电子厂顶岗实习毕业设计（论文）PCB电路板设计

摘 要近年来中国印刷电路板(PCB)产业，已经成为全球最大生产地区，近6年连续保持超过2成的高成长率，电路板有了更广阔的国内外市场空间。某某电子股份有限公司是一家著名的印刷电路板厂其产品将涵盖所有的PCB种类。公司所生产的电路板产品已被广泛应用于网络通讯，个人通讯，手机PDA，网络基础设施，数据存储，汽车及航空领域。很多PCB行业专家从事多年的研究工作，尽量从制造中控制品质，在制造中把关，把问题在中途解决，这无疑成为该行业的一大趋势。本文跟随趋势，通过在PCB制造中有关品质控制的几个方面的简单说明来点出行业对PCB的各方面的要求。关键词：PCB电路板；流程；设计；生产；应用目 录摘 要I1 前 言11.1 某某电子股份有限公司概述11.2 某某电子产品概述21.2.1 PCB电路板概述21.2.2 设计岗位生产设备概述31.3 本论文的目的和任务42 PCB的生产62.1 PCB的概述62.1.1 PCB的设计62.1.2 PCB设计基本概念82.2 PCB生产制造的基本流程113 生产PCB的系统软件163.1 光绘系统163.1.1 光绘数据的产生163.1.2 光绘数据格式173.1.3 光绘软件183.1.4 光绘机193.1.5 光绘机的环境203.1.6 光绘机的使用注意事项203.2 计算机辅助制造213.2.1 CAM系统的主要功能213.2.2 CAM系统的典型223.2.3 CAM自动化工序233.2.4 CAM自动化工序的好处233.3 Genesis 2000软件介绍243.3.1 Genesis2000特性介绍273.3.2 Genesis 强大的编辑和修改功能273.3.3 Genesis 指令记录器304 PCB的作用344.1 PCB的作用344.2 PCB的运用354.2.1 PCB在电子设备中的地位和功能364.2.2 废弃PCB的再利用364.2.3 开展废弃PCB再利用的主要方面374.2.4 开展废弃PCB再利用所要把握的原则374.2.5 废弃PCB中卤素成分的脱除385 PCB的发展415.1 PCB的发展史415.2 PCB是我发展前景426岗位实践总结45致 谢46参考文献47471 前 言1.1 某某电子股份有限公司概述某某电子股份有限公司是台湾楠梓电子，香港碧景公司与中新苏州工业园区创投公司，昆山开发区资产管理公司共同投资设立的中外合资股份有限公司。目前总投资额为2亿美元，注册资本金6.12亿人民币。某某电子股份有限公司是某某集团走向全球化的坚实的一步，公司将投资5亿美元，将某某电子股份有限公司打造成世界级的印刷电路板(PCB)厂，其产品将涵盖所有的PCB种类。目前，某某电子股份有限公司旗下四个厂已全面启动，公司所生产的电路板产品已被广泛应用于网络通讯，个人通讯，手机PDA，网络基础设施，数据存储，汽车及航空领域。目前公司的主要客户有CISCO、MOTOROLA、NOKIA、IBM、HP、SIMENS、ALCATEL、LUCENT、TCL、SONY、波导、华为科技等国内外知名公司。公司历史：1993年十二月母公司楠梓电子股份有限公司获准透过信托方式，转投资江苏昆山某某电子有限公司，取得其10%股权。1994年九月获准再透过信托方式，增加转投资江苏昆山某某电子有限公司，取得其50%股权(共取得其60%股权)。1995年十月本公司建厂完成，正式量产。十二月注册资金由2000万美元增至3360万美元。1996年六月业绩突破1000万人民币。十二月通过ISO9002品质认证。1997年八月业绩突破4200万人民币。十月二期厂房竣工，厂房总面积为68,000平方米。 业绩突破4400万人民币。十一月三期厂房破土动工兴建，完工后厂房总面积将达到88,000平方米。1999年七月通过QS9000质量体系认证。十二月通过ISO14001环境质量体系认证。2002年十二月通过历次增资，注册资金达到6.12亿人民币。2003年二月顺利转制，成为台湾楠梓电子、香港碧景公司与中新苏州工业园区创投公司、昆山开发区资产管理公司共同投资的中外合资股份有限公司。2004年九月通过ISO9001(2000版)品质认证。通过ISO/TS16949品质认证。十二月通过AS9100B品质认证。1.2 某某电子产品概述1.2.1 PCB电路板概述1.单面板单面板（Single-Sided Boards） 在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。2.双面板这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。3.多层板为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果仔细观察主机板，还是可以看出来。 1.2.2 设计岗位生产设备概述1.电路板雕刻机方便快捷该套设备制作一块PCB板仅需要几十分钟，让设计人员的灵感立刻变成实物，同时也避免了传统做法过程中，单块电路板的价格高、成本高和周期长的缺陷。双面PCB制造系统多功能性该套设备中的核心设备电路板刻制机可制作数字，模拟，数模混合电路板；也可加工射频微波电路板；可以刻制铝质，塑料面板，铭牌，可以刻制聚酰亚胺柔性材料，在微波电路上挖盲槽；可以准确控制深度雕铣材料，对已装配元件的电路板进行修理，分切等，其强大的功能得到了众多用户所认可和满意。PCB制板系统高精度最小导线宽度：0.1mm(4mils)；最小绝缘间距：0.1mm(4mils)；钻孔最小孔径：0.15mm(6mils)；传动分辨率：0.25um(0.01mil)，完全彰显了系出名门的品质。 PCB制版系统直观性强整个制作过程清晰可见，更加适合教学演示的要求。 PCB制作设备高稳定性该套设备中核心设备为德国进口设备，经久耐用，特别是具有全自动换刀功能，使加工的整个过程更加精确和方便。 PCB制作系统2.冲压机：冲压机是利用压缩空气泵提供的压缩空气经电磁阀进入气缸,带动活塞传动到主轴上使主轴形成向下运动,从而形成冲力,使工件在模具中产生规定的变形而达到加工的目的。该设备上还添加了电器控制部分。大大提高了工作的效率。3.AOI光学检测仪由于新兴产业的兴起，如IC、PCB、LCD、BGA和光通讯产品等，需要百分百全检，目前一些检验设备，常常是用于离线抽检，对人的依赖性很高，机械视觉（Machine Vision）为运用在生产制造过程中的检查称为自动光学检查（Automated Optical Inspection，AOI）。自动光学检测的仪器系统组成包括照明系统、取（摄）像系统、机电控制系统、影像处理等四大主要部分。照明系统着重在光源选择，常用光源包括可见光检测（以LED光源为主）和X光检测等两类。取向系统包括镜头、CCD相机、影像撷取卡的选用。机电控制系统包括照明、取像曝光、定位平台等选用。影像处理与分析包括影像前处理、3D重建、图形辨识（Pattern Recognition）、瑕疵分类、瑕疵验证（Verification）等。AOI检测的核心主要分为两部分：光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像：通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持，因为各种缺陷需要不同的计算方法用计算机进行计算和判断。4.冲孔机冲孔机，又叫CCD冲孔机， 很多人叫做打靶机，日本、台湾、广东一带称为穿孔机、穿眼机或者点眼机，还有很多人称为射孔机、冲靶机等，其实都是指的同一种产品。 冲孔机按照自动化程度可分为手动冲孔机、自动定位/对位冲孔机、 全自动冲孔机、超级全自动冲孔机等。 按照加工对象的不同可分为软板冲孔机和薄膜开关冲孔机等。 作为专业的冲孔机生产厂家，西安飞尔达公司所生产的冲孔机 主要是为电路板、线路板、印刷板、菲林片和薄膜开关、铝基板等打孔，请其它需要为钢铁板、木板、地板等打孔的客户勿误。1.3 本论文的目的和任务本文是对PCB设计制造岗位实践的论述，主要把从事的PCB制造的详细阐述，充分展现出在岗位实践期间内对本行业的认识以及从中所学习到的知识的应用。在本文开始对昆山某某电子股份有限公司的产品PCB电路板的种类以及工厂生产设备等进行了介绍。接下来主要是对PCB的生产，生产PCB的系统软件，PCB在日常生活的应用，PCB的发展等方面进行详细阐述。2 PCB的生产2.1 PCB的概述2.1.1 PCB的设计PCB的原材料：覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料。它用作支撑各种元器件，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。PCB就是印刷电路板（Printed circuit board，PCB）,简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。据Time magazine 最近报道，中国和印度属于全球污染最严重的国家。为保护环境，中国政府已经在严格制定和执行有关污染整治条理，并波及到PCB产业。许多城镇正不再允许扩张及建造PCB新厂，例如：深圳关内少量并以高精密手工为主，如南山区马家龙工业区的深圳市靖邦科技有限公司，关外则以批量设备生产为主。而东莞已经专门指定四个城镇作为“污染产业”生产基地，禁止在划定的区域之外再建造新厂。如果在某样设备中有电子零件，它们都是镶在大小各异的PCB上的。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板（上头没有零件）也常被称为"印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）"。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆（solder mask）的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side） 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装 如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头（edge connector）金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的 印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的基础零件。 印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。 2.1.2 PCB设计基本概念1、尽量少用过孔一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。 2、丝印层（Overlay） 为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。3、SMD的特殊性 Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 4、网格状填充区（External Plane ）和填充区(Fill) 正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 5、焊盘( Pad） 焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则：（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大；（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍；（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大02- 04毫米。 6、各类膜（Mask) 这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 7、飞线，飞线有两重含义： 自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计. 印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 标准的PCB长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。在PCB设计中，其实在正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下就是PCB设计主要的流程：系统规格 首先要先规划出该电子设备的各项系统规格。包含了系统功能，成本限制，大小，运作情形等等。系统功能区块图 接下来必须要制作出系统的功能方块图。方块间的关系也必须要标示出来。将系统分割几个PCB 将系统分割数个PCB的话，不仅在尺寸上可以缩小，也可以让系统具有升级与交换零件的能力。系统功能方块图就提供了我们分割的依据。像是计算机就可以分成主机板、显示卡、声卡、软盘驱动器和电源等等。决定使用封装方法，和各PCB的大小 当各PCB使用的技术和电路数量都决定好了，接下来就是决定板子的大小了。如果PCB设计的过大，那么封装技术就要改变，或是重新作分割的动作。在选择技术时，也要将线路图的品质与速度都考量进去。2.2 PCB生产制造的基本流程1.菲林底版菲林底版是印制电路板生产的前导工序，菲林底版的质量直接影响到印制板生产质量。在生产某一种印制线路板时，必须有至少一套相应的菲林底版。印制板的每种导电图形（信号层电路图形和地、电源层图形）和非导电图形（阻焊图形和字符）至少都应有一张菲林底片。通过光化学转移工艺，将各种图形转移到生产板材上去。菲林底版在印制板生产中的用途如下：（1）图形转移中的感光掩膜图形，包括线路图形和光致阻焊图形。（2）网印工艺中的丝网模板的制作，包括阻焊图形和字符。（3）机加工（钻孔和外型铣）数控机床编程依据及钻孔参考。 随着电子工业的发展，对印制板的要求也越来越高。印制板设计的高密度，细导线，小孔径趋向越来越快，印制板的生产工艺也越来越完善。在这种情况下，如果没有高质量的菲林底版，能够生产出高质量的印制电路板。现代印制板生产 要求菲林底版需要满足以下条件：（1）菲林底版的尺寸精度必须与印制板所要求的精度一致，并应考虑到生产工艺所造成的偏差而进行补偿。（2）菲林底版的图形应符合设计要求，图形符号完整。（3）菲林底版的图形边缘平直整齐，边缘不发虚；黑白反差大，满足感光工艺要求。（4）菲林底版的材料应具有良好的尺寸稳定性，即由于环境温度和湿度变化而产生的尺寸变化小。（5）双面板和多层板的菲林底版，要求焊盘及公共图形的重合精度好。（6）菲林底版各层应有明确标志或命名。（7）菲林底版片基能透过所要求的光波波长，一般感光需要的波长范围是3000-4000A。以前制作菲林底版时，一般都需要先制出照相底图，再利用照相或翻版完成菲林底版的制作。今年来，随着计算机技术的飞速发展，菲林底版的制作工艺也有了很大发展。利用先进的激光光绘技术，极大提高了制作速度和底版的质量，并且能够制作出过去无法完成的高精度、细导线图形，使得印制板生产的CAM技术趋于完善。2.基板材料覆铜箔层压板（Copper Clad Laminates，简写为CCL），简称覆铜箔板或覆铜板，是制造印制电路板（以下简称PCB）的基板材料。目前最广泛应用的蚀刻法制成的PCB，就是在覆铜箔板上有选择的进行的蚀刻，得到所需的线路的图形。覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印制板的性能、质量和制造成本，在很大程度上取决于覆铜箔板。3.基本制造工艺流程印制板按照导体图形的层数可以分为单面、双面和多层印制板。（1）单面板的基本制造工艺流程如下：覆箔板->下料->烘板（防止变形）->制模->洗净、烘干->贴膜(或网印) >曝光显影(或抗腐蚀油墨) ->蚀刻->去膜->电气通断检测->清洁处理->网印阻焊图形（印绿油）->固化->网印标记符号->固化->钻孔->外形加工->清洗干燥->检验->包装->成品。（2）双面板的基本制造工艺流程如下：近年来制造双面孔金属化印制板的典型工艺是SMOBC法和图形电镀法。在某些特定场合也有使用工艺导线法。图形电镀工艺流程：覆箔板->下料->冲钻基准孔->数控钻孔->检验->去毛刺->化学镀薄铜->电镀薄铜->检验->刷板->贴膜(或网印)->曝光显影(或固化)->检验修板->图形电镀(Cn十SnPb)->去膜->蚀刻->检验修板->插头镀镍镀金->热熔清洗->电气通断检测->清洁处理->网印阻焊图形->固化->网印标记符号->固化->外形加工->清洗干燥->检验->包装->成品。流程中“化学镀薄铜 -> 电镀薄铜”这两道工序可用“化学镀厚铜”一道工序替代，两者各有优缺点。图形电镀-蚀刻法制双面孔金属化板是六、七十年代的典型工艺。八十年代中裸铜覆阻焊膜工艺(SMOBC）逐渐发展起来，特别在精密双面板制造中已成为主流工艺。 SMOBC板的主要优点是解决了细线条之间的焊料桥接短路现象，同时由于铅锡比例恒定，比热熔板有更好的可焊性和储藏性。制造SMOBC板的方法很多，有标准图形电镀减去法再退铅锡的SMOBC工艺；用镀锡或浸锡等代替电镀铅锡的减去法图形电镀SMOBC工艺；堵孔或掩蔽孔法SMOBC工艺；加成法SMOBC工艺等。下面主要介绍图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺和堵孔法SMOBC工艺流程。 图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺法相似于图形电镀法工艺。只在蚀刻后发生变化。双面覆铜箔板->按图形电镀法工艺到蚀刻工序->退铅锡->检查->清洗 ->阻焊图形->插头镀镍镀金->插头贴胶带->热风整平->清洗->网印标记符号->外形加工->清洗干燥->成品检验->包装->成品。堵孔法主要工艺流程如下:双面覆箔板->钻孔->化学镀铜->整板电镀铜->堵孔->网印成像(正像)->蚀刻->去网印料、去堵孔料->清洗->阻焊图形->插头镀镍、镀金->插头贴胶带->热风整平->下面工序与上相同至成品。此工艺的工艺步骤较简单、关键是堵孔和洗净堵孔的油墨。在堵孔法工艺中如果不采用堵孔油墨堵孔和网印成像，而使用一种特殊的掩蔽型干膜来掩盖孔，再曝光制成正像图形，这就是掩蔽孔工艺。它与堵孔法相比，再存在洗净孔内油墨的难题，但对掩蔽干膜有较高的要求。SMOBC工艺的基础是先制出裸铜孔金属化双面板，再应用热风整平工艺。4.PCB工程制作：对于PCB印制板的生产来说，因为许多设计者并不了解线路板的生产工艺，所以其设计的线路图只是最基本的线路图，并无法直接用于生产。因此在实际生产前需要对线路文件进行修改和编辑，不仅需要制作出可以适合本厂生产工艺的菲林图，而且需要制作出相应的打孔数据、开模数据，以及对生产有用的其它数据。它直接关系到以后的各项生产工程。这些都要求工程技术人员要了解必要的生产工艺，同时掌握相关的软件制作，包括常见的线路设计软件如：Protel、Pads2000、Autocad等等，更应熟悉必要的CAM软件如：View2001、CAM350；GCCAM等等，CAM应包括有PCB设计输入，可以对电路图形进行编辑、校正、修理和拼版，以磁盘为介质材料，并输出光绘、钻孔和检测的自动化数据。5.PCB工程制作的基本要求PCB工程制作的水平，可以体现出设计者的设计水准，也可以反映出印制板生产厂家的生产工艺能力和技术水平。同时由于PCB工程制作融计算机辅助设计和辅助制造于一体，要求极高的精度和准确性，否则将影响到最终板载电子品的电气性能，严重时可能引起差错，进而导致整批印制板产品报废而延误生产厂家合同交货时间，并且蒙受经济损失。因此作为PCB工程制作者，必须时刻谨记自身的责任重大，切勿掉以轻心，务必仔细、认真、再仔细、再认真。在处理PCB设计文件时，应该仔细检查：接收文件是否符合设计者所制定的规则？能否符合PCB制造工艺要求？有无定位标记？线路布局是否合理？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，能否满足生产要求。元件在二维、三维空间上有无冲突？印制板尺寸是否与加工图纸相符？后加在PCB图形中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。对一些不理想的线形进行编辑、修改。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。等等 3 生产PCB的系统软件3.1 光绘系统3.1.1 光绘数据的产生PCB设计完成因为PCB板形太小，不能满足生产工艺要求，或者一个产品由几块PCB组成，这样就需要把若干小板拼成一个面积符合生产要求的大板，或者将一个产品所用的多个PCB拼在一起而便于生产电装。前者类似于邮票板，它既能够满足PCB生产工艺条件也便于元器件电装，在使用时再分开，十分方便；后者是将一个产品的若干套PCB板拼装在一起，这样便于生产，也便于对一个产品齐套，清楚明了。PCB板生产的基础是菲林底版。早期制作菲林底版时，需要先制作出菲林底图，然后再利用底图进行照相或翻版。底图的精度必须与印制板所要求的一致，并且应该考虑对生产工艺造成的偏差进行补偿。底图可由客户提供也可由生产厂家制作，但双方应密切合作和协商，使之既能满足用户要求，又能适应生产条件。在用户提供底图的情况下，厂家应检验并认可底图，用户可以评定并认可原版或第一块印制板产品。底图制作方法有手工绘制、贴图和CAD制图。随着计算机技术的发展，印制板CAD技术得到极大的进步，印制板生产工艺水平也不断向多层，细导线，小孔径，高密度方向迅速提高，原有的菲林制版工艺已无法满足印制板的设计需要，于是出现了光绘技术。使用光绘机可以直接将CAD设计的PCB图形数 据文件送入光绘机的计算机系统，控制光绘机利用光线直接在底片上绘制图形。然后经过显影、定影得到菲林底版。使用光绘技术制作的印制板菲林底版，速度快，精度高，质量好，而且避免了在人工贴图或绘制底图时可能出现的人为错误，大大提高了工作效率，缩短了印制板的生产周期。使用我公司的激光光绘机，在很短的时间内就能完成过去多人长时间才能完成的工作，而且其绘制的细导线、高密度底版也是人工操作无法比拟的。按照激光光绘机的结构不同，可以分为平板式、内滚桶式（Internal Drum）和外滚桶式（External Drum）。宇之光公司的系列光绘机产品均为国际流行的外滚筒式。 光绘机使用的标准数据格式是Gerber-RS274格式，也是印制板设计生产行业的标准数据格式。Gerber格式的命名引用自光绘机设计生产的先驱者-美国Gerber公司。 光绘图数据的产生，是将CAD软件产生的设计数据转化称为光绘数据（多为Gerber数据），经过CAM系统进行修改、编辑，完成光绘预处理（拼版、镜像等），使之达到印制板生产工艺的要求。然后将处理完的数据送入光绘机，由光绘机的光栅（Raster）图象数据处理器转换成为光栅数据，此光栅数据通过高倍快速压缩还原算法发送至激光光绘机，完成光绘。3.1.2 光绘数据格式光绘数据格式是以向量式光绘机的数据格式Gerber数据为基础发展起来的，并对向量式光绘机的数据格式进行了扩展，并兼容了HPGL惠普绘图仪格式，Autocad DXF、TIFF等专用和通用图形数据格式。一些CAD和CAM开发厂商还对Gerber数据作了扩展。以下对Gerber数据作一简单介绍。 Gerber数据的正式名称为Gerber RS-274格式。向量式光绘机码盘上的每一种符号，在Gerber数据中，均有一相应的D码（D-CODE）。这样，光绘机就能够通过D码来控制、选择码盘，绘制出相应的图形。将D码和D码所对应符号的形状，尺寸大小进行列表，即得到一D码表。此D码表就成为从CAD设计，到光绘机利用此数据进行光绘的一个桥梁。用户在提供Gerber光绘数据的同时，必须提供相应的D码表。这样，光绘机就可以依据D码表确定应选用何种符号盘进行曝光，从而绘制出正确的图形。 在一个D码表中，一般应该包括D码，每个D码所对应码盘的形状、尺寸、以及该码盘的曝光方式。以国内最常用的电子CAD软件Protel的某D码表为例，其扩展名为.APT，为ACSII文件，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。用户或企业设计部门，往往出于各方面的考虑，只愿意提供给生产制造部门电路板的Gerber文件。Gerber文件是所有电路设计软件都可以产生的文件，在电子组装行业又称为模版文件（stencil data）,在PCB制造业又称为光绘文件。可以说Gerber文件是电子组装业中最通用最广泛的文件格式。因此对于一个电子生产企业，拥有一个能够处理Gerber文件的电脑辅助制造CAM软件是非常重要的，它对安排产品生产的准备、制造及测试各工序都有辅助提高质量的作用。Gerber文件是EIA的标准格式，分RS274-D和RS274-X两种，其中RS274-X是RS274-D的扩展文件。生产制造部门在条件许可的情况下，应当尽可能要求用户或设计部门提供RS274-X的Gerber文件，这样有利于各工序的生产准备。3.1.3 光绘软件宇之光光绘软件支持Gerber RS-274d、RS-274X等数据格式，能够直接处理现行所有的PCB CAD软件的Gerber或者Plot文件格式。界面友好，工艺参数处理详尽，所见即所得的排版处理，支持多种分辨率和光绘设备的选择，模拟打印及光绘预演功能，易学易用，适用性高，为用户提供了很大便利。软件安装后只要不是误删除或其它非人为因素（如感染计算机病毒等）破坏，可稳定的长期使用。在作好备份的前提下，软件使用时注意以下几点：1、光绘软件使用过程中，注意光绘文件的有序保存，最好不要将Gerber文件、光栅文件、临时文件等非程序文件置于软件安装目录中，以免删除时误删掉程序文件，破坏软件的运行。2、软件可以运行在DOS操作系统，也可以运行在WINDWOS9X的DOS窗口模式下。读取文件时，应输入完整的路径和文件名称。软件的设置参数一旦设定好以后不要轻易更改，以免影响光栅文件精度和绘制出的菲林精度。3、进行文件的排版操作以前，应加载鼠标驱动程序，以便利用鼠标进行排版操作。当排版图层过少，不够排满整幅菲林时，可以先将已处理好的文件存盘，以备下次调入和其它文件共同排版。排版、存盘时尽量选择在WINDWOS9X的DOS窗口模式下进行，以免在DOS环境下排版存盘时因DOS内存管理序的不足而引起死机。排版时尽量遵循先左后右，先上后下的顺序，便于不满整幅菲林时方便对菲林底片进行剪裁。4、光栅化的完成，则应在DOS环境下完成，充分利用DOS的单一任务进程，尽量避免选择在WINDWOS9X 的DOS窗口模式下进行。5、存储光栅文件的分区应保证尽可能大的硬盘剩余空间，并且经常利用磁盘碎片整理程序对硬盘进行整理，减少文件碎片的产生。光栅化完成以后，应反复预演多次，确保光栅文件无破裂，无缺口等情况出现，然后再发排输出。6、进入光绘系统前的光绘Gerber文件处理，充分利用光绘辅助软件处理掉多余的元素，减小文件数据量。需要填充的部位，尽量采用水平横方向软件填充对于复杂的元素（如圆弧、自定义焊盘等），要在光绘辅助软件中仔细修改、编辑。经过上述步骤的处理，可以降低光栅文件的出错率，大大减少光栅化所需要的时间。7、老版本光绘软件V2.0-V2.8，光栅化时只支持英制（English）、前导零（Leading）、整数小数位（2、3）、绝对坐标（Absolute）这种数据结构的Gerber格式，通常以V2001的扩展Gerber（Extend Gerber）格式（常在数据量较大时采用）和MDA（MDA Auto plot）格式（常在数据量较小时采用）为主。 新版本的光绘软件则无此问题。8、软件安装采用加密手段，因此不要轻易变更电脑主机的硬件设备，以免软件 校验出错无法运行。软件安装盘请妥善保存，便于在软件被破坏时加以恢复。 3.1.4 光绘机激光光绘机是集激光光学技术、微电子技术和超精密机械于一体的的照排产品，用于在感光菲林胶片上绘制各种图形，图像，文字或符号。下面以宇之光公司的激光光绘机（简称光绘机）产品为例进行简单介绍。工作原理：宇之光光绘机采用He-Ne激光作为光源，声光调制器作激光扫描的控制开关。图形信息经驱动电路控制声光调制器来偏转，被调制的I级四路衍射激光经过物镜聚焦在滚筒表面，滚筒高速旋转作纵向主扫描，激光扫描平台横移作横向副扫描，两方向的扫描合成实现将计算机内部处理的图文信息以点阵形式还原，在底片上感光成像。激光光绘机采用激光作光源，有容易聚焦、能量集中等优点，对瞬间快速的底片曝光非常有利，绘制的菲林底版导线图形边缘整齐，反差大，不虚光。曝光采用扫描方式，绘片时间短。宇之光光绘机采用世界上流行的外滚筒激光扫描式，菲林采用真空吸附方式固定于滚筒上。由于外滚筒式激光扫描光绘机具有精度高、速度快、操作方便、加工精度容易保证、可靠性好等特点，因此是当今光绘行业的主流。 3.1.5 光绘机的环境光绘机属于精密仪器类产品，对环境条件有较严的要求，应安放在清洁、有安全绿灯的暗室机房内固定使用。通常机房暗室要求与冲洗底片的暗室分开，以减少冲片药水气体对光绘机的侵蚀。具体要求如下：（1）电源：220V+5%，50Hz（配备稳压净化电源）；（2）温度：20OC+10%；（3）湿度：4080%（+20OC）；（4）工作现场应无强烈震动、强磁场、强电场干扰及腐蚀性物体。（5）应有良好的接地系统，外壳必须与大地相联，接地电阻不大于4欧姆。（6） 使用带真空气泵的机器时，真空气泵的电源不允许与机房电源共享，气泵应安装在室外。（7）发排系统应共享同一电源及地线。 3.1.6 光绘机的使用注意事项（1）小心搬运，耐心开箱，切忌重砸猛摔。（2）光绘机外壳必须接地，接地电阻小于4欧姆。（3） 必须在关机状态下才允许插拔光绘机和计算机之间的接口电缆线和接口控 制卡。（4）光绘机应远离强电场、强磁场和腐蚀性气体。（5）激光点亮时，千万不要将眼睛直接对视激光光束。切记！切记！（6） 在电源开启情况下，切勿触摸激光管电极和电源盘中的高压部分，不允许带电插拔各线路插头。（7）注意在上下片操作过程中防止插伤软片（菲林）。光绘菲林时记得先开启真空气泵，并将菲林吸附牢固，防止打片。如果为非标准规格菲林胶片或者未连接真空气泵，则应该在对应前后气槽的软片2端粘贴胶带，以便使菲林与滚筒紧密包合。 3.2 计算机辅助制造计算机辅助制造技术，英文名称为Computer Aided Manufacturing，简称CAM，是一种由计算机控制完成生产的先进技术。计算机技术的发展和激光绘图机的出现，使得PCB的计算机辅助制造技术走向了使用。CAM技术使印制板的设计生产上了一个新的台阶，一些过去无法实现的功能得以实现。各种CAM系统一般都能对光绘数据（Gerber数据）进行处理，排除设计中的各种缺陷，使设计更易于生产，大大提高了生产质量。 3.2.1 CAM系统的主要功能1、编辑功能：（1）添加焊盘、线条、圆弧、字符等元素，生成水滴焊盘。（2）修改焊盘、线条尺寸。（3）移动焊盘、线条、尺寸等。（4）删除各种图形，自动删除没有电气联接的焊盘和过气孔。（5）阻焊漏线自动处理。（6）网印字符盖焊盘自动处理。2、拼版、旋转和镜像。3、添加各种定位孔。4、生成数控钻床钻孔数据和铣外形数据。5、计算导体铜箔面积。6、其它相关的各类数据。 3.2.2 CAM系统的典型在微机CAM系统中，具有代表性的是LAVENIR公司开发的View2001软件。View2001是由一系列实用光绘数据处理程序组成的微机CAM系统，可在DOS平台以及WINDOWS9X的DOS窗口下运行。其中包含多个主要程序，这里简单介绍其中的V2001.EXE。 V2001.EXE是一个功能比较完善的Gerber数据编辑软件，能够读取各种类型的Gerber数据文件，包括Gerber基本格式和各种Gerber的扩展格式，支持多种CAD系统产生的Gerber数据及D码表，并对之进行编辑、修改，最多可以同时处理99层数据。V2001可以识别Lavenir，PADS，P-CAD，ORCAD，Tango，Protel，Mentor等10余种CAD和CAM系统所产生的D码表，易于操作。V2001的主要功能有：（1） 删除、移动、添加线条、焊盘、圆弧、字符等图形。（2） 简单拼版。（3） 各层之间图形、数据的传递转换。（4） 字符处理，自动清除字符丝网印网层上与焊盘重叠部分的字符。（5） 阻焊处理、自动处理漏线条的阻焊。（6）焊膏网版处理，自动生成表面贴装元件的焊膏网版图形。V2001能够很好地完成对光绘数据的处理，有较强的应变能力，可以处理各种CAD软件生成的Gerber数据，只是用户界面不太友善，软件操作采用命令方式，需要记忆的命令较多，而且比较复杂，初学比较困难。但一旦掌握，即可自如应付目前绝大多数的印制板工程制作的需要。 3.2.3 CAM自动化工序虽然CAM系统在PCB业界中不断增加，但是为什么还有很多厂商不愿意把工序自动化呢？有些相信他们现有的CAM软体已可达到要求、并不需要自动化。其它的则缺乏重点，无法界定什么工序需要自动化，或者无法产生他们所需要的自动化软体。无可置疑，一些走在前端的厂商已正在享受工序自动化带来的极大的好处，包括提升产能、增进资料质量和缩短培训时间。第一个问题要问的是：为什么需要自动化？为什么CAM系统就不能配备所有所需的自动化功能，而我只需要按正确的键钮来达到自动化？要回答这些问题是很容易的。世上没有一个人是用同一样的方法来做同一件事的。每一个厂商都用很不同的方法来使用CAM系统。举个例子：在排板的时候，每一个厂商都用很不同的符号、靶标、字符等，放在不同的板边位置。这就是为什么CAM系统只能提供基本的功能，让用户加入这些资料而没有自动化的功能。3.2.4 CAM自动化工序的好处提升产量：无论有多少层的排板，自动化可以把一小时的排板时间缩短到三分钟。资料质量：所有资料都用同一种方法来处理。操作者的培训：当大部分的工序已经自动化时，培训一个新的操作人员是一件很容易的事情。工作流程和工序都已在软体内定义好，操作人员只要作出几项决定便可完成复杂的工序。一个好的自动化需要什么样的条件呢？明显的，如果CAM系统提供script 功能的话，我们便能完成基本的自动化。自动化可以达到什么样的程度，完全依赖CAM资料库内所能储存的资料质和量。例如要写出把某个钻孔层内的资料分为导通孔和非导通孔的话，只要资料库内已能把导通孔和非导通孔分类，这就变成易如反掌。只要把script 写成为把所有导通孔从该钻孔层拷贝到新的导通孔层便可。这步骤可以重覆用在产生非导通孔层上。一个好的CAM系统可以让用户为钻孔和其他资料定义成不同的参数，好像孔径、座标等。它更可根据不同的客户名称、操作人员或时限来区分不同的料号。这些都是一个好的自动化程式必备的资料，自动化程式员可很容易从资料库内得到正确的资料。Script 是怎样工作的？最容易的方法是用line-mode 指令；文字形式的指令已能代替CAM 系统内每一个滑鼠的动作。 如要打开一个料号的话，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分内的 “COM open_job” 告诉系统要怎么做(在这例子代表打开料号) 。第二部分内的告诉系统要处理什么资料 (在这例子代表料号名称12022) 。同样的道理，如要在座标 (4.6; 4.4) 加上100mils 的圆盘，可用指令：COM add_pad,x=4.6,y=4.4,symbol=r100,polarity=positive 来实现。为了帮助自动化程式员从几千个CAM系统所提供的指令中找出所需的功能，指令记录功能可记录所有执行过的动作，继而把它们变成line-mode 格式，程序员就可以运用把它们化为自动化的内容。3.3 Genesis 2000软件介绍Genesis 单词本身意思为:创始;起源;发生,生成 。Genesis2000 是个线路板方面的计算机辅助制造软件，它是由以色列的Orbotech与Valor的合资公司-Frontline公司开发的，而且它还在不断开发更多功能，它还允许你可以自己开发设计适合自己规范的功能。类似Genesis2000的线路板方面的计算机辅助制造软件还有很多，比如CAM350、V2000、GC-CAM、U-CAM、ParCAM等等，但这些软件跟Genesis2000相比：1、 功能没Genesis2000强大，最突出的是Genesis2000能自动修正许多错误。2、 没Genesis2000好学，学习难度大。3、 操作起来没Genesis2000简单，Genesis2000更形象直观。由于Genesis2000的优势太多，被许多大小线路板厂和光绘公司广泛采用，买不起正版的也情愿用盗版的干活。必须明确的是：我们的培训不是教你设计线路板，而是把人家设计出来的线路板，根据厂里的机器能力，用Genesis2000去处理后，为生产各工序提供某些工具（比如各种菲林、钻带、锣带等），方便生产用，起的是辅助制造作用。也就是说学的是CAM范围，而不属于CAD范围。一般来说，线路板厂接到客户订单时，客户会以电脑文件的形式提供他自己的样品资料，我们就是修正客户提供的原始资料文件，使它方便自己厂里的机器生产出符合客户要求的线路板。举个例子说：钻孔部门的钻孔机是先把钻孔文件读进机器里，再按钻孔文件的内容去钻孔。假设客户要求某个型号的线路板上某类孔要钻40mil，有时厂里的钻孔机却读不懂客户提供的钻孔文件，因此无法直接用客户的原始文件去生产，即使有时钻孔机能读懂客户提供的原始钻孔文件，直接只钻40mil也是不行的，由于线路板制作过程中钻完孔后还要经过的后面几步会使孔壁再加上铜，最后做出来只会小于40mil。基于以上原因，我们把孔加大后再把钻孔文件输出为厂里钻机能读懂的文件即可。这就是计算机辅助制造(CAM)的作用,用来帮助实际生产的。菲林是爆光工序用的，跟生活中的照相底片类似，爆光那道工序就是把底片上的线路图象印到铜面上，然后把不要的铜用药水蚀刻掉，留下有用的铜形成线路。而菲林是光绘机绘出来的，那么光绘机是怎么绘的呢？它是根据光绘文件的内容去做，而光绘文件实际是我们用Genesis2000做好的资料输出来的，我们的资料又是在客户提供的原始资