Hoe PCB CAM-engineeringwerkzaamheden uitvoeren?

PCB's vormen een cruciaal onderdeel van moderne elektronische apparaten en hun nauwkeurige fabricage is essentieel voor de functionaliteit en betrouwbaarheid van deze apparaten. PCB-fabrikanten maken gebruik van een reeks Computer-Aided Manufacturing (CAM)-processen om ervoor te zorgen dat de PCB's overeenkomen met de oorspronkelijke ontwerpspecificaties. In deze uitgebreide gids zullen we ingaan op de fijne kneepjes van PCB CAM-tooling, waarbij we de kritische stappen, overwegingen en best practices behandelen die betrokken zijn bij het voorbereiden van een ontwerp voor productie.

PCB CAM: het belang van grondige controles bij het maken van technische bestanden

Wanneer we artwork voor een printplaat (PCB) ontvangen, begint ons proces voor het maken van PCB-engineeringbestanden met grondige controles en aanpassingen om ervoor te zorgen dat het eindproduct nauw aansluit bij het oorspronkelijke ontwerp. Ons ervaren team onderzoekt zorgvuldig elk aspect van het ontwerp en als er onregelmatigheden worden ontdekt, ondernemen we de nodige stappen om de bedoelingen van de ontwerper duidelijk te maken voordat we verder gaan, waardoor nauwkeurigheid tijdens het hele productieproces wordt gegarandeerd.

Omdat PCB-ontwerpen soms elementen bevatten die niet haalbaar zijn om te produceren, bieden we bij elke bestelling een gratis Design For Manufacturing ( DFM )-review aan voordat we het ontwerp vrijgeven voor productie. Dankzij onze uitgebreide ervaring met diverse ontwerpregels en softwarepakketten, werken we eraan om potentiële problemen te identificeren en op te lossen. Ons engineeringteam besteedt doorgaans ongeveer 3 uur aan het nauwgezet controleren, afstemmen en aanpassen van elk ontwerp tijdens het aanmaken van het PCB-engineeringbestand. Zo zorgen we ervoor dat uw printplaat zo goed mogelijk aansluit op de beoogde specificaties, wat resulteert in hoogwaardige PCB's die aan de verwachtingen voldoen of deze zelfs overtreffen.

PCB CAM: CAM Review Algemene checklist voor de fabricage van kale platen

Uw checklist voor CAM-beoordeling bij de fabricage van kale printplaten is een uitgebreide handleiding om de produceerbaarheid van printplaten ( PCB's ) te garanderen. Hieronder vindt u een overzicht van elk item op de checklist:

1. Fabricage afdrukrecensie:
   • Controleer of de specificaties van de fabricagetekening overeenkomen met zowel de verkooporder als de Gerber-bestanden.
   • Zorg ervoor dat alle specificaties in de fabricagetekening haalbaar zijn.
   • Controleer of de afmetingen op de tekening overeenkomen met de werkelijke afmetingen in het digitale bestand.
   • Zoek naar onduidelijke of niet-fabriceerbare instructies.
2. Uitlijning en bestandsverificatie:
   • Bevestig de aanwezigheid van alle vereiste digitale bestanden en zorg ervoor dat ze compleet zijn.
   • Lijn alle lagen correct uit en oriënteer ze.
3. Koperen lagen:
   • Controleer of de afstand tussen de koperen onderdelen voldoet aan de minimumvereiste op basis van het gewenste kopergewicht.
   • Zorg ervoor dat koper de rand van de plaat niet overlapt, tenzij dit opzettelijk is gedaan.
   • Controleer op eventuele doodlopende sporenfragmenten die problemen kunnen veroorzaken.
   • Verwijder eventuele bordcontouren of overbodige informatie buiten de bordomtrek.
   • Schaal koperfuncties op om rekening te houden met ets- en galvaniseringsprocessen.
   • Vergelijk de boorvijl met de buitenste koperlagen om ervoor te zorgen dat de geplateerde gaten voldoende koper omringen.
   • Als er gouden vingers aanwezig zijn, voeg dan sporen toe om ze aan de busstaaf te binden voor het elektrolytische harde goudplatingproces.
   • Verwijder op de binnenlagen niet-functionele koperen kussentjes rond via's die geen verbinding maken met de laag.
4. Soldeer masker:
   • Pas de zwelling van het soldeermasker aan om te voldoen aan een overmaatse maskerspeling van 4 mil – 5 mil (2 mil tot 2.5 mil per zijde van het koperen element).
   • Controleer of er voldoende ruimte tussen de koperen elementen is om maskerdammen betrouwbaar te kunnen printen.
   • Inspecteer het bord op mogelijk ontbrekende soldeermaskerspelingen en vraagspelingen die niet correct lijken.
   • Verwijder eventuele bordcontouren of overbodige informatie buiten de bordomtrek.
5. Zeefdruk:
   • Controleer of de lijnbreedte en tekenhoogte van de zeefdruk voldoen aan de minimumvereisten voor leesbaar afdrukken.
   • Pas zeefdrukelementen aan of verplaats ze die te dicht bij een soldeerbaar oppervlak zijn.
   • Verwijder eventuele bordcontouren of overbodige informatie buiten de bordomtrek.
6. Boorbestand:
   • Controleer of de boren gecentreerd zijn binnen hun koperen kussentjes.
   • Controleer of er ontbrekende boortreffers zijn.
   • Verwijder dubbele boorhits.
   • Zorg ervoor dat de door de klant gespecificeerde boorgattolerantie haalbaar is (IPC-klasse 2 standaard: +/- 3mil voor geplateerde doorlopende gaten (PTH) en +/-2mil voor niet-geplateerde doorlopende gaten (NPTH)).
   • Controleer of de afstand van rand tot rand van de boren aan de minimale vereisten voldoet.
   • Vergelijk het boordiagram en de boorkaart met het daadwerkelijke CNC-boorbestand, indien meegeleverd.

Door deze checklist te volgen, kunt u ervoor zorgen dat het PCB-ontwerp klaar is voor productie, waardoor potentiële problemen tijdens het fabricageproces tot een minimum worden beperkt.

Wat doet PCB CAM Engineer?

Uw aanvullende checklistitems voor printplaatoverzicht, UL/Date Code/94V-0/RoHS-markeringen en controles voor meerlaagse printplaten bieden meer details over de CAM-beoordeling en het productieproces voor PCB's. Hier is een overzicht van deze items:

Bordoverzicht

• Controleer of de bordomtrek overeenkomt met de fabricagetekening en de verkooporder.
• Bepaal de ware rand van de omtrek met behulp van het midden van de lijn waarmee deze is getekend.
• Als er meerdere omtreklagen zijn, gebruik dan de .GM1-laag of een andere mechanische laag als de juiste omtrek. Gebruik de .GKO-laag alleen als er geen andere omtrek is opgegeven.
• Voeg eventuele uitsparingen of sleuven toe die nodig zijn voor het routeren naar de omtreklaag van het mechanische bord.
• Maak een CNC-routebestand voor het routeren van het bord.

UL/Datumcode/94V-0/RoHS-markeringen:

• Voeg UL/Date Code/94V-0/RoHS-markeringen toe aan het bord als de klant daarom vraagt.
• Als er geen verzoek wordt gedaan, is de standaardinstelling om geen extra markeringen toe te voegen.

Aanvullende controles op meerlaagse platen:

• Controleer of er een laagvolgorde is opgegeven voor meerlaagse platen.
• Zorg ervoor dat met de aanwezige materialen aan de gespecificeerde stapeling (gecontroleerd diëlektricum) kan worden voldaan.
• Voor gecontroleerde impedantie controleert u de berekeningen en stelt u wijzigingen voor om aan de doelimpedantie te voldoen.

Arrays (panelen) maken:

• Volg de eisen van de klant om het ontwerp in een array te plaatsen voor geautomatiseerde montage.
• Voeg gereedschapsrails, vaste punten, gereedschapsgaten, rillen en tabrouting toe als dat nodig is voor de array.
• Paneliseer de pastalagen (stencillagen) als service voor de vervaardiging van stencils. Bekijk deze lagen zorgvuldig, aangezien er geen aanpassingen aan worden gedaan.

Bestanden maken (bewerkt/werkbestand):

• Maak na alle beoordelingen en aanpassingen het definitieve ‘werkbestand’ voor productie.
• Upload dit werkbestand naar de server en stuur een e-mail met een downloadlink naar de klant.

Elektrisch testen en bestandsdistributie:

• Alle borden ondergaan elektrische tests op basis van een geoptimaliseerde netlijst die is gegenereerd op basis van het originele bestand.
• Als er een IPC-netlijst wordt aangeleverd, wordt deze vergeleken met de Gerber om er zeker van te zijn dat er geen discrepanties zijn.
• Distribueer de juiste bestanden naar verschillende productieafdelingen ter voorbereiding op de productie.

Deze stappen zorgen ervoor dat het PCB-ontwerp grondig wordt beoordeeld, indien nodig aangepast en voorbereid voor productie volgens de specificaties van de klant en industrienormen. Deze alomvattende aanpak helpt fouten te minimaliseren en zorgt voor de succesvolle productie van hoogwaardige PCB's. Dit is slechts een inleiding tot de algemene inhoud van CAM-werk. Vervolgens bespreken we de CAM-workflow en inhoud in detail.

Gedetailleerde CAM-werkinhoud

Controleer of het project correct is？

Het normalisatieproces voor de Gerber-bestanden die bij elke PCB-bestelling worden verzonden, zorgt ervoor dat de bestanden gestandaardiseerd zijn en compatibel zijn met de PCB-panelisatie- en productieprocessen. Hier zijn de basisstappen die betrokken zijn bij dit normalisatieproces:

1. Gerber-bestanden hernoemen:
   • Hernoem de Gerber-bestanden zodat ze voldoen aan de standaardnaamgevingsconventie van uw bedrijf. Dit helpt de consistentie en duidelijkheid in het bestandsbeheer te behouden.
2. Bestandsaanwezigheid controleren:
   • Controleer of alle benodigde Gerber-bestanden aanwezig zijn. Dit omvat bestanden voor verschillende lagen, soldeermaskers, zeefdrukbestanden, boorbestanden en alle andere relevante bestanden die nodig zijn voor de productie.
3. Importeren in CAM-software:
   • Importeer Gerber-bestanden en NC-boorbestanden in CAM-software (computerondersteunde productie), zoals: cam350, genesis2000, ucam，Incam, etc. Deze stap is essentieel voor verdere verwerking en analyse.
4. Specificaties bekijken:
   • Vergelijk de bij de bestelling verstrekte specificaties van de printplaat met de gegevens in de Gerber-bestanden. Zorg ervoor dat de specificaties overeenkomen om discrepanties in het productieproces te voorkomen.
5. Productiecompatibiliteit controleren:
   • Evalueer de specificaties en kenmerken in de Gerber-bestanden om er zeker van te zijn dat ze binnen de productiemogelijkheden van uw PCB-productieproces vallen. Dit omvat het controleren op overtredingen van de ontwerpregels en problemen met de maakbaarheid.

Maak net- en staalgaasbestanden

Maak net- en staalmesh-bestanden aan en optimaliseer ze. Koperlagen die tot hetzelfde net behoren, kunnen bijvoorbeeld worden geoptimaliseerd en samengevoegd om de bestandsgrootte te verkleinen. SMD's (surface mount devices ) kunnen worden geoptimaliseerd door ze om te zetten in pads, en specifieke bestandsattributen kunnen worden toegewezen aan SMD's en BGA- componenten (ball grid array) om de daaropvolgende productieprocessen te stroomlijnen.

Om de productie te optimaliseren en de gegevens te stroomlijnen voor latere optimalisatie door CAM-engineers , is het noodzakelijk om een ​​uitgebreide inspectie en optimalisatie uit te voeren van het koper dat op de afbeelding te zien is.

Definieer gatkenmerken en vergroot de boorgrootte.

A. Definieer de gatattributen op de juiste manier (via, geplateerd doorgaand gat (PTH), niet-geplateerd doorgaand gat (NPTH)).

B. Als de klant geen boorbestanden aanlevert, converteer dan de afzonderlijke boortekening naar boorgegevens.

C. Let bij het maken van slots op hun grootte, die soms wordt aangegeven in tekstvakken.

D. Houd rekening met de specificaties van het bord (bijvoorbeeld dikte soldeermasker +0.15 mm, onderdompeling in goud, vergulding, onderdompeling in tin +0.1 mm, alle NPTH-gaten +0.05 mm).

E. Houd rekening met eventuele speciale vereisten van de klant.

F. Gebruik de afzonderlijke boortekening om te controleren op problemen zoals te grote, te kleine, te grote of onvoldoende gaten, evenals een verkeerde uitlijning van de gaten.

G. Optimaliseer de boortape.

Wijzig binnenlaagfilms.

A. Negatieve binnenlaag:

Let op:
A. Alle afbeeldingen die op de negatieffilm worden weergegeven, moeten worden geëtst.
B. Grootte van isolatiekussens (0.15-0.30 mm).
C. Openingsgrootte voor soldeermaskerpads (binnenlaag: groter dan het gat met 0.2 mm of meer, buitenlaag: groter dan het gat met 0.4 mm of meer, openingslijn: 0.25 mm).
D. V-vormige koperverwijdering aan de rand van de plaat (gebaseerd op de dikte van de plaat).
e. Zorg ervoor dat de soldeermaskerpads volledig geïsoleerd zijn door de omringende isolatiepads.
F. Overweeg de noodzaak van een krimpfactor.

B. Positieve binnenlaag:

Let op:
A. Verwijder losse pads (tenzij gespecificeerd door de eisen van de klant; meestal verwijderen tijdens productie).
B. Compenseer sporen (voeg compensatiewaarde toe op basis van verschillende koperfoliediktes).
C. Optimaliseer sporen (afstand tussen via PTH-ringen en afstand tussen gaten, sporen en pads).
D. Voeg tranen toe.
e. Vul kleine gaten.
F. Verwijder de binnenste koperfolie (bij plaatranden en V-sneden).
G. Overweeg verkopering van procesranden, vermijd V-sneden en boorgaten.
H. Houd rekening met de noodzaak van een uitzettings-/krimpfactor.
i. Binnenste laag grote kopergebieden nabij gouden vingers moeten naar binnen worden verwijderd over een diepte van 0.5 mm langs de schuine rand van de gouden vinger.

Sporen van de buitenste laag

Denk na voordat u het artikel leest: Moet de bedrading in de onderstaande afbeelding worden geoptimaliseerd of is er een probleem?

• Traceer compensatie.
• Verwijder de NPTH-pads.
• Optimaliseer sporen (gatringgrootte, afstand).
• Voeg tranen toe (indien nodig, meestal niet toegevoegd).
• Verwijder koper uit NPTH- en niet-soldeermasker-PTH-gaten, en niet-soldeermasker-PTH-gaten moeten kleinere ringvormige ringen hebben dan de gatgrootte.
• Koperen spelingmaat.
• Vul kleine gaten en gaatjes.
• V-snede en verwijdering van koper uit de boordrand.
• De gouden vingers van de binnenste laag moeten naar binnen verzonken zijn in het gebied met de gouden vingers.
• Geleidende draden met gouden vingers, snoeren, dummyvingers.
• Houd rekening met eventuele speciale wensen van de klant.
• Of er UL-markeringen op de sporen moeten worden toegevoegd.
• Of de geëtste tekst op de sporen met 0.25 mm moet worden verplaatst.
•  Of er V-cut-testpads moeten worden toegevoegd.
• Voor V-gesneden planken maakt u NPTH-gaten.
• De geleidende draden met gouden vingers moeten een pad vormen met de rand van het bord.

Soldeer masker

A. Is het soldeermaskervenster groot genoeg (0.05-0.08 mm groter dan het tracepad)?
B. Is er enig spoor zichtbaar? Zorg ervoor dat het soldeermaskerkussentje minimaal 0.07 mm verwijderd is van het spoor.
C. Voor NPTH- en niet-soldeermaskergaten voegt u ringvormige ringen toe die 0.15 mm groter zijn dan de gatgrootte.
D. Groene soldeermaskerbruggen moeten minimaal 0.075 mm breed zijn (voor andere kleuren minimaal 0.1 mm breed).
e. Voor gaten met een diameter van 0.8 mm die geen vensters hebben, voegt u ringvormige ringen toe die 0.15 mm kleiner zijn dan de gatgrootte.
F. Houd rekening met de uithardingscyclus van het soldeermasker en zorg ervoor dat UL-markeringen niet worden gemist.
G. Maak soldeermaskervensters voor gouden vingeropeningen en dummy-vingeropeningen.
H. Bepaal of er soldeermaskervensters moeten worden gemaakt voor testpads.
i. Als bij V-gesneden planken de afstand tussen het doorlopende gat en de pad of BGA kleiner is dan 0.15 mm, ga er dan overeenkomstig mee om.
J. Voeg ringvormige ringen toe voor hulpgaten en explosieveilige gaten.
k. Bepaal de aard van doorlopende gaten met vensters en hoe u moet omgaan met het aansluiten van soldeermaskers.

Zeefdruk

A. Controleer de breedte van tekens en optimaliseer de beeldverhouding van tekens.
B. Controleer de polariteit van karakters en optimaliseer ze.
C. Controleer of er gegraveerde tekens zijn op de rand van het bord en op de V-sneden.

D. Zorg ervoor dat UL-markeringen en cycli worden toegevoegd volgens de eisen van de klant, en bevestig hun plaatsing ten opzichte van de vormlijnen, waarbij V-snijlijnen worden vermeden.
e. Zorg ervoor dat de afstand tussen de tekst en de overtrekblokken aan één zijde minimaal 0.1 mm bedraagt.

Tekening vormen

A. Komen alle gegevens overeen met de Gerber-bestanden?

B. Zijn er gevallen van meerdere slots of ontbrekende slots?

C. Zijn de positioneringsgaten op 1.0 mm geplaatst en of er NPTH-gaten worden gebruikt?

D. Zijn alle normen compleet en correct?

e. Is de resterende dikte na V-snede nauwkeurig?

F. Zijn de vereisten voor de afgeschuinde rand van de gouden vingers correct?

Controleer de vormtekening om er zeker van te zijn dat deze aspecten nauwkeurig worden weergegeven en in lijn zijn met de beoogde specificaties.

Laatste inspectie

Na voltooiing van de CAM-productie vergelijkt u de uiteindelijke uitvoer nauwgezet met het originele manuscript om nauwkeurigheid te garanderen. Controleer de Gerber-fabricage-instructies en voer een grondige DFM-analyse uit met behulp van software om de naleving van de specificaties te beoordelen. Inspecteer bovendien zorgvuldig of er sprake is van overmatige of ontbrekende elektroden.

In de bovenstaande afbeelding is er een inconsistentie in de grootte van een van de gaten binnen dezelfde componentvoetafdruk. Als deze gatgrootte overeenkomt met de gespecificeerde gatentabel, vindt u het dan nodig om dit met de ontwerper te bevestigen? Neem voor verdere discussie of andere vragen gerust contact op met onze engineers. We moedigen discussie van harte aan. Bespreek het nu

Voer tegelijkertijd een uitgebreid onderzoek uit van de routing, het soldeermasker en de karakterlagen om eventuele afwijkingen of onregelmatigheden te identificeren. Deze holistische aanpak zorgt ervoor dat eventuele afwijkingen in het ontwerp worden opgespoord.

Voer drie rondes netwerkvergelijkingscontroles uit met behulp van software om er zeker van te zijn dat de bestanden vrij zijn van netwerkgerelateerde problemen. Deze stap is essentieel om de integriteit van de gegevens te behouden. Als er netwerkproblemen worden geïdentificeerd in de originele Gerber-bestanden, dient u onmiddellijk een offerteaanvraag in om de problemen tijdig aan te pakken en op te lossen.

Exporteer de gerberbestanden voor panelisatie, genereer de benodigde films en vul de ERP-gegevens en documentatie van het productieproces nauwgezet in. Dit zorgt voor nauwkeurige informatie voor efficiënte productieprocessen en vergemakkelijkt een soepele uitvoering.

Conclusie

CAM-engineers zijn zeer ervaren professionals wiens werk veel expertise vereist. Bij Highleap Electronics hebben we een team van engineers met meer dan tien jaar ervaring, die allemaal met verschillende soorten Gerber-bestanden hebben gewerkt. Dankzij hun uitgebreide ervaring in de PCB-productie zijn ze in staat onnodige fouten te voorkomen en de productiviteit te verhogen.

CAM-ingenieurs worden vaak geconfronteerd met tal van technische problemen. In deze aflevering zullen we slechts enkele van deze problemen opsommen. In het volgende nummer geven we een gedetailleerd overzicht van veelvoorkomende problemen bij CAM-engineering en doen we aanbevelingen voor optimalisatie van het ontwerp.