工艺,同时掌握相关的软件制作,包括常见的线路设计软件如:Protel、Pads2000、Autocad等等,更应熟悉必要的CAM软件如:View2001、CAM350;GCCAM等等,CAM应包括有PCB设计输入,可以对电路图形进行编辑、校正、修理和拼版,以磁盘为介质材料,并输出光绘、钻孔和检测的自动化数据。! e+ n, ^( p& `+ @. ]0 S PCB工程制作的基本要求 6 x8 P& v2 @$ Z9 q6 \0 r" k9 B8 B& Y! B$ i+ s* m( D0 f' y. p
PCB工程制作的水平,可以体现出设计者的设计水准,也可以反映出印制板生产厂家的生产工艺能力和技术水平。同时由于PCB工程制作融计算机辅助设计和辅助制造于一体,要求极高的精度和准确性,否则将影响到最终板载电子品的电气性能,严重时可能引起差错,进而导致整批印制板产品报废而延误生产厂家合同交货时间,并且蒙受经济损失。因此作为PCB工程制作者,必须时刻谨记自身的责任重大,切勿掉以轻心,务必仔细、认真、再仔细、再认真。在处理PCB设计文件时,应该仔细检查: + c5 m# F/ _* _. ?' I B 1 |+ j: v3 S% F1 i7 s2 b 接收文件是否符合设计者所制定的规则?能否符合PCB制造工艺要求?有无定位标记? ( x8 `+ @( W( d8 D/ ~ / t \: B/ V4 f7 L0 F 线路布局是否合理?线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,能否满足生产要求。元件在二维、三维空间上有无冲突? . R) W, A0 I) D' \7 L
. P, t& {7 l" |; k1 h0 m 印制板尺寸是否与加工图纸相符?后加在PCB图形中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。 ' n; C' w& ]/ ?% n$ ?; X E4 b. G J5 u
对一些不理想的线形进行编辑、修改。 5 h3 `* V4 l% B- o
7 b& K: w2 U9 ]' ^6 T$ t 在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。等等…" b6 `4 E) D" |' m 光绘数据的产生 & g) R4 [* H. x3 ` 1 u+ K. K/ {- _2 p1、拼版& c, v! K/ q6 R
S/ v ^/ f5 ^& p
PCB设计完成因为PCB板形太小,不能满足生产工艺要求,或者一个产品由几块PCB组成,这样就需要把若干小板拼成一个面积符合生产要求的大板,或者将一个产品所用的多个PCB拼在一起而便于生产电装。前者类似于邮票板,它既能够满足PCB生产工艺条件也便于元器件电装,在使用时再分开,十分方便;后者是将一个产品的若干套PCB板拼装在一起,这样便于生产,也便于对一个产品齐套,清楚明了。 " j) b& t. b% }5 j7 L, C9 J- t% [
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2、光绘图数据的生成 8 f7 j2 M( V) D( b- W: j # ]6 A& ~8 t- v! K; A, f) h PCB板生产的基础是菲林底版。早期制作菲林底版时,需要先制作出菲林底图,然后再利用底图进行照相或翻版。底图的精度必须与印制板所要求的一致,并且应该考虑对生产工艺造成的偏差进行补偿。底图可由客户提供也可由生产厂家制作,但双方应密切合作和协商,使之既能满足用户要求,又能适应生产条件。在用户提供底图的情况下,厂家应检验并认可底图,用户可以评定并认可原版或第一块印制板产品。底图制作方法有手工绘制、贴图和CAD制图。随着计算机技术的发展,印制板CAD技术得到极大的进步,印制板生产工艺水平也不断向多层,细导线,小孔径,高密度方向迅速提高,原有的菲林制版工艺已无法满足印制板的设计需要,于是出现了光绘技术。使用光绘机可以直接将CAD设计的PCB图形数7 {& A0 r E' E5 o, Q8 d
% d/ }1 U% Q% ?8 T: J; A# m
据文件送入光绘机的计算机系统,控制光绘机利用光线直接在底片上绘制图形。然后经过显影、定影得到菲林底版。使用光绘技术制作的印制板菲林底版,速度快,精度高,质量好,而且避免了在人工贴图或绘制底图时可能出现的人为错误,大大提高了工作效率,缩短了印制板的生产周期。使用我公司的激光光绘机,在很短的时间内就能完成过去多人长时间才能完成的工作,而且其绘制的细导线、高密度底版也是人工操作无法比拟的。按照激光光绘机的结构不同,可以分为平板式、内滚桶式(Internal Drum)和外滚桶式(External Drum)。宇之光公司的系列光绘机产品均为国际流行的外滚筒式。 5 Y& |7 w% j) \$ E I. F
. |+ W, l5 y* P; P! o" f
光绘机使用的标准数据格式是Gerber-RS274格式,也是印制板设计生产行业的标准数据格式。Gerber格式的命名引用自光绘机设计生产的先驱者---美国Gerber公司。 ; d4 \* A! P% L# [. f : } {" k* i! p. b7 r0 R 光绘图数据的产生,是将CAD软件产生的设计数据转化称为光绘数据(多为Gerber数据),经过CAM系统进行修改、编辑,完成光绘预处理(拼版、镜像等),使之达到印制板生产工艺的要求。然后将处理完的数据送入光绘机,由光绘机的光栅(Raster)图象数据处理器转换成为光栅数据,此光栅数据通过高倍快速压缩还原算法发送至激光光绘机,完成光绘。 ( ]$ q! }2 K4 Z
0 b6 U( w* w8 I4 A1 A, Z
3、光绘数据格式 ) q' v I8 e& ]
6 J( |- [) Z& |' j3 W" I; ?( ^ 光绘数据格式是以向量式光绘机的数据格式Gerber数据为基础发展起来的,并对向量式光绘机的数据格式进行了扩展,并兼容了HPGL惠普绘图仪格式,Autocad DXF、TIFF等专用和通用图形数据格式。一些CAD和CAM开发厂商还对Gerber数据作了扩展。 & M- m" H3 g4 ^( s* t, u
1 K% s1 w0 g2 L8 w1 O# S' d
以下对Gerber数据作一简单介绍: 8 o+ M2 B! C3 h+ T ( Y4 s! \/ a: `# E- t @, V2 n" z Gerber数据的正式名称为Gerber RS-274格式。向量式光绘机码盘上的每一种符号,在Gerber数据中,均有一相应的D码(D-CODE)。这样,光绘机就能够通过D码来控制、选择码盘,绘制出相应的图形。将D码和D码所对应符号的形状,尺寸大小进行列表,即得到一D码表。此D码表就成为从CAD设计,到光绘机利用此数据进行光绘的一个桥梁。用户在提供Gerber光绘数据的同时,必须提供相应的D码表。这样,光绘机就可以依据D码表确定应选用何种符号盘进行曝光,从而绘制出正确的图形。2 p1 Y# i, l- D L% m6 B. q
% h* d* f9 z, F; ?7 e 在一个D码表中,一般应该包括D码,每个D码所对应码盘的形状、尺寸、以及该码盘的曝光方式。以国内最常用的电子CAD软件Protel的某D码表为例,其扩展名为.APT,为ACSII文件,可以用任意非文本编辑软件进行编辑。 9 a1 l# I& R% f/ e. j8 F, y4 H* {' ?" g; g8 k9 P. ]
D11 CIRCULAR 7.333 7.333 0.000 LINE - ~) c6 U, |$ o) @7 }5 F& u& g, O) O
D12 CIRCULAR 7.874 7.874 0.000 MULTI , W P/ m$ i2 V* t8 f4 W" v
! \3 J% n* w. G3 ~0 m# D
D13 SQUARE 7.934 7.934 0.000 LINE 0 t5 s5 ?/ \* x, Y) n ( z. O1 m. L' y! mD14 CIRCULAR 8.000 8.000 0.000 LINE ) w8 l, v7 t, R# O; \$ d* V
; n$ v* I2 M: r
D15 CIRCULAR 10.000 10.000 0.000 LINE 5 [" n; I* Q2 z% \9 H) q) ]
, z8 t1 e' J- P
D16 CIRCULAR 11.811 11.811 0.000 LINE + t) p9 A( R/ }0 V3 o( L# X* m/ P1 B/ V- A$ ~
D17 CIRCULAR 12.000 12.000 0.000 MULTI $ `* q9 b' F* ~7 d1 s1 z9 q6 ~" {; A
D18 CIRCULAR 16.000 16.000 0.000 MULTI 1 W! {: @0 F% r9 j
/ w1 \$ d( ^( J% Z& |
D19 CIRCULAR 19.685 19.685 0.000 MULTI $ R' N8 d& y U& ?2 ?
+ X/ F' I% j" y4 ~$ s6 n! p1 O9 GD20 ROUNDED 24.000 24.000 0.000 MULTI 8 @$ a* y4 \& ]. p" g3 y) B$ z& k7 G$ p! f+ X
D21 CIRCULAR 29.528 29.528 0.000 MULTI k* L) k% ^7 l+ E3 h- l5 d
4 a+ b) _7 T7 H9 u" `: r( J1 h, TD22 CIRCULAR 30.000 30.000 0.000 FLASH 4 Q' h/ i. J% E
% }$ W4 _% ~/ u2 AD23 ROUNDED 31.000 31.000 0.000 MULTI # n% m( a. R6 m( J: r: O. l8 ]* c( f : G- z2 G; k: W3 H3 j E* nD24 ROUNDED 31.496 31.496 0.000 FLASH ( o. M% X. g# \) r; J, S
+ `& A" [8 ~/ i- O4 A# P0 v% ^/ U nD25 ROUNDED 39.000 39.000 0.000 MULTI 9 o5 v( N' S( ?. K4 V, O
5 ?7 {0 c: C. w2 ?8 ]" J$ y4 X+ L
D26 ROUNDED 39.370 39.370 0.000 MULTI - \1 a. K, y& I, m4 m4 R( X
4 Z$ G+ g( E! |: A8 u7 bD27 ROUNDED 47.000 47.000 0.000 MULTI ' ?& N: n2 u& h9 Q C) S! N) s ! }& t, Z5 G. c4 U2 W& `' JD28 ROUNDED 50.000 50.000 0.000 FLASH 6 p! \4 ~ O( F, E5 ^% H! ~# v% k
+ S; M' Z4 ~$ c4 a- g! M" z
D29 ROUNDED 51.496 51.496 0.000 FLASH 5 f* L9 Y, H0 c! O# H
6 W, b, Q% M4 A& [8 ] b
D30 ROUNDED 59.055 98.425 0.000 FLASH / B8 H y" P! n# \& k* x+ t5 d% X6 l
: | f( s5 [1 b; M! X
D31 ROUNDED 62.992 98.000 0.000 FLASH / l1 b. }8 p) r w: c5 Z1 Z
) \$ Q0 V+ r) ND32 ROUNDED 63.055 102.425 0.000 FLASH 0 x" t$ \0 _: l5 ]- X$ D% V. A' R: s1 |/ V. K8 P8 G1 l
在上表中,每行定义了一个D码,包含了有6种参数。 . E4 u( [9 s* g; K 5 N9 l0 q$ L" K0 Q* S2 b V' u 第一列为D码序号,由字母‘D’加一数字组成。 6 c% J8 ^9 Q' t/ V8 V( B
1 M3 m# l8 `; t2 E9 h/ I
第二列为该D码代表的符号的形状说明,如CIRCULAR表示该符号的形状为圆形,SQUARE表示该符号的形状为方型。 0 r; ?. O* @1 a* p+ [ Z, {7 Y5 d2 k/ @* X8 G: M" ?0 [: {5 F5 P7 H; \
第三列和第四列分别定义了符号图形的X方向和Y方向的尺寸,单位为mil;1mil=1/1000英寸,约等于0.0254毫米。 8 Y- x; j. `6 h6 ~. t( g/ K
2 j& |$ K0 g7 Y$ l8 G* T 第五列为符号图形中心孔的尺寸,单位也是mil。 ! j% W' I0 f7 i W ; w, X, E8 O8 U3 u5 h: B 第六列说明了该符号盘的使用方式,如LINE表示这个符号用于划线,FLASH表示用于焊盘曝光,MULTI表示既可以用于划线又可以用于曝光焊盘。 3 L: V, {4 U# e1 w2 C6 s: n, y6 z5 i: _/ d, D) u. j5 {
在Gerber RS-274格式中除了使用D码定义了符号盘以外,D码还用于光绘机的曝光控制;另外还使用了一些其它命令用于光绘机的控制和运行。不同的CAD软件产生的Gerber数据格式可能有一些小的区别,但总体框架为Gerber-RS0274格式没有变化。 % m: b" K1 R6 L6 C7 E% ]/ M( J$ d( {; r0 Q# U
4、 计算机辅助制造(CAM)& `# k" a' a; E" n: {1 r( ^ f9 o. d \
计算机辅助制造技术,英文名称为Computer Aided Manufacturing,简称CAM,是一种由计算机控制完成生产的先进技术。计算机技术的发展和激光绘图机的出现,使得PCB的计算机辅助制造技术走向了使用。CAM技术使印制板的设计生产上了一个新的台阶,一些过去无法实现的功能得以实现。各种CAM系统一般都能对光绘数据(Gerber数据)进行处理,排除设计中的各种缺陷,使设计更易于生产,大大提高了生产质量。 4 M* _. N- b' v/ Q! ^$ g " R% `7 r6 b. y+ R) E: O, p# `CAM系统的主要功能如下: $ J+ }; z9 Q) S* {. @ k Z6 z2 y5 l3 X- G5 H1、编辑功能: Y' E( }# z8 Z+ Q0 A
4 M# D% W6 A; k- T) ]$ {6 N0 D
1)添加焊盘、线条、圆弧、字符等元素,生成水滴焊盘。 2 w" T$ A1 k* R C F8 ?
3 S- w3 _& ^9 I7 x 2)修改焊盘、线条尺寸。 " d1 y3 J2 X/ m; _
8 N' e. X; ?2 q3 |$ P 3)移动焊盘、线条、尺寸等。 , z: b0 N% b+ r0 r 6 O% z5 C* B9 w2 y7 {5 {' j# a' X1 y 4)删除各种图形,自动删除没有电气联接的焊盘和过气孔。 0 x% v$ S. z! U3 @3 p
1 |: \& b+ ?! G3 q, g& A5 v 5)阻焊漏线自动处理。 $ O& p# M8 v0 M( C/ Q6 O
$ B) {9 L _4 h6 c+ h* h
6)网印字符盖焊盘自动处理。 8 E B1 e' G' s$ t. s3 ~; O% `+ [0 o. g8 b# A
2、拼版、旋转和镜像+ N* f9 v1 ?+ \9 a$ l
/ T; ]+ R! U/ g2 ^3 f8 G- d6 E3、添加各种定位孔 # A5 @0 v2 k" N, p. x- [0 F" C, [6 e# {
4、生成数控钻床钻孔数据和铣外形数据* c0 Y$ L r E' V3 R* K
; T- w# b! S ]5、计算导体铜箔面积 ) G1 F) l- p% V ' V7 L! Y4 X9 k( G# i6、其它相关的各类数据 r1 y, N( \9 s- D
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在微机CAM系统中,具有代表性的是LAVENIR公司开发的View2001软件。View2001是由一系列实用光绘数据处理程序组成的微机CAM系统,可在DOS平台以及WINDOWS’9X的DOS窗口下运行。其中包含多个主要程序,这里简单介绍其中的V2001.EXE。 8 _* b7 u) ~! d d( x: G7 r