上一篇我們已經(jīng)講過PCB線路板制板技術(shù)，包含計算機輔助制造處理技術(shù),也即是CAD/CAM，和光繪技術(shù)。制板技術(shù)（1）介紹了計算機輔助制造處理技術(shù)CAD/CAM,本篇將接著介紹制板技術(shù)之2—光繪技術(shù)。光繪工藝的一般流程是：檢查文件一確定工藝參數(shù)一CAD文件轉(zhuǎn)Gerber文件一CAM處理和輸出。
1．檢查文件
(1)檢查用戶的文件 用戶拿來的文件，首先要進行如下檢查。
用戶提供的原始數(shù)據(jù)，通常的格式如下。
Gerber (RS274D&RS274X)；
HPGL1/2 (HP Graphic Layer)；
Dxf&Dwg (Autocad for Windows)；
Protel format (DDB＼PCB＼sch＼prj)；
Oi5000 (Orbotech output format)；
Excellon1/2 (drillot)；
IPC-D350 (netlist)；
Pads2000 (job)。
所以要能正確的分析出某個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。特別是對Gerber中的RS274D的格式要深入了解，要分析和理解正確、標準的Aperture，對它們之間的關(guān)系作詳細的分析。有一點非常重要的是要仔細閱讀Apeture文件，因為有時會有一些特殊的情況出現(xiàn)，比如，有時用戶會提出把一個Aperture從圓形換成長方形、從長方形換成散熱盤等。如果打開Gerber的原始文件，會發(fā)現(xiàn)它的數(shù)據(jù)只有D碼與坐標，因為圖形文件由三部分組成：坐標、大小、形狀，而Gerber文件中只有坐標，所以需要另外兩個條件，如果接到的文件中有Apertuer文件，那么打開它，會發(fā)現(xiàn)其中有需要的數(shù)據(jù)，如果能將其很好的結(jié)合起來，那么將能讀人用戶的原始數(shù)據(jù)。
(2)檢查設(shè)計是否符合本廠的工藝水平
①檢查客戶文件中設(shè)計的各種間距是否符合本廠工藝，線與線之問的間距、線與焊盤之間的間距、焊盤與焊盤之間的間距，以上各種間距應(yīng)大于本廠生產(chǎn)工藝所能達到的最小間距。
②檢查導線的寬度，要求導線的寬度應(yīng)大于本廠生產(chǎn)工藝所能達到的最小線寬。
③檢查導通孔大小，以保證本廠生產(chǎn)工藝的最小孔徑。
④檢查焊盤大小與其內(nèi)部孔徑，以保證鉆孔后的焊盤邊緣有一定的寬度。
2．確定工藝參數(shù)
根據(jù)用戶要求確定各種工藝參數(shù)。工藝參數(shù)可能有如下幾種情況。
(1)根據(jù)后序工藝的要求，確定光繪底片是否鏡像
①底片鏡像的原則 為了減小誤差，藥膜面(即乳膠面)必須直接貼在感光膠的藥膜面。
②底片鏡像的決定因素 如果是網(wǎng)印工藝或干膜工藝，則以底片藥膜面貼基板銅表面為準。如果是用重氮片曝光，由于重氮片拷貝時鏡像，所以其鏡像應(yīng)為底片藥膜面不貼基板銅表面。如果光繪時為單元底片，而不是在光繪底片上拼版，則需多加一次鏡像。
(2)確定阻焊圖形擴大的參數(shù)
①確定原則 阻焊圖形的增大以不露出焊盤旁邊的導線為準；阻焊圖形的縮小以不蓋住焊盤為原則。由于操作時的誤差，阻焊圖形對線路可能產(chǎn)生偏差。如果阻焊圖形太小，偏差的結(jié)果可能使焊盤邊緣被掩蓋，因此要求阻焊圖形加大一些；但如果阻焊圖形擴大太多，由于偏差的影響可能露出旁邊的導線。
②阻焊圖形擴大的決定因素 本廠阻焊工藝位置的偏差值，阻焊圖形的偏差值。由于各種工藝所造成的偏差不一樣，所以對應(yīng)各種工藝的阻焊圖形擴大值也不同。偏差大的阻焊圖形擴大值應(yīng)選得大些。板子導線密度大，焊盤與導線之間的問距小，阻焊圖形擴大值應(yīng)選小些；板子導線密度小，阻焊圖形擴大值可選得大些。
(3)根據(jù)板子上是否需要插頭鍍金(俗稱金手指)確定是否要增加工藝導線。
(4)根據(jù)電鍍工藝要求確定是否要增加電鍍用的導電邊框。
(5)根據(jù)熱風整平(俗稱噴錫)工藝的要求確定是否要加導電工藝線。
(6)根據(jù)鉆孔工藝確定是否要加焊盤中心孔。
(7)根據(jù)后序工藝確定是否要加工藝定位孔。
(8)根據(jù)板子外型確定是否要加外形角線。
(9)當用戶高精度板子要求線寬精度很高時，要根據(jù)本廠生產(chǎn)水平，確定是否進行線寬校正，以調(diào)整側(cè)蝕的影響。
3．底版的光繪制作一輸出
由于許多印制板廠家都不把光繪機繪制的底片直接用于成像生產(chǎn)，而是用它來翻拍工作底片，這里我們把光繪底片稱之為底版。在新開始光繪之前，首先要調(diào)整光繪機的各參數(shù)，使之處于適宜的工作狀態(tài)。
(1)光繪機參數(shù)的設(shè)置
①光源強度的設(shè)置 在光繪過程中，如果光源強度過高，則繪制的圖形會出現(xiàn)光暈；如果光源的強度過低，則繪制的圖形會曝光不足，因此無論是矢量光繪機還是激光光繪機都存在一個光強調(diào)節(jié)問題。在高檔的光繪機中設(shè)置有一個光強檢測電路，當光強不足時，光繪機將拒絕工作或快門不打開，并且將錯誤提示在屏幕上。有時激光光繪機繪制過的底片一點也沒有曝光的跡象，就是由于光強不足所致。通常可以通過調(diào)節(jié)發(fā)光器件的電壓來控制光源的強度，每當更換一次發(fā)光器件或更換一次顯影液之后，應(yīng)用光繪試驗片來檢查光強是否適當。
②光繪速度的調(diào)節(jié) 光繪機，特別是矢量光繪機，其繪圖的速度也是影響繪片質(zhì)量的重要因素。在矢量光繪機劃線時，若繪圖速度過快，即光束在底片上停留時間過短，則會產(chǎn)生曝光不足現(xiàn)象；若繪圖速度過慢，即光束在底片上停留時間過長，則會曝光過度出現(xiàn)光暈現(xiàn)象。
不僅光繪速度會影響繪片效果，而且光繪時的加速度和曝光時快門打開和關(guān)閉的延遲時間都會對結(jié)果有影響，這些參數(shù)也需認真調(diào)節(jié)。
③光繪時底片的放置 由于各種外界因素的變化，光繪底片會發(fā)生微小的伸縮變形，一般情況下它對印制電路板的加工不會產(chǎn)生多大的影響，但有時也會使底片不能用。因此，除了盡量消除外界環(huán)境因素的影響外，在光繪操作時也應(yīng)加以注意。在放置底片時，應(yīng)盡量保證要繪制的同一印制電路圖不同層(如元件面和焊接面)的X、y方向和一張底片的X、y方向是一致的，這樣變起形來多少有點同一性。對有些精度不是很高的光繪機，繪片時盡可能從繪圖臺面的原點開始，繪制同一電路不同層次的圖形時，盡量在臺面的相同坐標范圍上，放置底片時也相應(yīng)要加以注意。另外，放底片時應(yīng)保持底片的藥膜面朝上對著光源，以減小底片介質(zhì)對光的衍射作用。
④底片臺面的保養(yǎng) 繪圖臺面(或弧面)的清潔平整是繪圖質(zhì)量的重要保證，在底片的臺面(弧面)上除了需繪制的底片外不應(yīng)有其他物品，也不要劃傷工作面，真空吸附底片的小孔應(yīng)保持暢通，這樣才能繪出高精度的底片。
(2)圖形底版的繪制 當光繪處于正常工作狀態(tài)時它通過磁盤、RS232口或磁帶(目前磁帶方式已很少采用)輸入光繪數(shù)據(jù)，然后就在底片上繪出這些數(shù)據(jù)所描述的圖形。事實上，在光繪機上除了簡單的操作外，并不需要做更多的工作，光繪圖形的大量工作是在光繪文件的產(chǎn)生和處理方面。
①線路片的繪制 一般只需對審查合格的設(shè)計圖形直接生成光繪數(shù)據(jù)，把光繪數(shù)據(jù)輸入光繪機即可。通常線路片應(yīng)是1：1的，對于某些比
較復雜的電路，應(yīng)注意光繪底片上的圖元尺寸與設(shè)計值的誤差是否會給生產(chǎn)造成影響，如果有影響，應(yīng)修改設(shè)計的圖元尺寸以彌補光繪值的偏差。
②阻焊片的繪制 對阻焊片要求比線路片低，但根據(jù)不同的工藝要求，阻焊片的焊盤應(yīng)比線路片放大一些，在生成阻焊片的光繪數(shù)據(jù)就應(yīng)加以注意。
③字符片的繪制 對字符片的要求稍低一些，不過由于器件的字符往往是布局時隨著器件從庫中調(diào)出來的，其字符的大小，構(gòu)成字符的線寬往往參差不齊。有的字符太小，用油墨印出時會模糊不清；有的線太細，絲印效果也不好，這就要求在生成字符的光繪文件前對字符進行認真檢查，在生成字符的光繪文件時，盡量把字符的線寬歸并為一種或幾種，使之符合工藝要求。
④鉆孔片的繪制 一般情況下并不需要繪制鉆孔底片，但有時為了更好地檢驗鉆孔情況或清楚地區(qū)分孔徑，也可以繪一張鉆孔片。對于矢量光繪機，在繪制區(qū)分孔徑的鉆孔時，應(yīng)考慮到節(jié)省光繪時間，即生成光繪數(shù)據(jù)時應(yīng)注意采用簡單的符號來標識孔徑。
⑤大面積覆銅的電源、地層的繪制 對于標準設(shè)計的電源、地層，按照設(shè)計繪制的底片與印制板上圖形是相反的，也就是說底片上沒曝光的部分才是銅箔，而底片上有圖形的部分在印制板上是隔離部分，沒有銅層。由于工藝的需要，在繪制電源、地層時，隔離盤應(yīng)比線路層的焊盤大一些，對于與電源或地層相連接的孔，最好不要什么都不繪，而應(yīng)繪出專門的花焊盤，這不僅僅是保證可焊性的問題，更重要的是有利于底片的檢查，哪個位置有孔、哪個位置無孔，哪個孔接電源或接地，一目了然。
⑥鏡像繪片 由于在印制電路板成像工序中需要將底片的藥膜面(圖形面)貼在印制板銅箔附著的干膜上。因此在繪片時就應(yīng)考慮到圖形的相位(即圖形面的正反)問題，不提倡通過把底片的藥膜面反放來實現(xiàn)調(diào)圖形相位的方法，而且當幾個小圖形繪在一張大底片上時，用此方法也不能使它們的相位不同，應(yīng)當在生成光繪數(shù)據(jù)文件時就加以注意。一般情況下，由于在用底片成像前需要翻一次片，因此對印制電路板的單數(shù)層(1、3、5、…、層)圖形，生成的光繪數(shù)據(jù)應(yīng)該為正相位，面對雙數(shù)層圖形，生成的光繪數(shù)據(jù)所描述的圖形應(yīng)該為鏡像圖形。如果直接用光繪底片進行印制板成像加工，則前面說的相位應(yīng)反過來。
⑦圖形層次的標識標識出底片圖形所對應(yīng)的印制板層次相當重要，例如一個最簡單的PCB單面板，如果不標識出圖形所在的面(層)，可能會把焊接面做成元件面，到頭來將會導致器件不好安裝，雙面板及多層
板更是如此。有的印制板輔助設(shè)計軟件可以生成光繪文件時自動加上圖形所在的層次，這無疑帶來許多方便。但在應(yīng)用時應(yīng)注意兩點，首先是印制電路布線時的層次是否就是加工所安排的層次；其次，設(shè)計時圖形的零點往往遠離坐標原點，而自動加上的層次標記是在坐標原點附近，這樣在層次標記與圖形之間會有很大的間隔，這不僅會影響標識的效果，而且會造成底片的浪費。
⑧光圈的匹配 無論是矢量光繪機還是激光光繪機，都存在光圈匹配問題。如果設(shè)計圖形中用的是40mil的焊盤，而光繪時用50mil的光圈，顯然繪出的圖形會有差異，但是由于在圖形設(shè)計時圖元(線段、焊盤)的尺寸可以隨便制定，因此若要求光繪機的光圈與之完全相符，對于矢量光繪機來說是做不到的，對于激光光繪機來說也是麻煩的，而且從加工角度來看大都沒這個必要，就是做到了光圈完全相配，由于聚焦及顯影等因素的影響，繪出底片上的圖元尺寸還是會與設(shè)計值有一點差別。因此，在實際的處理過程中只要加工工藝允許，完全可以選用現(xiàn)有的光圈(對矢量光繪機)或已設(shè)置好的光圈(對激光光繪機)。在許多時候用50mil的光圈去對應(yīng)46mil或55mil的設(shè)計值，甚至用60mil的光圈去對應(yīng)40mil的設(shè)計值都是允許的。
責任編輯：雅鑫達電子