LPKF電路板快速制作系統(tǒng)

當(dāng)前，電子/微電子領(lǐng)域正在經(jīng)歷重大轉(zhuǎn)變，我們認(rèn)為，這種技術(shù)方面的變化基以下三個因素：

　　1. 半導(dǎo)體及其封裝技術(shù)飛速發(fā)展，芯片尺寸縮小的同時，I/O數(shù)目大幅度增加，BGA，CSP等新一代封裝節(jié)省空間可達(dá)80-90%，使整個電子模塊的集成度又上了一個臺階。在電子產(chǎn)品開發(fā)方面，電子電路要更小、更精細(xì)才能與其相適應(yīng)，這就呼喚新的電路加工技術(shù)。

　　2. 設(shè)計、配套、生產(chǎn)周期大幅度縮短，產(chǎn)品成功與否，不僅要看功能、價格，還要看推向市場的時機。時間上不允許一次又一次的制作—不合格拒收—再制作的往復(fù)循環(huán)。

　　3. 生產(chǎn)方法不僅僅要經(jīng)濟(jì)、高效、可靠，而且還必須環(huán)保，可持續(xù)。

　　正是由于電子/微電子領(lǐng)域發(fā)生了如此大的變革，才要求電路板的生產(chǎn)周期大幅度縮短，一次性成功率高，精度高，焊盤、導(dǎo)線、孔密度高?，F(xiàn) 已對微孔、埋盲孔、HDI等高密度的電路板有批量的需求。

　　可是，作為電子研發(fā)人員，您也許已經(jīng)經(jīng)歷以下種種困擾：

　　— 電路板制作周期太長，項目進(jìn)度無法控制;

　　— 單件制作環(huán)節(jié)多，交接手續(xù)煩瑣，分散設(shè)計師精力;

　　— 樣品電路板成本高，質(zhì)量不穩(wěn)定;

　　— 當(dāng)您對導(dǎo)電圖形的幾何形狀、尺寸有嚴(yán)格要求時，傳統(tǒng)電路板加工技術(shù)無法定量實現(xiàn)，電路板參數(shù)與設(shè)計參數(shù)誤差大;

　　— 制作普通電路板還相對容易一些，但高精度或特別品種、特別材料的電路板就更難，小廠做不來，專業(yè)廠、大廠又不情愿做;

　　— 貼片元件安裝，點焊膏/印焊膏，回流焊，制作配套面板，……

　　焊盤線條，乃是性情流露，電路設(shè)計，亦皆心血凝成!奇思妙想，怎能半途而廢?創(chuàng)造靈感，豈可無果而終?市場良機，誰容失之交臂?

　　工欲善其事，必先利其器。面對難題，LPKF可以助您一臂之力!

　　一.LPKF公司簡介

　　德國LPKF公司專業(yè)設(shè)計、制造電子/微電子行業(yè)專用設(shè)備和軟件，并開發(fā)、推廣適合電子/微電子行業(yè)特殊加工的新工藝、新材料。面向研發(fā)部門，適應(yīng)小型化，注重環(huán)境保護(hù)。

　　目前，全世界有幾千家公司使用LPKF實驗室快速PCB制作系統(tǒng)開發(fā)高速數(shù)字電路、模擬和數(shù)?；旌想娐?、無線通訊、射頻和微波電路。

　　二.快速板系統(tǒng)加工PCB的流程(以雙面為例)

　　隨機CAM軟件接受設(shè)計數(shù)據(jù)à 計算機驅(qū)動刻板機鉆孔à 用MiniContac做孔金屬化à計算機驅(qū)動刻板機銑出雙面圖形

　　僅需2個儀器，1-2個小時完成雙面板的制作。同時還可以在電路板上貼加阻焊膜、鍍錫。

　　三.快速板系統(tǒng)可加工的范圍

　　LPKF快速PCB制作系統(tǒng)，在實驗室內(nèi)幾乎可以獨立、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地完成開發(fā)過程中所有加工任務(wù)，包括：

　　— 單面板、雙面板和多層板，最高可達(dá)六層;孔金屬化、可以加阻焊膜(替代綠色油墨的，免去了絲印工藝)。最細(xì)線寬：0.1mm;最小線間距：0.1mm;最小孔徑：0.2mm;在兩個2.54mm焊盤中間可以走五條導(dǎo)線，符合現(xiàn)在和未來精細(xì)間距SMD技術(shù)對電路板要求;有若干種孔金屬化方法和設(shè)備可供選擇，可以滿足不同需求。專用層壓設(shè)備，即使是六層板，制作時間也不超過24小時。不論形狀如何復(fù)雜，都可以用刻板機輕松銑出來。因為加工精度高，電路板上導(dǎo)電圖形尺寸直接來自電腦設(shè)計數(shù)據(jù)而無失真、變形，因此電性能重復(fù)性、一致性好。

　　— 射頻、微波等高頻電路板;目前，裝備可以生產(chǎn)射頻基材電路板的電路板廠不多，能達(dá)到LPKF刻板機精度的廠家更少;LPKF樣品板快速制作系統(tǒng)是這種需求的最佳選擇：可以加工任何通用的射頻基材，比如聚四氟乙烯類基板材料RT/Duroid®和TMM®，專用工具保證導(dǎo)電圖形幾何尺寸精確，側(cè)壁平直整齊，保證加工過的基板材料一致性，參數(shù)重復(fù)性。不論是實驗，還是小量生產(chǎn)，什么時候需要，什么時候加工。

　　— 柔性電路板、紅膜、薄膜、電路板返修;傳統(tǒng)方法生產(chǎn)柔性電路板：外型復(fù)雜需要專開模具，易曲扭彎折需要專用設(shè)備，因此讓設(shè)計望而卻步。LPKF刻板機加工深度可以精確控制，非接觸加工，不會損害柔軟的基材，適合加工各種常見基材和外型的柔性電路板。同理，用于PCB大批量生產(chǎn)的底片、用于漏版印刷焊錫膏的高聚物印版，各種阻焊膜、紅膜、高分子薄膜都可以雕刻;甚至已經(jīng)裝上元件的電路板上，也可以用LPKF刻板機成型、補孔、修整。

　　— 銅鋁銘牌面板、背板加工，塑料板圖形雕刻，電路板及電路板測試針床打孔;

　　— 點膠，點焊膏，LPKF刻板機，實質(zhì)上是專用加工中心，配上LPKF專用裝置，可以定量在電路板上點焊錫膏、點貼片膠或其它油墨。

　　— LPKF電路板安裝系統(tǒng)，包括：點貼片膠、點焊膏，貼片，回流、返修、檢測設(shè)備。設(shè)計精巧、控制簡單準(zhǔn)確，手工操作，散裝元器件和編帶元器件都可以貼裝，適合實驗室和小批量制作。

　　您一定用過繪圖機或打印機把電路設(shè)計方案輸出到紙面上，LPKF的刻板機就象打印機和繪圖機一樣方便、快捷。

　　直接讀入電腦設(shè)計數(shù)據(jù)，鉆孔，銑導(dǎo)線，銑外型，直接制出PCB板。布局、布線、到電路板實物，不用腐蝕，無污染，一切在實驗室內(nèi)完成，在幾十分鐘、幾個小時內(nèi)完成。

　　構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、驗證、修改，一切盡在掌握中!再也不需要等，設(shè)計構(gòu)思，立馬實現(xiàn)，創(chuàng)造激情，任意揮灑!

　　四.隨機軟件

　　電路板制作系統(tǒng)中最重要的設(shè)備就是刻板機—ProtoMat以及隨機軟件CircuitCAM和BoardMastrer。

　　電路板設(shè)計數(shù)據(jù)用CircuitCAM讀入、處理，輸出到刻板機驅(qū)動軟件BoardMaster，BoardMaster驅(qū)動刻板機。

　　在刻板機上固定好覆銅板，用鉆頭打孔，用銑刀銑(而不是腐蝕)焊接面導(dǎo)電圖形—即把導(dǎo)線、焊盤周圍的銅箔銑掉，在導(dǎo)線、焊盤周圍形成絕緣包絡(luò)(通道)，實現(xiàn)該電氣互連的部位電氣互連，該電氣絕緣的部位電氣絕緣。精細(xì)部位用小直徑銑刀銑通道，大面積銅箔用大直徑銑刀剝掉。隨后，進(jìn)行孔金屬化，覆銅箔板翻面固定在刻板機工作臺上，銑元件面導(dǎo)電圖形。最后，用銑刀把電路板從覆銅箔板上銑下來。

　　如果需要，還可以在同樣的設(shè)備上，雕刻出阻焊膜，熱壓合在做出的電路板上。

　　LPKF系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件CircuitCAM是一個功能強大、簡單易用的電子領(lǐng)域CAM軟件，可以讀入的數(shù)據(jù)格式有：

　　標(biāo)準(zhǔn)Gerber(RS-274-D)，擴展Gerber(RS-274-D);Excellon數(shù)控鉆、Sieb & Meier數(shù)控鉆;

　　HP-GLTM , Barco DPF，AutoCADTM DXF。

　　因為電子CAD或EDA軟件都可以輸出Gerber數(shù)據(jù)格式，所以，不論用那種軟件設(shè)計，都可以導(dǎo)入到CircuitCAM中。更進(jìn)一步，即使使用機械CAD或其它圖形設(shè)計軟件設(shè)計電路板，只要Windows下繪圖儀能繪的，或可以生成DXF格式的，CircuitCAM都能處理。

　　此外，CircuitCAM還具有強大的圖形功能，電子技術(shù)常用的各種圖形，如各種形狀的焊盤、對位標(biāo)記、多邊形、導(dǎo)線都可以繪制、編輯和處理。在這個軟件中，用戶可以指定絕緣通道的寬度，焊盤周圍銅箔是否全部剝掉，以及無用的銅箔是否要完全去掉等等。

　　刻板機驅(qū)動軟件BoardMaster是一個所見即所得的控制軟件。轉(zhuǎn)速、Z向進(jìn)給速度、XY向進(jìn)給速度，都可以控制。用她，可以完成有選擇性的加工，即使加工完的電路板，也可以重定位，再加工。針對不同的電路板基板材料，不同的加工內(nèi)容，可以匹配適合的加工參數(shù)，從而使刻板機既可以完成鉆孔、在銅箔上銑圖形，銑邊框;又可以在塑料薄膜上進(jìn)行圖形加工，如刻紅膜、刻阻焊膜、刻焊膏漏版薄膜，還可以進(jìn)行銘牌面板加工，更進(jìn)一步，配上LPKF裝置，還可以用來點貼片膠、點焊膏。

　　五.刻板機所配備的刀具

　　刻板機使用的銑刀是專門為不同用途開發(fā)的刀具，包括：專門銑制精細(xì)導(dǎo)線、雕刻薄膜的Micro Cutter，專門銑絕緣通道的Universal Cutter，專門銑外型的Contour Router，專門剝離大面積銅箔和在鋁/銅/塑料板上雕刻的End Mill。

　　此外，為了精確加工微帶、射頻電路板，LPKF還有射頻銑刀RF End Mill，銑出導(dǎo)線側(cè)壁光滑、平直整齊，與基板材料垂直。保證電路導(dǎo)電圖型尺寸與設(shè)計尺寸一致，從而保證電氣性能。相比之下，傳統(tǒng)方式做微波板，需要光繪，貼膜爆光、顯影、鍍錫鉛、腐蝕、退錫鉛，多次圖形轉(zhuǎn)移，有多次失真機會，多次化學(xué)處理，藥液濃度、配比、溫度、速度等等參數(shù)影響，很難控制導(dǎo)線實際寬度和側(cè)壁形狀。最終的電路板與設(shè)計值會有較大偏差。

　　刀具、加工參數(shù)控制軟件、專用工具、刻板機精確深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)互相匹配，使得刻板機在電子實驗室內(nèi)幾乎無所不能。

　　六.刻板機系列機型介紹

　　刻板機現(xiàn)在主要分成了兩個系列：S系列和M系列，S系列設(shè)備小巧緊湊，能加工的電路板幅面為229mm*305mm;M系列設(shè)備工作臺面大，能加工的電路板幅面為375mm*540mm。此外，LPKF刻板機中，還有全自動換刀的高檔機H100。

　　每個系列設(shè)備都根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速有若干個型號，如S系列中有 S42，S62,S100等;如M系列中有M30/S，M60等。42型主軸轉(zhuǎn)速在5,000-42,000轉(zhuǎn)/分種之間連續(xù)可調(diào)，60型主軸轉(zhuǎn)速在10,000-60,000轉(zhuǎn)/分種之間連續(xù)可調(diào)，100型主軸轉(zhuǎn)速在10,000-100,000轉(zhuǎn)/分種之間連續(xù)可調(diào)。

　　除S系列和M系列之外，還有L系列和X系列。其中的L60加工幅面為1300mm*375mm，適合于制作微波天線和傳感器的電路板。X60加工幅面為650mm*530mm，適合加工更大幅面的電路板或拼版制作。

　　這些刻板機的分辨率均為7.937μm或以上，重復(fù)精度：+/-0.005mm，孔定位精度：+/-0.02mm。

　　42型最細(xì)線寬：0.1mm，最小間距：0.1mm，最小孔徑：0.2mm;

　　其最突出的特點是：

　　— 主軸轉(zhuǎn)速高，在10,000-100,000轉(zhuǎn)/分種之間連續(xù)可調(diào)，可以加工的材料品種多，省刀具;

　　— 用氣動機構(gòu)完成Z向進(jìn)給行程控制(C60采用電磁機構(gòu))，速度高，還可以精確控制行程距離，特別適合精細(xì)加工表面易磨、易損的材料?？梢约庸ひ呀?jīng)裝有元件的電路板。

　　— 銑刀深度用帶刻度的調(diào)節(jié)裝置設(shè)置，加工深度控制采用非接觸式氣墊傳感器，深度控制精度1μ。

　　— 加工精度更高，導(dǎo)電圖形側(cè)壁更光滑。最細(xì)線寬：100μm ，最細(xì)間距：100μm ，最小孔徑：200μm。

　　七.孔金屬化設(shè)備

　　ConntacⅡ是LPKF最新的電路板孔金屬化設(shè)備，采用先進(jìn)的直接電鍍工藝，樣品和小批量雙面板、多層板的孔金屬化均可在電子開發(fā)實驗室內(nèi)來完成。

　　它具有以下特點：

　　— 步驟少，整個孔金屬化過程僅需4步藥液處理，即可達(dá)到客戶要求的孔內(nèi)銅厚度。

　　— 不需要專門的化學(xué)或電路板制作知識，因為藥液無需分析、維護(hù)。

　　— 不產(chǎn)生環(huán)保負(fù)擔(dān)，藥液中不含HCHO(甲醛)、EDTA、重金屬等對環(huán)境和人體有害的物質(zhì)，所有藥液均可生物降解。

　　— 這套系統(tǒng)的藥液成套供應(yīng)，一套藥水可以使用一年。

　　八.多層板層壓設(shè)備及多層板制作方法

　　LPKF MultiPress II，多層電路板層壓機，配上電路板鉆孔/雕刻機和孔化設(shè)備，即使是六層電路板，也可以在實驗室中，24小時之內(nèi)完成。免去了外加工交接、核對、校驗的煩瑣，不僅經(jīng)濟(jì)上、時間上增加了競爭力，還使數(shù)據(jù)更加安全。

　　MultiPress II，小巧、緊湊、多用，微處理器控制，使原MultiPress的改進(jìn)型，不僅可以層壓通用如FR4基材，而且還可以層壓特殊基板材料，例如高頻電路用基板材料。設(shè)備具有存儲功能，根據(jù)材料、時間、溫度和壓力可以設(shè)置不同的加工程序。最大層壓面積：420mm*360mm，凈電路板面積305mm*254mm。

　　制作多層板過程(以四層板為例)：

　　— 用LPKF刻板機ProtoMat：用專用銑刀銑出電路板內(nèi)層(第二和第三兩層)的電路圖形，即，把覆銅箔板上需要保留的導(dǎo)線周圍的銅箔銑掉、在導(dǎo)線和焊盤周圍形成電氣絕緣的通道，多余的沒有電氣連接功能的銅箔，可以銑掉，也可以保留;

　　— 用LPKF層壓機MultiPress：把有銅箔的絕緣材料(外層/第一、第四層/頂層、底層)與內(nèi)層羅疊在一起，在層壓機內(nèi)加熱、加壓，最后熱壓在一起，得到多層板，但是外層電路圖形和孔尚未加工;

　　— 用LPKF刻板機ProtoMat：給多層板打孔，使孔正好穿過內(nèi)層焊盤中心;

　　— 用LPKF孔化設(shè)備Contac：進(jìn)行孔金屬化，使外層通過孔有選擇性地與內(nèi)層電路圖形電氣互連;

　　— 用LPKF刻板機ProtoMat：用專用銑刀銑出電路板外層(第一、第四層/頂層、底層)的電路圖形，并用銑刀把凈電路板從覆銅箔板上銑下來。

　　此后，還可以用LPKF刻板機ProtoMat鏤空刻制出阻焊膜，再用層壓機MultiPress熱壓合在電路板。