PCB行业入门基础知识大全

1、概述 PCB(Printed Circuit Board),中文名称为印制线路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。 

几乎每种电子设备,小到电子手表、计算器,大到计算机,通讯电子设备,军用武器系统,只要有集成电路等电子元器件,为了它们之间的电气互连,都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中,最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本,甚至导致商业竞争的成败。 

一.印制电路在电子设备中提供如下功能: 
提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。 实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘。 提供所要求的电气特性,如特性阻抗等。 为自动焊锡提供阻焊图形,为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。  

二.有关印制板的一些基本术语如下: 在绝缘基材上,按预定设计,制成印制线路、印制元件或由两者结合而成的导电图形,称为印制电路。 在绝缘基材上,提供元、器件之间电气连接的导电图形,称为印制线路。它不包括印制元件。 印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或者印制线路板,亦称印制板。

印制板按照所用基材是刚性还是挠性可分成为两大类:刚性印制板和挠性印制板。

今年来已出现了刚性-----挠性结合的印制板。按照导体图形的层数可以分为单面、双面和多层印制板。 导体图形的整个外表面与基材表面位于同一平面上的印制板,称为平面印板。

有关印制电路板的名词术语和定义,详见国家标准GB/T2036-94“印制电路术语”。 电子设备采用印制板后,由于同类印制板的一致性,从而避免了人工接线的差错,并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测,保证了电子设备的质量,提高了劳动生产率、降低了成本,并便于维修。 印制板从单层发展到双面、多层和挠性,并且仍旧保持着各自的发展趋势。

由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展,不断缩小体积、减轻成本、提高性能,使得印制板在未来电子设备地发展工程中,仍然保持强大的生命力。三.印制板技术水平的标志: 印制板的技术水平的标志对于双面和多层孔金属化印制板而言:既是以大批量生产的双面金属化印制板,在2.50或2.54mm标准网格交点上的两个焊盘之间 ,能布设导线的根数作为标志。 在两个焊盘之间布设一根导线,为低密度印制板,其导线宽度大于0.3mm。在两个焊盘之间布设两根导线,为中密度印制板,其导线宽度约为0.2mm。在两个焊盘之间布设三根导线,为高密度印制板,其导线宽度约为0. 1-0.15mm。在两个焊盘之间布设四根导线,可算超高密度印制板,线宽为0.05--0.08mm。

国外曾有杂志介绍了在两个焊盘之间可布设五根导线的印制板。 对于多层板来说,还应以孔径大小,层数多少作为综合衡量标志。 四、PCB先进生产制造技术的发展动向。 综述国内外对未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的,即向高密度,高精度,细孔径,细导线,细间距,高可靠,多层化,高速传输,轻量,薄型方向发展,在生产上同时向提高生产率,降低成本,减少污染,适应多品种、小批量生产方向发展。印制电路的技术发展水平,一般以印制板上的线宽,孔径,板厚/孔径比值为代表,其发展历程和水平如下表:


PCB工程制作

一、PCB制造工艺流程:

一、菲林底版。 菲林底版是印制电路板生产的前导工序,菲林底版的质量直接影响到印制板生产质量。

在生产某一种印制线路板时,必须有至少一套相应的菲林底版。印制板的每种导电图形(信号层电路图形和地、电源层图形)和非导电图形(阻焊图形和字符)至少都应有一张菲林底片。

通过光化学转移工艺,将各种图形转移到生产板材上去。 菲林底版在印制板生产中的用途如下: 图形转移中的感光掩膜图形,包括线路图形和光致阻焊图形。 网印工艺中的丝网模板的制作,包括阻焊图形和字符。 机加工(钻孔和外型铣)数控机床编程依据及钻孔参考。 随着电子工业的发展,对印制板的要求也越来越高。印制板设计的高密度,细导线,小孔径趋向越来越快,印制板的生产工艺也越来越完善。在这种情况下,如果没有高质量的菲林底版,能够生产出高质量的印制电路板。现代印制板生产要求菲林底版需要满足以下条件: 菲林底版的尺寸精度必须与印制板所要求的精度一致,并应考虑到生产工艺所造成的偏差而进行补偿。 

菲林底版的图形应符合设计要求,图形符号完整。 菲林底版的图形边缘平直整齐,边缘不发虚;黑白反差大,满足感光工艺要求。 菲林底版的材料应具有良好的尺寸稳定性,即由于环境温度和湿度变化而产生的尺寸变化小。 双面板和多层板的菲林底版,要求焊盘及公共图形的重合精度好。 菲林底版各层应有明确标志或命名。 菲林底版片基能透过所要求的光波波长,一般感光需要的波长范围是3000--4000A。 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。

二、基板材料。 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。


三、基本制造工艺流程。

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:

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。 

双面板的基本制造工艺流程如下:

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。

1.图形电镀工艺流程。

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。

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。


2.裸铜覆阻焊膜(SMOBC)工艺。 

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。 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。 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。 

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。 

堵孔法主要工艺流程如下: 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。 

此工艺的工艺步骤较简单、关键是堵孔和洗净堵孔的油墨。 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。 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。

二、PCB工程制作: 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。

宇之光公司在激光光绘机市场成功的一个重要方面就是在工程制作方面为厂家提供了大量的技术力量。同时我们也看到了许多线路板生产厂家对工程制作人员的大量需求,以及对工程技术人员的水平要求也越来越高。因此促使我们不断的提高自身的技术水平,以备满足更多更高的需求。学员在我公司培训学习期间,一方面要熟练掌握我公司的激光光绘机及其配套产品和激光光绘系统软件的使用,另一方面应该尽快熟悉各种电子CAD/CAM软件的基本应用。在这里首先祝大家在本公司期间学习顺利,生活愉快!


一、PCB工程制作的基本要求。

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: 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? 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? 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。 对一些不理想的线形进行编辑、修改。 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… 


二、光绘数据的产生。 

1、拼版。 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。

2、光绘图数据的生成。 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。 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。 

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。

3、光绘数据格式。 

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。 以下对Gerber数据作一简单介绍。 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。 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。

每行定义了一个D码,包含了有6种参数。 
第一列为D码序号,由字母‘D’加一数字组成。

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。 

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。 

第五列为符号图形中心孔的尺寸,单位也是mil。 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。 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。 

3、 计算机辅助制造(CAM) 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。 

CAM系统的主要功能如下: 

1、编辑功能: 

1)添加焊盘、线条、圆弧、字符等元素,生成水滴焊盘。 

2)修改焊盘、线条尺寸。 

3)移动焊盘、线条、尺寸等。 

4)删除各种图形,自动删除没有电气联接的焊盘和过气孔。 

5)阻焊漏线自动处理。 

6)网印字符盖焊盘自动处理。 

2、拼版、旋转和镜像。 

3、添加各种定位孔。 

4、生成数控钻床钻孔数据和铣外形数据。

5、计算导体铜箔面积。

6、其它相关的各类数据。 

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。 

V2001.EXE是一个功能比较完善的Gerber数据编辑软件,能够读取各种类型的Gerber数据文件,包括Gerber基本格式和各种Gerber的扩展格式,支持多种CAD系统产生的Gerber数据及D码表,并对之进行编辑、修改,最多可以同时处理99层数据。

V2001可以识别Lavenir,PADS,P-CAD,ORCAD,Tango,Protel,Mentor等10余种CAD和CAM系统所产生的D码表,易于操作。 

V2001的主要功能有:
1) 删除、移动、添加线条、焊盘、圆弧、字符等图形。

2) 简单拼版。 

3) 各层之间图形、数据的传递转换。 

4) 字符处理,自动清除字符丝网印网层上与焊盘重叠部分的字符。

5) 阻焊处理、自动处理漏线条的阻焊。 

6)焊膏网版处理,自动生成表面贴装元件的焊膏网版图形。 

V2001能够很好地完成对光绘数据的处理,有较强的应变能力,可以处理各种CAD软件生成的Gerber数据,只是用户界面不太友善,软件操作采用命令方式,需要记忆的命令较多,而且比较复杂,初学比较困难。但一旦掌握,即可自如应付目前绝大多数的印制板工程制作的需要。 

学员在培训期间,应该了解对客户提供的文件在V2001中所要进行的具体修改和编辑工作主要有: 

1)从源文件转换出Gerber数据文件,关于Gerber文件的数据转换,详见宇之光公司的《学员手册》。 

2)首先检查各层有无板层边框(围边)。 若有,应检查边框的粗细程度是否满足生产工艺的需求。通常情况下,目前双面板至少应保证0.15mm(6mil);单面板至少应保证0.2mm(8mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。 若无,检查是否漏转,漏转需要重新转换,也可从其它有边框层上拷贝边框。 

3)将所有能够转化成FLASH焊盘的元素尽量转换成为焊盘(可选)。 

4)检查线路层的线路线宽、间距是否满足生产工艺要求。通常情况下,目前双面板的线路层的线路线宽、间距至少应保证0.15mm(6mil);单面板的线路层的线路线宽、间距至少应保证0.2mm(8mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。 

5)检查比较线路层焊盘与绿油阻焊层焊盘的校准性和大小差异。通常情况下,目前双面板的绿油阻焊层焊盘的外围应大于线路层焊盘至少保证0.15mm(6mil)~0.2mm(8mil);单面板的绿油阻焊层焊盘的外围应大于线路层焊盘至少保证0.2mm(8mil)~0.3mm(12mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。注意不要漏转,需要有绿油层焊盘的部位如果源文件没有设计,则应手动补充上。 

6)检查线路层与钻孔层的校准性,比较线路焊盘与钻孔大小。通常情况下,目前双面板的钻孔直径至少应保证0.2mm(8mil);单面板的钻孔直径至少应保证0.5mm(20mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。一般情况下,由于生产工艺的要求,只需要将单面板文件的数控钻钻孔文件从源文件转换出来并调入V2001中进行处理,双面板由于钻孔工作是在制版前期完成,因此作为光绘操作通常无须处理钻孔文件。 

7)检查字符层上的丝网印字符和标识是否与设计文件一致,字符标识是否符合生产工艺要求。通常情况下,目前双面板的丝网印字符的线宽应保证至少0.15mm(6mil);单面板的丝网印字符的线宽应保证至少0.2mm(8mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。 

8)清除字符丝网印层上与焊盘重叠部分的字符。 

9) 根据客户要求修改线路层铜箔的边缘到板层边框的宽度,通常情况下,目前双面板应保证至


少0.15mm(6mil);单面板应保证至少0.2mm(8mil);或者依据客户提供的资料来进行编辑修改。 

10)按照生产工艺要求或客户资料各层叠加拼版或者分层拼版。 

11) 各层分别加上角标(可选)、生产编号、日期、各种孔位和标识等。

12)进入光绘软件排版输出。 

通常,在V2001中处理Gerber数据文件时,主要处理的应该是:

1、 单面板:线路层(1层)、绿油阻焊层(1层)、丝网印白字层(1或2层)。 

2、 双面板:线路层(2层)、绿油阻焊层(2层)、丝网印白字层(1或2层)。

3、 特殊工艺要求的印制板,根据具体情况保留处理相应的层。 

4、其余层都应在V2001中处理掉,将保留的文件存盘、输出。 有关V2001软件的具体内容,详见宇之光公司编译的《LavenirV2001使用手册》。 


4、 光绘操作 一、 光绘系统。 宇之光激光光绘系统由主控计算机、图形处理卡、激光光绘机和软件组成。它是对计算机图像、文字和数据等信息进行处理,最终由激光光绘机输出制版菲林,属于计算机辅助制版系统。根据系统配置的软件不同,它可以制作PCB光绘菲林、标牌面板菲林、丝网印刷菲林和彩色胶印分色菲林等多种菲林底版。

流程如下图所示: (PCB/LCD设计图)-->(CAM系统)-->(Gerber文件) -->(宇之光光绘软件)-->(光栅图像处理器(RIP))-->(激光光绘机) -->(菲林冲片机)-->(菲林) 其中光绘软件、光栅图像处理器和激光光绘机3部分是宇之光的核心产品。 

一、光绘软件。 宇之光光绘软件支持Gerber RS-274d、RS-274X等数据格式,能够直接处理现行所有的PCB CAD软件的Gerber或者Plot文件格式。界面友好,工艺参数处理详尽,所见即所得的排版处理,支持多种分辨率和光绘设备的选择,模拟打印及光绘预演功能,易学易用,适用性高,为用户提供了很大便利。软件安装后只要不是误删除或其它非人为因素(如感染计算机病毒等)破坏,可稳定的长期使用。在作好备份的前提下,软件使用时注意以下几点: 

1、光绘软件使用过程中,注意光绘文件的有序保存,最好不要将Gerber文件、光栅文件、临时文件等非程序文件置于软件安装目录中,以免删除时误删掉程序文件,破坏软件的运行。 

2、软件可以运行在DOS操作系统,也可以运行在WINDWOS’9X的DOS窗口模式下。读取文件时,应输入完整的路径和文件名称。软件的设置参数一旦设定好以后不要轻易更改,以免影响光栅文件精度和绘制出的菲林精度。 

3、进行文件的排版操作以前,应加载鼠标驱动程序,以便利用鼠标进行排版操作。当排版图层过少,不够排满整幅菲林时,可以先将已处理好的文件存盘,以备下次调入和其它文件共同排版。排版、存盘时尽量选择在WINDWOS’9X的DOS窗口模式下进行,以免在DOS环境下排版存盘时因DOS内存管理序的不足而引起死机。排版时尽量遵循先左后右,先上后下的顺序,便于不满整幅菲林时方便对菲林底片进行剪裁。 

4、光栅化的完成,则应在DOS环境下完成,充分利用DOS的单一任务进程,尽量避免选择在WINDWOS’9X 的DOS窗口模式下进行。 

5、存储光栅文件的分区应保证尽可能大的硬盘剩余空间,并且经常利用磁盘碎片整理程序对硬盘进行整理,减少文件碎片的产生。光栅化完成以后,应反复预演多次,确保光栅文件无破裂,无缺口等情况出现,然后再发排输出。 

6、进入光绘系统前的光绘Gerber文件处理,充分利用光绘辅助软件处理掉多余的元素,减小文件数据量。需要填充的部位,尽量采用水平横方向软件填充对于复杂的元素(如圆弧、自定义焊盘等),要在光绘辅助软件中仔细修改、编辑。经过上述步骤的处理,可以降低光栅文件的出错率,大大减少光栅化所需要的时间。 

7、老版本光绘软件V2.0---V2.8,光栅化时只支持英制(English)、前导零(Leading)、整数小数位(2、3)、绝对坐标(Absolute)这种数据结构的Gerber格式,通常以V2001的扩展Gerber(Extend Gerber)格式(常在数据量较大时采用)和MDA(MDA Auto plot)格式(常在数据量较小时采用)为主。 新版本的光绘软件则无此问题。 

8、软件安装采用加密手段,因此不要轻易变更电脑主机的硬件设备,以免软件 校验出错无法运行。软件安装盘请妥善保存,便于在软件被破坏时加以恢复。 有关光绘软件的具体内容详见《宇之光光绘软件用户手册》。 


二、光绘机。 激光光绘机是集激光光学技术、微电子技术和超精密机械于一体的的照排产品,用于在感光菲林胶片上绘制各种图形,图像,文字或符号。下面以宇之光公司的激光光绘机(简称光绘机)产品为例进行简单介绍。 

工作原理:宇之光光绘机采用He-Ne激光作为光源,声光调制器作激光扫描的控制开关。图形信息经驱动电路控制声光调制器来偏转,被调制的I级四路衍射激光经过物镜聚焦在滚筒表面,滚筒高速旋转作纵向主扫描,激光扫描平台横移作横向副扫描,两方向的扫描合成实现将计算机内部处理的图文信息以点阵形式还原,在底片上感光成像。激光光绘机采用激光作光源,有容易聚焦、能量集中等优点,对瞬间快速的底片曝光非常有利,绘制的菲林底版导线图形边缘整齐,反差大,不虚光。曝光采用扫描方式,绘片时间短。 宇之光光绘机采用世界上流行的外滚筒激光扫描式,菲林采用真空吸附方式固定于滚筒上。由于外滚筒式激光扫描光绘机具有精度高、速度快、操作方便、加工精度容易保证、可靠性好等特点,因此是当今光绘行业的主流。 

1、光绘机的环境要求。 光绘机属于精密仪器类产品,对环境条件有较严的要求,应安放在清洁、有安全绿灯的暗室机房内固定使用。通常机房暗室要求与冲洗底片的暗室分开,以减少冲片药水气体对光绘机的侵蚀。

具体要求如下:

1、电源:220V+5%,50Hz(配备稳压净化电源); 

2、温度:20OC+10%; 

3、湿度:40~80%(+20OC); 

4、工作现场应无强烈震动、强磁场、强电场干扰及腐蚀性物体。

5、应有良好的接地系统,外壳必须与大地相联,接地电阻不大于4欧姆。 

6、 使用带真空气泵的机器时,真空气泵的电源不允许与机房电源共享,气泵 应安装在室外。 

7、发排系统应共享同一电源及地线。 

2、光绘机的使用注意事项。 

1小心搬运,耐心开箱,切忌重砸猛摔。 

2>光绘机外壳必须接地,接地电阻小于4欧姆。 

3> 必须在关机状态下才允许插拔光绘机和计算机之间的接口电缆线和接口控 制卡。 

4>光绘机应远离强电场、强磁场和腐蚀性气体。 

5>激光点亮时,千万不要将眼睛直接对视激光光束。切记!切记! 

6> 在电源开启情况下,切勿触摸激光管电极和电源盘中的高压部分,不允许带电插拔各线路插头。 

7>注意在上下片操作过程中防止插伤软片(菲林)。光绘菲林时记得先开启真空气泵,并将菲林吸附牢固,防止打片。如果为非标准规格菲林胶片或者未连接真空气泵,则应该在对应前后气槽的软片2端粘贴胶带,以便使菲林与滚筒紧密包合。 

3、 光绘机的发排操作。 光绘机的发排操作应按照正确顺序进行,流程如下:

1>进入暗房,开启安全绿灯-->

2>启动冲片机(冲片机的使用方法参见其使用说 明或询问厂家)-->

3>开启真空气泵-->4>装片-->

5>启动滚筒(此前光绘机运行 指示灯应常亮)-->

6>导进扫描(此时光绘机运行指示灯应闪亮)-->

7>扫描结 束(此时光绘机起始灯亮)-->

8>自动换向(时间因机型不同而略有差异,在此 期间无法启动光绘机)-->

9>取片并且冲洗-->

10>重复上述4>至9>的各项步骤 -->

11>工作完毕关闭光绘机电源、真空气泵电源。 具体操作如下:

1>首先开启计算机主机电源,在开启光绘机电源; 

2>在计算机主机上键入正确发排指令,但不要按回车键确认(暂时不向光绘机发送信号),主机置于待命状态。发排指令因接口控制卡的不同而略有差异:
A.直接利用光绘软件发排,如SLECAD V2.0、SLECAD V2.2、SLECAD V2.5。 

B.利用专用发排程序,如RIDOUT,WD96等。 进入暗房,关闭一切强光源,只开启安全绿灯, 开启气泵。 

3>从底片盒中取出菲林,打开光绘机上盖,将菲林平置于滚筒上方,注意不要将菲林的药膜面划伤,也不要将安全绿灯近距离直射菲林。用手转动滚筒使菲林的一端对准滚筒上的起始槽,轻轻将菲林压下(此时手应该感觉到气槽吸力),检查片头是否与滚筒边缘平齐(不可超出,以免滚筒高速旋转过程中将菲林挂掉),胶片位置是否适中;而后缓缓将滚筒转动同时用手背轻压菲林直到菲林胶片另一端被后气槽完全紧密吸合为止(注意勿将胶片装斜或使前后气槽勿软片粘贴而漏气),否则易发生打片现象。

如果为非标准规格菲林胶片或者未连接、开启真空气泵,则应该在对应前后气槽的软片2端粘贴胶带,以便使菲林与滚筒紧密包合。如果光绘过程中出现“打片”,应该立即切断光绘机电源,防止残片损坏光绘机的内部硬件。如果残片落入机内,应依照光绘机的使用注意事项,在确认断电的情况下开启机壳取出残片,并马上将机壳还原,拧紧固定螺钉。 

4>合上光绘机上盖,按照操作面板上的“运行”键启动光绘机。“运行”灯常亮表示光绘机已经启动并等待计算机主机发送信号。 

5>出暗房,带紧暗房门,避免暗房外部强光源照射到暗房内引起菲林曝光。 

6>在计算机主机上按回车键确认发排指令,向光绘机发出发排信号。此时光绘的“运行”灯应开始闪烁,表明计算机发出的发排信号已经被导进,光绘机开始扫描成像。计算机监视器上同步显示发排进程百分比。发排过程中严禁打开光绘机上盖,以免菲林曝光,同时禁止接触滚筒,防止滚筒在高速旋转时夹伤手或损坏光绘机内部硬件。 

7>当计算机监视器上同步显示发排进程百分比结束时,光绘机主电机自动停止,同时扫描平台继续运动直至停在起始位,光绘机“左起始”灯或者“右起始”灯亮,指示此时的激光扫描平台的起始位置。主电机停止时,滚筒因惯性作用还将继续旋转一段时间后方完全停止,此过程中也不要触摸滚筒,更忌强制使滚筒停止旋转。 

8>待滚筒停稳后打开光绘机上盖,以上片时的逆方向转动滚筒取下菲林胶片并送入冲片机冲洗或进入冲片暗室冲片。下片时注意如果上片使用了胶

带粘贴菲林的应完全将胶带清除干净,避免因胶带碎片黏附在菲林表面而影响冲片效果,甚至影响冲片机的正常运转。

4、光绘机的维护与保养清洁工作。 根据光绘机的使用频率,每隔一个季度或者半年时间应该进行一次维护和 检查,方法如下:

1>断电情况下去掉电源线,拧去外壳固定螺钉,将光绘机外罩由上方取出。 

2>检查机内各固定螺钉是否松动。 

3>用吸尘器小心清洁机内灰尘等脏物。 

4>检查丝杠和圆形导轨润滑油是否干净。若油已污染,请用洁净泡沫海绵擦除 (注意不允许使用带纤维的棉织物),然后用干净汽油清洗晾干后均匀加上高级润滑油脂。 

5>滚筒上附着的脏物(包括使用的残余胶带纸),应定期用酒精擦洗,注意擦洗时勿将酒精流入机内。 

6>通光绘机电源,通过在本机脱机状态下的自检扫描来回横移扫描平台数次。同时检查主、副扫描运行是否正常,有无异常噪音。 

7>清洁维护完毕,光绘机自检正常后断电,将机壳还原,拧紧固定螺钉,将外壳擦拭干净。 如果长期没有使用光绘机,则应在贮存时注意:

1>存放环境温度为0~40 OC,相对湿度小于80%; 

2>存放环境应干燥通风,忌酸碱及腐蚀性气体,以免镜片、元器件、传动部分 等被腐蚀和生锈。 

3>已经开箱的设备需要长期贮存时,传动部分要用航空润滑油封存,机内放置 干燥剂,外部用干燥塑料袋密闭封罩。 

特别注意事项: 

1>光绘机内部的激光光栅组件,是精密的光学部件,必须小心维护,在打开防 尘罩时,切记“不要任意触摸光栅盘及其相关部分”。

2>光绘机激光管器辉电压高达7000V左右,点亮时亦有1500V,因此在开机及刚刚关机的情况下,绝对禁止触摸高压部分,防止人身伤害。切记! 

3>光绘机的保养与清洁维护直接影响光绘机的使用寿命和绘片精度,因此请在平时认真作好此项工作。如果在保养与清洁维护后光绘机出现异常,应立即停止使用,并及时与宇之光公司的工程技术人员联系,以便尽快排除故障,恢复光绘机的正常运转。

二、 菲林胶片。 菲林胶片由保护膜,乳剂层,结合膜,片基和防光晕层组成,主要成分是 银盐类感光物质、明胶和色素等。在光的作用下银盐可以还原出银核中心,但 又不溶解于水,因此可以使用明胶使之成悬浮状态,并涂布在片基上,乳剂中 同时含有色素起增感作用。而后通过光化作用得到曝光底片。 

一>、菲林冲洗。 

底片曝光后即可进行冲洗。不同底片有不同冲洗条件,在使用前,应仔细阅读底片的使用说明,以确定正确的显影和定影液配方。底片的冲洗过程如下: 

1>曝光成像:即底片曝光后,银盐还原出银中心,但这时在底片上还看不到 图形,称为潜象。 

2> 显影:即将经光照后的银盐还原成黑色银粒。 手工冲片显影时将经过曝光的银盐底片均匀浸入显影液中,由于用于印制板生产的银盐底片的感光速度较低,因此可以在安全灯下监视显影过程,但灯光不宜过亮,避免造成底片跑光。当底片正反两面黑色影像的颜色深度一致时,就应当停止显影了。将底片从显影液中取出,用水冲洗或用酸性停影液冲洗后即可放入定影液中定影了。显影液的温度对显影速度的影响非常大,温度越高,显影速度越快。较为合适的显影温度在18~25OC。 机器冲片显影过程则由自动冲片机自动完成,注意药水的浓度配合比。通常机器冲片的显影药水的浓度比为1:4,即1量杯容积的显影药水用4量杯容积的清水勾兑均匀。 

3> 定影:即是将底片上没有还原成银的银盐溶解掉,以防止这部分银盐再曝光后影响底片图像。 手工冲片定影时间以底片上没有感光部分透明以后,再加一倍的时间。 机器冲片定影过程也由自动冲片机自动完成,药水浓度配合比可略浓于显影药水,即1量杯容积的定影药水用3量杯半左右容积的清水勾兑均匀。 

4>水洗:定影后的底片粘有硫代硫酸钠等化学药品,如果不冲洗干净,底片会变黄失效。 手工冲片通常用流水冲洗15~20分钟为宜。 机器冲片水洗烘干过程由自动冲片机自动完成。 

5>风干:手工冲片后的底片还应置于阴凉干燥处风干后妥善保存。 

6>上述过程,注意不要划伤底片,同时不要将显影、定影液这类化学药水溅到人体及衣物上。

二>、菲林检验。 菲林的检测一般采用目检。 

1、外观检验。 菲林的外观检验一般不用放大,目检应定性检查菲林的标记、外观、工艺质量和图形等。目检应用肉眼(标准视力、正常色感)在最有利的观察距离和合适的照明下,不用放大进行检验。合格的底片应是经过精细加工和处理的,外观平整、无折皱、破裂和划痕,且清洁、无灰尘和指纹。 

2、细节和细节的尺寸检验。 细节检验时一般使用线形放大约10倍或者100倍以上、带有测量刻度并可以进行读数的专用光学仪器,检查是否有导线缺陷(如针孔和边缘缺口等)和导线间是否有脏点,并且仪器的测量误差不应大于5%,在检验大于25mm距离的尺寸时,可以使用带有精密刻度的网格玻璃板。 

2、光密度的检验。 光密度指透射光密度,检验时可用普通光密度计测量透明部分和不透明部分,测量面积为1mm直径。要求不高时可用目测比较法检验,检验时将透明与不透明部分与一张标准中灰色复制底版或灰色定标复制底板进行比较。 

4、菲林的简单检验可以通过同一PCB设计文件的线路、阻焊和字符菲林的吻合度观察比较来进行,吻合程度应与文件观察基本一致。注意在此过程中不要用手直接触摸菲林,以免指甲划伤菲林,并在菲林上留下灰尘和指纹。 

三>、菲林的保管。 长期以来,菲林的尺寸稳定性一直是困扰PCB生产的难题。环境温度和相对湿度是影响菲林尺寸变化的两个主要因素,菲林尺寸偏差的变化大部分是由环境温度和相对湿度决定的。总偏差中间受环境温度和相对湿度影响的偏差与底片的尺寸成正比,尺寸越大,偏差越大。 通过对环境温度和相对湿度的控制,就能够起到控制菲林变形的作用。保证环境温度和相对湿度的稳定,就在很大程度上保证了菲林尺寸的稳定。厚胶片(0.175mm~0.25mm)对环境变化的敏感程度比薄胶片(0.1mm)要小一些。 另外,菲林的的保存和运输对菲林底片尺寸的影响也非常大。未开封的原装菲林底片,应保持在相对湿度50%,温度20摄氏度的条件下储存和运输。使用菲林以前,将密闭封口打开,去除内层包装,使之与环境温度接触一段时间。菲林光绘、冲片后,也应尽快用特殊薄膜纸包裹后置于干燥的特制尺寸塑料袋中保存和运输。绝对禁止将菲林直接置于高温潮湿环境,更不允许对菲林进行弯曲、折叠和拉伸等破坏性操作。

随着现在对印制板精度要求越来越高,密度越来越大,菲林底片稍有变形,就可能在生产时导致错位、缺口。所以,应尽可能保证菲林在运输、生产、储存和使用中有良好的环境,减少温度、湿度的变化,确保菲林尺寸的稳定性。否则菲林尺寸的变化将成为提高PCB产品质量的一大障碍。


三、 暗房布置与维护管理。

如前所述,光绘机属于精密仪器类产品,对环境条件有较严的要求,应安放在清洁、闭光性好、有安全绿灯的暗室机房内固定使用。加上菲林胶片的感光特性,所以暗房的布置和维护管理也是日常光绘工作的一个重要环节。 

通常机房暗室要求: 

1、与冲洗底片的暗室分开,以减少冲片药水气体对光绘机的侵蚀。 

2、暗房内部应该长期保持清洁、干燥通风,并且配备有安全绿灯和独立稳定的 供电电源,最好能有良好接地系统。 

3、环境温度与湿度要求也应符合光绘机的工作环境要求,最好能够安装有空调 系统,以保持室内的通风,维持恒定的环境温度和湿度。 

4、光绘机与自动冲片机应定期进行维护保养,特别是自动冲片机的导进槽滚轮。 

5、菲林的储存、保管要得当。 

6、药水应定期更换,保证菲林冲片的良好效果。 光绘数据经过宇之光CAM系统处理后,再由激光光绘机直接在底片上扫描绘制,经冲洗后,就成为了高质量的光绘底版。

CAM软件和激光光绘机配合使用是必要的。如果没有没有激光光绘机,由于向量式光绘机在码盘图形上的局限性,可能无法处理经过CAM软件处理过的光绘数据。如果使用激光光绘机而不用宇之光CAM系统,则无法充分发挥激光光绘机对图形数据处理方面的强大优势。

光绘制版的计算机辅助制造技术使用化是由CAM软件和激光光绘机共同来完成的。 适用于“宇之光”光绘系统的配套产品。 

一、适用于“宇之光”激光光绘机的适用菲林胶片为6328A型激光照排片,产品主要有:

1)、美国KODAK(柯达) ERN-7型,尺寸大小16”X20”、20”X24”、20”X26”。 

2)、美国DuPONT(杜邦)PRL-7型,尺寸大小16”X20”、20”X24”、20”X26”。

3)、日本FUJI(富士)HPR-7型,尺寸大小16”X20”、20”X24”、20”X26”。。 

4)、日本Konica(柯尼卡)RSP-3(4mil),尺寸大小50cmX42cm。 上述前三种为厚菲林胶片,第四种为薄菲林胶片。 

二、适用于“宇之光”激光光绘机光绘菲林胶片的常用显、定影药水的型号有:埃姆特牌AMT100显影和定影药水,封装容积为15升。 

三、手工冲洗菲林底片需要购买菲林冲洗盘。 

四、剪裁菲林还需要购置专用菲林裁刀。

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