LPKF电路板制作系统方案

当前，电子/微电子领域正在经历重大转变，我们认为，这种技术方面的变化基以下三个因素：
　　1. 半导体及其封装技术飞速发展，芯片尺寸缩小的同时，I/O数目大幅度增加，BGA，CSP等新一代封装节省空间可达80-90%，使整个电子模块的集成度又上了一个台阶。在电子产品开发方面，电子电路要更小、更精细才能与其相适应，这就呼唤新的电路加工技术。
　　2. 设计、配套、生产周期大幅度缩短，产品成功与否，不仅要看功能、价格，还要看推向市场的时机。时间上不允许一次又一次的制作―不合格拒收―再制作的往复循环。
　　3. 生产方法不仅仅要经济、高效、可靠，而且还必须环保，可持续。
　　正是由于电子/微电子领域发生了如此大的变革，才要求电路板的生产周期大幅度缩短，一次性成功率高，精度高，焊盘、导线、孔密度高。现 已对微孔、埋盲孔、HDI等高密度的电路板有批量的需求。
　　可是，作为电子研发人员，您也许已经经历以下种种困扰：
　　―电路板制作周期太长，项目进度无法控制;
　　―单件制作环节多，交接手续烦琐，分散设计师精力;
　　―样品电路板成本高，质量不稳定;
　　―当您对导电图形的几何形状、尺寸有严格要求时，传统电路板加工技术无法定量实现，电路板参数与设计参数误差大;
　　―制作普通电路板还相对容易一些，但高精度或特别品种、特别材料的电路板就更难，小厂做不来，专业厂、大厂又不情愿做;
　　―贴片元件安装，点焊膏/印焊膏，回流焊，制作配套面板，……
　　焊盘线条，乃是性情流露，电路设计，亦皆心血凝成!奇思妙想，怎能半途而废?创造灵感，岂可无果而终?市场良机，谁容失之交臂?
　　工欲善其事，必先利其器。面对难题，LPKF可以助您一臂之力!
　　一.LPKF公司简介
　　德国LPKF公司专业设计、制造电子/微电子行业专用设备和软件，并开发、推广适合电子/微电子行业特殊加工的新工艺、新材料。面向研发部门，适应小型化，注重环境保护。
　　目前，全世界有几千家公司使用LPKF实验室快速PCB制作系统开发高速数字电路、模拟和数模混合电路、无线通讯、射频和微波电路。
　　二.快速板系统加工PCB的流程(以双面为例)
　　随机CAM软件接受设计数据à 计算机驱动刻板机钻孔à 用MiniContac做孔金属化à计算机驱动刻板机铣出双面图形
　　仅需2个仪器，1-2个小时完成双面板的制作。同时还可以在电路板上贴加阻焊膜、镀锡。
　　三.快速板系统可加工的范围
　　LPKF快速PCB制作系统，在实验室内几乎可以独立、高效、经济、环保地完成开发过程中所有加工任务，包括：
　　―单面板、双面板和多层板，最高可达六层;孔金属化、可以加阻焊膜(替代绿色油墨的，免去了丝印工艺)。最细线宽：0.1mm;最小线间距：0.1mm;最小孔径：0.2mm;在两个2.54mm焊盘中间可以走五条导线，符合现在和未来精细间距SMD技术对电路板要求;有若干种孔金属化方法和设备可供选择，可以满足不同需求。专用层压设备，即使是六层板，制作时间也不超过24小时。不论形状如何复杂，都可以用刻板机轻松铣出来。因为加工精度高，电路板上导电图形尺寸直接来自电脑设计数据而无失真、变形，因此电性能重复性、一致性好。
　　―射频、微波等高频电路板;目前，装备可以生产射频基材电路板的电路板厂不多，能达到LPKF刻板机精度的厂家更少;LPKF样品板快速制作系统是这种需求的最佳选择：可以加工任何通用的射频基材，比如聚四氟乙烯类基板材料RT/Duroid?和TMM?，专用工具保证导电图形几何尺寸精确，侧壁平直整齐，保证加工过的基板材料一致性，参数重复性。不论是实验，还是小量生产，什么时候需要，什么时候加工。
　　―柔性电路板、红膜、薄膜、电路板返修;传统方法生产柔性电路板：外型复杂需要专开模具，易曲扭弯折需要专用设备，因此让设计望而却步。LPKF刻板机加工深度可以精确控制，非接触加工，不会损害柔软的基材，适合加工各种常见基材和外型的柔性电路板。同理，用于PCB大批量生产的底片、用于漏版印刷焊锡膏的高聚物印版，各种阻焊膜、红膜、高分子薄膜都可以雕刻;甚至已经装上元件的电路板上，也可以用LPKF刻板机成型、补孔、修整。
　　―铜铝铭牌面板、背板加工，塑料板图形雕刻，电路板及电路板测试针床打孔;
　　―点胶，点焊膏，LPKF刻板机，实质上是专用加工中心，配上LPKF专用装置，可以定量在电路板上点焊锡膏、点贴片胶或其它油墨。
　　―LPKF电路板安装系统，包括：点贴片胶、点焊膏，贴片，回流、返修、检测设备。设计精巧、控制简单准确，手工操作，散装元器件和编带元器件都可以贴装，适合实验室和小批量制作。
　　您一定用过绘图机或打印机把电路设计方案输出到纸面上，LPKF的刻板机就象打印机和绘图机一样方便、快捷。
　　直接读入电脑设计数据，钻孔，铣导线，铣外型，直接制出PCB板。布局、布线、到电路板实物，不用腐蚀，无污染，一切在实验室内完成，在几十分钟、几个小时内完成。
　　构思、设计、实现、验证、修改，一切尽在掌握中!再也不需要等，设计构思，立马实现，创造激情，任意挥洒!
　　四.随机软件
　　电路板制作系统中最重要的设备就是刻板机―ProtoMat以及随机软件CircuitCAM和BoardMastrer。
　　电路板设计数据用CircuitCAM读入、处理，输出到刻板机驱动软件BoardMaster，BoardMaster驱动刻板机。
　　在刻板机上固定好覆铜板，用钻头打孔，用铣刀铣(而不是腐蚀)焊接面导电图形―即把导线、焊盘周围的铜箔铣掉，在导线、焊盘周围形成绝缘包络(通道)，实现该电气互连的部位电气互连，该电气绝缘的部位电气绝缘。精细部位用小直径铣刀铣通道，大面积铜箔用大直径铣刀剥掉。随后，进行孔金属化，覆铜箔板翻面固定在刻板机工作台上，铣元件面导电图形。最后，用铣刀把电路板从覆铜箔板上铣下来。
　　如果需要，还可以在同样的设备上，雕刻出阻焊膜，热压合在做出的电路板上。
　　LPKF系统数据处理软件CircuitCAM是一个功能强大、简单易用的电子领域CAM软件，可以读入的数据格式有：
　　标准Gerber(RS-274-D)，扩展Gerber(RS-274-D);Excellon数控钻、Sieb & Meier数控钻;
　　HP-GLTM , Barco DPF，AutoCADTM DXF。
　　因为电子CAD或EDA软件都可以输出Gerber数据格式，所以，不论用那种软件设计，都可以导入到CircuitCAM中。更进一步，即使使用机械CAD或其它图形设计软件设计电路板，只要Windows下绘图仪能绘的，或可以生成DXF格式的，CircuitCAM都能处理。
　　此外，CircuitCAM还具有强大的图形功能，电子技术常用的各种图形，如各种形状的焊盘、对位标记、多边形、导线都可以绘制、编辑和处理。在这个软件中，用户可以指定绝缘通道的宽度，焊盘周围铜箔是否全部剥掉，以及无用的铜箔是否要完全去掉等等。
　　刻板机驱动软件BoardMaster是一个所见即所得的控制软件。转速、Z向进给速度、XY向进给速度，都可以控制。用她，可以完成有选择性的加工，即使加工完的电路板，也可以重定位，再加工。针对不同的电路板基板材料，不同的加工内容，可以匹配适合的加工参数，从而使刻板机既可以完成钻孔、在铜箔上铣图形，铣边框;又可以在塑料薄膜上进行图形加工，如刻红膜、刻阻焊膜、刻焊膏漏版薄膜，还可以进行铭牌面板加工，更进一步，配上LPKF装置，还可以用来点贴片胶、点焊膏。
　　五.刻板机所配备的刀具
　　刻板机使用的铣刀是专门为不同用途开发的刀具，包括：专门铣制精细导线、雕刻薄膜的Micro Cutter，专门铣绝缘通道的Universal Cutter，专门铣外型的Contour Router，专门剥离大面积铜箔和在铝/铜/塑料板上雕刻的End Mill。
　　此外，为了精确加工微带、射频电路板，LPKF还有射频铣刀RF End Mill，铣出导线侧壁光滑、平直整齐，与基板材料垂直。保证电路导电图型尺寸与设计尺寸一致，从而保证电气性能。相比之下，传统方式做微波板，需要光绘，贴膜爆光、显影、镀锡铅、腐蚀、退锡铅，多次图形转移，有多次失真机会，多次化学处理，药液浓度、配比、温度、速度等等参数影响，很难控制导线实际宽度和侧壁形状。最终的电路板与设计值会有较大偏差。
　　刀具、加工参数控制软件、专用工具、刻板机精确深度调节系统互相匹配，使得刻板机在电子实验室内几乎无所不能。
　　六.刻板机系列机型介绍
　　刻板机现在主要分成了两个系列：S系列和M系列，S系列设备小巧紧凑，能加工的电路板幅面为229mm*305mm;M系列设备工作台面大，能加工的电路板幅面为375mm*540mm。此外，LPKF刻板机中，还有全自动换刀的高档机H100。
　　每个系列设备都根据主轴转速有若干个型号，如S系列中有 S42，S62,S100等;如M系列中有M30/S，M60等。42型主轴转速在5,000-42,000转/分种之间连续可调，60型主轴转速在10,000-60,000转/分种之间连续可调，100型主轴转速在10,000-100,000转/分种之间连续可调。
　　除S系列和M系列之外，还有L系列和X系列。其中的L60加工幅面为1300mm*375mm，适合于制作微波天线和传感器的电路板。X60加工幅面为650mm*530mm，适合加工更大幅面的电路板或拼版制作。
　　这些刻板机的分辨率均为7.937μm或以上，重复精度：+/-0.005mm，孔定位精度：+/-0.02mm。
　　42型最细线宽：0.1mm，最小间距：0.1mm，最小孔径：0.2mm;
　　其最突出的特点是：
　　―主轴转速高，在10,000-100,000转/分种之间连续可调，可以加工的材料品种多，省刀具;
　　―用气动机构完成Z向进给行程控制(C60采用电磁机构)，速度高，还可以精确控制行程距离，特别适合精细加工表面易磨、易损的材料。可以加工已经装有元件的电路板。
　　―铣刀深度用带刻度的调节装置设置，加工深度控制采用非接触式气垫传感器，深度控制精度1μ。
　　―加工精度更高，导电图形侧壁更光滑。最细线宽：100μm ，最细间距：100μm ，最小孔径：200μm。
　　七.孔金属化设备
　　ConntacⅡ是LPKF最新的电路板孔金属化设备，采用先进的直接电镀工艺，样品和小批量双面板、多层板的孔金属化均可在电子开发实验室内来完成。
　　它具有以下特点：
　　―步骤少，整个孔金属化过程仅需4步药液处理，即可达到客户要求的孔内铜厚度。
　　―不需要专门的化学或电路板制作知识，因为药液无需分析、维护。
　　―不产生环保负担，药液中不含HCHO(甲醛)、EDTA、重金属等对环境和人体有害的物质，所有药液均可生物降解。
　　―这套系统的药液成套供应，一套药水可以使用一年。
　　八.多层板层压设备及多层板制作方法
　　LPKF MultiPress II，多层电路板层压机，配上电路板钻孔/雕刻机和孔化设备，即使是六层电路板，也可以在实验室中，24小时之内完成。免去了外加工交接、核对、校验的烦琐，不仅经济上、时间上增加了竞争力，还使数据更加安全。
　　MultiPress II，小巧、紧凑、多用，微处理器控制，使原MultiPress的改进型，不仅可以层压通用如FR4基材，而且还可以层压特殊基板材料，例如高频电路用基板材料。设备具有存储功能，根据材料、时间、温度和压力可以设置不同的加工程序。最大层压面积：420mm*360mm，净电路板面积305mm*254mm。
　　制作多层板过程(以四层板为例)：
　　―用LPKF刻板机ProtoMat：用专用铣刀铣出电路板内层(第二和第三两层)的电路图形，即，把覆铜箔板上需要保留的导线周围的铜箔铣掉、在导线和焊盘周围形成电气绝缘的通道，多余的没有电气连接功能的铜箔，可以铣掉，也可以保留;
　　―用LPKF层压机MultiPress：把有铜箔的绝缘材料(外层/第一、第四层/顶层、底层)与内层罗叠在一起，在层压机内加热、加压，最后热压在一起，得到多层板，但是外层电路图形和孔尚未加工;
　　―用LPKF刻板机ProtoMat：给多层板打孔，使孔正好穿过内层焊盘中心;
　　―用LPKF孔化设备Contac：进行孔金属化，使外层通过孔有选择性地与内层电路图形电气互连;
　　―用LPKF刻板机ProtoMat：用专用铣刀铣出电路板外层(第一、第四层/顶层、底层)的电路图形，并用铣刀把净电路板从覆铜箔板上铣下来。
　　此后，还可以用LPKF刻板机ProtoMat镂空刻制出阻焊膜，再用层压机MultiPress热压合在电路板。