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實用筆記 | 印刷電路板流片時,能略過電腦輔助製造(CAM)過程嗎?

電腦輔助製造(CAM)是一個介於買方資料和賣方過程之間的專業。

在廣告宣傳中,一些 PCB 製造廠會根據詳細說明了相關因素的調查表提供報價;相關因素包括堆疊及附加選項等。當我們查看訂單時,預設值是無成本增加選項。但是,在最小的空間間隙等方面出現方向性錯誤將會提高印刷電路板原本異常低的訂購價格。其中一個選項是由供應商的 CAM 部門進行仔細檢查,從而做好資料準備,使之可用於製造。

很明顯,我們的資料透過了電腦輔助設計程式針對短路和開路的設計規則檢查:阻焊層還可以被擴展,從而避免焊盤之間出現銅條;所有油墨也已從阻焊開口中抽出。如果電路板設計良好,而且開口較大,足夠承受任何簡單電路所需的一切容差,那麼我們就可以進行下一步了。但其實,還有其他事項等待 CAM 操作員解決。問題是:我們需要他們的說明嗎?幾乎在所有情況下,我們都可以選擇需要。

圖片來源:Simens

很難找出一個不具有某種形式可控阻抗的 PCB 設計。單這一點,就會引發一場反思。PCB 製造中通常會涉及到資料的預失真。作為蝕刻補償,前端製造團隊將在全域範圍內增加或縮小所有原圖的幾何寬度;如此一來,最終的 PCB 蝕刻效果便最符合設計意圖。增加或減少即便只有千分之一英寸的幅度,也能滿足阻抗要求。

最終,電路會有很多硬邊緣。事實上,蝕刻過程相比鐳射刀模更為環保。製造廠在將整個產品放入酸槽進行固定時間的溶解之前,會在電路板上添加光刻膠層或阻焊層。這足以溶解多餘的銅,而不會嚴重削弱阻焊層。實際的溶解時間取決於銅的起始和終止厚度,而並非一個常數。

圖片來源:Wiki Commons

然後,製造廠將整個板取出並立即放入另一個槽中以洗去溶解金屬的化學物質。但是,會有少量的酸殘留在緊密的角落並持續發生腐蝕,從而導致那處過度蝕刻,這可能使電路板上的連接斷開。為了避免上述情況的發生,CAM 操作員可以事先將這些尖銳的角落處理平滑,尤其是在過孔與導線或焊盤的連接處。儘管S軟性電路中很常見,但傾向於在所有過孔和焊盤的連接處添加圓角的電路板設計師並不多。綜上所述,使鋸齒狀邊緣平滑的蝕刻補償在 CAM 中為銅層帶來的益處最大。

透過 PCB 的製造流程圖我們會發現,其中有若干步驟使用了客戶所提供原圖的衍生物。全域微編輯是用於增強最終結果的工具。對於一個具有挑戰性的設計來說,編輯範圍可能相當廣泛。

當我們處理連接時,非金屬層比較容易被忽視。在最後階段,出乎意料的設計改進往往都圍繞金屬層。隨著發佈過程的推進,時間上的緊迫性增加了在絲印層上出現偶然誤差的可能。如果我們覺得跳過 CAM 步驟沒問題,並且可以接受缺少先進技術的情況,那麼可以選擇省略與製造廠的反復溝通,從而縮短週期。

圖片來源:Sun Circuits

使用自動化服務有很多限制。我們假設 PCB 訂單如下:

尺寸:5 釐米乘 5 釐米

數量:20 塊

層數:4 層。厚度:0.15748 釐米

週期:一周

在除了預設選項外沒有其他選項的情況下,該訂單的價格為 478 美元,或者每塊電路板的單價為 23 美元。進行完整性檢查的非經常性工程(NRE)將使成本增加 280 美元,並使單價提高到 35 美元,更改的話將使成本大約翻倍,最終訂單金額接近 900 美元。相比之下,若錫/鉛表面處理改為更為切合實際的化鎳浸金(ENIG)表面處理,單價將從 23 美元提高到 34 美元,其中不包括一次性費用。

這樣一來,20 塊電路板的總金額約為 1200 美元。其他參數包括:較之常用的過孔和導線,更大的過孔和更寬的導線。考慮到所有因素,每增加一個細節要求都會立即提高成本和報價。瀏覽報價生成器可以很好地瞭解全套服務的成本。如果我們可以接受 6 密耳的走線寬度和 15 密耳的終孔尺寸,以及一系列其他參數,那麼我們可能可以削減一些成本並安排一些角落。

業餘愛好者和實驗者也許可以用足夠簡單的設計來應付。但是如果我們不接受失敗,或者設計製造需要一些較高技術,那麼比起僅僅一台電腦,仍推薦使用人機界面和專業的電腦輔助製造工具。

譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)

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