aitras

Faq По Подготовке Файлов Печатных Плат К Промышленному Изготовлению

3 сообщения в этой теме

aitras    1 295

Краткое вступление:

Технологии не стоят на месте. Размеры радиоэлементов уменьшаются. Если сделать ПП с минимальной шириной дорожки 0,3 мм и зазорами 0,3 мм (а у некоторых получается и 0,2/0,2) и возможно в домашних условиях, то нанести паяльную маску, шелкографию и металлизировать отверстия очень трудоемко и невыгодно. А уж позолотить площадки, по-моему, и вовсе нереально! Поэтому гораздо проще отдать печатную плату на производство, где ее изготовят по всем нормам ТУ и за разумные деньги.

Поэтому представляю вашему вниманию

FAQ по подготовке файлов печатных плат к промышленному изготовлению

Вопрос: В каком виде надо готовить данные?

Ответ: Самый распространённый формат передачи данных это Gerber RS-274X:

Gerber — файловый формат, представляющий собой способ описания проекта печатной платы (ПП) для изготовления фотошаблонов на самом разнообразном оборудовании. Практически все современные системы автоматизации проектных работ позволяют генерировать выходные файлы в формате Gerber. С другой стороны почти всё современное оборудование позволяет считывать данные в этом формате.

Расширенный формат Gerber, иначе называемый RS-274X, включает в себя ряд дополнительных возможностей, таких как заливка полигонов, комбинирование негативных и позитивных изображений, задание пользовательских апертур.

Файл сверловки небходимо передавать в форматие Excellon. Это тоже универсальный формат передачи данных о сверловке и фрезеровке. В крайнем случае сверловку можно передавать как Gerber-файлы (т.е. как графику). В изготовлении производителя это не затруднит.

В России до сих пор очень широко используются также PCAD-4.5 и 8.5, которые напрямую не умеют выдавать файл Gerber, но, т.к. эти версии используются давно, то, как правило, все производители умеют с ним корректно работать. Для этого лишь необходимо в каком-либо текстовом файле дать описание соответствия pin'ов диаметрам отверстий и площадок.

Вопрос: Как получить файл Gerber из привычного мне САПР (PCAD, Altium Designer, Eagle CAD, OrCAD, DipTrace)?

Ответ: Инструкции по экспорту находятся в прикрепленных файлах:

Altium Designer.zip

DipTrace.zip

Eagle CAD.zip

OrCAD.zip

PCAD.zip

Sprint Layout.zip

Примечание: на настоящем производстве Sprint Layout вообще не приветствуется, он может некорректно выдавать файлы сверловки. Нужно пользоваться более серьезными CAD-программами.

Вопрос: Я оттрассировал плату, получил нужные Gerber и Excellon, отправил на производство, но мне ее вернули и сказали, что она не соответствует технологическим нормам. Откуда их взять и как проконтролировать их соблюдение?

Ответ: У каждого производителя печатных плат существуют ограничения на минимальную ширину дорожки, минимальный диаметр отверстия, минимальный зазор и т.п. Поэтому, прежде чем трассировать плату, нужно узнать эти данные и следовать им при проектировании. После трассировки необходимо проверить плату на соответствие правилам - т.н. DRC-контроль (Design Rules Check). При обнаружении ошибок, необходимо, естественно, их исправить.

Вопрос: Нужно ли зеркалить слой меди при экспорте в Gerber?

Ответ: Нет, зеркалить ничего не нужно. При изготовлении производитель отзеркалит нужные слои.

Вопрос: Мне изготовили двухстороннюю плату с металлизацией на производстве, но отверстия получились меньше диаметра вывода. Почему так вышло, ведь я задавал отверстия такие же как у выводов компонентов?

Ответ: Номинальный диаметр монтажных металлизированных и неметаллизированных отверстий устанавливают, исходя из соотношения (выдержка из РД 50-708-91):

d > dэ + |dd|но + r,

где,

|dd|но - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия (примерно можно ориентирваться на значение 0,13 мм - на столько уменьшается диаметр просверленного отверстия после металлизации и затем горячего лужения);

dэ - максимальное значение диаметра вывода ИЭТ, устанавливаемого на печатную плату (для прямоугольного вывода за диаметр берётся диагональ его сечения);

r - разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значеним диаметра вывода ИЭТ. Значение r рекомендуется выбирать с учётом допусков на расположение выводов на корпусе устанавливаемого ИЭТ и позиционного допуска расположения оси отверстия.

Как правило, r равно 0,1...0,4 мм при ручной сборке и 0,4...0,5 при автоматизированной.

Расчётное значение диаметра монтажного отверстия d следует округлять в сторону увеличения до десятых долей миллиметра.

Вопрос: Какие существуют классы точности для печатных плат?

Ответ: ГОСТ 23.751-86 предусматривает пять классов точности печатных плат:

post-79750-0-70809000-1315139087_thumb.png

За рубежом принята другая классификация печатных плат по уровню точности:

post-79750-0-00857900-1315139148_thumb.png

Вопрос: Что такое термобарьер? Для чего он нужен?

Ответ: Понять, что такое термобарьер, легко из рисунка:

post-79750-0-57719700-1315145919_thumb.jpg

Он необходим для того, чтобы при пайке контактной площадки тепло от паяльника не распространялось на полигон, охлаждая тем самым место пайки.

Переходные отверстия к участкам металлизации (полигонам) нужно подключать напрямую (т.к. они не паяются), а контактные площадки - через термобарьеры.

Вопрос: Что такое гарантийный поясок? Как выбрать его размер?

Ответ: Гарантийный поясок (англ. annular ring) - это минимально допустимое расстояние между краем отверстия и краем соответствующей контактной площадки в самом узком месте, оставшееся после травления рисунка.

Если говорить простым языком, то это ширина полоски меди, остающаяся от контактной площадки после сверления. При качественном изготовлении платы 0,2 мм гарантийного пояска вполне достаточно, он не отваливается даже при сильном нагреве. Но до сих пор попадаются платы не самого высокого "сорта". Поэтому лучше не оставлять пояски менее 0,4 мм. Для уменьшения вероятности срыва гарантийного пояска рекомендуется в месте присоединения проводника к площадке делать каплевидное утолщение ("капельку"):

post-79750-0-23616100-1315145572_thumb.png

Вопрос: Как правильно подвести проводник к контактной площадке?

Ответ: По правилам трассировки подведение проводника к контактной площадке поверхностного монтажа (SMT) должно выполняться под прямым углом трассой шириной не более 75% ширины контактной площадки. Это не критическое правило, важное при автоматическом монтаже (припой растекается), но его рекомендуется соблюдать всегда.

К круглой площадке проводник можно подводить под любым углом.

Вопрос: Нужно ли как-то обозначать контур платы?

Ответ: Да. Нужно рисовать контур платы в отдельном слое.

Вопрос: В каком порядке слои расположены на ПП?

Ответ: На плату смотрят всегда со стороны установки DIP компонентов. Слои идут в таком порядке:

1. SilkTop - верхний слой шелкографии (надписи читаются прямо)

2. MaskTop - верхний слой маски.

3. Top - верхний слой меди (надписи, если есть, читаются прямо).

4. Internal - внутренние слои, если есть.

5. Bottom - нижний слой меди (надписи, если есть, читаются зеркально).

6. MaskBot - нижний слой маски.

7. SilkBott - нижний слой шелкографии (надписи читаются зеркально).

Расположение компонентов на слое Bottom и надписей/обозначений в слое Bot Silk зеркальное. То есть, в CAD мы видим плату насквозь. Приведу пример:

post-79750-0-46392500-1315160034_thumb.png

Здесь DA2 и R2 расположены на обратной стороне платы - слое Bottom. Соответственно, видим и компоненты и обозначения зеркально.

Нужно помнить, что производителю ПП все равно, допущена ошибка в расположении компонентов или нет. Производителю вообще не интересны ошибки трассировки. Его задача - качественно изготовить плату по предоставленным технологическим файлам.

Вопрос: Я полностью подготовил печатную плату к производству, а производитель с меня берет еще деньги за какую-то подготовку. Зачем?

Ответ: На заводе подготовка к производству это:

1. Экспорт-импорт ваших файлов в программу подготовки к производству CAM350.

2. Проверка проекта на технологические возможности производства.

3. Мультиплицирование плат на технологической заготовке.

4. Генерация программ сверления, формирование программ фрезерования и скрайбирования.

5. Вывод фотошаблонов на фотоплоттере.

6. Создание технологической карты на печатную плату.

7. Архивирование документации и управляющих программ.

Вопрос: Производитель может сделать обработка контура платы двумя способами — фрезеровкой, скрайбированием. Зачем это надо и чем они различаются?

Ответ: Дело в том, что производитель для упрощения производства объединяет несколько однотипных заказов в одну т.н. "мульти-плату". После изготовления эта большая мультиплата разделяется на отдельные ПП одним из способов:

  • Фрезеровка: фрезой удаляется текстолит по контуру плат, образующих мульти-плату, и оставляются перемычки для последующего разлома мульти-платы на части (см.рис. Красным отмечены перемычки):
    post-79750-0-45430800-1315142361_thumb.jpg
  • Скрайбирование: нанесение линейных надрезов заданной глубины на поверхность технологической заготовки с обеих сторон. Платы ставятся на заготовке вплотную друг к другу одинаковыми рядами:
    post-79750-0-38202800-1315142663_thumb.gif

Для скрайбирования пригодны только прямоугольные, или квадратные платы. Круглые, многоугольные, овальные и т.п. платы можно выполнить только путем фрезеровки.

Вопрос: На что влияет толщина медной фольги на ПП?

Ответ: Толщина фольги влияет на допустимую силу тока трассы заданной ширины. Ведь не всегда возможно провести трассу нужной ширины, а ток по ней может быть значительный. Если взять тонкую фольгу она может значительно нагреваться, особенно если такая трасса находится во внутренних слоях платы. Нагрев трассы внутри платы ведет к целой куче неприятностей, и в том числе к снижению надежности устройства, потому что температура это один из самых главных вредных факторов при эксплуатации платы.

Толщина фольги также влияет незначительно на импеданс трассы относительно плана питания (common impedance), и существенно на дифференциальное сопротивление пары трасс относительно друг друга (differential impedance).

Еще при проектировании платы учитывается боковой подтрав дорожек, который принимается равным толщине фольги. Это накладывает естественные ограничения на минимальную ширину дорожки.

Для того, чтобы обойтись без расчетов, существуют графики:

post-79750-0-39230400-1315143775_thumb.png post-79750-0-89132400-1315143785_thumb.png

Вопрос: Буржуи указывают толщину медного слоя в непонятной мне единице измерения "Oz". Как ее перевести в привычные микроны?

Ответ: Величиной Oz обозначается вес медной фольги в унциях. Таблица соответствия:

Вес меди (oz) - Толщина (мкм)

1/8 - 5

1/4 - 9

1/2 - 18

1 - 35

2 - 70

3 - 105

Вопрос: Я создаю ПП в OrCAD Layout в метрической системе. Но в выходном файле сверловки все значения в дюймовой системе. Нормально ли будет это воспринято при производстве и корректные ли будут сверления на готовой плате?

Ответ: Да, OrCAD Layout всегда выдает файлы в дюймовой системе. Ничего страшного в этом нет. CAM-системы, на которых происходит обработка файлов и подготовока производства, работают в своих внутренних единицах, а отображают и выдают наружу метры или дюймы в зависимости от того, какой флажок установил пользователь. Переключение с одной системы счисления на другую происходит абсолютно безболезненно.

Вопрос: У меня в проекте ПП надписи со слоя шелкографии накладываются на контактные площадки. Это допустимо?

Ответ: Нет. Один производитель вернет такую плату на доработку, другой изготовит и последующий монтаж платы будет крайне затруднительным, третий просто-напросто изготовит так, что часть надписи, попадающая на контактную площадку, будет удалена и читаемость этой надписи станет затруднительной, а то и вовсе невозможной.

Вопрос: Существуют ли какие-то ограничения на толщину линий и высоту символов шелкографии?

Ответ: Технологических - никаких. Ограничивает только физическое разрешение человеческого глаза. Если Вы не боитесь, что Ваши монтажники убьют Вас на месте, то можно использовать толщину линии 0,1. Оптимально использовать толщину линии 0,15-0,20 мм и высоту шрифта не менее 1,50-2,00 мм. Всё, что меньше этих параметров, уже требует напряжения зрения, а это недопустимо по нормам охраны труда.

Вопрос: Что такое апертуры?

Ответ: Апертуры - это набор примитив для создания фотошаблона. Когда затвор фотонаборного устройства открывается, свет проходя через апертуру, проецирует ее образ на фотопластину. Если при этом одновременно перемещается стол, то на фотопластинке "вычерчивается" полоса. Таким образом, подавая соответствующие команды для движения стола, выбора апертур и управления затвором, на фотопластинке можно построить любое изображение.

post-79750-0-12128000-1315158611_thumb.gif

Вопрос: Слышал, что существуют два вида фотоплоттеров: векторные и растровые. Какие ограничения они накладывают на топологию печатной платы при создании фотошаблона?

Ответ: Действительно существуют два типа устройств для изготовления фотошаблонов. В подавляющем большинстве сейчас все ФНУ работают с растровой печатью. Принцип почти такой же, как и в лазерном принтере. Связано это с тем, что такие устройства более гибки и универсальны.

Растровые устройства никаких ограничений на топологию не накладывают. А векторные не могут напечатать полигоны, заданные расширенным набором гербер-кодов G36-G37. P-CAD такие полигоны генерирует, например, при печати на плате надписей TrueType-шрифтами.

Gerber для вывода на ФНУ обрабатывается программами - RIP (Raster Image Processor).

Вопрос: Я так и не понял нужны для растрового фотоплоттера апертуры или нет? В моем понимании аппертуры - это геометрические примитивы, с которыми работают векторные плоттеры, но я читал руководство на растровый фотоплоттер, в нем все равно речь идет об аппертурах.

Ответ: Конечно нужны. Информация в Gerber векторная. Для растрового плоттера нужно все равно построить "в уме" картинку в ее полном виде, а уже из нее построить растровую. Грубо говоря, в файле Gerber команды выглядят так: "провести отрезок из координаты X1Y1 в координату X2Y2", или "установить площадку в координату X3Y3". Если не учитывать апертуры - получим отрезок нулевой толщины, или точечную площадку. А апертуры задают их реальные размеры. Заменив апертуры на неправильные, можно исказить рисунок до неузнаваемости.

Вопрос: Все ли типы (марки) плоттеров могут создать фотошаблон для печатной платы разведенной в ТопоRе?

Ответ: Всё зависит от глючности полученного Gerber-файла, глюков RIP-а и прямоты рук сотрудника, который будет править Gerber в CAM-редакторе для вывода. Теоретически всё должно работать нормально. Этот вопрос лучше всего согласовать с производителем.

Добавлю еще информацию по изготовлению ПП. Это можно и не относить к FAQ, она будет полезна для понимания процесса производства:

Как делают печатные платы:

Вкратце остановимся на наиболее распространенном технологическом процессе изготовления печатных плат (ПП) – гальванохимической субтрактивной технологии. Основой печатной платы является подложка из стеклотекстолита – диэлектрика, представляющего собой спрессованные листы стеклоткани, пропитанной эпоксидным компаундом. Стеклотекстолит производят и отечественные заводы – одни выпускают его из своего сырья, другие закупают пропитанную стеклоткань за рубежом и только прессуют ее. К сожалению, практика показывает, что наиболее качественные ПП получаются на импортном материале – плату не коробит, медная фольга не отслаивается, стеклотекстолит не расслаивается и не выделяет газы при нагреве. Поэтому повсеместно применяют импортный стеклотекстолит типа FR-4 – стандартизированный огнеупорный материал.

Для изготовления двухсторонней ПП (ДПП) используется стеклотекстолит, с обеих сторон ламинированный медной фольгой. Сначала на плате сверлят отверстия, подлежащие металлизации. Затем они подготавливаются к осаждению металла – производится их химическая очистка, выравнивание и «активация» внутренней поверхности.

Для формирования проводников на поверхность медной фольги наносится фоторезистивный материал, полимеризующийся на свету (позитивный процесс). Затем плата засвечивается через фотошаблон – пленку, на которую на фотоплоттере нанесен рисунок проводников ПП (где проводники непрозрачны). Фоторезист проявляется и смывается в тех местах, где он не был засвечен. Открытыми оказываются только участки, где должны остаться медные проводники.

Далее производят гальваническое нанесение меди на стенки отверстий. При этом медь осаждается как внутри отверстий, так и на поверхность платы, поэтому толщина проводников складывается из толщины медной фольги и слоя гальванической меди. На открытые участки меди гальванически осаждают олово (или золото), а оставшийся фоторезист смывают специальным раствором. Далее медь, не защищенная оловом, стравливается. При этом проводники в сечении приобретают форму трапеции – агрессивное вещество постепенно «съедает» наружные слои меди, прокрадываясь под защитный материал.

Как правило, на ПП наносится паяльная маска (она же «зеленка») – слой прочного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, а также от перегрева. Маска закрывает проводники и оставляет открытыми контактные площадки и ножевые разъемы. Способ нанесения паяльной маски аналогичен нанесению фоторезиста – при помощи фотошаблона с рисунком площадок нанесенный на ПП материал маски засвечивается и полимеризуется, участки с площадками для пайки оказываются незасвеченными и маска смывается с них после проявки. Чаще всего паяльная маска наносится на слой меди. Поэтому перед ее формированием защитный слой олова снимают – иначе олово под маской вспучится от нагревания платы при пайке. Маркировка компонентов наносится краской, методом сеткографии или фотопроявления.

На готовой печатной плате, защищенной паяльной маской, площадки для пайки покрываются оловянно-свинцовым припоем (например, ПОС-61). Наиболее современный процесс его нанесения – горячее лужение с выравниванием воздушным ножом (HAL – hot air leveling). Плату погружают на короткое время в расплав припоя, затем направленной струей горячего воздуха продувают металлизированные отверстия и снимают излишки припоя с площадок.

В покрытой припоем плате сверлят крепежные отверстия (в них не должно быть внутренней металлизации), фрезеруют плату по контуру, вырезая из заводской заготовки, и передают на конечный контроль. После визуального просмотра и/или электрического тестирования платы упаковывают, снабжают биркой и отгружают на склад.

Многослойные печатные платы (МПП) более сложны в производстве. Они представляют собой как бы слоеный пирог из двухсторонних плат, между которыми проложены прокладки из стеклоткани, пропитанной в эпоксидной смоле – этот материал называется препрег, его толщина – 0,18 или 0,10 мм.

После выдерживания такого “пирога” под прессом при высокой температуре получается многослойная заготовка с готовыми внутренними слоями. Она проходит все те же операции, что и ДПП. Заметим, что типовая структура МПП предполагает наличие дополнительных слоев фольги в качестве наружных. То есть для четырехслойной платы, например, берется двухстороннее ядро и два слоя фольги, а для шестислойной платы – два двухсторонних ядра и два слоя фольги снаружи. Возможная толщина ядер – 0,27; 0,35; 0,51; 0,8 и 1,2 мм, фольги – 0,018 и 0,035 мм.

Особый класс МПП – платы с несквозными межслойными переходными отверстиями. Переходные отверстия, идущие с наружного слоя на внутренний, называют «слепыми» (или «глухими»), а отверстия между внутренними слоями – “скрытыми” (или «погребенными»). Платы с несквозными отверстиями позволяют реализовать гораздо более плотную разводку схемы, но значительно дороже в производстве. Как правило, у каждого производителя имеются определенные ограничения на то, между какими именно слоями можно выполнить межслойные отверстия, поэтому перед созданием проекта следует с ним проконсультироваться.

Автор: А.Акулин

Источники информации:

1. Вегалаб

2. Resonit

3. Pcad.ru

4. Electronix

Данный FAQ можно поместить в "Мастерскую радиолюбителя"

  • Одобряю 5

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Быстрый заказ печатных плат

Полный цикл производства PCB по низким ценам!

  • x
    мм
Заказать Получить купон на $5.00
aitras    1 295

Информация не моя, но хочу поделиться.

Краткая памятка для инженера-проектировщика

1. Всегда проверяйте проект на DRC перед отправкой на изготовление. При этом не забывайте корректно настроить параметры проверки для всех слоев ПП.

2. Всегда прикладывайте к заказу описание (бланк заказа) - не обязательно бланк именно той компании, куда отправляется заказ; главное - не форма, а полнота информации. Отдельно хочется обратить внимание на описание и последовательность слоев.

3. Акцентируйте внимание на нестандартных требованиях.

4. Аккуратно оформляйте контур платы:

  • желательно, чтобы контур был в отдельном слое;
  • полигоны и проводники должны не заходить на контур платы, а отступать от него как минимум на 0,2 мм (если не требуется дополнительного соединения через торца платы).

5. Тщательно формируйте внутренние слои ММП:

  • обязательно указывайте тип выполнения слоя (позитив или негатив);
  • для негативного слоя повторите контур платы линией шириной 0,6..1,0 мм во избежание замыкания разных слоев на торцах ПП и в крепежных отверстиях.

6. Корректно готовьте слои паяльной маски:

  • контактные площадки должны быть открыты от маски - на 0,05..0,075 мм больше, чем сама контактная площадка, - с каждой стороны (то есть всего на 0,1..0,15 мм больше размера самой контактной площадки);
  • минимальная полоска маски - 0,1 мм (например для планарных микросхем между выводами);
  • края печатной платы должны быть открыты от маски на 0,2 мм внутрь во избежание отслаивания маски при фрезеровке;
  • при наличии PCI-разъема маска должна быть выполнена сплошным прямоугольником на все выводы разъема;
  • крепежные отверстия должны быть открыты от маски так де, как и контактные площадки (часто там образуются "кресты").

7. Проверяйте и выравнивайтерисунок маркировки. Но в этом случае есть опасность, что текст станет нечитаемым:

  • недопустимо нанесение маркировки по контактным площадкам - это делает невозможной последующую пайку. Обычно производится обрезка всех частей маркировки, заходящих на КП;
  • минимальная читаемая высота текста - 0,9 мм;
  • минимальная толщина линий в тексте для маркировки - 0,13 мм.

8. Обратите внимание на сверловку:

  • по умолчанию в проекте указываются диаметры отверстий в готовой плате. Если в вашем проекте это - диаметр сверла, не забудте заострить на этом внимание производителя;
  • при получении файлов сверловки желательно, чтобы металлизированные и неметаллизированные отверстия находились в отдельных слоях.

Ольга Баринова, руководитель офиса PCB technology в С.-Петербурге; olga@pcbtech.ru

Журнал "Производство Электроники", №2 за 2007 год

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
aitras    1 295

Я недавно наткнулся на интересный документ. Это справочный файл программы GerbView, которая содержится в составе пакета KiCad.

Так вот в этом файле подробно рассказывается о форматах Gerber, Gerber RS274X, Excellon. Ну и пару страниц о самой программе GerbView :)

Советую ознакомиться:

Контроль программ ЧПУ при подготовке производства печатной платы

Скачать файл: gerbview.pdf

Изменено пользователем aitras
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас