CADCAM培训教材(ppt66)(1)(共67张).pptx
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1、Edition: CKH/2002_1023 请将手机、请将手机、BP机等通讯工具调到震动状态。机等通讯工具调到震动状态。 请勿在上课期间,随意进出,以免影响其他同事。请勿在上课期间,随意进出,以免影响其他同事。 请勿交头接耳、大声喧哗。请勿交头接耳、大声喧哗。 如有特殊事情,在征得培训导师的同意的情况下,如有特殊事情,在征得培训导师的同意的情况下,方可离场。方可离场。前言前言中国中国PCB产业属性,几乎是以,也就是受客户产业属性,几乎是以,也就是受客户委托制作空板(委托制作空板(Bare Board)而已,不像美国,很多而已,不像美国,很多PCB Shop是包括了线路设计,空板制作以及装配是
2、包括了线路设计,空板制作以及装配Assembly)的的Turn-Key业务。以前,只要客户提供的业务。以前,只要客户提供的原始资料如原始资料如Drawing, Artwork, Specification,再以手再以手动翻片、排版、打带等作业,即可进行制作,但近年由动翻片、排版、打带等作业,即可进行制作,但近年由于电子产品日趋轻薄短小,于电子产品日趋轻薄短小,PCB的制造面临了几个挑战的制造面临了几个挑战:(1)薄板()薄板(2)高密度()高密度(3)高性能()高性能(4)高速)高速 ( 5 ) 产产品周期缩短(品周期缩短(6)降低成本等。)降低成本等。 以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前
3、工具,现在己被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去,以手工排版,或者还需要Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业,今天只要在CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料,可能几小时内,就可以依设计规则或DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生产条件。同时可以output 如钻孔、成型、测试夹具等资料。这就是CAD/CAM的过程。首先来了解一下本公司PE部对客户资料是如何处理的。Part I:PCB CAD/CAM Introduction (40 minutes)Customer Dat
4、a CAD文件格式文件格式CAD/CAM 名词的定义与解说名词的定义与解说Laser Plotter & Developer & ArtworkDFM NetlistDRCPart II: CAD/CAM Process (20 minutes)Tooling Fabrication FlowchartInputPCB & Panel EditingDrill EditingOL & IL EditingPart I: PCB CAD/CAM Introduction客户必须提供的资料:电子厂或装配工厂,委托PCB SHOP生产空板(Bare Board)时,必须提供下列资料以供制作。见表料号
5、资料表-供制前设计使用. 客户资料客户资料项目内容格式1.资料P/N包含此P/N的版别、更改历史、日期以及发行资讯。和Drawing一起或另有一Text档。2.工程图A.P/N工程图:包括一些特殊要求,如原物料需求,特性阻抗控制、防焊油墨、文字种类、颜色、尺寸公差、层次等。HPGL及Post ScriptB.钻孔图此图通常标示孔位,孔径及孔符HPGL及Post ScriptC.成品外围图包含每一小片的位置、尺寸、折断边、工具孔相关规格、特殊符号以及特定制作流程和容差。HPGL及Post ScriptD.压板结构图包含各导体层,绝缘层厚度,阻抗厚度等。HPGL及Post Script3.菲林资料
6、(Artwork DataA.线路层B.防焊层C.文字层Gerber (RS-274)4. Aperture List定义:各种pad的形状,一些特别的如thermal pads并须特别定义constructionText file文字档Customer Data客户资料客户资料项目内容格式5.钻孔资料定义:A.孔位置B.孔径及孔符C.孔类型(PTH&NPH)D.埋孔及盲孔层Excellon Format6.钻孔工具档定义:A.孔径B.电镀状态C.盲埋孔D.档名Text file文字档7.Netlist 资料定义线路的运通IPC-356 or其它从CAD输出之各种格式8.制作规范1.指明依据之
7、国际规格,如IPC,MIL2.客户自己PCB进料规范3.特殊产品必须meet的规范如PCMCIAText file文字档客户资料客户资料上表资料是必备项目,有时客户会提供一片样品, 一份零件图,一份保证书(保证制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质)等。这些额外资料,厂商须自行判断其重要性,以免误了商机。 Customer DataArtwork FilmDrillDrawingNetlistCAM FormatGerber RS274DExcellon IHPGL 1IPC-D-356ODB +Gerber RS274XExcellon IIHPGL 2IPC-D-356AImageBa
8、rco DPFTrudrilAutoCAD DXFMentor NetlistPADS 2000SM 1000ATISM 3000Hitachi CAD/CAM 文件格式文件格式相关相关CAD/CAM名词的定义与解说名词的定义与解说 A Gerber file这是一个从PCB CAD软件输出的资料文件做为光绘图语言。1960年代一家名叫Gerber Scientific(现在叫Gerber System)专业做绘图机的美国公司所发展出的格式,尔后40年,行销于世界多个国家。几乎所有CAD系统的发展,也都依此格式作其Output Data,直接输入绘图机就可绘出Drawing或Film,因此Ge
9、rber Format成了电子业界的公认标准。CAD/CAM名词的定义与解说名词的定义与解说B. RS-274DGerber Format的正式名称,正确称呼是EIA STANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)主要两大组成:1.Function Code:如G codes, D codes, M codes 等。2.Coordinate data:定义图像(imaging)RS-274D & RS-274XC. RS-274X 是RS-274D的延伸版本,除RS-274D之Code 以外,包括 RS-274X Parameters,或
10、称整个extended Gerber format 它以两个字母为组合,定义了Aperture及 XY Coordinate .D. ODB+ ODB+ 是 Orbotech/Frontline 发展出来的一套 CAD CAM format,可以很容易由PCB CAD/CAM产生,然后依此系统,PCB SHOP 再产生Artwork FilmNC Drill Program,Netlist,并可直接输入Laser Plotter绘制底片. ODB +Laser Plotter 见图, 输入Gerber format或IPC 350 format以绘制Artwork 镜头孔径镜头孔径Gerber
11、资料资料代表意义代表意义X002Y002D02*移至(0.2,0.2)快门开关D11*选择选择Aperture2D03*闪现所选择ApertureD10*选择选择Aperture1X002Y0084D01*移至(0.2,0.84)快门开关D11*选择选择Aperture2D03*闪现所选择ApertureD10*选择选择Aperture1X0104Y0084D01*移至(1.04,0.48)快门开关D11*选择选择Aperture2D03*闪现所选择ApertureD12*选择选择Aperture3X0104Y0048D02*移至(1.04,0.48)快门开关D03*闪现所选择Aperture
12、X0064Y0048D02*移至(0.64,0.48)快门开关D03*闪现所选择ApertureAperture TableDcodeShapeSizeD10Round5D11SMD50 x 100D12Donut100 - 70Gerber + ApertureGerber + Aperture将将PCB文件转换为文件转换为GERBER文件和钻孔数据后文件和钻孔数据后交交PCB厂制板的原因厂制板的原因 大多数工程师都习惯于将PCB文件设计好件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂,为何不直接把文件设计好后直接送PCB厂加工呢?因为电子工程师和PCB工程师对PCB的理解不一样,由PCB工
13、厂转换出来的GERBER文件可能不是您所要的,如您在设计时将元件的参数都定义在PCB文件中,您又不想让这些参数显示在 PCB成品上,您未作说明,PCB厂依葫芦画瓢将这些参数都留在了PCB成品上。这只是一个例子。若您自己将PCB文件转换成GERBER文件就可避免此类事件发生。GERBER文件是一种国际标准的光绘格式文件,它包含RS-274-D和RS-274-X两种格式,其中RS-274-D称为基本GERBER格式,并要同时附带D码文件才能完整描述一张图形;RS-274-X称为扩展GERBER格式,它本身包含有D码信息。常用的CAD软件都能生成此二种格式文件。底片与程序:底片Artwork 在CA
14、M系统编辑排版完成后,配合D-Code档案,而由镭射绘图机(Laser Plotter)绘出底片。所须绘制的底片有内外层之线路,外层之防焊,以及文字底片。由于线路密度愈来愈高,公差要求越来越严谨,因此底片尺寸控制,是目前很多PCB厂的一大课题。下表是传统底片与玻璃底片的比较表。玻璃底片使用比例已有提高趋势。而底片制造商亦积极研究替代材料,以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的铋金属底片. Artwork传统工作底片玻璃底片尺寸安定性最易受温度和相对湿度影响几乎不受相对湿度影响,且温度效应为传统底片的一半。耐用性基材易起趋纹且封位孔易受磨损易破碎,但不易起趋纹操作/储存/运送较轻且具柔软性容易运送
15、及储存较重,需小心防碎,要注意储存运送空间,并注意其重量。使用于一般的曝光 适用于所有曝光设备需调整设备或特殊设备。绘图机适于一般自动化处理机 碟式或特殊平板处理机。价格便宜贵Artwork显影 定影 水洗 烘干 菲林冲片机菲林冲片机一般在保存以及使用传统底片应注意事项如下:1).环境的温度(223C)与相对湿度(55 5%)的控制 2).全新底片取出使用的前置适应时间 (min. 24 hrs) 3).取用、传递以及保存方式 4).置放或操作区域的清洁度 底片环境控制Future Trend: LDILaser Direct ImagingDRCDesign Rule Check (DRC)
16、 : 设计规则设计规则检查检查主要检查客户设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求, 一 般检查有如下几个方面: 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,是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。 加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。 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。 多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电
17、源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 Manufacturing AnalysisDFMDesign for manufacturing(加工设计/ 为制造着想的设计)Pcb lay-out 工程师大半不太了解,PCB制作流程以及各制程需要注意的事项,所以在Lay-out线路时,仅考虑电性、逻辑、尺寸等,而甚少顾及其它。PCB制前设计工程师因此必须从生产力,优良率等考量而修正一些线路特性,如圆形接线PAD修正成泪滴状,见图2.5,为的是制程中PAD一孔对位不准时,尚能维持最小的垫环宽度 DFMDFMMinimum Pad Size = a + 2b + cWhere:a = Maximum fi
18、nished hole diameterb = Minimum annular ring requirementsc = A standard fabrication allowance IPC-2221-9.1.1) Maximized Land Key HolingFilletingCorner EntryNot PreferablePreferable(IPC-2221-9-1)Level AGeneral Design Complexity Preferred0.4 mm16 milLevel BModerate Design Complexity Standard0.25 mm10
19、milLevel CHigh Design Complexity Reduced0.2 mm8 milMinimum Standard Fabrication AllowanceNot PreferablePreferableLand (Pad) RequirementsIn order to meet annular ring requirement particularly while breakout is not desirable, the pad size requirement shall be determined by the following equation:Examp
20、le of land size calculation:Given: 4 layer, 1 oz base Cu, Level B Finished hole size = 13 3 mil Max. finished hole size = 16 mil Min. annular ring = 2 mil Fabrication allowance = 10 mil Minimum land size = 16 + 2 (2) + 10 = 30 mil 1 For copper weight greater than 1oz/sq.ft, add 2 mil minimum to c fo
21、r each additional oz/sq.ft. of copper used. 2. For more than 8 layers add 2 mil (IPC-2221-9.1.1) DFMNPTH Wall To Copper Requirement PTH Wall To Copper RequirementIn order to improve yield, PTH wall to copper spacing for inner layer should be kept at minimum 13 mil. This 13 mil is the alignment allow
22、ance for pressing, drilling and film registration.NPTH wall to copper spacing should be designed preferably at minimum 10 mil. This allowance is particular necessary to ensure dry film has enough bonding area to adhere on the pcb. The purpose of covering NPTH hole with dry film is to avoid the hole
23、to be plated. Inner Layer Opening Requirement Due to process allowance, inner layer clearance on power or ground layer should be designed preferably with at least 10 mil clearance.Drilled Hole Opening ClearanceCu(Minimum 10 mil) Hole To Hole Spaces Requirement Conductor Widths & Spaces RequirementCo
24、nductor widths and spaces shall be maximized whenever feasible. In order to maintain the conductor widths and spaces specified on the master drawing, conductor widths and spaces on the production master should be compensated for etching process allowance.Cu WeightMin. LW/LSInner LayerHoz 1oz3mil/3mi
25、l 3mil/3milOuter LayerHoz1oz2oz4mil/4mil5mil/5mil6mil/6milRed Area: Compensate for etching allowanceIn order to improve yield in Desmear process, drilled hole edge to drilled hole edge spaces shall be designed with at least 11 mil distance in between.11 milPlease see below table for Viasystems drill
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