PCB制前计算机辅助制造智能化处理资料的研究.pdf

印制电路信息2023 No.8设计与CAM Design and CAMPCB制前计算机辅助制造智能化处理资料的研究张豪曾铁城钟旺茂（博敏电子股份有限公司，广东梅州5147 6 8）摘要高水平的印制电路板（PCB）工程数据转换和处理能力是提高产品质量、加快交货速度和降低生产成本的重要保证。为了使计算机辅助制造（CAM）工程师更高效地完成工作，提高设计精度，从智能化的角度探讨了一些实用的方法。最终目标是优化工作方法，提升工作效率，降低生产成本。关键词印制电路板（PCB）；生产数据；功能模块；计算机辅助制造（CAM)；工作效率；智能化中图分类号：TN41文献标志码：A文章编号：10 0 9-0 0 9 6(2 0 2 3)0 8-0 0 0 4-0 9Research on CAM intelligent data processing beforePCB manufactureZHANGHaoZENGTiechengZHONGWangmao(Bomin Electronics Co.,Ltd.,Meizhou 514768,Guangdong,China)Abstract High level of PCB engineering data conversion and processing capability is an important guarantee forproduct quality,fast delivery and low production cost.In order to make CAM engineers complete their work moreeffectively and improve the design accuracy,some practical methods are discussed from the perspective ofintelligentization.The ultimate goal is to optimize working methods,improve work efficiency and reduce production costs.Keywordss printed circuit board(PCB);production data;functional modules;computer aidedmanufacturing(CAM);work efficiency;intelligentization0引言高水平的印制电路板（printedcircuitboard，PCB）工程数据转换和处理能力是PCB产品质量、快速交货和低生产成本的重要保证。为了使计算机辅助制造(computer aided manufacturing,CAM）工程师更高效地完成工作，提高设计精度，本文从智能化的角度探讨了一些实用的方法。最终目标是优化工作方法、提升工作效率、降低生产成本。作者简介：张豪（197 9一），男，专科，主要研究方向为印制电路板制前智能化方案设计、自动化程序编写等设计与CAM Design and CAM印制电路信息2023No.81CamGuide智能系统模块开发根据工艺要求及CAM工程师日常制作的步骤，使用CamGuide智能化系统软件开发相应关联功能模块，简化操作步骤。1.1CamGuide框架开发针对CAM工程师手动制作的部分，设计部署如下。（1）通过梳理CAM人员制作流程，分解所有指令动作，分析其出现的规律，将重复的、有规律的及逻辑上可自动制作的操作步骤，编写相应的功能模块。（2）开发系统主框架，运用gateway（g e n e s i s安装目录下的一个执行程序，用于获取指定进程后台操作genesis软件）获取genesis（用于优化PCB设计的程序软件）的进程号（portid，PID）。在生成树协议（spanning-tree protocol，ST P）中，如端口收到的桥协议数据单元（bridgeprotocoldataunit，BPD U）中背景信息文件（backgroundinformation document，BID）和路径开销（pathcost）相同时，则通过比较PID来选择阻塞端口，通过外挂形式控制genesis软件，并运行相应的功能模块，如图1所示。（3）设计流程指示：根据不同班组实际制作时的步骤分出18 个流程区块，不同的流程区块按制作时的先后顺序绑定所需的功能模块（流程指示所绑定的子程序模块共18 0 个）。CamGuide工具栏ierahePO4232自动获取用户、PID、JO B名、当前step-流程说明状态用户田1客户原稿展开界面2作业初置活礼作痘3 钻物作丙层莉作Z1.选择NPTHL5.SET制作品2.钻孔补偿6.板边制作7外层制作一日，3.一键补偿铺辅助8阻焊制作24.测孔补偿字符制作25.孔位及补偿检测10.锈带制作6.钻礼校准11修改板边7拷贝nP层12工具编出13工程遥改8.短槽引导14辅助功能9.大孔预钻15.防果检测10.区分孔径16上传数据一11.钻孔分析17.治具制作18M制作图1CamGuide主界面及分区菜单功能清单（4）设置快捷方式：针对共用的、使用频率高的在原流程指示中的功能模块，设计快捷方式按扭，方便用户使用相应的功能。（5）分离式控制genesis软件，通过选取相应的PID，可以打开多个genesis及CamGuide软件，不同的CamGuide进程选取相应的PID，分开控制genesis软件，满足单用户开多个genesis窗口操作的需求。根据用户的操作状态，记录并显示程序模块的运行状态，有效防止用户漏操作部分环节的风险。通过以上前期策划、流程梳理、主框架搭建、子功能模块的开发、不同节点功能模块的绑定，形成一套有序、涵盖面广、效率提升，有效防呆的CAM自动化程序系统。1.2CamGuide子功能清单CamGuide操作区块分组及功能清单见表1。表1CamGuide功能清单步骤客户原稿作业初置钻孔制作内层制作Set制作板边制作外层制作阻焊制作字符制作读客户选择新自动板边1层命名转换铜皮新建set_step线路转盘阻焊转盘字符线宽原稿非金属化孔程序阻焊层2层列排序层排序钻孔补偿挑surface线创建proflie背钻模块转换铜皮缩放字符优化删除内层独3定义原点拷贝NET一键补偿辅助套装铺铜加V-CUT孔挑surface线添加ul放大字符立盘删除非金属Bga阻焊掏4定义轮廓线测孔补偿线路分析添加半孔加0 7 50 VIP化孔盘盖帽子字符孔位及补偿检灯芯面加阻焊core_coupon_外层线路盖帽子5删除外框线线路补偿字符检测测计数盘set模块分析优化阻焊添加p8_set模块外层线路阻焊层6删除板外物钻孔校准内层涨盘V-CUT防呆线（普通）补偿分析7拷贝EDIT拷贝NP层补铜桥p8模块(普通)选择SMD添加边框NET内层掏铜p8模块（四阶8短槽引导外层涨盘冒油点创建测点（设置参数）以上运行）设计与CAMDesignand CAM印制电路信息2023No.8续表1步骤客户原稿作业初置钻孔制作内层制作Set制作板边制作外层制作阻焊制作字符制作9删除标记大孔预钻内层掏铜htc-bm模块填网络线防垂柳10文件查找区分孔径内层削盘加p6p7外层掏铜档点和塞孔非金属化孔成型11层命名钻孔分析拼版序列号外层削盘线掏铜非金属化孔成12填小间隙锣热熔块程序型线掏铜13内层动态补偿跨阶检测填飞膜14添加泪滴LDI靶标检测添加UL15PCS铺铜科邦检验模块外层补独立线16内层线路分析背钻检验模块外层Pcs铺铜17step网络比对外层线路分析18单层网络比对19step网络比对20比对客户原稿2CamGuide部分功能介绍2.1单只处理单只制作是CAM制作中不可缺少的一个环节，通常在制作中占用的时间最多。在梳理自动化制作时，能利用程序制作的自动动作分模块开发，放在不同节点的功能区块中，方便用户执行2.1.1一键钻孔补偿（1）根据工艺文件要求，代替genesis自身界面，一键完成补偿及录人公差，如图2 所示。（2）实现一键补偿，简单高效，杜绝出错。2.1.2短槽引导根据工艺规范，短槽需要加引导孔，用户打喜户代您生产塑鸟生种板染型集面处理我调11004502400014605021450茶032558733M34063035020一建补信】图2钻孔自动补偿功能界面开钻孔层后运行该程序。自动识别是否为短槽，对于短槽自动添加引导孔，如图3所示。(a)执行程序前效果(b)执行程序后效果图3短槽引导运行程序前后对比2.1.3大孔预钻根据工艺规范，3.2 5mm的孔需要添加预钻孔，用户打开钻孔层后运行此程序。自动识别大孔，对于大孔自动添加预钻孔，如图4所示2.1.4一键线路补偿PCB在实际制作过程中需经过蚀刻的工序通常蚀刻后线路会存在一定程度的缩小，因此在CAM制作过程中，需要按工艺规范将线路进行一设计与CAMDesignandCAM印制电路信息2023No.8(a)执行程序前效果(b）执行程序后效果图4大孔预钻运行程序前后对比定的补偿，从而满足实际生产的需求。（1）选择对内层、次外层或外层进行补偿，无需选择层别，自动抓取补偿层，自动根据工艺规范设置相应的补偿值，如图5所示。7APTk回线路补偿程序博敏电子日期：2 0 19/0 9/0 5.请选择层次：内层、次外层外层内层线宽补会（mL）：次外层线宽补偿（m1）：1.2外层线宽补偿（m1）：1.5外层焊盘补会（mL）：2执行退出图5线路补偿程序主界面（2）自动根据界面中设置的参数将关联层中的线路按要求进行补偿，如图6 所示。图6线路补偿前后对比2.1.5线路削连接盘当涨连接盘后，部分间距不足的地方需要削盘达到最小间隙要求。根据企业资源规划（e n t e r p r i s e r e s o u r c e p l a n n i n g，ER P）中的铜厚参数及工艺规范要求自动削盘，省去手动逐个削盘的动作，如图7 所示。图7 为处理前与处理后的对拍效果，圈内为削掉的部分。图7线路削连接盘对比2.1.6补铜桥CAM制作过程中，在掏完环形间隙后会出现多处铜桥不足的情况，此类位置需要相应加大铜桥。手动连铜桥非常麻烦、耗时长且易出错。针对性开发连铜桥的程序，用户仅需一键运行即可，根据ERP的参数及工艺规范，自动设置界面中的参数，如图8 所示。自动分析铜桥宽度，将未满足要求的位置按规范进行连接，如图9所示。76fllcopperbridgeVer:2.1XLayers List(work_layer-reflayer)a06d070915a01.dxf选层a06d070915a0gdt.dxfdr16gtitots131415铜桥最小宽度铜桥长度Line_width:5milLine_lengthbut:ismilOtherwayl!Close图8补铜桥功能界面设计与CAM Designand CAM印制电路信息2023No.8铜桥宽度较小，蚀刻后有断开的风险铜桥优化后线宽不易撕(a)运行程序前(b）运行程序后图9补铜桥程序效果对比2.2智能封边高密度互连E(high density interconnector,HDI）板在制作时用到的设备较多，因此关联的靶标也相应较多，且板边设计复杂，手动制作所需的时间长并容易出错。根据实际的操作过程以及涉及到的参数，开发智能封边模块，将已有的ERP数据与工艺要求相结合，设计用户界面及后台执行指令，自动按工艺规范进行封边，如图10所示。J0B:a16p066629b0基本信息确认压合方式1-1蚀刻方式酸蚀板边类型普通铺铜方式铜皮芯板铜厚1/1PANELR寸X468PANELR寸Y820第1次修边尺寸X464.0第1次修边尺寸1616.0短边预放涨缩系数：长边预放张缩系数：是香任意阶只加通孔尾孔EC咖加Idi防保参考层是否加电脑YCU定位孔只加二维码PAD是否有周期totstblbs运行退出图10智能封边程序主界面