Как проводить инженерные работы по CAM-технологии для печатных плат?

Печатные платы являются важной частью современных электронных устройств, и их точное изготовление имеет важное значение для функциональности и надежности этих устройств. Производители печатных плат используют ряд процессов автоматизированного производства (CAM), чтобы гарантировать соответствие печатных плат исходным проектным спецификациям. В этом подробном руководстве мы углубимся в тонкости инструментов CAM для печатных плат, охватывая важные этапы, соображения и лучшие практики, связанные с подготовкой проекта к производству.

PCB CAM: важность тщательных проверок в процессе создания инженерных файлов

Когда мы получаем макет печатной платы (PCB), процесс создания инженерного файла печатной платы начинается с тщательных проверок и корректировок, чтобы гарантировать, что конечный продукт точно соответствует исходному дизайну. Наша опытная команда тщательно изучает каждый аспект конструкции, и в случае обнаружения каких-либо нарушений мы предпринимаем необходимые шаги для выяснения намерений дизайнера, прежде чем двигаться дальше, обеспечивая точность на протяжении всего производственного процесса.

Поскольку в конструкции печатных плат иногда встречаются элементы, изготовление которых не представляется возможным, мы предлагаем бесплатную проверку проектирования с учетом технологичности производства ( DFM ) для каждого заказа перед его запуском в производство. Используя наш обширный опыт работы с различными наборами правил проектирования и программными пакетами, мы работаем над выявлением и устранением потенциальных проблем. Наша инженерная команда обычно тратит около 3 часов на тщательную проверку, согласование и корректировку каждой конструкции в процессе создания файла проекта печатной платы, чтобы гарантировать максимальное соответствие вашей платы заданным спецификациям, что приводит к созданию высококачественных печатных плат, отвечающих или превосходящих ожидания.

PCB CAM: обзор CAM, общий контрольный список для изготовления голой платы

Контрольный список для проверки CAM-системы при изготовлении печатных плат без компонентов — это исчерпывающее руководство, обеспечивающее технологичность печатных плат . Вот подробное описание каждого пункта контрольного списка:

1. Обзор производственной печати:
   • Убедитесь, что спецификации производственных чертежей соответствуют как заказу на продажу, так и Герберские файлы.
   • Убедитесь, что все характеристики, указанные на производственном чертеже, достижимы.
   • Проверьте, соответствуют ли размеры на чертеже фактическим размерам в цифровом файле.
   • Ищите любые неясные или нетехнологичные инструкции.
2. Выравнивание и проверка файлов:
   • Подтвердите наличие всех необходимых цифровых файлов и убедитесь в их полноте.
   • Правильно выровняйте и сориентируйте все слои.
3. Медные слои:
   • Убедитесь, что расстояние между медными элементами соответствует минимальным требованиям, исходя из желаемого веса меди.
   • Убедитесь, что медь не перекрывает край платы, если это не намеренно.
   • Проверьте наличие тупиковых фрагментов трассировки, которые могут вызвать проблемы.
   • Удалите все контуры платы или постороннюю информацию за ее периметром.
   • Масштабируйте характеристики меди, чтобы учесть процессы травления и нанесения покрытия.
   • Сравните напильник с внешними медными слоями, чтобы убедиться, что вокруг покрытых металлом отверстий достаточно меди.
   • Если присутствуют золотые пальцы, добавьте следы, чтобы связать их с шиной для процесса электролитического твердого золочения.
   • На внутренних слоях удалите нефункциональные медные площадки вокруг переходных отверстий, которые не соединяются со слоем.
4. Паяльная маска:
   • Отрегулируйте выпуклость паяльной маски так, чтобы зазор маски составлял 4–5 мил (от 2 до 2.5 мил на каждую сторону медного элемента).
   • Убедитесь, что между медными элементами достаточно места для надежной печати маски-плотин.
   • Осмотрите плату на наличие потенциально недостающих зазоров паяльной маски и зазоров, которые кажутся неправильными.
   • Удалите все контуры платы или постороннюю информацию за ее периметром.
5. Цвет шелкографии:
   • Убедитесь, что ширина линии и высота символов шелкографии соответствуют минимальным требованиям для разборчивой печати.
   • Отрегулируйте или переместите элементы шелкографии, расположенные слишком близко к паяемой поверхности.
   • Удалите все контуры платы или постороннюю информацию за ее периметром.
6. Файл сверла:
   • Убедитесь, что сверла расположены по центру своих медных площадок.
   • Проверьте, нет ли пропущенных ударов сверла.
   • Удаление повторяющихся результатов сверления.
   • Убедитесь, что допуск на отверстие, указанный заказчиком, достижим (стандарт IPC класса 2: +/- 3 мил для сквозных отверстий с металлическим покрытием (PTH) и +/-2 мил для сквозных отверстий без покрытия (NPTH)).
   • Убедитесь, что расстояние между сверлами соответствует минимальным требованиям.
   • Сравните схему сверления и карту сверления с фактическим файлом сверла ЧПУ, если он имеется.

Следуя этому контрольному списку, вы можете гарантировать, что конструкция печатной платы готова к производству, сводя к минимуму потенциальные проблемы в процессе изготовления.

Чем занимается инженер PCB CAM?

Дополнительные элементы контрольного списка для контура платы, маркировки UL/кода даты/94V-0/RoHS и проверки многослойных плат предоставляют дополнительную информацию о проверке CAM и процессе производства печатных плат. Вот разбивка этих предметов:

Схема доски

• Убедитесь, что контур платы соответствует производственному чертежу и заказу на продажу.
• Определите истинный край контура, используя центр линии, использованной для его рисования.
• Если предусмотрено несколько слоев контура, используйте слой .GM1 или другой механический слой в качестве правильного контура. Используйте слой .GKO только в том случае, если другой контур не указан.
• Добавьте все вырезы или прорези, необходимые для трассировки, на слой контура механической платы.
• Создайте файл маршрута ЧПУ для трассировки платы.

Маркировка UL/кода даты/94V-0/RoHS:

• Добавьте на плату маркировку UL/кода даты/94V-0/RoHS по запросу клиента.
• Если запрос не подается, по умолчанию никакие дополнительные маркировки не добавляются.

Дополнительные проверки многослойных плат:

• Убедитесь, что для многослойных плат предусмотрена последовательность слоев.
• Убедитесь, что указанное количество материалов (контролируемый диэлектрик) может быть достигнуто с помощью имеющихся под рукой материалов.
• Для контролируемого импеданса проверьте расчеты и предложите изменения для достижения целевого импеданса.

Создание массивов (панелей):

• Следуйте требованиям заказчика по объединению конструкции в массив для автоматизированной сборки.
• Добавьте направляющие для инструментов, реперные метки, отверстия для инструментов, надрезы и трассировку выступов, если это необходимо для массива.
• Панельизируйте слои пасты (трафарета) в качестве награды за изготовление трафарета. Внимательно просмотрите эти слои, поскольку в них не вносится никаких изменений.

Создание файла (инструментальный/рабочий файл):

• После всех проверок и корректировок создайте доработанный «рабочий файл» для изготовления.
• Загрузите этот рабочий файл на сервер и отправьте клиенту электронное письмо со ссылкой для скачивания.

Электрические испытания и распространение файлов:

• Все платы проходят электрические испытания на основе оптимизированного списка соединений, созданного на основе исходного файла.
• Если предоставляется список соединений IPC, он сравнивается с Gerber, чтобы убедиться в отсутствии расхождений.
• Распространите соответствующие файлы в различные производственные отделы для подготовки к производству.

Эти шаги гарантируют, что конструкция печатной платы будет тщательно проверена, при необходимости скорректирована и подготовлена ​​к производству в соответствии со спецификациями заказчика и отраслевыми стандартами. Такой комплексный подход помогает минимизировать ошибки и обеспечивает успешное производство высококачественных печатных плат. Это лишь введение в общее содержание работы CAM. Далее мы подробно обсудим рабочий процесс и содержание CAM.

Подробное содержание работы CAM

Проверьте правильность проекта?

Процесс нормализации файлов Gerber, отправляемых с каждым заказом на печатную плату, гарантирует, что файлы стандартизированы и совместимы с процессами панельизации и производства печатных плат. Вот основные этапы этого процесса нормализации:

1. Переименование файлов Gerber:
   • Переименуйте файлы Gerber в соответствии со стандартным соглашением об именах вашей компании. Это помогает поддерживать последовательность и ясность в управлении файлами.
2. Проверка наличия файла:
   • Убедитесь, что все необходимые файлы Gerber присутствуют. Сюда входят файлы для различных слоев, паяльной маски, шелкографии, файлы для сверления и любые другие файлы, необходимые для производства.
3. Импорт в программное обеспечение CAM:
   • Импортируйте файлы Gerber и файлы сверления с ЧПУ в программное обеспечение CAM (автоматизированное производство), например: cam350, Genesis2000, укам,Incam и т. д. Этот шаг важен для дальнейшей обработки и анализа.
4. Обзор технических характеристик:
   • Сравните характеристики печатной платы, указанные в заказе, с данными, указанными в файлах Gerber. Убедитесь, что спецификации совпадают, чтобы избежать расхождений в производственном процессе.
5. Проверка совместимости производства:
   • Оцените спецификации и функции файлов Gerber, чтобы убедиться, что они соответствуют производственным возможностям вашего процесса производства печатных плат. Сюда входит проверка нарушений правил проектирования и проблем технологичности.

Создание файлов сетей и стальных сеток.

Создавайте файлы решеток и стальных сеток и оптимизируйте их. Например, медные слои, принадлежащие одной и той же решетке, можно оптимизировать и объединить для уменьшения размера данных. Устройства поверхностного монтажа ( SMD ) можно оптимизировать, преобразуя их в контактные площадки, а для SMD и компонентов с шариковыми выводами ( BGA ) можно назначать определенные атрибуты файлов для оптимизации последующих производственных процессов.

Для оптимизации производства и упорядочения данных для последующей оптимизации инженерами CAM необходимо провести комплексную проверку и оптимизацию меди, изображенной на рисунке.

Определите атрибуты отверстия и увеличьте размер сверла.

А. Правильно определите атрибуты отверстий (сквозное отверстие, сквозное отверстие с металлизацией (PTH), сквозное отверстие без покрытия (NPTH)).

B. Если клиент не предоставляет файлы сверления, преобразуйте отдельный чертеж сверления в данные сверления.

В. При создании слотов обращайте внимание на их размер, который иногда указывается в текстовых полях.

D. Учитывайте характеристики платы (например, толщина паяльной маски +0.15 мм, погружение в золото, позолота, погружение в олово +0.1 мм, все отверстия NPTH +0.05 мм).

E. Учитывайте любые особые требования заказчика.

F. Используйте отдельный чертеж сверла, чтобы проверить наличие таких проблем, как слишком большие, заниженные, чрезмерные или недостаточные отверстия, а также несоосность отверстий.

G. Оптимизируйте ленту для сверления.

Измените пленки внутреннего слоя.

А. Отрицательный внутренний слой:

Примечание:
а. Вся графика, отображаемая на негативной пленке, должна быть выгравирована.
б. Размер изоляционных прокладок (0.15-0.30 мм).
в. Размер отверстия для площадок паяльной маски (внутренний слой: больше отверстия на 0.2 мм или более, внешний слой: больше отверстия на 0.4 мм или более, линия открытия: 0.25 мм).
д. Удаление меди V-образным вырезом на краю платы (в зависимости от толщины платы).
е. Убедитесь, что площадки паяльной маски полностью изолированы окружающими изолирующими площадками.
ф. Учитывайте необходимость коэффициента усадки.

Б. Положительный внутренний слой:

Примечание:
а. Снимите отдельные колодки (если не указано в требованиях заказчика; обычно удаляют во время производства).
б. Компенсация следов (добавьте значение компенсации, исходя из различной толщины медной фольги).
в. Оптимизируйте трассы (расстояние между кольцами переходных каналов PTH и расстояние между отверстиями, трассами и контактными площадками).
д. Добавьте слезы.
е. Заполните небольшие пробелы.
ф. Удалите внутреннюю медную фольгу (по краям платы и в местах V-образных вырезов).
г. Рассмотрите возможность нанесения медного покрытия на обрабатываемые кромки, избегая V-образных надрезов и просверленных отверстий.
час Учитывайте необходимость коэффициента расширения/сжатия.
я. Внутренний слой больших медных участков возле золотых пальцев следует удалить внутрь на глубину 0.5 мм по скошенной кромке золотого пальца.

Следы внешнего слоя

Прежде чем читать статью, подумайте: нужно ли оптимизировать проводку на картинке ниже или есть какие-то проблемы?

• Отслеживание компенсации.
• Снимите колодки NPTH.
• Оптимизируйте трассы (размер кольца отверстия, расстояние).
• Добавьте слезинки (по мере необходимости, обычно не добавляются).
• Удалите медь из отверстий NPTH и PTH маски без пайки, а отверстия PTH маски без пайки должны иметь кольцевые кольца меньшего размера, чем размер отверстия.
• Размер медного зазора.
• Заполните небольшие щели и отверстия.
• Удаление меди с V-образного выреза и края платы.
• Золотые пальцы внутреннего слоя должны быть утоплены внутрь в области золотых пальцев.
• Проводящие провода с золотыми пальцами, выводы, макеты пальцев.
• Учитывайте любые особые требования заказчика.
• Добавлять ли маркировку UL на трассы.
• Перемещать ли вытравленный текст на трассах на 0.25 мм.
•  Добавлять ли тестовые площадки с V-образным вырезом.
• Для досок с V-образным вырезом создайте отверстия NPTH.
• Проводящие провода с золотыми пальцами должны образовывать путь вдоль края платы.

Паяльная маска

а. Достаточно ли велико окно паяльной маски (на 0.05–0.08 мм больше, чем контактная площадка)?
б. Есть ли какие-нибудь открытые следы? Убедитесь, что площадка паяльной маски находится на расстоянии не менее 0.07 мм от дорожки.
в. Для отверстий NPTH и масок без припоя добавьте кольцевые кольца, размер которых на 0.15 мм больше размера отверстия.
д. Перемычки паяльной маски зеленого цвета должны иметь ширину не менее 0.075 мм (для других цветов — не менее 0.1 мм).
е. Для отверстий диаметром 0.8 мм без окон добавьте кольцевые кольца на 0.15 мм меньше размера отверстия.
ф. Учитывайте цикл отверждения паяльной маски и убедитесь, что маркировка UL не пропущена.
г. Создайте окна паяльной маски для отверстий для золотых пальцев и отверстий для ложных пальцев.
час Определите, следует ли создавать окна паяльной маски для тестовых площадок.
я. Для плат с V-образным вырезом, если расстояние между сквозным отверстием и контактной площадкой или BGA меньше 0.15 мм, обращайтесь с этим соответствующим образом.
Дж. Добавьте кольцевые кольца для вспомогательных и взрывозащищенных отверстий.
к. Определите природу сквозных оконных отверстий и способы борьбы с засорением паяльной маски.

Шелкография

а. Проверьте ширину символов и оптимизируйте соотношение сторон символов.
б. Проверьте полярность символов и оптимизируйте их.
в. Проверьте, есть ли выгравированные символы на краю платы и в областях V-образных вырезов.

д. Убедитесь, что маркировка UL и циклы добавлены в соответствии с требованиями заказчика, и подтвердите их расположение относительно линий формования, избегая линий V-образного выреза.
е. Убедитесь, что расстояние между контактными площадками для текста и обводки составляет не менее 0.1 мм с одной стороны.

Формирующий рисунок

а. Все ли данные соответствуют файлам Gerber?

б. Есть ли случаи наличия нескольких слотов или их отсутствия?

в. Расположены ли установочные отверстия на расстоянии 1.0 мм и используются ли отверстия NPTH?

д. Все ли стандарты полны и правильны?

е. Точна ли оставшаяся толщина после V-образного выреза?

ф. Правильны ли требования к скошенной кромке золотых пальцев?

Просмотрите чертеж формовки, чтобы убедиться, что эти аспекты точно представлены и соответствуют предполагаемым спецификациям.

Окончательная проверка

После завершения производства CAM тщательно сравните окончательный результат с исходной рукописью, чтобы обеспечить точность. Проверьте инструкции по изготовлению Gerber и проведите тщательный анализ DFM с использованием программного обеспечения для оценки соответствия спецификациям. Кроме того, внимательно проверьте, нет ли лишних или отсутствующих колодок.

На изображении выше наблюдается несоответствие в размере одного из отверстий в пределах одного и того же посадочного места компонента. Если размер этого отверстия соответствует указанной таблице размеров отверстий, считаете ли вы необходимым уточнить это у проектировщика? Для дальнейшего обсуждения или по любым другим вопросам, пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами. Мы всячески поощряем участие в обсуждениях. Обсудите сейчас!

Одновременно проведите комплексное исследование слоев трассировки, паяльной маски и символов, чтобы выявить любые аномалии и нарушения. Такой целостный подход гарантирует обнаружение любых отклонений в конструкции.

Выполните три раунда проверки сети с помощью программного обеспечения, чтобы убедиться, что в файлах нет проблем, связанных с сетью. Этот шаг необходим для обеспечения целостности данных. Если в исходных файлах Gerber обнаружены какие-либо сетевые проблемы, незамедлительно поднимите запрос предложения для своевременного устранения проблем.

Экспортируйте файлы Gerber для панельизации, создайте необходимые фильмы и тщательно заполните данные ERP и документацию производственного процесса. Это обеспечивает точную информацию для эффективных производственных процессов и способствует бесперебойному выполнению.

Заключение

Инженеры CAM — это высококвалифицированные специалисты, чья работа требует большого опыта. В Highleap Electronics работает команда инженеров с более чем десятилетним стажем, каждый из которых имеет опыт работы с различными типами файлов Gerber. Благодаря своему обширному опыту в производстве печатных плат , они способны предотвращать ненужные ошибки и повышать производительность.

Инженеры CAM часто сталкиваются с многочисленными инженерными проблемами. В этом выпуске мы перечислим лишь некоторые из этих проблем. В следующем выпуске мы предоставим подробный обзор распространенных проблем, возникающих в CAM-инжиниринге, и предложим рекомендации по оптимизации проектирования.