《CB设计及基材部分》PPT课件.ppt
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1、立讯研发PCB专项训练PCB专业教育训练专业教育训练品保一部:黄俊品保一部:黄俊可整理ppt立讯研发PCB专项训练 第一章第一章.PCB.PCB演变演变1.1PCB1.1PCB扮演的角色扮演的角色PCBPCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地,以组成一个具特定功能的模块或成品。子电路零件接合的基地,以组成一个具特定功能的模块或成品。所以所以PCBPCB在整个电子产品中,扮演了整合链接其所有功能的角色,在整个电子产品中,扮演了整合链接其所有功能的角色,也因此时当电子产品功能故障时,最先被质疑往往就是也因此时当电子产
2、品功能故障时,最先被质疑往往就是PCBPCB。1.2PCB1.2PCB的演变的演变1.1.早于早于19031903年年Mr.AlbertHansonMr.AlbertHanson首创利用首创利用 线路线路(Circuit)Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体,将之黏着于石蜡纸上,上面同样贴上一层石蜡纸,成了现体,将之黏着于石蜡纸上,上面同样贴上一层石蜡纸,成了现今今PCBPCB的机构雏型。的机构雏型。2.2.至至19361936年,年,Dr PaulEisnerDr PaulEisner真正发明了真正发明
3、了PCBPCB的制作技术,的制作技术,也发表多项来的。也发表多项来的。可整理ppt立讯研发PCB专项训练1.3PCB1.3PCB种类及制法种类及制法 在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。其特殊需求。以下就归纳一些通用的区别办法,来简单介绍以下就归纳一些通用的区别办法,来简单介绍PCBPCB的分类以及它的制造方法。的分类以及它的制造方法。1.3.1PCB1.3.1PCB种类种类A.A.以材质分以材质分a.a.有机材质有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、环氧树脂、Polyimide(Polyimide
4、(聚酰亚胺聚酰亚胺)、BT/EpoxyBT/Epoxy等皆属之。等皆属之。b.b.无机材质无机材质 铝、铝、Copper-invar(Copper-invar(不胀钢不胀钢)-coppercopper、ceramic(ceramic(陶瓷制品陶瓷制品)等皆属之。主要取其散热功能等皆属之。主要取其散热功能B.B.以成品软硬区分以成品软硬区分a.a.硬板硬板Rigid PCBRigid PCB b.b.软板软板Flexible PCBFlexible PCB c.c.软硬板软硬板Rigid-Flex PCBRigid-Flex PCB可整理ppt立讯研发PCB专项训练 C.C.以结构分以结构分a.
5、a.单面板单面板b.b.双面板双面板c.c.多层板多层板D.D.依用途分:通信依用途分:通信/耗用性电子耗用性电子/军用军用/计算机计算机/半导体半导体/电测电测板板,BGA.BGA.另有一种射出成型的立体另有一种射出成型的立体PCBPCB,因使用少,不在此介绍。因使用少,不在此介绍。1.3.21.3.2制造方法介绍制造方法介绍A.A.减除法减除法B.B.加成法,又可分半加成与全加成法加成法,又可分半加成与全加成法C.C.尚有其它因应尚有其它因应ICIC封装的变革延伸而出的一些先进制程,仅封装的变革延伸而出的一些先进制程,仅提及但不详加介绍,因有许多尚属机密也不易取得,或者成熟提及但不详加介绍
6、,因有许多尚属机密也不易取得,或者成熟度尚不够。以传统负片多层板的制程为主轴,深入浅出的介绍度尚不够。以传统负片多层板的制程为主轴,深入浅出的介绍各个制程,再辅以先进技术的观念来探讨未来的各个制程,再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCBPCB走势。走势。可整理ppt立讯研发PCB专项训练 第二二章章.制前准备制前准备2.1.2.1.前言前言台湾台湾PCBPCB产业属性,几乎是以,也就是受客户委托制作空产业属性,几乎是以,也就是受客户委托制作空板(板(Bare BoardBare Board)而已,不像美国,而已,不像美国,很多很多PCBShopPCBShop是包括了线路是包括了线路设计,空板制
7、作以及装配设计,空板制作以及装配(Assembly)Assembly)的的Turn-KeyTurn-Key业务。以前,业务。以前,只要客户提供的原始数据如只要客户提供的原始数据如Drawing,Artwork,SpecificationDrawing,Artwork,Specification,再以手动翻片、排版、打带等作业,即可进行制作,但近年再以手动翻片、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,由于电子产品日趋轻薄短小,PCBPCB的制造面临了几个挑战的制造面临了几个挑战:(1 1)薄板(薄板(2 2)高密度()高密度(3 3)高性能()高性能(4 4)高速)高速
8、(5)(5)产品周期缩短产品周期缩短(6 6)降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前)降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具,现在己被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去,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,或者还需要以手工排版,或者还需要Micro-ModifierMicro-Modifier来修正尺寸等费时耗来修正尺寸等费时耗工的作业,今天只要在工的作业,今天只要在CAM(Computer Aided Manufacturing)CAM(Computer Aided Manufacturing)工工作人员取得客户的设计资料,可
9、能几小时内,就可以依设计规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则或DFM(Design For Manufacturing)DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生自动排版并变化不同的生产条件。同时产条件。同时可以可以outputoutput如钻孔、成型、测试治具等资料。如钻孔、成型、测试治具等资料。可整理ppt立讯研发PCB专项训练2.2.2.2.相关名词的定义与解说相关名词的定义与解说 A Gerber fileA Gerber file 这是一个從这是一个從PCBCADPCBCAD软件输出的数据文件做为光绘图语言。软件输出的数
10、据文件做为光绘图语言。19601960年代一家名叫年代一家名叫Gerber ScientificGerber Scientific(科学科学)(现在叫(现在叫Gerber Gerber SystemSystem)专业做绘图机的美国公司所发展出的格式,尔后二十专业做绘图机的美国公司所发展出的格式,尔后二十年,营销于世界四十多个国家。几乎所有年,营销于世界四十多个国家。几乎所有CADCAD系统的发展,也都系统的发展,也都依此格式作其依此格式作其Output DataOutput Data,直接输入绘图机就可绘出直接输入绘图机就可绘出DrawingDrawing或或FilmFilm,因此因此Gerb
11、erFormatGerberFormat成了电子业界的公认标准。成了电子业界的公认标准。B.RS-274DB.RS-274D是是GerberFormatGerberFormat的正式名称,正确称呼是的正式名称,正确称呼是EIA(EIA(电子工业联合会电子工业联合会)STANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)STANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)主主要两大组成:要两大组成:1.1.Function CodeFunction Code:如如G codes,D codes,M
12、G codes,D codes,M codescodes等。等。2.2.Coordinate dataCoordinate data:定义图像(定义图像(imagingimaging)可整理ppt立讯研发PCB专项训练C.RS-274XC.RS-274X是是RS-274DRS-274D的延伸版本,除的延伸版本,除RS-274DRS-274D之之CodeCode以外,包括以外,包括RS-RS-274X Parameters(274X Parameters(参数参数),或称整个,或称整个extended(extended(扩大扩大)GerberformatGerberformat它以两个字母为组合
13、,定义了绘图过程的一些特它以两个字母为组合,定义了绘图过程的一些特性。性。D.IPC-350D.IPC-350IPC-350IPC-350是是IPCIPC发展出来的一套发展出来的一套neutral(neutral(中立中立)format,format,可以可以很容易由很容易由PCBCAD/CAMPCBCAD/CAM产生产生,然后依此系统然后依此系统,PCB SHOPPCB SHOP再产生再产生NC NC Drill Program,Netlist,Drill Program,Netlist,并可直接输入并可直接输入LaserPlotterLaserPlotter绘制底片绘制底片.E.Laser
14、 Plotter(E.Laser Plotter(雷射指令雷射指令)输入输入Gerber formatGerber format或或IPC 350formatIPC 350format以绘製以绘製ArtworkArtworkF.Aperture(F.Aperture(孔径孔径)List and D-CodesList and D-Codes 可整理ppt立讯研发PCB专项训练2.3.2.3.制前设计流程:制前设计流程:2.3.12.3.1客户必须提供的数据:客户必须提供的数据:子厂或装配工厂,委子厂或装配工厂,委託託PCBSHOPPCBSHOP生产空板(生产空板(Bare BoardBare
15、Board)时,时,必须提供下列数据以供制作。料号数据表必须提供下列数据以供制作。料号数据表-供制前设计使用供制前设计使用.有有时客户会提供一片样品时客户会提供一片样品,一份零件图,一份保证书(保证制程一份零件图,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。这些额外数中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质)等。这些额外数据,厂商须自行判断其重要性,以免误了商机。据,厂商须自行判断其重要性,以免误了商机。2.3.2.2.3.2.资料审查资料审查面对这么多的数据,制前设计工程师接下来所要进行的工面对这么多的数据,制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点,如下所述。作程序与重
16、点,如下所述。A.A.审查客户的产品规格,是否厂内制程能力可及,审查项目审查客户的产品规格,是否厂内制程能力可及,审查项目见承接料号制程能力检查表见承接料号制程能力检查表.可整理ppt立讯研发PCB专项训练B.B.原物料需求(原物料需求(BOM-Bill of MaterialBOM-Bill of Material)根据上述资料审查分析后,由根据上述资料审查分析后,由BOMBOM的展开,来决定原物料的展开,来决定原物料的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了:基板的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了:基板(LaminateLaminate)、)、胶片(胶片(PrepregPrepreg)、)
17、、铜箔(铜箔(Copper foilCopper foil)、)、防防焊油墨(焊油墨(Solder MaskSolder Mask)、)、文字油墨(文字油墨(LegendLegend)等。另外客户等。另外客户对于对于FinishFinish的规定的规定,将影响流程的选择将影响流程的选择,当然会有不同的物料需当然会有不同的物料需求与规格,例如:软、硬金、喷钖、求与规格,例如:软、硬金、喷钖、OSPOSP等。归纳客户规范中,等。归纳客户规范中,可能影响原物料选择的因素。可能影响原物料选择的因素。C.C.上述乃属新数据的审查上述乃属新数据的审查,审查完毕进行样品的制作审查完毕进行样品的制作.若是旧若
18、是旧资料资料,则须则须CheckCheck有無有無ECO(Engineering Change Order),ECO(Engineering Change Order),然后然后再进行审查再进行审查.可整理ppt立讯研发PCB专项训练D.D.排版排版排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本(排版优化,可减少板材浪费);而适当排版可提高原料成本(排版优化,可减少板材浪费);而适当排版可提高生产力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符生产力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力,但原物料成本增加很多
19、合最大生产力,但原物料成本增加很多.下列是一些考虑的方向:下列是一些考虑的方向:一般制作成本,直、间接原物料约占总成本一般制作成本,直、间接原物料约占总成本3060%3060%,包含了基,包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属(铜、钖、铅),板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属(铜、钖、铅),化学耗品等。而这些原物料的耗用,直接和排版尺寸恰当与否化学耗品等。而这些原物料的耗用,直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路有关系。大部份电子厂做线路LayoutLayout时,会做连片设计,以使时,会做连片设计,以使装配时能有最高的生产力。因此,装配时能有最高的生产力。因此,PC
20、BPCB工厂之制前设计人员,应工厂之制前设计人员,应和客户密切沟通,以使连片和客户密切沟通,以使连片LayoutLayout的尺寸能在排版成工作的尺寸能在排版成工作PANELPANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版,须考虑以下几个时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版,须考虑以下几个因素。因素。可整理ppt立讯研发PCB专项训练 a.a.基材裁切最少刀数与最大使用率(裁切方式与磨边处理基材裁切最少刀数与最大使用率(裁切方式与磨边处理须考虑进去)。须考虑进去)。b.b.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANELPANEL的尺寸须搭配的尺寸须搭配良好,以免浪
21、费。良好,以免浪费。c.c.连片时,连片时,piecepiece间最小尺寸,以及板边留做工具或对位系间最小尺寸,以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。统的最小尺寸。d.d.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸.e.e.不同产品结构有不同制作流程,及不同的排版限制,例不同产品结构有不同制作流程,及不同的排版限制,例如,金手指板,其排版间距须较大且有方向的考虑,其测试治如,金手指板,其排版间距须较大且有方向的考虑,其测试治具或测试次序规定也不一样。具或测试次序规定也不一样。较大工作尺寸,可以符合较大生较大工作尺寸,可以符合较大生产力,但原物料成本增加很多
22、产力,但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升,如而且设备制程能力亦需提升,如何取得一个平衡点,设计的准则与工程师的经验是相当重要的。何取得一个平衡点,设计的准则与工程师的经验是相当重要的。可整理ppt立讯研发PCB专项训练2.3.3 2.3.3 着手设计着手设计所有数据检核齐全后,开始分工设计:所有数据检核齐全后,开始分工设计:A.A.流程的决定流程的决定(Flow Chart)Flow Chart)由数据审查的分析确认后,设计由数据审查的分析确认后,设计工程师就要决定最适切的流程步骤。传统多层板的制作流程可工程师就要决定最适切的流程步骤。传统多层板的制作流程可分作两个部分分作两个部分
23、:内层制作和外层制作内层制作和外层制作.B.CAD/CAMB.CAD/CAM作业作业a.a.将将Gerber DataGerber Data输入所使用的输入所使用的CAMCAM系统,此时须将系统,此时须将aperturesapertures和和shapesshapes定义好。目前,己有定义好。目前,己有很多很多PCBCAMPCBCAM系统可接系统可接受受IPC-350IPC-350的格式。部份的格式。部份CAMCAM系统可产生外系统可产生外型型NC RoutingNC Routing档,不档,不过一般过一般PCBLayoutPCBLayout设计软件并不会产生此文件。设计软件并不会产生此文件。
24、有部份专业软有部份专业软件或独立或配合件或独立或配合NC Router,NC Router,可设定参数直接输出程序可设定参数直接输出程序.ShapesShapes种类有圆、正方、长方种类有圆、正方、长方,亦有较复杂形状,如内层亦有较复杂形状,如内层之之thermalpadthermalpad等。着手设计时,等。着手设计时,Aperture codeAperture code和和shapesshapes的关的关连要先定义清楚,否则无法进行后面一系列的设计。连要先定义清楚,否则无法进行后面一系列的设计。可整理ppt立讯研发PCB专项训练 b.b.设计时的设计时的Check listCheck li
25、st依據依據checklistchecklist审查后,当可知道该制作料号可能的良率以审查后,当可知道该制作料号可能的良率以及成本的预估。及成本的预估。c.WorkingPanelc.WorkingPanel排版注意事项:排版注意事项:PCBLayoutPCBLayout工程师在设计时,为协助提醒或注意某些事项,工程师在设计时,为协助提醒或注意某些事项,会做一些辅助的记号做参考,所以必须在进入排版前,将之去会做一些辅助的记号做参考,所以必须在进入排版前,将之去除。下表列举数个项目,及其影响。除。下表列举数个项目,及其影响。排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板排版的尺寸选择将影响该料号的
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