PCB生產(chǎn)工藝流程圖有很多種,根據電路板的層數及線(xiàn)路板的制作工藝分為：雙面電路板工藝流程、多層線(xiàn)路板工藝流程、PCB電鍍銅工藝、CNC數控車(chē)床加工流程、PCB線(xiàn)路圖形轉移及外形加工幾個(gè)主要的生產(chǎn)工藝流程。下文對各生產(chǎn)工藝流程圖及CAM輔助設計做詳細介紹。

工廠(chǎng)生產(chǎn)PCB線(xiàn)路板的基本制造工藝流程
印制板按照導體圖形的層數可以分為單面、雙面和多層印制板。單面板的基本制造工藝流程如下：
覆箔板-->下料-->烘板（防止變形）-->制模-->洗凈、烘干-->貼膜(或網(wǎng)印) —>曝光顯影(或抗腐蝕油墨) -->蝕刻-->去膜--->電氣通斷檢測-->清潔處理-->網(wǎng)印阻焊圖形（印綠油）-->固化-->網(wǎng)印標記符號-->固化-->鉆孔-->外形加工-->清洗干燥-->檢驗-->包裝-->成品。
雙面板的基本制造工藝流程如下：
 
近年來(lái)制造雙面孔金屬化印制板的典型工藝是SMOBC法和圖形電鍍法。在某些特定場(chǎng)合也有使用工藝導線(xiàn)法。
 
1、圖形電鍍工藝流程
 
覆箔板-->下料-->沖鉆基準孔-->數控鉆孔-->檢驗-->去毛刺-->化學(xué)鍍薄銅-->電鍍薄銅-->檢驗-->刷板-->貼膜(或網(wǎng)印)-->曝光顯影(或固化)-->檢驗修板---->圖形電鍍(Cn十Sn／Pb)-->去膜-->蝕刻-->檢驗修板-->插頭鍍鎳鍍金-->熱熔清洗-->電氣通斷檢測-->清潔處理-->網(wǎng)印阻焊圖形-->固化-->網(wǎng)印標記符號-->固化-->外形加工 -->清洗干燥-->檢驗-->包裝-->成品。
 
流程中“化學(xué)鍍薄銅 --> 電鍍薄銅”這兩道工序可用“化學(xué)鍍厚銅”一道工序替代，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。圖形電鍍--蝕刻法制雙面孔金屬化板是六、七十年代的典型工藝。八十年代中裸銅覆阻焊膜工藝(SMOBC）逐漸發(fā)展起來(lái)，特別在精密雙面板制造中已成為主流工藝。
 
2、裸銅覆阻焊膜（SMOBC）工藝
 
SMOBC板的主要優(yōu)點(diǎn)是解決了細線(xiàn)條之間的焊料橋接短路現象，同時(shí)由于鉛錫比例恒定，比熱熔板有更好的可焊性和儲藏性。
 
制造SMOBC板的方法很多，有標準圖形電鍍減去法再退鉛錫的SMOBC工藝；用鍍錫或浸錫等代替電鍍鉛錫的減去法圖形電鍍SMOBC工藝；堵孔或掩蔽孔法SMOBC工藝；加成法SMOBC工藝等。下面主要介紹圖形電鍍法再退鉛錫的SMOBC工藝和堵孔法SMOBC工藝流程。
 
圖形電鍍法再退鉛錫的SMOBC工藝法相似于圖形電鍍法工藝。只在蝕刻后發(fā)生變化。
 
雙面覆銅箔板-->按圖形電鍍法工藝到蝕刻工序-->退鉛錫-->檢查---->清洗--->阻焊圖形-->插頭鍍鎳鍍金-->插頭貼膠帶-->熱風(fēng)整平---->清洗--->網(wǎng)印標記符號--->外形加工--->清洗干燥--->成品檢驗-->包裝-->成品。
 
PCB工藝
菲林底板是印制電路板生產(chǎn)的前導工序，菲林底板的質(zhì)量直接影響到印制板生產(chǎn)質(zhì)量。在生產(chǎn)某一種印制線(xiàn)路板時(shí)，必須有至少一套相應的菲林底版。印制板的每種導電圖形（信號層電路圖形和地、電源層圖形）和非導電圖形（阻焊圖形和字符）至少都應有一張菲林底片。通過(guò)光化學(xué)轉移工藝，將各種圖形轉移到生產(chǎn)板材上去。
 
菲林底版在印制板生產(chǎn)中的用途如下：
 
圖形轉移中的感光掩膜圖形，包括線(xiàn)路圖形和光致阻焊圖形。
 
網(wǎng)印工藝中的絲網(wǎng)模板的制作，包括阻焊圖形和字符。
 
機加工（鉆孔和外型銑）數控機床編程依據及鉆孔參考。
 
隨著(zhù)電子工業(yè)的發(fā)展，對印制板的要求也越來(lái)越高。印制板設計的高密度，細導線(xiàn)，小孔徑趨向越來(lái)越快，印制板的生產(chǎn)工藝也越來(lái)越完善。在這種情況下，如果沒(méi)有高質(zhì)量的菲林底版，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的印制電路板?，F代印制板生產(chǎn)要求菲林底版需要滿(mǎn)足以下條件：
 
菲林底版的尺寸精度必須與印制板所要求的精度一致，并應考慮到生產(chǎn)工藝所造成的偏差而進(jìn)行補償。
菲林底版的圖形應符合設計要求，圖形符號完整。
菲林底版的圖形邊緣平直整齊，邊緣不發(fā)虛；黑白反差大，滿(mǎn)足感光工藝要求。
菲林底版的材料應具有良好的尺寸穩定性，即由于環(huán)境溫度和濕度變化而產(chǎn)生的尺寸變化小。
雙面板和多層板的菲林底版，要求焊盤(pán)及公共圖形的重合精度好。
菲林底版各層應有明確標志或命名。
菲林底版片基能透過(guò)所要求的光波波長(cháng)，一般感光需要的波長(cháng)范圍是3000--4000A。
以前制作菲林底版時(shí)，一般都需要先制出照相底圖，再利用照相或翻版完成菲林底版的制作。今年來(lái)，隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，菲林底版的制作工藝也有了很大發(fā)展。利用先進(jìn)的激光光繪技術(shù)，極大提高了制作速度和底版的質(zhì)量，并且能夠制作出過(guò)去無(wú)法完成的高精度、細導線(xiàn)圖形，使得印制板生產(chǎn)的CAM技術(shù)趨于完善
覆銅箔層壓板（Copper Clad Laminates，簡(jiǎn)寫(xiě)為CCL），簡(jiǎn)稱(chēng)覆銅箔板或覆銅板，是制造印制電路板（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PCB）的基板材料。目前最廣泛應用的蝕刻法制成的PCB，就是在覆銅箔板上有選擇的進(jìn)行的蝕刻，得到所需的線(xiàn)路的圖形。覆銅箔板在整個(gè)印制電路板上，主要擔負著(zhù)導電、絕緣和支撐三個(gè)方面的功能。印制板的性能、質(zhì)量和制造成本，在很大程度上取決于覆銅箔板。
 
堵孔法主要工藝流程如下：
 
雙面覆箔板-->鉆孔-->化學(xué)鍍銅-->整板電鍍銅-->堵孔-->網(wǎng)印成像(正像)-->蝕刻-->去網(wǎng)印料、去堵孔料-->清洗-->阻焊圖形-->插頭鍍鎳、鍍金-->插頭貼膠帶-->熱風(fēng)整平-->下面工序與上相同至成品。
 
此工藝的工藝步驟較簡(jiǎn)單、關(guān)鍵是堵孔和洗凈堵孔的油墨。
 
在堵孔法工藝中如果不采用堵孔油墨堵孔和網(wǎng)印成像，而使用一種特殊的掩蔽型干膜來(lái)掩蓋孔，再曝光制成正像圖形，這就是掩蔽孔工藝。它與堵孔法相比，不再存在洗凈孔內油墨的難題，但對掩蔽干膜有較高的要求。
 
SMOBC工藝的基礎是先制出裸銅孔金屬化雙面板，再應用熱風(fēng)整平工藝。
PCB工程制作
 
對于PCB印制板的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，因為許多設計者并不了解線(xiàn)路板的生產(chǎn)工藝，所以其設計的線(xiàn)路圖只是最基本的線(xiàn)路圖，并無(wú)法直接用于生產(chǎn)。因此在實(shí)際生產(chǎn)前需要對線(xiàn)路文件進(jìn)行修改和編輯，不僅需要制作出可以適合本廠(chǎng)生產(chǎn)工藝的菲林圖，而且需要制作出相應的打孔數據、開(kāi)模數據，以及對生產(chǎn)有用的其它數據。它直接關(guān)系到以后的各項生產(chǎn)工程。這些都要求工程技術(shù)人員要了解必要的生產(chǎn)工藝，同時(shí)掌握相關(guān)的軟件制作，包括常見(jiàn)的線(xiàn)路設計軟件如：Protel、Pads2000、Autocad等等，更應熟悉必要的CAM軟件如：View2001、CAM350；GCCAM等等，CAM應包括有PCB設計輸入，可以對電路圖形進(jìn)行編輯、校正、修理和拼版，以磁盤(pán)為介質(zhì)材料，并輸出光繪、鉆孔和檢測的自動(dòng)化數據。
PCB工程制作的基本要求
 
PCB工程制作的水平，可以體現出設計者的設計水準，也可以反映出印制板生產(chǎn)廠(chǎng)家的生產(chǎn)工藝能力和技術(shù)水平。同時(shí)由于PCB工程制作融計算機輔助設計和輔助制造于一體，要求極高的精度和準確性，否則將影響到最終板載電子品的電氣性能，嚴重時(shí)可能引起差錯，進(jìn)而導致整批印制板產(chǎn)品報廢而延誤生產(chǎn)廠(chǎng)家合同交貨時(shí)間，并且蒙受經(jīng)濟損失。因此作為PCB工程制作者，必須時(shí)刻謹記自身的責任重大，切勿掉以輕心，務(wù)必仔細、認真、再仔細、再認真。在處理PCB設計文件時(shí)，應該仔細檢查：
 
接收文件是否符合設計者所制定的規則？能否符合PCB制造工藝要求？有無(wú)定位標記？
 
線(xiàn)路布局是否合理？線(xiàn)與線(xiàn)，線(xiàn)與元件焊盤(pán)，線(xiàn)與貫通孔，元件焊盤(pán)與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，能否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。元件在二維、三維空間上有無(wú)沖突？
 
印制板尺寸是否與加工圖紙相符？后加在PCB圖形中的圖形（如圖標、注標）是否會(huì )造成信號短路。
 
對一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行編輯、修改。
 
在PCB上是否加有工藝線(xiàn)？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤(pán)上，以免影響電裝質(zhì)量。等等…
光繪數據的產(chǎn)生
 
1、拼版
 
PCB設計完成因為PCB板形太小，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，或者一個(gè)產(chǎn)品由幾塊PCB組成，這樣就需要把若干小板拼成一個(gè)面積符合生產(chǎn)要求的大板，或者將一個(gè)產(chǎn)品所用的多個(gè)PCB拼在一起而便于生產(chǎn)電裝。前者類(lèi)似于郵票板，它既能夠滿(mǎn)足PCB生產(chǎn)工藝條件也便于元器件電裝，在使用時(shí)再分開(kāi)，十分方便；后者是將一個(gè)產(chǎn)品的若干套PCB板拼裝在一起，這樣便于生產(chǎn)，也便于對一個(gè)產(chǎn)品齊套，清楚明了。
 
2、光繪圖數據的生成
 
PCB板生產(chǎn)的基礎是菲林底版。早期制作菲林底版時(shí)，需要先制作出菲林底圖，然后再利用底圖進(jìn)行照相或翻版。底圖的精度必須與印制板所要求的一致，并且應該考慮對生產(chǎn)工藝造成的偏差進(jìn)行補償。底圖可由客戶(hù)提供也可由生產(chǎn)廠(chǎng)家制作，但雙方應密切合作和協(xié)商，使之既能滿(mǎn)足用戶(hù)要求，又能適應生產(chǎn)條件。在用戶(hù)提供底圖的情況下，廠(chǎng)家應檢驗并認可底圖，用戶(hù)可以評定并認可原版或第一塊印制板產(chǎn)品。底圖制作方法有手工繪制、貼圖和CAD制圖。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，印制板CAD技術(shù)得到極大的進(jìn)步，印制板生產(chǎn)工藝水平也不斷向多層，細導線(xiàn)，小孔徑，高密度方向迅速提高，原有的菲林制版工藝已無(wú)法滿(mǎn)足印制板的設計需要，于是出現了光繪技術(shù)。使用光繪機可以直接將CAD設計的PCB圖形數
 
據文件送入光繪機的計算機系統，控制光繪機利用光線(xiàn)直接在底片上繪制圖形。然后經(jīng)過(guò)顯影、定影得到菲林底版。使用光繪技術(shù)制作的印制板菲林底版，速度快，精度高，質(zhì)量好，而且避免了在人工貼圖或繪制底圖時(shí)可能出現的人為錯誤，大大提高了工作效率，縮短了印制板的生產(chǎn)周期。使用我公司的激光光繪機，在很短的時(shí)間內就能完成過(guò)去多人長(cháng)時(shí)間才能完成的工作，而且其繪制的細導線(xiàn)、高密度底版也是人工操作無(wú)法比擬的。按照激光光繪機的結構不同，可以分為平板式、內滾桶式（Internal Drum）和外滾桶式（External Drum）。宇之光公司的系列光繪機產(chǎn)品均為國際流行的外滾筒式。
 
光繪機使用的標準數據格式是Gerber-RS274格式，也是印制板設計生產(chǎn)行業(yè)的標準數據格式。Gerber格式的命名引用自光繪機設計生產(chǎn)的先驅者---美國Gerber公司。
 
光繪圖數據的產(chǎn)生，是將CAD軟件產(chǎn)生的設計數據轉化稱(chēng)為光繪數據（多為Gerber數據），經(jīng)過(guò)CAM系統進(jìn)行修改、編輯，完成光繪預處理（拼版、鏡像等），使之達到印制板生產(chǎn)工藝的要求。然后將處理完的數據送入光繪機，由光繪機的光柵（Raster）圖象數據處理器轉換成為光柵數據，此光柵數據通過(guò)高倍快速壓縮還原算法發(fā)送至激光光繪機，完成光繪。
 
3、光繪數據格式
 
光繪數據格式是以向量式光繪機的數據格式Gerber數據為基礎發(fā)展起來(lái)的，并對向量式光繪機的數據格式進(jìn)行了擴展，并兼容了HPGL惠普繪圖儀格式，Autocad DXF、TIFF等專(zhuān)用和通用圖形數據格式。一些CAD和CAM開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商還對Gerber數據作了擴展。
 
以下對Gerber數據作一簡(jiǎn)單介紹：
 
Gerber數據的正式名稱(chēng)為Gerber RS-274格式。向量式光繪機碼盤(pán)上的每一種符號，在Gerber數據中，均有一相應的D碼（D-CODE）。這樣，光繪機就能夠通過(guò)D碼來(lái)控制、選擇碼盤(pán)，繪制出相應的圖形。將D碼和D碼所對應符號的形狀，尺寸大小進(jìn)行列表，即得到一D碼表。此D碼表就成為從CAD設計，到光繪機利用此數據進(jìn)行光繪的一個(gè)橋梁。用戶(hù)在提供Gerber光繪數據的同時(shí)，必須提供相應的D碼表。這樣，光繪機就可以依據D碼表確定應選用何種符號盤(pán)進(jìn)行曝光，從而繪制出正確的圖形。
 
在一個(gè)D碼表中，一般應該包括D碼，每個(gè)D碼所對應碼盤(pán)的形狀、尺寸、以及該碼盤(pán)的曝光方式。以國內最常用的電子CAD軟件Protel的某D碼表為例，其擴展名為.APT，為ACSII文件，可以用任意非文本編輯軟件進(jìn)行編輯。
在Gerber RS-274格式中除了使用D碼定義了符號盤(pán)以外，D碼還用于光繪機的曝光控制；另外還使用了一些其它命令用于光繪機的控制和運行。不同的CAD軟件產(chǎn)生的Gerber數據格式可能有一些小的區別，但總體框架為Gerber-RS0274格式?jīng)]有變化。
 
4、 計算機輔助制造（CAM）
計算機輔助制造技術(shù)，英文名稱(chēng)為Computer Aided Manufacturing，簡(jiǎn)稱(chēng)CAM，是一種由計算機控制完成生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)。計算機技術(shù)的發(fā)展和激光繪圖機的出現，使得PCB的計算機輔助制造技術(shù)走向了使用。CAM技術(shù)使印制板的設計生產(chǎn)上了一個(gè)新的臺階，一些過(guò)去無(wú)法實(shí)現的功能得以實(shí)現。各種CAM系統一般都能對光繪數據（Gerber數據）進(jìn)行處理，排除設計中的各種缺陷，使設計更易于生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)質(zhì)量。
 
CAM系統的主要功能如下：
 
1、編輯功能：
 
1）添加焊盤(pán)、線(xiàn)條、圓弧、字符等元素，生成水滴焊盤(pán)。
 
2）修改焊盤(pán)、線(xiàn)條尺寸。
 
3）移動(dòng)焊盤(pán)、線(xiàn)條、尺寸等。
 
4）刪除各種圖形，自動(dòng)刪除沒(méi)有電氣聯(lián)接的焊盤(pán)和過(guò)氣孔。
 
5）阻焊漏線(xiàn)自動(dòng)處理。
 
6）網(wǎng)印字符蓋焊盤(pán)自動(dòng)處理。
2、拼版、旋轉和鏡像
 
3、添加各種定位孔
 
4、生成數控鉆床鉆孔數據和銑外形數據
 
5、計算導體銅箔面積
 
6、其它相關(guān)的各類(lèi)數據
 
在微機CAM系統中，具有代表性的是LAVENIR公司開(kāi)發(fā)的View2001軟件。View2001是由一系列實(shí)用光繪數據處理程序組成的微機CAM系統，可在DOS平臺以及WINDOWS’9X的DOS窗口下運行。其中包含多個(gè)主要程序，這里簡(jiǎn)單介紹其中的V2001.EXE。
 
V2001.EXE是一個(gè)功能比較完善的Gerber數據編輯軟件，能夠讀取各種類(lèi)型的Gerber數據文件，包括Gerber基本格式和各種Gerber的擴展格式，支持多種CAD系統產(chǎn)生的Gerber數據及D碼表，并對之進(jìn)行編輯、修改，最多可以同時(shí)處理99層數據。V2001可以識別Lavenir，PADS，P-CAD，ORCAD，Tango，Protel，Mentor等10余種CAD和CAM系統所產(chǎn)生的D碼表，易于操作。
 
V2001的主要功能有：
 
1）刪除、移動(dòng)、添加線(xiàn)條、焊盤(pán)、圓弧、字符等圖形。
 
2）簡(jiǎn)單拼版。
 
3）各層之間圖形、數據的傳遞轉換。
 
4）字符處理，自動(dòng)清除字符絲網(wǎng)印網(wǎng)層上與焊盤(pán)重疊部分的字符。
 
5）阻焊處理、自動(dòng)處理漏線(xiàn)條的阻焊。
 
6）焊膏網(wǎng)版處理，自動(dòng)生成表面貼裝元件的焊膏網(wǎng)版圖形。
 
V2001能夠很好地完成對光繪數據的處理，有較強的應變能力，可以處理各種CAD軟件生成的Gerber數據，只是用戶(hù)界面不太友善，軟件操作采用命令方式，需要記憶的命令較多，而且比較復雜，初學(xué)比較困難。但一旦掌握，即可自如應付目前絕大多數的印制板工程制作的需要。
 
學(xué)員在培訓期間，應該了解對客戶(hù)提供的文件在V2001中所要進(jìn)行的具體修改和編輯工作主要有：
 
1）從源文件轉換出Gerber數據文件，關(guān)于Gerber文件的數據轉換，詳見(jiàn)宇之光公司的《學(xué)員手冊》。
 
2）首先檢查各層有無(wú)板層邊框（圍邊）。
 
若有，應檢查邊框的粗細程度是否滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的需求。通常情況下，目前雙面板至少應保證0.15mm（6mil）；單面板至少應保證0.2mm（8mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。
 
若無(wú)，檢查是否漏轉，漏轉需要重新轉換，也可從其它有邊框層上拷貝邊框。
 
3）將所有能夠轉化成FLASH焊盤(pán)的元素盡量轉換成為焊盤(pán)（可選）。
 
4）檢查線(xiàn)路層的線(xiàn)路線(xiàn)寬、間距是否滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。通常情況下，目前雙面板的線(xiàn)路層的線(xiàn)路線(xiàn)寬、間距至少應保證0.15mm（6mil）；單面板的線(xiàn)路層的線(xiàn)路線(xiàn)寬、間距至少應保證0.2mm（8mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。
 
5）檢查比較線(xiàn)路層焊盤(pán)與綠油阻焊層焊盤(pán)的校準性和大小差異。通常情況下，目前雙面板的綠油阻焊層焊盤(pán)的外圍應大于線(xiàn)路層焊盤(pán)至少保證0.15mm（6mil）~0.2mm（8mil）；單面板的綠油阻焊層焊盤(pán)的外圍應大于線(xiàn)路層焊盤(pán)至少保證0.2mm（8mil）~0.3mm（12mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。注意不要漏轉，需要有綠油層焊盤(pán)的部位如果源文件沒(méi)有設計，則應手動(dòng)補充上。
 
6）檢查線(xiàn)路層與鉆孔層的校準性，比較線(xiàn)路焊盤(pán)與鉆孔大小。通常情況下，目前雙面板的鉆孔直徑至少應保證0.2mm（8mil）；單面板的鉆孔直徑至少應保證0.5mm（20mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。一般情況下，由于生產(chǎn)工藝的要求，只需要將單面板文件的數控鉆鉆孔文件從源文件轉換出來(lái)并調入V2001中進(jìn)行處理，雙面板由于鉆孔工作是在制版前期完成，因此作為光繪操作通常無(wú)須處理鉆孔文件。
 
7）檢查字符層上的絲網(wǎng)印字符和標識是否與設計文件一致，字符標識是否符合生產(chǎn)工藝要求。通常情況下，目前雙面板的絲網(wǎng)印字符的線(xiàn)寬應保證至少0.15mm（6mil）；單面板的絲網(wǎng)印字符的線(xiàn)寬應保證至少0.2mm（8mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。
 
8）清除字符絲網(wǎng)印層上與焊盤(pán)重疊部分的字符。
 
9）根據客戶(hù)要求修改線(xiàn)路層銅箔的邊緣到板層邊框的寬度，通常情況下，目前雙面板應保證至少0.15mm（6mil）；單面板應保證至少0.2mm（8mil）；或者依據客戶(hù)提供的資料來(lái)進(jìn)行編輯修改。
 
10）按照生產(chǎn)工藝要求或客戶(hù)資料各層疊加拼版或者分層拼版。
 
11）各層分別加上角標（可選）、生產(chǎn)編號、日期、各種孔位和標識等。
 
12）進(jìn)入光繪軟件排版輸出。
 
通常，在V2001中處理Gerber數據文件時(shí)，主要處理的應該是：
 
1、單面板：線(xiàn)路層（1層）、綠油阻焊層（1層）、絲網(wǎng)印白字層（1或2層）。
 
2、雙面板：線(xiàn)路層（2層）、綠油阻焊層（2層）、絲網(wǎng)印白字層（1或2層）。
 
3、特殊工藝要求的印制板，根據具體情況保留處理相應的層。
 
4、其余層都應在V2001中處理掉，將保留的文件存盤(pán)、輸出。

PCB線(xiàn)路板輔助設計之底片光繪系統
 
線(xiàn)路板廠(chǎng)家用于生產(chǎn)底征的設備一般都是采用宇之光激光光繪系統,該設備是由主控計算機、圖形處理卡、激光光繪機和軟件組成。它是對計算機圖像、文字和數據等信息進(jìn)行處理，最終由激光光繪機輸出制版菲林，屬于計算機輔助制版系統。根據系統配置的軟件不同，它可以制作PCB光繪菲林、標牌面板菲林、絲網(wǎng)印刷菲林和彩色膠印分色菲林等多種菲林底版。流程如下圖所示：
（PCB/LCD設計圖）-->（CAM系統）-->（Gerber文件）-->（宇之光光繪軟件）-->（光柵圖像處理器（RIP））-->（激光光繪機）-->（菲林沖片機）-->（菲林）
 
其中光繪軟件、光柵圖像處理器和激光光繪機3部分是宇之光的核心產(chǎn)品。
 
一、光繪軟件
 
宇之光光繪軟件支持Gerber RS-274d、RS-274X等數據格式，能夠直接處理現行所有的PCB CAD軟件的Gerber或者Plot文件格式。界面友好，工藝參數處理詳盡，所見(jiàn)即所得的排版處理，支持多種分辨率和光繪設備的選擇，模擬打印及光繪預演功能，易學(xué)易用，適用性高，為用戶(hù)提供了很大便利。軟件安裝后只要不是誤刪除或其它非人為因素（如感染計算機病毒等）破壞，可穩定的長(cháng)期使用。在作好備份的前提下，軟件使用時(shí)注意以下幾點(diǎn)：
 
1、光繪軟件使用過(guò)程中，注意光繪文件的有序保存，最好不要將Gerber文件、光柵文件、臨時(shí)文件等非程序文件置于軟件安裝目錄中，以免刪除時(shí)誤刪掉程序文件，破壞軟件的運行。
 
2、軟件可以運行在DOS操作系統，也可以運行在WINDWOS’9X的DOS窗口模式下。讀取文件時(shí)，應輸入完整的路徑和文件名稱(chēng)。軟件的設置參數一旦設定好以后不要輕易更改，以免影響光柵文件精度和繪制出的菲林精度。
 
3、進(jìn)行文件的排版操作以前，應加載鼠標驅動(dòng)程序，以便利用鼠標進(jìn)行排版操作。當排版圖層過(guò)少，不夠排滿(mǎn)整幅菲林時(shí)，可以先將已處理好的文件存盤(pán)，以備下次調入和其它文件共同排版。排版、存盤(pán)時(shí)盡量選擇在WINDWOS’9X的DOS窗口模式下進(jìn)行，以免在DOS環(huán)境下排版存盤(pán)時(shí)因DOS內存管理序的不足而引起死機。排版時(shí)盡量遵循先左后右，先上后下的順序，便于不滿(mǎn)整幅菲林時(shí)方便對菲林底片進(jìn)行剪裁。
 
4、光柵化的完成，則應在DOS環(huán)境下完成，充分利用DOS的單一任務(wù)進(jìn)程，盡量避免選擇在WINDWOS’9X 的DOS窗口模式下進(jìn)行。
 
5、存儲光柵文件的分區應保證盡可能大的硬盤(pán)剩余空間，并且經(jīng)常利用磁盤(pán)碎片整理程序對硬盤(pán)進(jìn)行整理，減少文件碎片的產(chǎn)生。光柵化完成以后，應反復預演多次，確保光柵文件無(wú)破裂，無(wú)缺口等情況出現，然后再發(fā)排輸出。
 
6、進(jìn)入光繪系統前的光繪Gerber文件處理，充分利用光繪輔助軟件處理掉多余的元素，減小文件數據量。需要填充的部位，盡量采用水平橫方向軟件填充對于復雜的元素（如圓弧、自定義焊盤(pán)等），要在光繪輔助軟件中仔細修改、編輯。經(jīng)過(guò)上述步驟的處理，可以降低光柵文件的出錯率，大大減少光柵化所需要的時(shí)間。
 
7、老版本光繪軟件V2.0---V2.8，光柵化時(shí)只支持英制（English）、前導零（Leading）、整數小數位（2、3）、絕對坐標（Absolute）這種數據結構的Gerber格式，通常以V2001的擴展Gerber（Extend Gerber）格式（常在數據量較大時(shí)采用）和MDA（MDA Auto plot）格式（常在數據量較小時(shí)采用）為主。新版本的光繪軟件則無(wú)此問(wèn)題。
 
8、軟件安裝采用加密手段，因此不要輕易變更電腦主機的硬件設備，以免軟件校驗出錯無(wú)法運行。軟件安裝盤(pán)請妥善保存，便于在軟件被破壞時(shí)加以恢復。
 
有關(guān)光繪軟件的具體內容詳見(jiàn)《宇之光光繪軟件用戶(hù)手冊》。
 
二、光繪機
 
激光光繪機是集激光光學(xué)技術(shù)、微電子技術(shù)和超精密機械于一體的的照排產(chǎn)品，用于在感光菲林膠片上繪制各種圖形，圖像，文字或符號。下面以宇之光公司的激光光繪機（簡(jiǎn)稱(chēng)光繪機）產(chǎn)品為例進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
 
工作原理：宇之光光繪機采用He-Ne激光作為光源，聲光調制器作激光掃描的控制開(kāi)關(guān)。圖形信息經(jīng)驅動(dòng)電路控制聲光調制器來(lái)偏轉，被調制的I級四路衍射激光經(jīng)過(guò)物鏡聚焦在滾筒表面，滾筒高速旋轉作縱向主掃描，激光掃描平臺橫移作橫向副掃描，兩方向的掃描合成實(shí)現將計算機內部處理的圖文信息以點(diǎn)陣形式還原，在底片上感光成像。激光光繪機采用激光作光源，有容易聚焦、能量集中等優(yōu)點(diǎn)，對瞬間快速的底片曝光非常有利，繪制的菲林底版導線(xiàn)圖形邊緣整齊，反差大，不虛光。曝光采用掃描方式，繪片時(shí)間短。
 
宇之光光繪機采用世界上流行的外滾筒激光掃描式，菲林采用真空吸附方式固定于滾筒上。由于外滾筒式激光掃描光繪機具有精度高、速度快、操作方便、加工精度容易保證、可靠性好等特點(diǎn)，因此是當今光繪行業(yè)的主流。
 
1、光繪機的環(huán)境要求
 
 
光繪機屬于精密儀器類(lèi)產(chǎn)品，對環(huán)境條件有較嚴的要求，應安放在清潔、有安全綠燈的暗室機房?jì)裙潭ㄊ褂?。通常機房暗室要求與沖洗底片的暗室分開(kāi)，以減少沖片藥水氣體對光繪機的侵蝕。具體要求如下：
 
電源：220V+5%，50Hz（配備穩壓凈化電源）；
 
溫度：20OC+10%；
 
濕度：40~80%（+20OC）；
 
工作現場(chǎng)應無(wú)強烈震動(dòng)、強磁場(chǎng)、強電場(chǎng)干擾及腐蝕性物體。
 
應有良好的接地系統，外殼必須與大地相聯(lián)，接地電阻不大于4歐姆。
 
使用帶真空氣泵的機器時(shí)，真空氣泵的電源不允許與機房電源共享，氣泵應安裝在室外。
 
發(fā)排系統應共享同一電源及地線(xiàn)。
 
2、光繪機的使用注意事項
 
1、小心搬運，耐心開(kāi)箱，切忌重砸猛摔。
 
2、光繪機外殼必須接地，接地電阻小于4歐姆。
 
3、必須在關(guān)機狀態(tài)下才允許插拔光繪機和計算機之間的接口電纜線(xiàn)和接口控 制卡。
 
4、光繪機應遠離強電場(chǎng)、強磁場(chǎng)和腐蝕性氣體。
 
5、激光點(diǎn)亮時(shí)，千萬(wàn)不要將眼睛直接對視激光光束。切記！切記！
 
6、在電源開(kāi)啟情況下，切勿觸摸激光管電極和電源盤(pán)中的高壓部分，不允許帶電插拔各線(xiàn)路插頭。
 
7、注意在上下片操作過(guò)程中防止插傷軟片（菲林）。光繪菲林時(shí)記得先開(kāi)啟真空氣泵，并將菲林吸附牢固，防止打片。如果為非標準規格菲林膠片或者未連接真空氣泵，則應該在對應前后氣槽的軟片2端粘貼膠帶，以便使菲林與滾筒緊密包合。
 
3、光繪機的發(fā)排操作
 
光繪機的發(fā)排操作應按照正確順序進(jìn)行，流程如下：
 
1>進(jìn)入暗房,開(kāi)啟安全綠燈-->2>啟動(dòng)沖片機（沖片機的使用方法參見(jiàn)其使用說(shuō)明或詢(xún)問(wèn)廠(chǎng)家）-->3>開(kāi)啟真空氣泵-->4>裝片-->5>啟動(dòng)滾筒（此前光繪機運行指示燈應常亮）-->6>導進(jìn)掃描（此時(shí)光繪機運行指示燈應閃亮）-->7>掃描結束（此時(shí)光繪機起始燈亮）-->8>自動(dòng)換向（時(shí)間因機型不同而略有差異，在此期間無(wú)法啟動(dòng)光繪機）-->9>取片并且沖洗-->10>重復上述4>至9>的各項步驟-->11>工作完畢關(guān)閉光繪機電源、真空氣泵電源。
 
具體操作如下：
 
1、首先開(kāi)啟計算機主機電源，在開(kāi)啟光繪機電源；
 
2、在計算機主機上鍵入正確發(fā)排指令，但不要按回車(chē)鍵確認（暫時(shí)不向光繪機發(fā)送信號），主機置于待命狀態(tài)。發(fā)排指令因接口控制卡的不同而略有差異：
 
A．直接利用光繪軟件發(fā)排，如SLECAD V2.0、SLECAD V2.2、SLECAD V2.5。
 
B．利用專(zhuān)用發(fā)排程序，如RIDOUT，WD96等。
 
進(jìn)入暗房，關(guān)閉一切強光源，只開(kāi)啟安全綠燈, 開(kāi)啟氣泵。
 
3、從底片盒中取出菲林，打開(kāi)光繪機上蓋，將菲林平置于滾筒上方，注意不要將菲林的藥膜面劃傷，也不要將安全綠燈近距離直射菲林。用手轉動(dòng)滾筒使菲林的一端對準滾筒上的起始槽，輕輕將菲林壓下（此時(shí)手應該感覺(jué)到氣槽吸力），檢查片頭是否與滾筒邊緣平齊（不可超出，以免滾筒高速旋轉過(guò)程中將菲林掛掉），膠片位置是否適中；而后緩緩將滾筒轉動(dòng)同時(shí)用手背輕壓菲林直到菲林膠片另一端被后氣槽完全緊密吸合為止（注意勿將膠片裝斜或使前后氣槽勿軟片粘貼而漏氣），否則易發(fā)生打片現象。如果為非標準規格菲林膠片或者未連接、開(kāi)啟真空氣泵，則應該在對應前后氣槽的軟片2端粘貼膠帶，以便使菲林與滾筒緊密包合。如果光繪過(guò)程中出現“打片”，應該立即切斷光繪機電源，防止殘片損壞光繪機的內部硬件。如果殘片落入機內，應依照光繪機的使用注意事項，在確認斷電的情況下開(kāi)啟機殼取出殘片，并馬上將機殼還原，擰緊固定螺釘。
 
4、合上光繪機上蓋，按照操作面板上的“運行”鍵啟動(dòng)光繪機?！斑\行”燈常亮表示光繪機已經(jīng)啟動(dòng)并等待計算機主機發(fā)送信號。
 
5、出暗房，帶緊暗房門(mén)，避免暗房外部強光源照射到暗房?jì)纫鸱屏制毓狻?br />  
6、在計算機主機上按回車(chē)鍵確認發(fā)排指令，向光繪機發(fā)出發(fā)排信號。此時(shí)光繪的“運行”燈應開(kāi)始閃爍，表明計算機發(fā)出的發(fā)排信號已經(jīng)被導進(jìn)，光繪機開(kāi)始掃描成像。計算機監視器上同步顯示發(fā)排進(jìn)程百分比。發(fā)排過(guò)程中嚴禁打開(kāi)光繪機上蓋，以免菲林曝光，同時(shí)禁止接觸滾筒，防止滾筒在高速旋轉時(shí)夾傷手或損壞光繪機內部硬件。
 
7、當計算機監視器上同步顯示發(fā)排進(jìn)程百分比結束時(shí)，光繪機主電機自動(dòng)停止，同時(shí)掃描平臺繼續運動(dòng)直至停在起始位，光繪機“左起始”燈或者“右起始”燈亮，指示此時(shí)的激光掃描平臺的起始位置。主電機停止時(shí)，滾筒因慣性作用還將繼續旋轉一段時(shí)間后方完全停止，此過(guò)程中也不要觸摸滾筒，更忌強制使滾筒停止旋轉。
 
8、待滾筒停穩后打開(kāi)光繪機上蓋，以上片時(shí)的逆方向轉動(dòng)滾筒取下菲林膠片并送入沖片機沖洗或進(jìn)入沖片暗室沖片。下片時(shí)注意如果上片使用了膠帶粘貼菲林的應完全將膠帶清除干凈，避免因膠帶碎片黏附在菲林表面而影響沖片效果，甚至影響沖片機的正常運轉。
 
4、光繪機的維護與保養清潔工作
 
根據光繪機的使用頻率，每隔一個(gè)季度或者半年時(shí)間應該進(jìn)行一次維護和檢查，方法如下：
 
1、斷電情況下去掉電源線(xiàn)，擰去外殼固定螺釘，將光繪機外罩由上方取出。
 
2、檢查機內各固定螺釘是否松動(dòng)。
 
3、用吸塵器小心清潔機內灰塵等臟物。
 
4、檢查絲杠和圓形導軌潤滑油是否干凈。若油已污染，請用潔凈泡沫海綿擦除（注意不允許使用帶纖維的棉織物），然后用干凈汽油清洗晾干后均勻加上高級潤滑油脂。
 
5、滾筒上附著(zhù)的臟物（包括使用的殘余膠帶紙），應定期用酒精擦洗，注意擦洗時(shí)勿將酒精流入機內。
 
6、通光繪機電源，通過(guò)在本機脫機狀態(tài)下的自檢掃描來(lái)回橫移掃描平臺數次。同時(shí)檢查主、副掃描運行是否正常，有無(wú)異常噪音。
 
7、清潔維護完畢，光繪機自檢正常后斷電，將機殼還原，擰緊固定螺釘，將外殼擦拭干凈。
 
如果長(cháng)期沒(méi)有使用光繪機，則應在貯存時(shí)注意：
 
1、存放環(huán)境溫度為0~40 OC，相對濕度小于80%；
 
2、存放環(huán)境應干燥通風(fēng)，忌酸堿及腐蝕性氣體，以免鏡片、元器件、傳動(dòng)部分等被腐蝕和生銹。
 
3、已經(jīng)開(kāi)箱的設備需要長(cháng)期貯存時(shí)，傳動(dòng)部分要用航空潤滑油封存，機內放置干燥劑，外部用干燥塑料袋密閉封罩。
 
 
菲林膠片
 
菲林膠片由保護膜，乳劑層，結合膜，片基和防光暈層組成，主要成分是銀鹽類(lèi)感光物質(zhì)、明膠和色素等。在光的作用下銀鹽可以還原出銀核中心，但又不溶解于水，因此可以使用明膠使之成懸浮狀態(tài)，并涂布在片基上，乳劑中同時(shí)含有色素起增感作用。而后通過(guò)光化作用得到曝光底片。
 
一、菲林沖洗
 
底片曝光后即可進(jìn)行沖洗。不同底片有不同沖洗條件，在使用前，應仔細閱讀底片的使用說(shuō)明，以確定正確的顯影和定影液配方。底片的沖洗過(guò)程如下：
 
1、曝光成像：即底片曝光后，銀鹽還原出銀中心，但這時(shí)在底片上還看不到
 
圖形，稱(chēng)為潛象。
 
2、顯影：即將經(jīng)光照后的銀鹽還原成黑色銀粒。
 
手工沖片顯影時(shí)將經(jīng)過(guò)曝光的銀鹽底片均勻浸入顯影液中，由于用于印制板生產(chǎn)的銀鹽底片的感光速度較低，因此可以在安全燈下監視顯影過(guò)程，但燈光不宜過(guò)亮，避免造成底片跑光。當底片正反兩面黑色影像的顏色深度一致時(shí)，就應當停止顯影了。將底片從顯影液中取出，用水沖洗或用酸性停影液沖洗后即可放入定影液中定影了。顯影液的溫度對顯影速度的影響非常大，溫度越高，顯影速度越快。較為合適的顯影溫度在18~25OC。
 
機器沖片顯影過(guò)程則由自動(dòng)沖片機自動(dòng)完成，注意藥水的濃度配合比。通常機器沖片的顯影藥水的濃度比為1：4，即1量杯容積的顯影藥水用4量杯容積的清水勾兌均勻。
 
3、定影：即是將底片上沒(méi)有還原成銀的銀鹽溶解掉，以防止這部分銀鹽再曝光后影響底片圖像。
 
手工沖片定影時(shí)間以底片上沒(méi)有感光部分透明以后，再加一倍的時(shí)間。
 
機器沖片定影過(guò)程也由自動(dòng)沖片機自動(dòng)完成，藥水濃度配合比可略濃于顯影藥水，即1量杯容積的定影藥水用3量杯半左右容積的清水勾兌均勻。
 
4、水洗：定影后的底片粘有硫代硫酸鈉等化學(xué)藥品，如果不沖洗干凈，底片會(huì )變黃失效。
 
手工沖片通常用流水沖洗15~20分鐘為宜。
 
機器沖片水洗烘干過(guò)程由自動(dòng)沖片機自動(dòng)完成。
 
5、風(fēng)干：手工沖片后的底片還應置于陰涼干燥處風(fēng)干后妥善保存。
 
6、上述過(guò)程，注意不要劃傷底片，同時(shí)不要將顯影、定影液這類(lèi)化學(xué)藥水濺到人體及衣物上。
 
二、菲林檢驗
 
菲林的檢測一般采用目檢。
 
1、外觀(guān)檢驗
 
菲林的外觀(guān)檢驗一般不用放大，目檢應定性檢查菲林的標記、外觀(guān)、工藝質(zhì)量和圖形等。目檢應用肉眼（標準視力、正常色感）在最有利的觀(guān)察距離和合適的照明下，不用放大進(jìn)行檢驗。合格的底片應是經(jīng)過(guò)精細加工和處理的，外觀(guān)平整、無(wú)折皺、破裂和劃痕，且清潔、無(wú)灰塵和指紋。
 
2、細節和細節的尺寸檢驗
 
細節檢驗時(shí)一般使用線(xiàn)形放大約10倍或者100倍以上、帶有測量刻度并可以進(jìn)行讀數的專(zhuān)用光學(xué)儀器，檢查是否有導線(xiàn)缺陷（如針孔和邊緣缺口等）和導線(xiàn)間是否有臟點(diǎn)，并且儀器的測量誤差不應大于5%，在檢驗大于25mm距離的尺寸時(shí)，可以使用帶有精密刻度的網(wǎng)格玻璃板。
 
3、光密度的檢驗
 
光密度指透射光密度，檢驗時(shí)可用普通光密度計測量透明部分和不透明部分，測量面積為1mm直徑。要求不高時(shí)可用目測比較法檢驗，檢驗時(shí)將透明與不透明部分與一張標準中灰色復制底版或灰色定標復制底板進(jìn)行比較。
 
4、菲林的簡(jiǎn)單檢驗
可以通過(guò)同一PCB設計文件的線(xiàn)路、阻焊和字符菲林的吻合度觀(guān)察比較來(lái)進(jìn)行，吻合程度應與文件觀(guān)察基本一致。注意在此過(guò)程中不要用手直接觸摸菲林，以免指甲劃傷菲林，并在菲林上留下灰塵和指紋。
 
三、菲林的保存
長(cháng)期以來(lái)，菲林的尺寸穩定性一直是困擾PCB生產(chǎn)的難題。環(huán)境溫度和相對濕度是影響菲林尺寸變化的兩個(gè)主要因素，菲林尺寸偏差的變化大部分是由環(huán)境溫度和相對濕度決定的?？偲钪虚g受環(huán)境溫度和相對濕度影響的偏差與底片的尺寸成正比，尺寸越大，偏差越大。
 
通過(guò)對環(huán)境溫度和相對濕度的控制，就能夠起到控制菲林變形的作用。保證環(huán)境溫度和相對濕度的穩定，就在很大程度上保證了菲林尺寸的穩定。厚膠片（0.175mm~0.25mm）對環(huán)境變化的敏感程度比薄膠片（0.1mm）要小一些。
 
另外，菲林的的保存和運輸對菲林底片尺寸的影響也非常大。未開(kāi)封的原裝菲林底片，應保持在相對濕度50%，溫度20攝氏度的條件下儲存和運輸。使用菲林以前，將密閉封口打開(kāi)，去除內層包裝，使之與環(huán)境溫度接觸一段時(shí)間。菲林光繪、沖片后，也應盡快用特殊薄膜紙包裹后置于干燥的特制尺寸塑料袋中保存和運輸。絕對禁止將菲林直接置于高溫潮濕環(huán)境，更不允許對菲林進(jìn)行彎曲、折疊和拉伸等破壞性操作。
 
隨著(zhù)現在對印刷電路板制作的精度要求越來(lái)越高，密度越來(lái)越大，菲林底片稍有變形，就可能在生產(chǎn)時(shí)導致PCB板焊盤(pán)錯位、線(xiàn)路缺口等嚴重的品質(zhì)問(wèn)題。光繪底片菲林是PCB線(xiàn)路板制作產(chǎn)前的第一個(gè)環(huán)節，也是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節，好的菲林底片能有效保證PCB板的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。