光绘工艺的一般流程.docx
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光绘工艺的一般流程
光绘工艺的一般流程
(一)、检查用户的文件
用户拿来的文件,首先要进行例行的检查:
⒈检查磁盘文件是否完好;
⒉检查该文件是否带有病毒,有病毒则必须先杀病毒;
⒊如果是Gerber文件,则检查有无D码表或内含D码。
(二)、检查设计是否符合本厂的工艺水平
⒈检查客户文件中设计的各种间距是否符合本厂工艺:
线与线之间的间距、线与焊盘之间的间距、焊盘与焊盘之间的间距。
以上各种间距应大于本厂生产工艺所能达到的最小间距。
⒉检查导线的宽度,要求导线的宽度应大于本厂生产工艺所能达到的最小线宽。
⒊检查过孔大小,以保证本厂生产工艺的最小孔径。
⒋检查焊盘大小与其内部孔径,以保证钻孔后的焊盘边缘有一定的宽度。
(三)、确定工艺要求
根据用户要求确定各种工艺参数
工艺要求:
⒈根据后序工艺的不同要求,确定光绘菲林是否镜相。
菲林镜相的原则:
药面贴药面,以减小误差。
菲林镜相的决定因素:
工艺。
如果是丝印工艺或干膜工艺,则以菲林药面贴铜皮为准。
如果是用重氮片曝光,由于重氮片拷贝时镜相,所以其镜相应为菲林药面不贴铜皮。
如果光绘时为单元菲林,而不是在光绘菲林上拼片,则需多加一次镜相。
⒉根据板子的密度和本厂的工艺水平确定阻焊扩大的参数。
确定原则:
V
(1)大不能露出焊盘旁边的线路。
(2)小不能盖住焊盘。
由于操作时的误差,阻焊图对线路可能产生偏差。
如果阻焊太小,偏差的结果可能使焊盘边缘被掩盖。
因此要求阻焊应大些。
但如果阻焊扩大太多,由于偏差的影响可能露出旁边的线路。
由以上要求可知,阻焊扩大的决定因素为:
(1)本厂阻焊工艺位置的偏差值,阻焊图形的偏差值。
由于各种工艺所造成的偏差不一样,所以对应各种工艺的阻焊扩大值也不同。
偏差大的阻焊扩大值应选得大些。
(2)板子线条密度大,焊盘与线条之间的间距小,阻焊扩大值应选小些,板子线条密度小,阻焊扩大值可选得大些。
⒊根据板子上是否有金手指以确定是否要加工艺线。
⒋根据电镀工艺要求确定是否要加电镀用的导电边框。
⒌根据喷锡工艺的要求确定是否要加导电工艺线。
⒍根据钻孔工艺确定是否要加焊盘中心孔。
⒎根据后序工艺确定是否要加工艺定位孔。
⒏根据板子外型确定是否要加外形角线。
⒐当用户高精度板子要求线宽精度很高时,要根据本厂生产水平,确定是否进行线宽校正,以调整侧蚀的影响。
(四)、CAD文件转换为Gerber文件
为了在CAM工序进行统一管理,应该将所有的CAD文件转换为光绘机标准格式Gerber及相当的D码表。
在转换过程中,应注意所要求的工艺参数,因为有些要求是要在转换中完成的。
现在通用的各种CAD软件中,除了SmartWork和Tango软件外,都可以转换为Gerber,以上两种软件也可以通过工具软件先转为Protel格式,再转Gerber。
(五)、CAM处理
根据所定工艺进行各种工艺处理。
特别需要注意:
用户文件中是否有哪些地方间距过小,必须作出相应的处理。
(六)、光绘输出
经CAM处理完毕后的文件,就可交光绘输出。
拼版的工作可以在CAM中进行,也可在输出时进行。
好的光绘系统具有一定的CAM功能,有些工艺处理是必须在光绘机上进行的,例如线宽较正。
(七)、暗房处理
光绘的菲林,需经显影、定影处理方可供后道工序使用。
暗房处理时,要严格控制以下环节:
显影的时间:
影响菲林的黑度和反差;时间短,黑度和反差均不够;时间过长,底灰加重
定影的时间:
定影时间不够,则菲林底色不够透明。
水洗的时间:
如水洗时间不够,菲林易变黄。
特别注意:
不要划伤菲林药膜。
二、CAD文件转换成Gerber文件及D码表
(一)、Protel转Gerber时应注意的问题
⒈D码匹配的上下限不要设得太宽,这样容易造成偏差太大,致使最小间距无法保证。
⒉有时填充区(Fill)转换可能造成错乱。
此时应将D码表中的方型D码全部删除,再重新转换。
⒊在D码匹配不上要求手工匹配时,一定要选方式3。
⒋在圆弧(arc)转换时,步距(ArcQuality)不要设得太小,否则会造成数据量过大,而且圆弧边缘不光滑。
⒌阻焊扩大值可以是负值。
⒍圆弧转换可以选择圆弧描述还是直线描述。
SoftwareArcs:
on为直线描述:
转换用折线近似园弧。
SoftwareArcs:
off为圆弧描述:
真正的园弧描述方式。
对于能够接受圆弧描述的光绘机最好采用圆弧描述。
这样做Gerber文件数据量小,光绘圆弧边缘光滑。
⒎当所用D码超过24个时,应将G54选项打开。
⒏当单面焊盘需要打孔时,要将Options\SinglelayerPadHoles项目打开。
⒐有些工具软件可以由MAT文件产生完全配置的D码表。
(二)、Protelforwindows转Gerber时应注意的问题。
⒈用PFW可根据PCB文件自动生成D码表。
但该D码表中的D码可能多达数百个,此时应清楚知道你的光绘系统D码的容量是多少。
⒉如果采用的D码表不是由PFW自动生成的,以下情况可能导致错误:
(1)在PFW中可能有大小为0的焊盘或线条;
(2)有Relief型的焊盘时;
(3)D码不配置时。
在以上情况下在MAT文件中会出现很大的D码.
⒊PFW中有长八角型焊盘,在转换时D码表中不应有此种D码。
因为在现行的多数光绘系统中都没有这种定义,出现这种D码会导致错误。
遇到这种情况时应采用填充方式匹配该种D码。
⒋最好采用用户自定义的D码表,而不要用PFW自动生成的D码表。
(三)PADS转Gerber
⒈读入JOB文件
(1)进入PADS-PCB主菜单.
(2)按F1键选择(In/Out)项,进入输入/输出层菜单。
(3)按F1键选择(JobIn)项,进入输入层菜单。
(4)在屏幕下方提示栏提示:
Jobinputfilename(CR=*.job):
要求用户输入文件名。
此时用户输入文件名(包含路径、目录),以回车结束。
输入正确,屏幕显示读入的文件。
⒉生成Gerber文件
(1)在输入层菜单中,按F10键或鼠标右键退回上层菜单.
(2)按F9键选择(CAM)项,屏幕下方提示栏提示
SpecifyCAMOutputSub-directory(CR=perform)
此时要求用户键入一个目录名.
注:
由于PADS-2000生成Gerber文件名是相同的,所以每个JOB文件生成的Gerber文件都放在独立的目录下,为此要求用户给出一个目录名。
系统将会在\PADS\CAM\下键立此目录,用来存放当前JOB文件的Gerber文档。
用户输入目录名后,屏幕进入CAM层菜单。
(3)在CAM层菜单中按F1键,选择(PhotoPlot)项,进入Plot菜单.
(4)选择输出类型和层
输出类型有10种
GeneralPlot使用者指定的资料图形
AntworkPlot电气走线Track、铜皮Copper、文字Text、二维线2D-Lines、焊盘Pad、过孔Via
Silkscreen-Topside顶层丝印文字
Silkscreen-Botmside底层丝印文字
AssyDwg-Topside顶层堆件阻放置图
AssyDwg-Botmside底层堆件阻放置图
Drilldrawing钻孔图
SolderMask阻焊图
Power/Groundplane电源层地线层
SMDPasteMask表面贴装阻焊
选择输出类型后,GeneralPlot和ArtworkPlot需从SelectLevel表中选择层次;其他类型会自动设置层次。
如无特殊设计通常不需更改。
如有特殊设计,则需用户自己选择相应的层次。
注:
电气特性层之外的其他层,称为引申层。
PADS所产生的每个GERBER文件,都可以由JOB文件中的几个层叠加而成。
而每一种输出类型所允许的叠加层数不同,其限制如下:
GerberPlot:
0~4个任意层;
ArtworkPlot:
1个电气特性层和0~3个引申层;
Silkscreen:
0~3个引申层;
AssyDrawing:
0~3个引申层;
DrillDrawing:
1个电气特性层和0~3个引申层;
SolderMask:
1个电气特性层和0~3个引申层;
Power/GroundPlane:
1个电气特性层和0~3个引申层;
(5)选择输出项目
下层菜单选择完输出类型和层次后,选NextMenu进入;屏幕显示两行选择项目,其含义为:
Board:
板框Pads:
焊盘
Connections:
鼠线Vias:
过孔
Parts-Top:
顶层零件Tracks:
电气走线
Parts-Botm:
底层零件Copper:
铜箔
PartRefs:
零件排序标注Lines:
二维线索2D-lin
PartTypes:
零件型号标注Text;字符
Outlines;零件外框线
用鼠标选择所需项目,选中项目转为白色。
(6)参数设定
项目选择完毕后,选择NextMenu项进入参数设定层菜单,其中各项参数如下:
a.PlotScalingRatio:
1to1
此项为输出比例设定,1to1为原大,1to2o缩小二倍,2to1为放大二倍。
b.PlotRotation(degrees):
此项为输出图形旋转角度,可选择0°、90°、180°、270°。
c.MirrorPlot:
No
此项为输出时图形镜相选择,No为不镜相,Yes为镜相.
d.PlotLocation:
Centered
此项为直接输出时图形位置,通常只选系统预设值,列印在图纸中央。
e.Offsets:
X:
0Y:
0
此项为输出起始位置,通常选择(0,0)
f.PlotJobname:
No
此项选择是否将JOB文件名输出到图上.
g.On-LinePlot:
No
此项选择输出到文件(NO),还是输出到设备(Yes)。
h.PlotOutputFile:
art01.pho
此项为输出光绘文件名,允许用户修改。
生成的光绘文件名其扩展名为.pho,光圈表的扩展名为.rep。
以上参数选择完毕,一个光绘文件的输出定义过程结束。
如果用户的一个JOB文件要输出多个光绘文件,则需选择NewPlot项进入下一个光绘文件输出定义过程。
几个输出文件全部定义完毕,可选择StartPlot项开始输出光绘文件。
当出现D码不匹配的情况时,输出停顿,此时按任意键继续输出。
全部输出完毕,返回CAM层菜单。
(7)生成的光绘文件和D码表放置在用户设定的目录下,通常文件名后缀为.PHO,D码表文件名后缀为.REP,而文件名则用所选类型英文单词字首加上对应层数字组合而成。
英文字首对应如下:
ADB-AssemblyDrawingBottomSide(底层零件图)
ADT-AssemblyDrawingTopSide(顶层零件图)
ART-ARTworkPlot(电气特性图)
DD-DrillDrawing(钻孔图)
GEN-GENeralPlot(通用图)
PGP-Power/GroundPlane(电源、地层)
SM-SolderMask(阻焊图)
SMD-SMDpastemask(SMD阻焊)
SSB-SilkscreenBottomSide(底层丝印字符图)
SST-SilkscreenTopSide(顶层丝印字符图)
例:
ART01.PHO为ARTworkplot-第1层
SST0128.PHO为SilkscreenTopSide-第1层和第28层
三、CAM(计算机辅助制造)
(一)、CAM的概念
大家已有CAD的概念,但在作光绘的时候必须要有CAM的概念。
因为每个厂的工艺流程和技术水平各不相同,要达到用户的最终要求,必须在制作工艺中做出必要的调整,以达到用户有关精度等各方面的要求。
因此CAM是光绘生产中心必不可少的工序。
前面所讲的各项工艺要求,都要在光绘之前做出必要的准备工作。
比如镜相、阻焊扩大、工艺线、工艺框、线宽调整、中心孔、外形线等问题都要在CAM这道工序来完成。
(二)、CAM所要作的工作
1、焊盘大小的修正,合拼D码;
2、线条宽度的修正,合拼D码;
3、最小间距的检查;焊盘与焊盘之间、焊盘与线之间、线条与线条之间;
4、孔径大小的检查,合拼;
5、最小线宽的检查;
6、确定阻焊扩大参数;
7、进行镜相;
8、添加各种工艺线,工艺框;
9、为修正侧蚀而进行线宽校正;
10、形成中心孔;
11、添加外形角线;
12、加定位孔;
13、拼版:
旋转、镜相;
14、拼片;
15、图形的叠加处理,切角切线处理;
16、添加用户商标;
(三)、CAM工序的组织
由于现在市面上流行的CAD软件品种繁多(多达几十种),因此对于CAD工序的管理必须首先从组织上着手,好的组织将达到事半功倍的效果。
由于Gerber数据格式已成为光绘行业的标准,所以在整个光绘工艺处理中都应以Gerber数据为处理对象。
如果以CAD数据作为对象会带来以下问题。
CAD软件种类太多,如果各种工艺要求都要在CAD软件中完成,就要求每个操作员都要熟练掌握每一种CAD软件的操作。
这将要求一个很长的培训期,才能使操作员成为一个熟练工,才能达到实际生产要求。
这从时间和经济角度都是不合算的。
由于工艺要求繁多,有些要求对于某些CAD软件来讲是无法实现的。
因为CAD软件是做设计用的,而没有考虑到工艺处理中的特殊要求,因而无法达到全部的要求。
而CAM软件是专门用于进行工艺处理的,做这些工作是最拿手的。
现流行的CAM软件功能强大,但全部是对Gerber文件进行操作,而无法对CAD文件操作。
如果用CAD来进行工艺处理,则要求每个操作员都要配备所有CAD软件,并对每一种CAD软件又有不同的工艺要求。
这将对管理造成不必要的混乱。
综上所述,CAM工序的组织应该是以下结构,尤其是大中型的企业:
所有的工艺处理统一以Gerber数据为处理对象。
每个操作员须掌握CAD数据转换为Gerber数据的技巧。
每个操作员须掌握一种或数种CAM软件的操作方法。
对Gerber数据文件制定统一的工艺规范。
CAM工序可以相对集中由几个操作员进行处理,以便于管理。
合理的组织结构将大大提高管理效率、生产效率,并有效地降低差错率,从而达到提高产品质量的效果。
(四)、CAM软件
现在常见的CAM软件有以下几种:
1、PCGerber(Ver5.62)
PCGerber在国内流行较早,得到了较为广泛的应用,尤其在北方较为流行。
由于其功能有限,无法满足日益多样化的要求,近年已被逐步淘汰。
其功能如下:
(1)可以同时操作32个文件.
(2)每个文件都可独立操作,打开、关闭。
(3)可以接受各种Gerber数据格式(基本格式):
相对坐标,绝对坐标
公制,英制
前补零制式,后补零制式
(4)可以将多个Gerber拼于同一个文件中
(5)可以进行各种编辑操作:
增加、删除、修改。
(6)可以对以下对象进行操作:
Flash、Trace、Arc、Cirole、Vertex、Poly、Text。
(7)可以进行窗口操作(Window)、组操作(Group)
(8)可以修改D码
(9)D码有9种形状:
Round园型Square方型Rect矩型
Target靶型Thermal散热盘Donut环型
Octagon八角型OBlong椭圆型Custom自定义
(10)可以进行数据测量。
(11)可以进行单位变换
(12)可以进行旋转、镜相、拷贝等拼版拼片操作
(13)可以进行轮廓线填充
(14)可以接受1000个D码
其缺陷为:
(1)只能接收自身格式的D码表
(2)操作速度慢
(3)编辑功能不强
2、View2001(Ver3.04)
该软件功能强大,反应速度快,在南方一带较为流行。
它除了PCGerber所具备的功能外,还具有以下特点:
(1)编辑功能强大:
a.可以锁定某个元素,
b.可以独立关闭Pad或Trace,
c.可以将Trace切断,
d.焊盘可以选择单独的颜色,以区别于线条。
(2)显示时放大、缩小操作简单、速度快:
单击鼠标左键放大,
单击鼠标右键缩小。
(3)可以接受扩展Gerber格式(内含D码)
(4)可以对多达100个文件同时进行操作。
(5)可以接受以下多种CAD文件产生的D码表:
LavenirMentoroptrotechPADSCadenceInteractiveP-CADpRotelZukenOrCADCadStarEagleTangoEE-Designer
(6)可以将钻孔文件(TXT)转换成Gerber文件。
(7)可以将Gerber生成钻孔文件(TXT)
(8)可以读入HPGL格式文件,转换为Gerber文件。
(9)可以将扩展Gerber分解成基本Gerber和D码表。
(10)D码有15种
Circular圆形Square方型Rectargle矩型
Roundedrect圆角矩型Obround椭圆型Diamond菱型
Blank空白型3Heatrelief梅花型Target靶型
DrawObround椭圆型Polygon轮廓线Drawncross十字型
Nctool钻孔型Octagon八角型Custom自定义型
(11)可按受9990个D码
(12)可将DMPL文件转换为Gerber文件
3、ECAM
功能强大,但因价格昂贵,应用较少。
4、GCCAM
是目前国内流行的软件中,功能最强的CAM软件。
其突出之点是具有了负D码的概念,突破了传统的限制.
四、暗房处理
(一)、胶片
现常用的激光光绘机中,其光源多为HeNe气体激光器,这种光源配套使用的菲林分别有以下几种型号:
型号厚度规格生产厂家
LP-6328Ⅱ0.1mm400×290×50420×550×50化工部第二胶片厂
RSP-30.1mm400×290×100420×550×100日本
FH1000.1mm12"、16"、18"、卷装日本三菱
ERN70.17mm12"×18"×100P20"×24"×100P20"×26"×100P24"×30"×100P德国AGFA
HTR30.17mm12"×18"×100P20"×24"×100P20"×26"×100P24"×30"×100P美国Kodak
.0.17mm12"×18"×100P20"×24"×100P20"×26"×100P24"×30"×100P杜邦
(二)、安全灯
由于工作光源为红色激光,因此暗室不能采用红光作安全光,而要采用绿光为安全光。
由于这种激光片非常敏感,安全灯不能太亮。
安全的要求为3W绿色安全灯,距工作台面2米以上。
以上各种菲林对光的敏感性不同,其敏感度依次排列为:
LP-6328Ⅱ型、RSP-3型、FH100型、HTR3型、EKTALNE2000型。
其中以国产的LP-6328Ⅱ型最为敏感,因此对暗室的要求也最高.
(三)、显影、定影药水
现在常用药水有以下几种:
国产华光、国产爱比西、国产科艺、德国AGFA、美国Kodak。
以上的排列也是使用效果的排列顺序,以美国Kodak的药水为最佳。
而国产药水中以广州科艺生产的效果最好。
(四)、菲林效果的评定
菲林效果的评定有以下四个方面:
1、大面积黑色的密度(或称黑度)
2、反差对比度
3、线条边缘梯度(是否黑白分明)
4、有无沙眼
国产菲林由于反差系数小,所以反差对比不好,并且黑度不够,但当加长显影时间后,黑度够了,但底灰加强,反差不好,线条边缘也不好.也正是由于光晕大,所以没有沙眼.美国Kodak菲林反差好,黑度大,线条边缘黑白分明,但如果光强调节不好,会有沙眼.
其他品种的菲林效果介于国产华光和美国Kodak之间。
(五)、显影控制
显影的控制对菲林的效果是致关重要的。
其中以下几个因素是起决定作用的:
1、药水的浓度:
新药水的浓度较大,显影时间短,制作菲林效果好.旧药水要求显影时间长,当黑度达到要求后,底灰上升,反差不好.
2、药水温度:
药水温度高,显影时间短,反差效果好。
但温度太高会造成过显,线条边缘光晕大。
3、显影时间:
显影时间的控制对菲林效果有直接的影响,显影时间短,黑度不够;显影时间加长,底灰加重。
新药水的显影时间短,旧药水显影时间长。
用户必须根据药水的新旧程度调节显影时间。
注意:
如药水太旧,则无法通过改变显影时间来控制菲林效果。
新药水的情况下,各种菲林的显影时间如下:
国产华光LP-6328Ⅱ型:
60秒
各种进口菲林;15~60秒
(六)、定影的控制:
定影时间必须控制在60秒以上。
当药水浓度降低时,应适当加长定影时间。
当药水过于陈旧时,银粉沉淀会加重底灰,必须更换药水。
(七)、水洗
经定影处理后的菲林,需经大量流水冲洗,最好应在20分钟以上。
如果水洗不充分,菲林干了之后会变色。
(八)、暗房处理中应注意的问题
1、在各处理环节中,必须认真保护菲林药面不被划伤。
尤其当菲林未干之前,非常容易划伤。
2、工作菲林不要长时间暴露在安全灯光下,这样会加重底灰。
3、菲林应保持干燥,潮湿的菲林底灰加重。
4、定影药水不要滴入显影药水中。
5、AGFA菲林制作完毕后,略带蓝色,干燥后逐渐变透明,Kodak菲林制作完毕后,带微黄色。
五、特殊问题
(一)、Gerber文件生成焊盘中心孔:
在用普通方法处理Gerber文件生成中心孔的时候,存在着两种危险性:
1、当D码不匹配时,应该有孔的地方没有孔,造成丢孔。
2、一些不该有孔的Flash,产生中心孔,造成断线。
这些问题是由Gerber数据的特性所决定的。
除非光绘机所能容纳的D码是无限制的,否则根本无法达到D码完全匹配,只要D码不匹配,就存在第一种危险性。
而在某些CAD软件生成Gerber文件时,会在某种线条两端加上Flash,因此第二种危险性也是不可避免的。
因为这两种因素,要准确地生成中心孔必须根据钻孔文件来生成中心孔,而且用钻孔文件形成圆形中心孔,以此来擦除线路图形,方可生成完全正确的图形。
(二)、AutoCAD设计的PCB文件转换为Gerber文件
AutoCAD是一个通用的CAD软件,并不是专业的PCB-CAD软件,因此它无法生成Gerber文件。
而为了解决少数用户的特殊要求,某些CAM软件提供了过渡的桥梁。
在AutoCAD中可以将文件转换成绘图仪文件,而绘图仪文件为标准格式,可以被很多软件所接受。
1、通过View2001将AutoCAD文件转换为Gerber文件
View2001正是这样一个软件,它可以接受HPGL文件格式。
由此产生了以下的途径将AutoCAD文件转换Gerber文件:
在AutoCAD中将文件输出生成HPGL文件;
在View2001中读入HPG;
(1)在View2001中修改D码,使图形达到满意效果;
(2)在View2001中将文件存盘为Gerber格式并生成D码表。
2、通过PCBTools将AutoCAD文件转换为Protel文件:
(1)在AutoCAD中,将文件输出生成HPGL文件:
(2)用PCBTOOLS将HPGL文件转换为Protel的PCB文件。
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