交流伺服運動控制系統(tǒng)的典型案例分析模板

1、8.3印刷線路板制作系統(tǒng)本節(jié)介紹線路板制作機的使用，該機器能根據(jù)PROTEL等的 PCB文件快速、自動、精確地制作印刷電路板。用戶只需在計算 機上完成PCB文件的設(shè)計傳送給機器，機器就能完成雕刻、鉆孔、 銑邊的功能，加工出一塊符合要求的印刷電路板。在電子線路的設(shè)計中，印刷電路板的制作是最繁瑣的。線路板 制作機能夠在幾分鐘內(nèi)自動完成一張線路板的制作。這大大減輕了 電子線路設(shè)計的工作量。8.3.1線路板制作系統(tǒng)當前印刷電路板制作主要有兩種工藝：化學腐蝕工藝和物理 雕刻工藝。化學腐蝕工藝首先用難以腐蝕的物體覆蓋在所需要的線 路表面,然后整張線路板浸在腐蝕性液中，經(jīng)過一段時間，把不必 要的銅蝕去，經(jīng)清

2、洗、鉆孔、烘干后便可制作成印刷電路板。保 護層工藝大致分三種：油性絲網(wǎng)印刷、感光印刷和手工描板（或貼 保護紙）。其中第一種工藝為批量生產(chǎn)工藝且精度低,不適合實驗 室用。第二種工藝當前市場上已有空白感光板出售，實用起來有點 困難：一是曝光條件（需要黑暗操作），二是曝光及顯影時間難控制, 三是廢水不好處理（重金屬鹽具有毒性），四是制板后要清洗烘干， 五是手工鉆孔難以定位，甚至一不小心會使線路板報廢，造成不必 要的損失。圖8-25印刷線路板制作系統(tǒng)線路板制作機事實上是一種數(shù)控鉆銑床，另外也有人把它叫做 三維雕刻機，如圖8-25所示。在計算機的軟件控制下，三個動作單 元(分別為X、Y、Z軸的驅(qū)動電機)

3、做相應的動作，驅(qū)動高速旋 轉(zhuǎn)的主軸電機按程序指令做相應的運動。主軸電機帶動刀具切削工 件，把工件加工成用戶要求的形狀。線路板制作機應用的技術(shù)就是 物理上的雕刻工藝。在數(shù)控鉆銑床的主軸上裝一把尖刀，程序控制 刀尖的運動把不必要的銅泊銑去，留下的部分就是所需要的線路 板。然后，程序根據(jù)PROTEL PCB文件的KEEPOUT LAYER線條 把線路板的外邊框切割出來。當換上相應的鉆頭后，按”鉆孔”鍵機 器就自動把板上所標的孔鉆出來，數(shù)控的精度，誤差不大于 1mil(0.0254mm)。由于采用物理工藝，做出來的板不經(jīng)過由濕到干, 由冷到熱的過程,敷銅附著力較強。機械動作嚴格按指令執(zhí)行，不 用放大鏡

4、肉眼就能夠判斷線路板有無粘連，有無暗斷。軟件操作比較簡單，只需裝好空白敷銅板，打開相應的PCB文 件，按”雕刻”、”割邊”、”鉆孔”即執(zhí)行相應操作。”放大”等按鈕可 預覽當前使用的刀具是否能做出PBC文件一樣的線路板，有時使 用刀具刀尖太大可能引起有些線粘連，太小的刀具可能影響工作效 率。刀具選擇以略小于PROTEL所設(shè)置的安全距離為佳，操作前請 檢查主軸上所裝的刀具是否程序所設(shè)定的刀具。原廠配有0.12mm, 0.24mm, 0.36mm, 0.49mm, 0.75mm, 1.00mm 刀具各幾把，分別對應 于安全距離為5mil, 10mil, 15mil, 20mil, 30mil, 40

5、mi的線路板，特殊 刀具可要求原定制。8.3.2德國LPKF快速PCB制作系統(tǒng)的工作原理下面簡單介紹一種德國LPKF快速PCB制作系統(tǒng)的工作原 理。LPKF快速PCB制作系統(tǒng)，用機械加工替代化學腐蝕，適合 樣品電路板快速制作和小批量、 多品種PCB生產(chǎn)。LPKF電路板刻制機采用CAD/EDA數(shù)據(jù)驅(qū)動，小巧緊湊，能夠 擺在電子設(shè)計師的工作臺上，如圖8-26所示，是制作電路板的 CAM系統(tǒng)，配上LPKF孔金屬化和層壓設(shè)備后，能夠在電子實驗室 內(nèi)快速制作包括高精密度8層電路板在內(nèi)的多種電路板，真正實現(xiàn) 了以設(shè)計為核心，按需制作電路板。即：什么時候需要，就什么時候 制作；怎么設(shè)計，就怎么制作。圖8-2

6、6德國LPKF快速PCB制作系統(tǒng)LPKF快速電路板制作系統(tǒng)工作原理是按下述程序進行。首先是數(shù)據(jù)處理，用Circuit CAM軟件處理CAD/EDA數(shù)據(jù)，生成驅(qū)動電路板刻制機的加工數(shù)據(jù)。工作流程見圖8-27所示:Cl li Mil 凸， I X1 X- - !lir - n IP - fa , w - L ,1 1 ! 一. -40| X- jn-jr-r-! - InalMi - en-it- - -in -圖8-27數(shù)據(jù)處理過程（數(shù)據(jù)導入、編輯及運算、數(shù)據(jù)輸出）數(shù)據(jù)導人將CAD/EDA系統(tǒng)生成的Gerber或DXF、HP-GL等格式的數(shù) 據(jù)導入Circuit CAM 中,顯示在屏幕上。編輯及

7、運算在Circuit CAM中，可根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進行編輯和修改。因 為數(shù)據(jù)中導線、焊盤所對應著的銅箔，需要留在電路板上，而其余 部位的銅箔則需要被剝掉或經(jīng)過銑制出的絕緣溝道與導線、焊盤 隔離。Circuit CAM軟件將根據(jù)選用的銑刀的粗細計算出導線、焊 盤的包絡(luò)線，作為電路板刻制機銑制絕緣溝道的路徑。Circuit CAM還根據(jù)銑刀的直徑計算出大面積剝除銅箔時刀具的運動軌跡。數(shù)據(jù)輸出加工數(shù)據(jù)生成后,Circuit CAM把它輸出到機器驅(qū)動軟件Board Master中。Board Master將控制刻制機對覆銅箔進行加工。其次是用電路板刻制機鉆孔，見圖8-28。取比所設(shè)計的電路 板尺寸略大的

8、覆銅箔板做為原料，先在覆銅箔板上鉆兩個定位 孔，這兩個定位孔是將來一系列加工的定位標準。刻制機上有可 延X軸移動的定位銷釘，調(diào)整定位銷，使其插入定位孔中并將覆 銅板固定在刻制工作臺面上。LPKF ProtoMat圖8-28用電路板刻制機鉆孔用Board Mater給出鉆孔命令，刻制機X、Y系統(tǒng)帶動鉆/銑頭 運動，到達指定位置后，裝卡有鉆頭的高速馬達向下運動，鉆出孔。第三，孔金屬化（用可靠、環(huán)保,簡單的手段替代電路板工 業(yè)復雜的金屬化工藝）,見圖8-29。將鉆完孔的覆銅板從刻制機 上取下，在孔金屬化設(shè)備中經(jīng)過物理和電化學手段在孔壁上沉積上金屬銅，使覆銅板兩面經(jīng)過孔壁實現(xiàn)電氣連接?？捉饘倩?驟:

9、 孔壁活化，在孔壁上物理沉積一層導電性物質(zhì)，電鍍銅 加厚，使孔壁銅層厚全能滿足一定機械和電氣指標。圖8-29孔金屬化第四，焊接面電路圖形雕刻（替代化學腐蝕）,見圖8-30。用 定位孔和定位銷釘將完成孔金屬化的板重新固定在機器的工作 臺，Board Master給出雕刻指令。線路銑刀隨主軸馬達高速旋轉(zhuǎn) 的同時，被X、Y系統(tǒng)帶動沿導線、焊盤外輪廓運動。旋轉(zhuǎn)的 銑刀穿透銅箔，觸及絕緣介質(zhì)，在X、Y平面上運動的同時，切 削掉遇到的銅箔，形成絕緣溝道。如果需要剝掉大面積的銅箔， 則選用大直徑銑刀。8-30焊接面電路圖形雕刻第五，元件面電路圖形雕刻（替代化學腐蝕將電路板翻面， 見圖8-31。用同樣位置的定位銷釘和定位孔將電路板固定在刻 制機工作臺上。電路板翻面后，Board Master軟件會自動調(diào)整計 算機內(nèi)的圖