PCB CAM 工艺在原型制作中的重要性

PCB CAM（计算机辅助制造）软件可以为您做很多事情。最重要的作用是其分析生产文件和协助PCB生产的能力。无论您从事哪个项目，PCB 设计都会为您的电子电路注入活力。让我们考虑一下技术进步。

我们已经过去了那些用胶带或编程表面贴装机布置 PCB 的日子。布局软件将组件布局和布线与 PCB 设计过程相结合，以定义制造电路板上的电气连接。当然，传统方法仍然可用。但是，当当前的工具使它变得更容易和更精确时，你为什么要这样做呢？本文将引导您了解与 CAM 流程如何帮助原型制作相关的所有内容。

（CAM标志-电路板样式）

1。什么是 PCB 计算机辅助制造 (CAM)

首先，计算机辅助制造 (CAM) 是制造中计算机控制的机械和软件的自动化。在正确的 PCB 服务提供商之前。值得庆幸的是，PCB制造工艺多种多样，制造商会收到各种格式的设计师文件。这些文件主要包含以下信息；所需 PCB 的绕线、组件插入、布线和许多其他设计细节。

CAM 软件分析文件并识别格式。在此之后，您可以识别文件格式、钻孔数据和图稿图层。因此，它检查并习惯于保证制造商在接收PCB艺术品时按照其原始设计构建电路板。看到它的一个原因是系统的积极因素之一。在分析中，当文件丢失时，项目停止，需要大量的 DRC。设计规则检查验证设计是否符合制造标准。

PCB 已经完全进化，从木片到复杂的绿板。它们之前只与计算机相关联，而现在与微电子相关，一切都淹没在 PCB 中。除了 PCB 之外，在电机控制器或工业负载测试仪等工业机械中无处不在。甚至有些地方的照明使用PCB。

（从事 CAD 设计的设计师）

2。 PCB CAM –CAM 处理内容

我们的世界充满了物质事物，无论是产品、场所还是零件，而 CAM 使之成为可能。我们将飞行的力量赋予飞机，或将马力的雷鸣赋予汽车。每当您想要制作而不是粗略设计的东西时，CAM 就是答案。

CAM 为生产准备文件。因此，您可以将 CAM 视为“切片器软件”。它将图纸和数据与驱动自动化工具的具体说明联系起来。

它使用 G 代码（一种从绘图生成的编程语言）与控制机器进行通信。该代码指示设备做什么。例如，它将引导电机移动、移动的速度以及它们应该遵循的编程路径。

该软件还检查错误。例如，它可以评估模型是否存在任何可以改变制造过程的几何错误。它还生成刀具路径，即机器在加工过程中需要遵循的一组坐标。一个很好的例子是设置切割顺序。在任何操作开始之前，必须调整穿孔高度、电压和切割速度参数。不同的程序在准确定义的情况下可以设置各种参数。这些参数描述了机器操作员的工作，使其更加舒适。

3。 CAM运行组件

软件

设计文件进入后，CAM 软件会执行多项任务：

• 它将电子数据转换为图像，以供检查、查看、测量和编辑数据。
• 执行设计规则检查 (DRC)，将 IPC 网表与导入的数据进行比较
• 它可以识别钻孔数据、图稿层、IPC 网表等格式。
• 它还验证层顺序。

后处理

后处理器是一个软件子程序，可将非图形和可视 CAM 系统更改为正确的数字控制。它也独立于将刀具路径调整为机器可读动作或语言的硬件。因此，后处理器是特定于机制或机器的关键驱动程序。有些机器在操作之间有不同的运动，或者它们从不同的位置开始。 CAM 程序分析 CAD 模型，计算出正确的刀具和刀具路径，从而铣削出预期的特征。

机械

CAM 机械是将原材料转化为成品的最后阶段。机器可以向前或向后移动，在称为从动件的接触元件中产生规定的运动。规定的运动和从动件的轮廓决定了凸轮接触面的形状，可以是平面的，也可以是圆形的。

CAM机械有多种形式。他们包括;

• 具有正确轮廓的旋转板
• 在其表面上安装有凹槽的板，其中包括从动件上的滚子。
• 圆柱形构件，由围绕其表面切割的轨道组成
• 最终切割正确轮廓的气缸

CAM，作为​​旋转机械元件，给从动件做摆动运动。 CAM 和从动件具有较高的接触点，从而形成更高的对。还有一个由弹簧提供的外力来维持它们之间的连接。

（使用中的PCB软件示例）

4. PCB CAM –CAM 和 CAD 的区别

CAD 简介

计算机辅助设计 (CAD) 软件使设计师能够在想象空间中构建模型。 CAD 创建二维和三维物理模型，取代了纸上的手工铅笔方法设计和工程。

大多数读者都熟悉 2D CAD 模型。 2D 图纸是平面的，并提供全面的尺寸、布局和所需信息。这些类型的图片可能对包括汽车、建筑在内的各个行业都是必需的。如果你曾经盖过房子，你仍然记得你不得不为你的平面图付出的小笔财富。毫无疑问，设计它们的架构使用 CAD 来创建它们。
3D 和 3D CAD 模型有相似的用途，那么区别在哪里？ 3D CAD 模型为物理对象的组件和组件提供了更大的深度。它显示了事物如何组合在一起以及它们的操作，而不仅仅是它们的大小或整体形状。

技术进步使制造过程自动化，软件和机器人的参与。 CAD 作为这些流程的核心支柱，已经改变了参与规则。行业按照最佳标准发展，CAD 改变了 PCB 创新。

CAD 网表

查看您的原理图，想想如果必须将原理图传输到 PCB 布局工具中，您会怎么做？什么是有效的方法？之后，您可以尝试剥离视觉效果并共享组件之间的连接。如果网络是两台计算机之间的连接，那么网表就是描述电路的电气元件列表。需要注意的是，它的格式和它们传达的信息各不相同。

了解如何阅读网表列表将有助于排除错误。原理图及其网表齐头并进。您可以从原理图生成网表或从网表生成（平面或分层）原理图。关于 PCB 原理图中的信息，网表由多个数据条目组成。 CAD 网表通常以多种格式接收，包括

IPC-D-356

IPC-D-356 是一种传统上设计用于提供带有网表描述的 Gerber 文件的电气测试格式。它现在定义了一种标准的网表格式，您可以在该格式上表示裸板测试信息。这意味着它能够存储指定的协同指令和指定PIN。如果做得对，IPC-D-356 可能会在一个一致的文件中包含测试系统在执行裸板检查时可能需要的所有信息。

ODB++

ODB 是 Open Database 的首字母缩写，它是一种专有的 CAD 到 CAM 数据交换格式，可用于制造和设计电子设备。它的开发适应 PCB 板设计，以便在来自不同供应商的制造、设计和设计工具之间传输信息。多家公司生产 CAM 和 CAD 软件。因此，他们就 CAD-CAM 的级别数据传输系统达成了一致，ODB++ 促进了这些传输。

G-代码

G 代码“几何代码”用于 CNC 机床（数控）。 G 代码处理机械中齿轮和电机的通信。他们指导它如何操作和完成任务。这些命令驱动机器遵循特定的刀具路径。

G代码文件乍一看很复杂，其实并不难理解：

G01：线性插补

首先，此代码命令指示机器以设定的速率和速度沿直线移动。通过指定位置和速度，机器控制器计算有效点。其他个别代码范围为 G00-G003 和 G17-G21。

F20

在 G 代码中，F 指的是字和地址。 F代表字母，地址是后面的数字。例如，当机器使用英制单位“F20”时。它与设备通信以每分钟移动 20 英寸。

S500

在 G 代码中，S 指的是主轴转速（RPM）。这个词代表主轴，后面是 RPM。例如，当您输入“S500”时，S 会告诉主轴开始旋转，它会以 500 RPM 的速度旋转。

T01

可以手动将工具插入主轴带；你只需要知道怎么做。换刀是铣床的两步过程；首先，您选择 T 字工具，然后选择一个数字，例如 T01。然后跟随换刀，例如 M06。你也可以把它们放在一起，或者写在一起。

CAM 和 CAD 的区别

首先，让我们探讨一下 CAM 和 CAD 共有的一些相似之处。

• CAM 和 CAD 都是制造和设计中必不可少的工具。在计算机系统的短暂演变之前，绘图员过去常常扮演关键的设计角色。然后计算机改变了场景；它们既实惠又灵活。

这些变化允许制造商自由地起草原理图。 CAD和CAM在设计制造领域是不可替代的。

• CAM 是使用计算机控制的机械和软件来实现制造自动化。 CAM 协助工程师和机械师创建或制作 PCB 原型。 CAD有很多独立于CAM的功能，但CAM总体上依赖于CAD。没有 CAD，CAM 可能不存在。 CAM 软件支持。

• CAM 和 CAD 都是计算机辅助工程 (CAE) 中必要流程的关键部分。 CAM 和 CAD 以 2D 和 3D 形式渲染项目；它们有助于快速处理和生产每个设计概念。

• 这两个系统之间的显着相似之处在于最终用户。这两个程序都依赖于训练有素的操作员的指导以符合正确的规格。

区别

那么，CAM和CAD有哪些显着的区别呢？

• CAM 系统需要对物理过程、劳动力、设备和材料进行控制和协调。相比之下，CAD 涉及产品设计概念和分析。
• CAD 需要使用计算机将产品设计概念转化为详细的工程设计。该过程涉及创建经过操作和深入分析的几何模型。另一方面，CAM 需要计算机来协助工程师、经理和生产工人，从而通过控制机器和系统来自动化生产工作。

5。 PCB CAM数据输出示意图

CAM 支持生产和原型制作。主要目标是数控钻孔和插入部件。在数值控制器中，基于计算机的控制器将代码列表转换为指令。机床立即理解翻译后的指令。

PCB CAM工艺前的准备工作

PCB制造商获得的最重要的信息是Gerber文件和PCB信息。 Gerber 格式是一种开放的二进制 2D 矢量图像文件格式。 PCB软件行业使用它作为标准文件格式来描述PCB图像的铜层、阻焊层、图例等。

在操作过程中，工程师会考虑可用的工厂设备和处理能力来优化 Gerber 文件。然后他们准备制造手册/说明以适应公司的能力。 Gerber 审查，CAM 制造，通常需要一天时间。

目前，刚性板在 PCB 世界中占有很大份额。您还应该注意，IPC6012是制造商进行PCB设计和加工的基础。因此，设计人员需要了解 PCB 加工厂进行 PCB 设计所需的几个流程。

对于制造商所需的刚性 PCB 结果：最小线宽 3mil。机械尺寸钻孔 8mil，最小激光钻孔 4mil。 BGA最小PTH孔到孔距离8mil。设计上的限制导致产品合格率下降，成本增加。建议您检查一下您理想的 PCB 制造商在设计领域的能力。

电路图上线距、BGA、孔等的设计最小值会影响良率。反过来，它会影响处理成本。在电路布局合理、单板拼板、适合生产线的情况下，设计要尽可能大。

有时制造更小的 PCB 并不会影响自铜切割以来的成本。您可以修复复合层压板以降低成本。建议您与PCB制造商沟通以了解设计板。另外，愿意接受指导，最大限度地利用PCB板，降低成本。

PCB 凸轮 –铜层的设计选择

PCB 技术已经发展，因此消费者需要更快、更强大的产品。 PCB已经从传统的单层发展到由二六、四层组成的电路板。然而，有时它会用到多达 12 到 16 层电介质和导体。

那么，为什么要增加层数呢？更多层意味着电路板增加了分配功率的能力。这也意味着减少串扰、支持高速信号并减少电磁干扰。因此，层数取决于工作频率、应用、引脚密度和信号层要求。

两层堆叠的第一层/顶层用作信号层。在四层堆叠中，第 1 层和第 4 层/顶层和底层用作信号层，第 2 层和第 3 层用作平面。在 pre-peg 层中，粘合两个或多个双面板，并将它们用作层间的电介质。六层PCB增加了两层铜层；第 5 层和第 2 层用作平面，第 1、3、4 和 6 层用作信号层。

在六层板的电介质上，第 2 层和第 4 层构成核心；预钉由介电层 1、3 和 5 组成。预钉材料比芯材更软，因为材料必须冷却。多层板增加了叠层上的铜和介电层。在八层 PCB 中，七个内部电介质行将四个平面层和四个信号层结合在一起。另外，10层和12层板增加了介质层数，增加了信号层数，保留了4层。

PCB 凸轮 –阻焊文件

阻焊层/阻焊层/阻焊层是应用于铜迹线的厚聚合物。因此，它有助于保护其免受氧化，并防止焊桥形成紧密的、间隔开的焊盘。相反，焊桥是两个导体之间通过焊料的小团块进行的不需要的电气连接。

环氧树脂液体是最便宜的树脂，也是对抗腐蚀性环境的极好绝缘体。它们对 PCB 的机械保护做出了积极贡献。当环氧树脂和聚氨酯结合在一起时，它们的粘度会迅速上升，直到完全愈合。其他类型包括干膜照片成像、液体照片成像等。

PCB 凸轮 –数控钻孔

钻孔文件是用于控制钻 PCB 孔的机器的 CNC 文件。钻孔文件类似于 Gerber 文件，因为它们都以 CNC 代码为基础。但是，钻孔文件包含在 Gerber 中不适用的有关进给率的额外命令。最常见的钻孔文件是 Excellon。

PCB 凸轮 –丝印

丝印是主要用于识别组件的油墨痕迹层。它还测试点、PCB 部件、警告符号和徽标，并将它们应用到组件一侧。详细的丝印有助于制造商和工程师识别或定位细节。用于标记的墨水是一种非导电的高配方环氧树脂墨水，颜色可能是黑色、白色或黄色。

（在PCB生产中使用丝网印刷）

配件检查

PCB的分类可能属于刚性PCB或柔性PCB。刚性PCB也可分为三种类型：多层、双面和单面。您可以进一步将 PCB 分为三个质量等级：1、2 和 3。在此分类下，课程 1 的要求最低。不同的 PCB 类别导致 PCB 在检查方法、复杂性和测试方面的质量。多层和刚性双面PCB占电子产品的广泛应用。另一方面，柔性 PCB 有时会在特殊情况下使用。 PCB检测标准主要体现在几个方面：

• 各国制定的标准
• 取决于国家/地区的军事标准
• 行业标准
• 设备供应商的检查操作
• 印在PCB设计流程设计上

编写工具文件（IPC网表）

PCB制造过程的最后一部分是检查和测试。 BOM 具有用于最后一次设备检查编程的不同文件。因此，您使用 IPC-2581 在同一个文件中显示数据。

网表数据的功能测试在同一个文件中，您可以使用该数据创建测试夹具和编程测试设备。自述文件中的所有额外信息有助于澄清制造过程中的 PCB 数据。

6. CAM 可以帮助您的事情/我们为什么要使用 CAM

在加工制造公司使用的组件时，使用 CAM 具有多种优势。与机械手动操作相比，CAM 提供：

• 多种电子格式

• 转换智能数据
• 提高设计可制造性
• 验证网格功能
• 提高生产力
• 提供必要的制造和测试工具

7.跳过 CAM 测试的后果

测试对于 PCB 组装至关重要。如果没有进行严格的测试，整个 PCB 电路板可能会以多种方式分崩离析。让您的产品在错误的时间在该领域失败可能会给您的公司带来灾难性的后果。以下是跳过 CAM 测试时的一些常见故障；

• 增加丝印出错的几率
• 增加成本和报价
• 避免一些锐角。

CAM 系统对于制造商来说也与其强大的设备一样重要。世界各地的机械厂正在从优秀的 CAM 软件中获益，而不仅仅是对他们的加工作业进行编程。因此，操作员可以组织他们的工作量、设置刀具路径和激发功能，从而使工作变得简单。启用 CAM 的类机器存在一些设计限制。

• 它们是为特定任务而设计的，不是通用的。
• 需要熟练的操作员、程序员才能运行
• 他们还需要前期投资。

但是，一旦到位，它们可能会为您节省时间和效率，增加成本并为您节省数千美元。

（跳过CAM测试你可能会遇到缺陷）

总结

我们的专家设计解决方案将与您一起选择最佳的 PCB 和 CAM 系统并实施它们以匹配您的独特环境。我们的目标是通过改进我们的服务、流程和程序来衡量我们所做的工作。

我们正在攀登新的高度，建立我们的实力和信任，同时从我们的全球客户名单中获得极大的满意度。我们热情、敬业的专家团队是我们成功的主要原因。我们将改善PCB领域之间的协作，并通过电子硬件系统保持连接。