上一篇我們已經(jīng)講過(guò)PCB線路板制板技術(shù)，包含計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(lái)的文件，首先要進(jìn)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(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式。特別是對(duì)Gerber中的RS274D的格式要深入了解，要分析和理解正確、標(biāo)準(zhǔn)的Aperture，對(duì)它們之間的關(guān)系作詳細(xì)的分析。有一點(diǎn)非常重要的是要仔細(xì)閱讀Apeture文件，因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)有一些特殊的情況出現(xiàn)，比如，有時(shí)用戶會(huì)提出把一個(gè)Aperture從圓形換成長(zhǎng)方形、從長(zhǎng)方形換成散熱盤(pán)等。如果打開(kāi)Gerber的原始文件，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的數(shù)據(jù)只有D碼與坐標(biāo)，因?yàn)閳D形文件由三部分組成：坐標(biāo)、大小、形狀，而Gerber文件中只有坐標(biāo)，所以需要另外兩個(gè)條件，如果接到的文件中有Apertuer文件，那么打開(kāi)它，會(huì)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(lái)，那么將能讀人用戶的原始數(shù)據(jù)。
(2)檢查設(shè)計(jì)是否符合本廠的工藝水平
①檢查客戶文件中設(shè)計(jì)的各種間距是否符合本廠工藝，線與線之問(wèn)的間距、線與焊盤(pán)之間的間距、焊盤(pán)與焊盤(pán)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(dá)到的最小間距。
②檢查導(dǎo)線的寬度，要求導(dǎo)線的寬度應(yīng)大于本廠生產(chǎn)工藝所能達(dá)到的最小線寬。
③檢查導(dǎo)通孔大小，以保證本廠生產(chǎn)工藝的最小孔徑。
④檢查焊盤(pán)大小與其內(nèi)部孔徑，以保證鉆孔后的焊盤(pán)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(zhǔn)。如果是用重氮片曝光，由于重氮片拷貝時(shí)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(shí)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(kuò)大的參數(shù)
①確定原則 阻焊圖形的增大以不露出焊盤(pán)旁邊的導(dǎo)線為準(zhǔn)；阻焊圖形的縮小以不蓋住焊盤(pán)為原則。由于操作時(shí)的誤差，阻焊圖形對(duì)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(pán)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(kuò)大太多，由于偏差的影響可能露出旁邊的導(dǎo)線。
②阻焊圖形擴(kuò)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(duì)應(yīng)各種工藝的阻焊圖形擴(kuò)大值也不同。偏差大的阻焊圖形擴(kuò)大值應(yīng)選得大些。板子導(dǎo)線密度大，焊盤(pán)與導(dǎo)線之間的問(wèn)距小，阻焊圖形擴(kuò)大值應(yīng)選小些；板子導(dǎo)線密度小，阻焊圖形擴(kuò)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(dǎo)線。
(4)根據(jù)電鍍工藝要求確定是否要增加電鍍用的導(dǎo)電邊框。
(5)根據(jù)熱風(fēng)整平(俗稱噴錫)工藝的要求確定是否要加導(dǎo)電工藝線。
(6)根據(jù)鉆孔工藝確定是否要加焊盤(pán)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(dāng)用戶高精度板子要求線寬精度很高時(shí)，要根據(jù)本廠生產(chǎn)水平，確定是否進(jìn)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(jī)繪制的底片直接用于成像生產(chǎn)，而是用它來(lái)翻拍工作底片，這里我們把光繪底片稱之為底版。在新開(kāi)始光繪之前，首先要調(diào)整光繪機(jī)的各參數(shù)，使之處于適宜的工作狀態(tài)。
(1)光繪機(jī)參數(shù)的設(shè)置
①光源強(qiáng)度的設(shè)置 在光繪過(guò)程中，如果光源強(qiáng)度過(guò)高，則繪制的圖形會(huì)出現(xiàn)光暈；如果光源的強(qiáng)度過(guò)低，則繪制的圖形會(huì)曝光不足，因此無(wú)論是矢量光繪機(jī)還是激光光繪機(jī)都存在一個(gè)光強(qiáng)調(diào)節(jié)問(wèn)題。在高檔的光繪機(jī)中設(shè)置有一個(gè)光強(qiáng)檢測(cè)電路，當(dāng)光強(qiáng)不足時(shí)，光繪機(jī)將拒絕工作或快門(mén)不打開(kāi)，并且將錯(cuò)誤提示在屏幕上。有時(shí)激光光繪機(jī)繪制過(guò)的底片一點(diǎn)也沒(méi)有曝光的跡象，就是由于光強(qiáng)不足所致。通常可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)光器件的電壓來(lái)控制光源的強(qiáng)度，每當(dāng)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(yàn)片來(lái)檢查光強(qiáng)是否適當(dāng)。
②光繪速度的調(diào)節(jié) 光繪機(jī)，特別是矢量光繪機(jī)，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(jī)劃線時(shí)，若繪圖速度過(guò)快，即光束在底片上停留時(shí)間過(guò)短，則會(huì)產(chǎn)生曝光不足現(xiàn)象；若繪圖速度過(guò)慢，即光束在底片上停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)曝光過(guò)度出現(xiàn)光暈現(xiàn)象。
不僅光繪速度會(huì)影響繪片效果，而且光繪時(shí)的加速度和曝光時(shí)快門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的延遲時(shí)間都會(huì)對(duì)結(jié)果有影響，這些參數(shù)也需認(rèn)真調(diào)節(jié)。
③光繪時(shí)底片的放置 由于各種外界因素的變化，光繪底片會(huì)發(fā)生微小的伸縮變形，一般情況下它對(duì)印制電路板的加工不會(huì)產(chǎn)生多大的影響，但有時(shí)也會(huì)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(shí)也應(yīng)加以注意。在放置底片時(shí)，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(lái)多少有點(diǎn)同一性。對(duì)有些精度不是很高的光繪機(jī)，繪片時(shí)盡可能從繪圖臺(tái)面的原點(diǎn)開(kāi)始，繪制同一電路不同層次的圖形時(shí)，盡量在臺(tái)面的相同坐標(biāo)范圍上，放置底片時(shí)也相應(yīng)要加以注意。另外，放底片時(shí)應(yīng)保持底片的藥膜面朝上對(duì)著光源，以減小底片介質(zhì)對(duì)光的衍射作用。
④底片臺(tái)面的保養(yǎng) 繪圖臺(tái)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(tái)面(弧面)上除了需繪制的底片外不應(yīng)有其他物品，也不要?jiǎng)潅ぷ髅?，真空吸附底片的小孔?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(dāng)光繪處于正常工作狀態(tài)時(shí)它通過(guò)磁盤(pán)、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(shí)上，在光繪機(jī)上除了簡(jiǎn)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(duì)審查合格的設(shè)計(jì)圖形直接生成光繪數(shù)據(jù)，把光繪數(shù)據(jù)輸入光繪機(jī)即可。通常線路片應(yīng)是1：1的，對(duì)于某些比
較復(fù)雜的電路，應(yīng)注意光繪底片上的圖元尺寸與設(shè)計(jì)值的誤差是否會(huì)給生產(chǎn)造成影響，如果有影響，應(yīng)修改設(shè)計(jì)的圖元尺寸以彌補(bǔ)光繪值的偏差。
②阻焊片的繪制 對(duì)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(pán)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(duì)字符片的要求稍低一些，不過(guò)由于器件的字符往往是布局時(shí)隨著器件從庫(kù)中調(diào)出來(lái)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(shí)會(huì)模糊不清；有的線太細(xì)，絲印效果也不好，這就要求在生成字符的光繪文件前對(duì)字符進(jìn)行認(rèn)真檢查，在生成字符的光繪文件時(shí)，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(shí)為了更好地檢驗(yàn)鉆孔情況或清楚地區(qū)分孔徑，也可以繪一張鉆孔片。對(duì)于矢量光繪機(jī)，在繪制區(qū)分孔徑的鉆孔時(shí)，應(yīng)考慮到節(jié)省光繪時(shí)間，即生成光繪數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意采用簡(jiǎn)單的符號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)孔徑。
⑤大面積覆銅的電源、地層的繪制 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電源、地層，按照設(shè)計(jì)繪制的底片與印制板上圖形是相反的，也就是說(shuō)底片上沒(méi)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(méi)有銅層。由于工藝的需要，在繪制電源、地層時(shí)，隔離盤(pán)應(yīng)比線路層的焊盤(pán)大一些，對(duì)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(mén)的花焊盤(pán)，這不僅僅是保證可焊性的問(wèn)題，更重要的是有利于底片的檢查，哪個(gè)位置有孔、哪個(gè)位置無(wú)孔，哪個(gè)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(shí)就應(yīng)考慮到圖形的相位(即圖形面的正反)問(wèn)題，不提倡通過(guò)把底片的藥膜面反放來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)圖形相位的方法，而且當(dāng)幾個(gè)小圖形繪在一張大底片上時(shí)，用此方法也不能使它們的相位不同，應(yīng)當(dāng)在生成光繪數(shù)據(jù)文件時(shí)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(duì)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(duì)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(jìn)行印制板成像加工，則前面說(shuō)的相位應(yīng)反過(guò)來(lái)。
⑦圖形層次的標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)出底片圖形所對(duì)應(yīng)的印制板層次相當(dāng)重要，例如一個(gè)最簡(jiǎn)單的PCB單面板，如果不標(biāo)識(shí)出圖形所在的面(層)，可能會(huì)把焊接面做成元件面，到頭來(lái)將會(huì)導(dǎo)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(jì)軟件可以生成光繪文件時(shí)自動(dòng)加上圖形所在的層次，這無(wú)疑帶來(lái)許多方便。但在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)，首先是印制電路布線時(shí)的層次是否就是加工所安排的層次；其次，設(shè)計(jì)時(shí)圖形的零點(diǎn)往往遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)，而自動(dòng)加上的層次標(biāo)記是在坐標(biāo)原點(diǎn)附近，這樣在層次標(biāo)記與圖形之間會(huì)有很大的間隔，這不僅會(huì)影響標(biāo)識(shí)的效果，而且會(huì)造成底片的浪費(fèi)。
⑧光圈的匹配 無(wú)論是矢量光繪機(jī)還是激光光繪機(jī)，都存在光圈匹配問(wèn)題。如果設(shè)計(jì)圖形中用的是40mil的焊盤(pán)，而光繪時(shí)用50mil的光圈，顯然繪出的圖形會(huì)有差異，但是由于在圖形設(shè)計(jì)時(shí)圖元(線段、焊盤(pán))的尺寸可以隨便制定，因此若要求光繪機(jī)的光圈與之完全相符，對(duì)于矢量光繪機(jī)來(lái)說(shuō)是做不到的，對(duì)于激光光繪機(jī)來(lái)說(shuō)也是麻煩的，而且從加工角度來(lái)看大都沒(méi)這個(gè)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(huì)與設(shè)計(jì)值有一點(diǎn)差別。因此，在實(shí)際的處理過(guò)程中只要加工工藝允許，完全可以選用現(xiàn)有的光圈(對(duì)矢量光繪機(jī))或已設(shè)置好的光圈(對(duì)激光光繪機(jī))。在許多時(shí)候用50mil的光圈去對(duì)應(yīng)46mil或55mil的設(shè)計(jì)值，甚至用60mil的光圈去對(duì)應(yīng)40mil的設(shè)計(jì)值都是允許的。
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