光绘工艺.docx

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光绘工艺

光绘工艺

一、光绘工艺的一般流程

（一）、检查用户的文件

用户拿来的文件，首先要进行例行的检查：

1、检查磁盘文件是否完好；

2、检查该文件是否带有病毒，有病毒则必须先杀病毒；

3、如果是Gerber文件，则检查有无D码表或内含D码。

（二）、检查设计是否符合本厂的工艺水平

1、检查客户文件中设计的各种间距是否符合本厂工艺：

线-线间距、线-焊盘间距、焊盘-焊盘间距。

以上各种间距应大于本厂生产工艺所能达到的最小间距。

2、检查导线的宽度，要求导线的宽度应大于本厂生产工艺所能达到的最小线宽。

3、检查过孔大小，以保证本厂生产工艺的最小孔径。

4、检查焊盘大小与其内部孔径，以保证钻孔后的焊环有一定的宽度，避免破盘。

（三）、确定工艺要求

根据用户要求确定各种工艺参数：

1、根据后继工艺的不同要求，确定光绘菲林是否镜相。

菲林镜相的原则：

药面贴药面，以减小误差。

菲林镜相的决定因素：

工艺。

如果是干膜工艺，则以菲林药面贴铜皮为准。

如果是用重氮片曝光，由于重氮片拷贝时镜相，所以其镜相应为菲林药面不贴铜皮。

如果光绘时为单元菲林，而不是在光绘菲林上拼片，则需多加一次镜相。

2、根据板子的密度和本厂的工艺水平确定阻焊扩大的参数。

确定原则：

①大不能露出焊盘旁边的线路。

②小不能盖住焊盘。

由于操作时的误差，阻焊图对线路可能产生偏差。

如果阻焊太小，偏差的结果可能使焊盘边

缘被掩盖。

如果阻焊扩大太多，由于偏差的影响可能露出旁边的线路。

由此要求可知，阻焊

扩大的决定因素为：

①本厂阻焊工艺位置的偏差值，阻焊图形的偏差值。

由于各种工艺所造成的偏差不一样，所以对应各种工艺的阻焊扩大值也不同。

偏差大的阻焊

扩大值应选得大些。

②板子线条密度大，焊盘与线条之间的间距小，阻焊扩大值应选小些，板子线条密度小，阻

焊扩大值可选得大些。

3、根据板子上是否有金手指以确定是否要加工艺线。

4、根据电镀工艺要求确定是否要加电镀用的导电边框和导电工艺线。

5、根据生产工艺确定是否要加焊盘中心孔。

6、根据后序工艺确定是否要加工艺定位孔。

7、根据板子外型和线路板外形加工工艺确定是否要加外形角线。

8、当用户高精度板子要求线宽精度很高时，要根据本厂生产水平，确定是否进行线宽校正，

以避免侧蚀的影响。

（四）、CAD文件转换为Gerber文件

为了在及相当的

CAM工序进行统一管理，应该将所有的

D码表。

CAD

文件转换为光绘机标准格式

Gerber

在转换过程中，应注意所要求的工艺参数，因为有些要求是必须在转换中完成的。

现在通用的各种CAD软件都可以转换为Gerber；而SmartWork和Tango这两种软件则必须通过工具软件先转为Protel格式，再转为Gerber。

（五）、CAM处理

根据所定工艺进行各种工艺处理。

特别需要注意：

用户文件中是否有哪些地方间距过小，必须作出相应的处理。

（六）、光绘输出

经CAM处理完毕后的文件，就可交光绘输出。

拼版的工作可以在CAM中进行，也可在输出时进行。

好的光绘系统具有一定的CAM功能，例如线宽较正等工艺处理必须在光绘机上进行的。

（七）、暗房处理

光绘的菲林，需经显影、定影处理、水洗处理方可供后继工序使用。

暗房处理时，要严格控制以下环节：

显影时间：

影响菲林的黑度和反差；时间短，黑度和反差均不够；时间过长，底灰加重。

具体时间的确定由菲林品种、光绘机光强、显影药、环境温度等因素决定。

定影时间：

定影时间不够，则菲林底色不够透明。

水洗时间：

如水洗时间不够，菲林易变黄。

特别注意：

避免手直接接触菲林、切忌划伤菲林药膜。

二、CAD文件转换成Gerber文件及

码表

关于各种CAD软件转换成Gerber文件的详细过程请参阅相关的软件操作说明，这里只是

根据我们的经验提出一些在转换中应注意的问题。

（一）、ProtelforDOS转Gerber时应注意的问题

1、D码匹配的上下限不要设得太宽，这样容易造成偏差太大，致使最小间距无法保证。

2、有时填充区（Fill）转换可能造成错乱。

此时应将D码表中的方型D码全部删除，再重新转换。

D

3、在

D码匹配不上而要求手工匹配时，一定要选方式

3。

4、在圆弧（arc）转换时，步距（ArcQuality）不要设得太小，否则会造成数据量过大，而且圆弧边缘不光滑。

5、阻焊扩大值可以是负值。

6、圆弧转换可以选择圆弧描述还是直线描述。

SoftwareArcs:

on为直线描述，转换时用折线近似园弧。

SoftwareArcs:

off为圆弧描述，真正的园弧描述方式。

对于能够接受圆弧描述的光绘机最好采用圆弧描述。

这样做

Gerber

文件数据量小，光绘圆弧

边缘光滑。

7、当所用

D码超过

24个时，应将

G54

选项打开。

8、当单面焊盘需要打孔时，要将Options\SinglelayerPadHoles项目打开。

9、有些工具软件可以由MAT文件产生完全配置的D码表。

（二）、ProtelforWindows转Gerber时应注意的问题。

1、用PFW可根据PCB文件自动生成D码表。

但该D码表中的D码可能多达数百个，此时应清楚知道你的光绘系统D码的容量是多少。

2、如果采用的D码表不是由PFW自动生成的，以下情况可能导致错误：

①在PFW中可能有大小为0的焊盘或线条；

②有Relief型的焊盘时；

③D码不配置时。

在以上情况下在MAT文件中会出现很大的D码。

3、PFW中有长八角型焊盘，在转换时D码表中不应有此种D码。

因为在现行的多数光绘系

统中都不接受这种定义，出现这种D码会导致错误。

遇到这种情况时应采用填充方式匹配这

种D码。

4、最好采用用户自定义的D码表，而不要用

PFW自动生成的

D码表。

（三）PADS转Gerber时应注意的问题。

1、PADS预设的D码表中的D码容量太小，需要扩充其容量。

2、有的PADS文件需要进行铜皮填充后在转换。

3、由于PADS软件设计线路的特殊性，需要注意观察每图形中要选取哪些元素，避免出现失

误造成转出图形错误。

（四）PowerPCB转Gerber时应注意的问题。

1、有的PowerPCB文件需要进行铜皮填充后在转换。

2、PowerPCB是PADS的Windows版本软件，因此在文件的转换中基本与PADS相同，同样

的问题也是需要注意观察每图形中要选取哪些元素，避免出现失误造成转出图形错误。

三、CAM（计算机辅助制造）

（一）、CAM的概念

大家已有CAD的概念，但在光绘工序中必须要有

CAM的概念。

因为每个厂的工艺流程

和技术水平各不相同，要达到用户的最终要求，必须在制作工艺中做出必要的调整，以达到

用户有关精度等各方面的要求，

而在CAD软件中，有许多工艺处理是无法实现的，

因此CAM

是光绘生产中必不可少的工序。

前面所讲的各项工艺要求，都要在光绘之前做出必要的准备工作。

比如镜相、阻焊扩大、

工艺线、工艺框、线宽调整、中心孔、外形线等问题都要在

CAM这道工序来完成。

（二）、CAM工序的组织

由于现在市面上流行的

CAD软件品种繁多（多达几十种），因此对于CAD工序的管理必须首

先从组织上着手，好的组织将达到事半功倍的效果。

由于Gerber数据格式已成为光绘行业的标准，所以在整个光绘工艺处理中都应以

Gerber数据

为处理对象。

如果以

CAD数据作为对象会带来以下问题。

1、CAD软件种类繁多，如果各种工艺要求都要在

CAD软件中完成，就要求每个操作员都能

熟练掌握每一种CAD软件的操作。

这将要求一个很长的培训期，才能使操作员成为一个熟练

工，才能达到实际生产要求。

这从时间和经济角度都是不合算的。

2、由于工艺要求繁多，有些要求对于某些

CAD软件来讲是无法实现的。

因为

CAD软件是做

设计用的，而没有考虑到工艺处理中的特殊要求，因而无法达到全部的要求。

而

CAM软件是

专门用于进行工艺处理的，做这些工作是最拿手的。

3、现流行的

CAM软件功能强大，但全部是对

Gerber文件进行操作，而无法对

CAD文件操

作。

4、如果用

CAD来进行工艺处理，则要求每个操作员都要配备所有

CAD软件，并对每一种

CAD软件又有不同的工艺要求。

这将对管理造成不必要的混乱。

综上所述，CAM工序的组织应该是以下结构，尤其是大中型的企业：

a、所有的工艺处理统一以Gerber数据为处理对象。

b、每个操作员须掌握CAD数据转换为Gerber数据的技巧。

c、每个操作员须掌握一种或数种CAM软件的操作方法。

d、对Gerber数据文件制定统一的工艺规范。

e、CAM工序可以相对集中由几个操作员进行处理，以便于管理。

合理的组织结构将大大提高管理效率、生产效率，并有效地降低差错率，从而达到提高产品

质量的效果。

（三）、CAM所要作的工作

1、焊盘大小的修正，合拼D码；

2、线条宽度的修正，合拼D码；

3、最小间距的检查；焊盘与焊盘之间、焊盘与线之间、线条与线条之间；

4、孔径大小的检查，合拼；

5、最小线宽的检查；

6、确定阻焊扩大参数；

7、进行镜相；

8、添加各种工艺线，工艺框；

9、为修正侧蚀而进行线宽校正；

10、形成中心孔；

11、添加外形角线；

12、加定位孔；

13、拼版：

旋转、镜相；

14、拼片；

15、图形的叠加处理，切角切线处理；

16、添加用户商标、PCB板的生产周期、UL唛头、板材的安全级别及其它应添加的标识；

（四）、CAM软件

现在常见的CAM软件有以下几种：

1、PCGerber（Ver5.62）

PCGerber在国内流行较早，得到了较为广泛的应用，尤其在北方较为流行。

由于其功能有限，

无法满足日益多样化的要求，近年已被逐步淘汰。

其功能如下：

⑴可以同时操作32个文件。

⑵每个文件都可独立操作，打开、关闭。

⑶可以接受各种Gerber数据格式（基本格式）：

相对坐标，绝对坐标

公制，英制

前补零制式，后补零制式

⑷多个Gerber拼于同一个文件中。

⑸以进行各种编辑操作：

增加、删除、修改。

⑹可以对以下对象进行操作：

Flash、Trace、Arc、Circle、Vertex、Poly、Text。

⑺可以进行窗口操作（Window）、组操作（Group）

⑻可以修改D码

⑼D码有9种形状：

Round园型Square方型Rect矩型

Target靶型Thermal散热盘Donut环型

Octagon八角型OBlong椭圆型Custom自定义

⑽可以进行数据测量。

⑾可以进行单位变换。

⑿可以进行旋转、镜相、拷贝等拼版拼片操作。

⒀可以进行轮廓线填充。

⒁可以接受1000个D码。

其缺陷为：

⑴只能接收自身格式的D码表。

⑵操作速度慢。

⑶编辑功能不强。

2、View2001（Ver3.04）

该软件功能强大，反应速度快，在南方一带较为流行。

它除了

具有以下特点：

⑴编辑功能强大：

PCGerber所具备的功能外，还

a.可以锁定某个元素，

b.可以独立关闭Pad或

Trace，

c.可以将Trace切断，

d.焊盘可以选择单独的颜色,以区别于线条。

⑵显示时放大、缩小操作简单、速度快：

单击鼠标左键放大，

单击鼠标右键缩小。

⑶可以接受扩展Gerber-274X格式（内含D码）。

⑷可以对多达100个文件同时进行操作。

⑸可以接受以下多种CAD文件产生的D码表：

LavenirMentoroptrotechPADSCadenceInteractiveP-CADpRotelZukenOrCADCadStarEagleTangoEE-Designer

⑹可以将钻孔文件（TXT）转换成Gerber文件。

⑺可以将Gerber生成钻孔文件（TXT）。

⑻可以读入HPGL格式文件，转换为Gerber文件。

⑼可以将扩展Gerber分解成基本Gerber和D码表。

⑽D码有15种

Circular圆形Square方型Rectargle矩型

Roundedrect圆角矩型Obround椭圆型Diamond菱型

Blank空白型Heatrelief梅花型Target靶型

DrawObround椭圆型Polygon轮廓线Drawncross十字型

Nctool钻孔型

⑿可将DMPL

Octagon八角型Custom自定义型⑾

文件转换为Gerber文件

可按受

9990

个

D码

3、ECAM

功能强大，但因价格昂贵，应用较少。

4、GCCAM

是目前国内流行的软件中，功能最强的

CAM

软件。

其突出之点是具有了负

D码的概念，突

破了传统的限制。

5、CAM350

这是目前功能最为强大的CAM软件，能适用广泛的复杂要求。

6、Genesis2000

具有强大的自动工艺处理功能，适合于大厂使用。

在制定了统一的工艺规范后，所有的工艺处理都是自动添加的。

可以自动处理阻焊图；

可以自动修改间距。

四、暗房处理

（一）、胶片

现常用的激光光绘机中，其光源多为HeNe气体激光器,这种光源配套使用的菲林分别有以下几种型号:

型号厚度规格生产厂家

LP-6328Ⅱ0.1mm400×290×50420×550×50化工部第二胶片厂RSP-30.1mm400×290×100420×550×100日本Konica

SO4920.17mm12”×18”×100P16”×20”×100P20”×24”×100P20”×26”×100P24”

×30”×100P美国Kodak

IMR0.17mm12”×18”×100P20”×24”×100P20”×26”×100P24”×30”×100P杜邦

（二）、安全灯

由于工作光源为红色激光，因此暗室不能采用红光作安全光,而要采用绿光为安全光。

由

于这种激光片非常敏感，安全灯不能太亮。

安全的要求为3W绿色安全灯，距工作台面2米以

上。

以上各种菲林对光的敏感性不同，其敏感度依次排列为：

LP-6328Ⅱ型、RSP-3型、SO492型、

EKTALNE2000型。

其中以国产的LP-6328Ⅱ型最为敏感,因此对暗室的要求也最高。

（三）、显影、定影药水

现在常用药水有以下几种：

国产华光、国产爱比西、国产科艺、德国AGFA、美国Kodak。

以上的排列也是使用效果的排列顺序，以美国Kodak的药水为最佳。

而国产药水中以广州科

艺生产的效果最好。

许多进口菲林需要使用专用配套药水。

（四）、菲林效果的评定

菲林效果的评定有以下四个方面：

1、大面积黑色的密度（或称黑度）

2、反差对比度

3、线条边缘梯度（是否黑白分明）

4、有无沙眼

国产菲林由于反差系数小，所以反差对比不好,并且黑度不够。

但当加长显影时间后，黑度够

了，但底灰加强，反差不好，线条边缘也不好。

也正是由于光晕大,所以没有沙眼。

美国菲林反差好，黑度大，线条边缘黑白分明，但如果光强调节不好，会有沙眼。

其他品种的菲林效果介于国产华光和美国Kodak之间。

（五）、显影控制

Kodak

显影的控制对菲林的效果是至关重要的。

其中以下几个因素是起决定作用的：

1、药水的浓度：

新药水的浓度较大，显影时间短，制作菲林效果好.旧药水要求显影时间长，

当黑度达到要求后，底灰上升，反差不好.

2、水温度：

药水温度高，显影时间短,反差效果好。

但温度太高会造成过显或菲林变形，线

条边缘光晕大。

3、显影时间：

显影时间的控制对菲林效果有直接的影响，显影时间短，黑度不够；显影时间

加长，底灰加重。

新药水的显影时间短，旧药水显影时间长。

用户必须根据药水的新旧程度调节显影时间。

注意：

如药水太旧，则无法通过改变显影时间来控制菲林效果。

新药水的情况下，各种菲林的显影时间如下：

国产华光LP-6328Ⅱ型：

60秒

各种进口菲林；15～60秒

（六）、定影的控制

定影时间必须控制在60秒以上。

当药水浓度降低时，应适当加长定影时间。

当药水过于陈旧时，银粉沉淀会加重底灰，必须更换药水。

（七）、水洗

经定影处理后的菲林，需经大量流水冲洗。

如果水洗不充分，菲林干了之后会变色。

（八）、暗房处理中应注意的问题

1、在各处理环节中，必须认真保护菲林药面不被划伤。

尤其在菲林未干之前，非常容易划伤。

2、工作菲林不要长时间暴露在安全灯光下，这样会加重底灰。

3、菲林应保持干燥，潮湿的菲林底灰加重。

4、定影药水不要滴入显影药水中。

5、AGFA菲林制作完毕后，略带蓝色，干燥后逐渐变透明；

Kodak

菲林制作完毕后，带微黄

色。

五、特殊问题

（一）、Gerber文件生成焊盘中心孔

在用普通方法处理Gerber文件生成中心孔的时候，存在着两种危险性：

1、当D码不匹配时，应该有孔的地方没有孔，造成丢孔。

这些问题是由Gerber数据的特性所决定的。

除非光绘机所能容纳的

本无法达到D码完全匹配，只要D码不匹配，就存在这种危险性。

D码是无限制的，否则根

2、一些不该有孔的

而在某些CAD软件生成

是不可避免的。

Flash，产生中心孔，造成断线。

Gerber文件时，会在某种线条两端加上

Flash，因此第二种危险性也

因为这两种因素，要准确地生成中心孔必须根据钻孔文件来生成中心孔，用钻孔文件形成圆形中心孔，以此来擦除线路图形，方可生成完全正确的图形。

（二）、AutoCAD设计的PCB文件转换为Gerber文件

AutoCAD是一个通用的CAD软件,并不是专业的PCB-CAD软件,因此它无法生成Gerber文件。

因此AutoCAD的文件无法直接光绘，必须通过某些CAM软件提供了桥梁转换为Gerber文件。

在AutoCAD中可将文件转换成绘图仪文件，而绘图仪文件为标准格式，可以被很多软件所接受。

1、通过View2001将AutoCAD文件转换为Gerber文件

View2001正是这样一个软件，它可以接受HPGL文件格式。

由此产生了以下的途径将

文件转换Gerber文件：

AutoCAD

①AutoCAD中将文件输出生成HPGL文件；

②在View2001中读入HPGL文件；

③在View2001中修改D码，使图形达到满意效果；

④在View2001中将文件存盘为Gerber格式并生成D码表。

2、通过PCBTools将AutoCAD文件转换为Protel文件

①在AutoCAD中，将文件输出生成HPGL文件：

②用PCBTOOLS将HPGL文件转换为Protel的PCB文件。

3、通过CAM350将AutoCAD文件转换为Gerber文件

①在AutoCAD中将文件输出为DXF格式；

②在CAM350中读入DXF格式；

③在CAM350中修改有关参数；

④在CAM350中将文件输出为Gerber格式。

六、菲林的变形

由于PCB的要求日益提高，精度要求越来越高，对光绘机的定位精度要求也日益提高。

在这种情况下菲林的变形已成为重要的影响因素。

菲林的变形受湿度和温度变化的影响，其中温度变化的影响比温度变化的影响大。

当环境变

化时，菲林吸收水份迅速彭胀变长；但是当环境回复原状时，菲林却需要很长的时间才能回

复原来的尺寸。

因此在要求高的工厂，当环境发生变化后要求菲林静置24小时后才能使用。

以下是菲林的变化因数：

湿度变化因数：

其含意是：

湿度每变化

1℃时菲林变化0.015%。

根据计算660mm长的菲林在湿度变化

1℃时，其长度变化

0.05mm。

这已远远超过了光绘机的定位精度。

温度变化因数：

其含意是：

湿度每变化

1℃时菲林变化0.015%。

根据计算660mm长的菲林在湿度变化

1℃时，其长度变化

0.05mm。

七、Gerber文件

Gerber文件是光绘机专用的标准文件格式。

现有

274D、274X两种常用格式。

Gerber文件起源于矢量式光绘机，所以具有分立的

D码表。

Gerber-274D是由Gerber文件和分立的D码表文件组成的。

Gerber文件只描述基本元素的位

置，并不描述其形状和大小；而

D码表负责描述基本元素的形状和大小。

Gerber-274X将D码表变为内含的，为使用提供极大的便利。

Gerber文件的常用基本元素主要有：

Flash、线条、圆弧、轮廓线。

D码的常用形状有：

圆形、椭圆、方形、长方形、圆角长方、八角形、自定义形。

Gerber文件可以是多层叠加的，叠加可以是擦除方式，以此来构成复杂的图形。

八、光绘系统的技术指标

（一）、硬件指标

1、定位精度

定位精度指的是绝对对位精度。

绝对对位精度是指光绘机所绘菲林的尺寸与绝对尺寸间的误

差。

如果该误差是线性的，则可通过软件进行调整，这是光绘机决定性的指标。

所谓“决定

性指标”指的是：

如果这一指标无法达到要求，则该光绘机根本无法使用。

它直接影响光绘

菲林与数控钻的重合度。

定位精度是国产光绘机的难点，正是这一指标影响了国产光绘的品质。

所以这一指标是用户

选择国产光绘机时的最关键指标。

目前进口光绘机的最高指标是0.01mm，国产光绘机的最高

指标是0.015mm，而许多国产光绘机还无法达到0.02mm的最低要求。

2、重复精度

重复精度就是相对对位精度，