一、概述

 

    PCB生产软件前处理是印制板生产过程的重要内容，它为印制板生产设备或软件提供了各项重要数据，是从设计到生产的必经之路。前处理结果的好坏直接关系到产品的质量，前处理方法的不同也会对生产周期造成很大影响。随着设计软件的不断升级换代，以及生产设备的逐步智能化，对PCB生产软件前处理的研究也将越来越深入。

 

    电路板生产技术的发展正向高密度、高精度、细线、细间距、高可靠、多层、轻量、薄型、高速传输方向发展。在生产上同时向提高生产率、降低成本、自动化、清洁生产、适应多品种、小批量生产的方向发展，因此印制板厂家对PCB软件前处理速度和精度的要求也越来越高。

 

    不断发展的CAD工作站硬件、CAD/CAM软件、数据库软件、专家系统软件和网络软件以及不断推出先进的CAM加工设备，使得计算机辅助制造（CAM）成为印制板生产中重要的组成部分。PCB的照相底版光绘系统、数控钻床、数控铣床、激光钻孔机、电气通断测试（ET）、自动光学监测系统（AOI）可以接受CAD系统的数据，实现了计算机对生产过程的自动控制，减少了人工操作以及人为的疏忽产生的废品，提高了生产力和PCB质量。而这些先进设备所能识别的数据格式以Gerber格式和Excellon格式最为标准，因此PCB生产软件前处理过程就是根据生产工艺要求将设计软件经过一系列编辑后转换为可供生产设备直接使用的Gerber数据或Excellon数据。

 

二、Gerber数据简介

 

    Gerber格式即RS274格式，它是由GERBER Scientific公司所开发的数据格式，已经成为一项工业标准，是印制板设计生产行业的标准数据格式，在其后各公司开发的光绘机、自动光学检测仪、飞针测试仪等设备以及各种CAM软件，均在不同程度上兼容GERBER数据格式。

GERBER命令简录

D01       开快门                G70       英制数据

D02       关快门                G71       公制数据

D03       曝光焊盘              G74/G75   禁止/允许360度圆弧插补      

D10-D9999 D 码文件              G90       绝对坐标

G01       直线差补系数          G91       相对坐标

G02       顺时针绘圆弧          M02       程序结束

G03       逆时针绘圆弧          M30       文件结束

G36/G37   区域填充开/关         G54       更换镜头

其中G类指令和M类指令用于光绘机的控制和运行。D码文件包括：D码号；D码形状（Round圆形、Square方形、Rect长方形、Oblong椭圆、Thermal散热盘、Octagon八角形、Target靶形、Donut环形、Custom自定义型等）；尺寸；D码用途（焊盘/线）

例1：GERBER文件编码（绘出图形如2-1所示）

%ADD10C,0.07874*%     ‘ D码类型（D10，圆形，Φ0.07874 inch）

%ADD11C,0.01969*%     ‘ D码类型（D11，圆形，Φ0.01969 inch）

G54D10*

X47378Y88291D03*

X59291D03*

G54D11*

Y88291D02*

G01X66646Y93098D01*

X76067*

M02*

 

X66646，Y93096

X76067，Y93098

X47378，Y8829   X59291，Y8829

 

       随着计算机软件的发展，不少CAD和CAM的开发商对GERBER数据作了扩展，分为基本GERBER（RS－274D）格式和扩展GERBER（RS－274X）格式，扩展GERBER文件中（例1）包含了各种选项信息和D码信息，因此无须D码文件，CAM软件就能自动读入。

 

三、Excellon数据简介

 

    cellon数据主要用于钻孔和铣边，这是美国Excellon公司推出的标准格式。几乎所有的钻床和铣床都兼容Excellon格式。

Excellon程式代码：

 

T01-Tn     刀具号

％         文件开始

M30        文件结束

R          重复命令

M71        公制

M72        英制

G90        绝对坐标

G91        相对坐标

G00        移动到指定位置

G01        铣直线

G02        顺时针铣圆弧

G03        逆时针铣圆弧

G41        左补偿

G42        右补偿

S＃          主轴转速

F＃        下刀速度

B＃        退刀速度

H＃        此刀加工最大孔数

G40        不补偿

M15        Z轴下降，进刀

M16        Z轴上升，退刀

M01        重复图形结束

M25        重复图形开始

M02        偏移并重复排版

M08        结束重复排版

G05        钻孔模式

A          圆弧的半径值

T          刀具号

M31        机台移到停机位置

M48        设定数据并到程式起始点

 

 

例2 钻铣程序（最终形状如图所示）

M48

INCH,LZ

VER,1

FMAT,2

T01C0.0315F1B1S6

T02C0.197F1B1S6H2000

DETECT,ON

ATC,ON

%

T02

X00715Y009519

Y006212

X012819Y009519

Y006212

T01

G00X006835Y005881

G41

M15

G01Y009834

X013134

Y005897

X006819

M16

G40

M30

                               

位于M48与％之间的指令，均为设定刀具表参数而不作换刀动作

 

四、从设计软件中生成数据

 

1 Protel软件（最低版本为99SE）

     a  在图形外部加字符.legend，并将该字符设为drilldrawing层，以便在后面打印打孔图

     b  File→New→CAM output configuration

     c  根据向导，选择输出GERBER

     d  选择数据格式，通常为英制2，4

     e  选择要导出的图层

     f  判断是否要导出打孔标识层，及钻孔标识类型（字母或符号）

     g  完成后右键选择插入钻孔层（insert NCdrill）

     h  钻孔文件格式一般设为英制2，3

     I  设置Gerber属性为相对坐标，与NC drill坐标保持一致

     J  右键选择生成CAM文件（generate CAM files）

     K  在Protel的文档管理器里（Documents），将生成的CAM文件夹导出即可。

2  AUTO CAD 软件

     AUTO CAD因其强大的制图能力和准确的坐标系统，使得许多高频电路板的研发人员倾向于采用此软件设计。但它不是一款专业的电路设计软件，它对图形及钻孔的表述与CAM软件完全不一致，但部分CAM软件（如CAM350）保留了与AUTO CAD间的接口－DXF文件，DXF文件也成为 AutoCAD与CAM350之间的转换唯一可靠的媒体。

（1） 图形导出

     a  删除填充，或将填充改为Solid并将关联性改为非关联

     b  另存为.DXF文件即可

（2） 汉字导出

     a  打印机管理器中添加HP 7586

     b  选择该打印机并以.PLT格式打印到文件即可

 

五、CAM软件的工作职责

 

1  对设计提交的图形文件进行“生产可行性”的审查。

   （1）印制板的尺寸、厚度、外形、层数。

        检查用户是否给出多层板层序且层序排列是否合理可行；用户基于特性阻抗的需要，对多层板的层间厚度有明确要求的，要考虑本厂的层压工艺是否能够达到。

   （2）图形的最小线宽、最小安全间距

        要求导线的宽度应大于本厂生产工艺所能达到的最小宽度；线与线之间的距离、线与焊盘之间的距离以及铜箔与焊盘走线间的距离都应大于本厂生产工艺能达到的最小间距。在间距允许情况下可适量加宽线条以抵消生产过程中产生的侧蚀量。

   （3）钻孔孔径、环宽、板厚/孔径比

        检查最小孔径；检查焊盘余量，保证钻孔后的焊盘边缘有一定的宽度，大孔径对应的焊盘余量要更大一些，以防止在刷板过程中铜箔脱离基材；检查SMD焊盘，原则上此类焊盘无钻孔；检查板厚/孔径比，受电镀线深镀能力的限制，过高的比值将很难保证小孔的金属化质量。

   （4）字符

        检查最细字符宽度，保证在本厂网印工艺的精度下，印制板的字符清晰可辨；检查字符是否压在焊盘上，如果字符压在SMD焊盘上，将影响焊接，如果字符压在通孔层焊盘上，容易导致通断测试误报开路，并且还容易造成虚焊或元件插入困难。

   （5）电地层的隔离与连通

        检查隔离盘的加大量是否足够，避免因隔离环宽小于晒板的最大偏移量而导致产品短路；将特殊地方（安装孔，槽孔，边框等）在内层隔离开；检查BGA下的散热盘有没有被完全隔离；电地分割线宽度是否合格，同一区域内的散热盘是否连通，分割线上是否有散热盘。

   （6）阻焊

        检查阻焊盘的加大是否符合要求，注意客户是否要求阻焊掩孔；有些客户对SMD焊盘定义不正确，不是PAD形式，而是定义为Fill或Track，造成阻焊层缺失数据，在前处理时务必注意。

   （7）网格间距

        如果印制板上屏蔽网格线间距过小，在图形转移工序中显影后容易产生碎膜，造成线条缺口或断线，增加加工难度，因此CAM就要对屏蔽网格的线宽与线间距进行审核。

   （8）铜箔面积

        铜箔面积包括线条面积和孔壁面积，是指导电镀电流的重要参数。其

计算方式有两种：1、用积分仪对光绘底片进行模拟计算，该方法不精确，且要求比较苛刻，耗时较长；2、在CAM350软件中，根据本厂工艺要求，可编制一套计算公式置入宏程序中，将计算出的总电镀面积经过转换后可得出实际电镀面积。

 

六、CAM350软件处理步骤

 

1.导入文件
    首先自动导入文件（File-->Import-->Autoimport），检查资料是否齐全，对齐各层（Edit-->Layers-->Align）并设定原点位置（Edit-->Change-->Origin-->Datum Coordinate），按一定的顺序进行层排列（Edit-->Layers-->Reorder），将没用的层删除（Edit-->Layers-->Reorder）。

2．DRC检查

对线宽、间距、焊盘余量、散热盘隔离、孔径等各项数据进行审查

3.处理钻孔
    当客户没有提供钻孔文件时，可以用孔径孔位转成Flash（Utilities-->Draw-->Custom，Utilities-->Draw-->Flash-->Interactive）后再转成钻孔（钻孔编辑状态下，Utilities-->Gerber to Drill）；如果有提供钻孔文件则直接按制作要求加大。
    接着检查最小钻孔孔径规格、孔边与孔边（或槽孔）最小间距（Analysis-->Check Drill）、孔边与成型边最小距离（Info-->Measure-->Object-Object）是否满足制程能力。

4．自动编辑

    CAM350工程自动处理程序其功能主要包括：自动拼版，自动孔径归类、删除重孔，自动计算实际电镀面积、下料尺寸、拼版尺寸，自动添加定位孔、电镀边、靶盘、排胶条、字符，自动导出数据等。

运行该程序，如图。

                        图

对话框内容填写完毕，点OK键即可在数秒钟内完成处理过程。