毕业设计（论文）-genesis2000在印制电路板生产中的应用.doc

毕业设计论文 作者 学号 系部 专业 题目 指导老师 评阅教师 完成时间： 2011 年 5 月 11 日 毕业设计(论文)中文摘要题目：genesis2000在印制电路板生产中的应用摘要：随着电子产品向短、小、轻、薄与多功能的发展，人们需要一些辅助软件来做出这些电路板。genesis2000设计软件就是可以进行焊盘与走线之间间距、焊盘的环宽、内层隔离盘的大小、非孔化孔、无终点线和整个PCB图形到外形间距的检查，以判断该PCB的设计是否符合相关的标准的一种辅助软件。其系统功能强大，分析功能全面，自动化程式不断升级，在印制电路板制造中占据及其重要的地位。本文主要探讨genesis2000在印制电路板生产中的应用。关键词：印制电路板 生产 应用毕业设计(论文)外文摘要Title: The application of the genesis2000 software in the PCB manufacturing processAbstract: As electronic products to the short, small, light, thin and multi-functional development, people need some supporting software to make these circuit boards. The genesis2000 software that can take the line and the distance between pads, pad ring width, the inner disk the size of the isolation, Africa and Kong holes, no finish line, and graphics to form the PCB pitch inspection to determine the PCB, whether the design complies with relevant standards as a supporting software. The system features powerful analysis of full-featured, automated programs constantly upgraded, in the manufacture of printed circuit board and occupy an important position. The paper mainly discussed the application of the genesis2000 software in the PCB manufacturing process.keywords: Printed circuit board manufcturing application目 录1 引言2 印制电路概述2.1 印制电路板定义2.2 印制电路板种类2.3 印制电路板的发展趋势3 genesis2000软体 3.1 genesis2002基础工具 3.2 genesis2000分析工具3.2.1 钻孔分析3.2.2 线路分析3.2.3 防焊分析3.2.4 文字分析3.3 genesis2000输出工具 3.4 genesis2000操作流程3.4.1 客户资料转档3.4.2 前置作业检查3.4.3 钻孔编辑3.4.4 线路编辑3.4.5 防焊编辑3.4.6 文字编辑3.4.7 排版编辑3.4.8 资料输出结论致谢参考文献1 引言21世纪信息化产业在迅速发展，而PCB行业的发展是信息化产业发展的重要基础，PCB从简单的单面板发展到现在的多层板，高密度互联板（High density board，简称HDI），软板，经历了60多年，其可通过在一个很小的覆铜箔板上做出线路，再贴装一些电路元器件即可做成拥有强大电路导通，连接性能及其他电子性能的电子产品。计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）就是为印制电路板的前制程提供辅助制造的，它通过一些软件方便分析出制造电路板的一些技术参数，以及分析出电路板的电器性能是否正确，因此CAM部门在每个PCB公司都具有非常重要的地位。在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配 、检测和包装等制造过程，简称CAM。目前,在一些PCB公司应用的软件有：GERNESIS、GC-CAM、CAM350、PRCAM、 INCAM等。CAM 系统可以进行焊盘与走线之间间距、焊盘的环宽、内层隔离盘的大小、非孔化孔、无终点线和整个PCB图形到外形间距的检查，以判断该PCB的设计是否符合相关的标准。CAM主要应用在印制电路板的前制程，它通过，客户设计的电路图形及布局，在CAM软件上进行修改技术参数，测量走线，焊盘等的间距，ring边等，一达到本公司设备的制程能力，为现场工作人员提供光绘底片，钻孔程式以及一些检验程式等。2 印制电路概述2.1 印制电路板的定义 PCB(Printed Circuie Board) 印制电路板的简称，通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形成为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制线路或印制电路的成品称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。 印制电路板的设计是以电路原理图为根据，设计人员通过借助计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）来设计电路在电路板上的布局设计。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。2.2 印制电路板的种类2.2.1 单面板在最基本的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，所以我们就称这种PCB叫作单面板。这种板子现在普遍运用银作为桥梁来实现两条线路的导通。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。2.2.2 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通孔（via hole），导通孔是在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。2.2.3 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。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。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。普遍为4、6或8层板。2.2.4 高密度板刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以，从表面是看不出来板子的层数。2.3 印制电路板的发展趋势 近60年来，PCB行业发展非常迅速，在这些年中，中国已经在不知不觉中成为了全球最大的PCB生产国，目前PCB还会沿着短、小、轻、薄的基础上，继续发展高密度互连板达到电子设备更加高密度化，高性能化。另外要在制造工艺上更新，探索更好的工艺流程，研发更加先进的工艺设备，从而响应国家的环保号召及生产出更加精密的电路板。3 Genesis2000软体3.1 genesis2000基础工具 Genesis2000是由Orbotech与Valor的合资公司Frontline公司开发、支持的一套软件系统，该系统提供了完整的制前自动化，为PCB厂商提供了最佳CAM解决方案。Genesis2000软体中最基础的工具就是图形编辑器（见图1）。图1 Genesis2000软体基础工具示意图这个图形编辑器对于制作料号非常重要：简捷而方便的交互式面板，让人机沟通更直接，将常用的工具和安全指令设在窗口右边，随手可及，面板上的层次分明，坐标随时监控，状态栏可以清晰显示当前的操作状态和图形数据的参数值；主菜单的编辑栏包括一般的移动、复制、旋转、镜像而且我们可以以坐标的形式找到线路图形的每一点；将图形放大到显示屏的最大比例，使我们更好的判断怎样修改客户传来的gerber；还可以对线路进行平行移动、复制、改变线的走向等。其中上图标示的两个编辑工具对我们编辑线路有很大帮助：一个是过滤选择器，通过它，我们可以限制性的选择某一属性的线路图形进行编辑，如光学点，pad、smd等（通常pde对这些特殊属性线路会另外做补偿）。另一个是同网络选择器，它可以帮助我们判断线路是否是同一网络，使我们避免了将电路板制作出短路的现象，也使我们避免了将客户原稿是断开的线路制作相连。因此，图形编辑器是genesis2000系统中比较重要的工作系统。3.2 genesis2000分析工具一般客户传来的PCB板资料都会包括钻孔、成型、线路、防焊、文字等层别。开始时，我们首先把资料实体化，其次就是对资料进行编辑，使其的一些技术参数符合我们公司的制程能力，所以，我们需要一些分析工具，去分析我们的编辑是否符合规范。Genesis 2000包含了钻孔分析、线路分析几乎所有制程上的分析功能，并且规定的参数并不固定，可以根据不同的需求去调整ERF的设定，达到符合自己的规范。3.2.1钻孔分析Map 图与孔点图可以相互转换，且一气呵成，强大的钻孔管理器，可以对VIA孔、PTH孔、NPTH孔进行补偿、调节、高亮、刀具合并及每个孔的位置轨迹指示。根据内外层的分布属性，可以检查出孔与孔的电器性能是否导通，还可以报告近孔、重孔、八字孔及每种孔的个数和位置，并判断孔到成型或板边距离是否太近，具体工作界面见图2。图2 钻孔分析示意图3.2.2 线路分析对照绿油开窗PAD的属性定义SMD，按照自身要求调节参数，可以做PAD加大、PAD缩小、绕线、更改形状，对不满足间距的地方进行削切，然后报告所作动作的结果（可根据尺寸分屏显示）。运行线路自动检查功能，可侦测线路的线宽线距、孔环大小、NPTH孔距铜的距离PAD到PAD的间距、PAD到线的间距、铜到板边的距离、端点、PAD、线、弧的个数及位置，同网络的间隙等。为现场设置时刻速度，药水含量提供一个参考值，其工作界面如图3所示：图3 工作界面示意图3.2.3防焊分析根据绿油覆盖定义PAD的RING环最优值及防止渗油露铜所需的间距参数、桥位大小，自动运行绿油修改程序，进行自动加大及自动削PAD，其结果会报告出来，以供线上使用，强大的绿油检查功能，可检测出孔的开窗、PAD的开窗及绿油到锡的距离、开窗PAD到PAD的距离、细小缝隙、塞孔情况等等。（在我们公司线上一般需要CAM人员提供关于防焊的三个参数：防焊的ring边、防焊pad与防焊pad之间的距离，防焊与下路的最小间距）。（见图4）图4 防焊分析示意图3.2.4 文字分析根据绿油覆盖定义PAD的RING在加大一定的距离使文字漆不会伤到焊盘。并且可以自动刮开防焊到文字的安全距离。可检测文字到防焊、成型、孔、线路及文字宽度的距离等等。（见图5）图5 文字分析意图3.3 genesis2000输出工具类似与输入工具一样，只是将编辑好的客户资料按照不同的流程需求输送至不同的地方。一般料号都会输出治具、成型程式、钻孔程式、验孔程式、AOI（光学扫描）资料等到相应的制造部门。通常我们部门的工作站和产线上都有联系的，直接通过自动程式直接输出到产线的电脑或机器上，例如输AOI资料:F6 就会出现下图6所示界面，点击治具/AOI/QA资料输出即可。 图6 输出工具示意图总体归纳而言：Genesis 2000是适应印制线路板发展而产生的软体。清晰的管理界面，各个料号的存入方式直观，简单。资料保密性强，每次启动需输入用户名和密码。独立而系统的输入输出。资料结构为二维表格的方式存在，精确的描述压合方式，板字构造及层别的属性定义。Wheel模块及Symbol集中存放，方便任何环境随时调用。人性化的图形编辑窗口和控制面板，有针对性的对成形区域内的部分进行修改。对图形元素的属性极其敏感，有条不紊的按照各种需要进行自动修改和检查。可调试参数任意修改，根据不同需要手动更改其运行的最佳方案。自动而快速的封边程式，省去了整理板边的烦琐。安全而高效的钻孔和锣边程式，根据定义的锣刀尺寸、补偿方向可以简单的自动添加锣程式。根据不同的菲林尺寸，自动排列，节约菲林成本，增加其利用率。无论正负叠加多少层，均可放在同一逻辑层。3.4 genesis2000操作流程对于双面板来说操作比较简单，下面我用一个四层板来介绍我们操作的一般流程。04cwc0540001是我们公司的一个日系客户的料号，它的要求比较严格，一般在制作过程中不能削ring边，而且板子比较大，基本每制作这样一个料号需要耗时16个小时左右。利用genesis2000软体进行操作的具体流程如下：3.4.1 客户资料转档 客户通过mail的形式将PCB原稿资料发送，转原稿组将资料登记并存档，运用对应的命名法（附录一：资料命名含义）则将资料区分，然后利用FTP软体将客户数据传入工作站做层别命名（附录一：层别命名法则）、初步优化网络铜面、物件属性定义及量测机构尺寸，最终将资料送给设计人员。3.4.2 前置作业检查 这个部分主要的目的是确认原稿组资料的完整性、正确性。首先通过cwc客户传送的PCL上面提供附件的档名和文件Byte数核对原稿资料，然后用Genesis的量测中心的功能检查导通孔对应在各层的PAD是否中心重叠，重叠即是为各层以对齐，而且可以看到原稿Step（ORI）中会有层别命名客户提示（Readme档），检查是否有层别命名错误，最后就是COPY Ori Step图形去核对 Pcb Step中的图形，并且看线路上锡处是否转成锡点或焊盘（FLASH PAD），这样就算完成了前置作业。3.4.3 钻孔编辑 根据pde（设计人员）设计的钻孔工程资料表来更改钻孔孔径大小及定义孔的属性，即把成品孔径改成现场使用的钻孔孔径，钻孔孔径具有一定的公差补偿值，原因就是钻孔时机台会有误差值，然后孔位就会有一定的偏差。孔属性的定义就是为了区分贯穿孔（Via hole）、镀通孔（Plated hole）与非镀通孔（Non plated hole）。（见图7）孔编辑好之后就要做我前面讲过的钻孔分析了。这个料号的钻孔一般在几千个左右，而且其中会涉及到很多塞孔（塞孔就是镀铜后完成线路图象转移后再用油墨塞起来的特殊孔。）和槽孔较，所以编辑的时候必须要非常仔细，编辑好以后要检查一两遍左右，因为一个新料号如果钻孔编错，那么下面的步骤可能会全部白做，因此钻孔编辑是料号制作的最基本步骤。 孔编辑完一般我们很紧接着将转档人员测量的机构复量一下，与客户资料不符的地方重新修正，再将net分析建好，以便做完线路编辑后检测短、断路（Netlist Analyzer）。图7 钻孔编辑示意图3.4.4 线路编辑进行线路编辑，一般pde会对客户传来的gerber加一个线路补偿值（根据我司现场制程的误差设定的补偿值），以保证线上做出的板子和客户gerber吻合，然后将非导通孔放大（数值依pde设定）去削铜面，使之与铜面有一定的安全距离（防止孔内镀铜与其他线路短路），接着对线路进行削包线，削隔离（用削非导通孔的方法一样制作）等动作，最后一步就是进行singal layer check 分析根据分析结果编辑间距不够的地方移线、缩pad等卡间距(一般pad与pad间距卡76.2,线与铜面的间距卡101.6）。线路编辑完成后要和客户的原稿资料，即ori step中的资料进行核对，不能有OPEN、Short。这个料号的费时就在制作线路这个地方，因为一层电路编辑一般要在3个小时左右。3.4.5 防焊编辑防焊就是指线路需要露铜的部分，最后将用于组装零件或贴片。制作防焊的目的就是为了将线路层的焊盘保护起来，在印刷油墨的过程中不让焊盘被油墨覆盖，从而将焊盘的铜露出。对于防焊的种类在我们公司分为6种即：上锡、onpad、铜面上的防焊、光学点的防焊、基材上的防焊、形状不一的防焊。其中最重要的是上锡和onpad，所谓上锡，就是线路PAD全部露铜，而On PAD就是部分露铜，不是全开。用Genesis来理解上锡就是防焊的锡垫大于线路的焊盘，On PAD反之。它们的做法分别是：上锡按工作片线路PAD放大Clearance（线路PAD到防焊PAD的距离）；On PAD则是按比原稿孔大、小来以孔为基准放大Clearance（防焊PAD到线路PAD的距离）。此料号的防焊相对来说简单一点一般只是要卡防焊pad之间的间距76.2，防焊与线路间距38.1就好了。3.4.6 文字编辑 文字主要的就是按照PDE指示是移字后套除、依原稿卡孔距离还是直接套除。套除的过程中不能将标示正负极性的，第一个插装零件的，箭头表示方向，文字隔线的等重要物件套除。因为文字在防焊后制作，所以一般要卡防焊到文字的安全距离。另外厂内一般会要求在文字层添加一些特殊物件（如周期8888，厂内标示）。以作现场识别。3.4.7 排版编辑 前面几步都是单片编辑，但出货时一般都是以连片的形式，所以我们会按照客户给的机构或PDE指示的排版样式去将单片组合起来，在组合这些单片的同时，我们要在板边加一些板框Tooling（厂内机器识别和检测用的），这是用genesis的自动程式做出来的（见图8），但是自动程式跑出来的Tooling可能会叠加再一起，所以需要人工检查修改。 图8 排版自动程式示意图 3.4.8 资料输出在制作完成后，我们需要输出的资料有：“GBR彩图”、“成型资料”、“QA资料”、“治具资料”、“验孔程式”、“AOI资料”、“钻孔程序”：（1）GBR彩图资料用于给PDE设计下现场的工作指示，它包括了一个shipping的外型，孔。（2）成型资料用于给成型组制作成型程式的