一.為什么需要革新樣品板制作機制

當前，電子技術(shù)正在以超常的速度發(fā)展，在2000年，世界電子產(chǎn)品市場將首次越過萬億美元大關(guān)。在這個飛速發(fā)展的市場上，在性能價格比不斷攀升的同時，產(chǎn)品周期變得越來越短，平均只有二年時間。我們只是知道，現(xiàn)在我們剛剛到手的產(chǎn)品，再過兩三年，肯定會過時；而兩三年后究竟使用什么東西，今天的我們卻無從知曉。

這種發(fā)展趨勢必然會對電子設(shè)計師形成壓力，幾年前，一個產(chǎn)品從構(gòu)思到推向市場往往有六個月至八個月的時間，而現(xiàn)在，更為復雜的的工作則需要在幾周內(nèi)完成。

面對挑戰(zhàn)，必須在兩方面進行革新：一方面在設(shè)計本身，另外一方面在于樣品制作。

在電路設(shè)計方面，EDA（Electronic Design Automation-電子設(shè)計自動化）系統(tǒng)已經(jīng)從本質(zhì)上改變了電子產(chǎn)品的設(shè)計手段。用EDA進行設(shè)計，既能大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，又能充分發(fā)揮設(shè)計師的經(jīng)驗、智慧和個性。目前，EDA系統(tǒng)的功能和價值已經(jīng)被接受，計算機設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)成為電子開發(fā)部門的基本配置，越來越多的計算機系統(tǒng)躍上了電子設(shè)計師的工作臺，越來越多的中國的電子設(shè)計師和國外的同行一樣，分享到了EDA這一現(xiàn)代化工具帶來的益處，EDA技術(shù)已經(jīng)/正在為我國電子業(yè)的發(fā)展作出了/著巨大貢獻。

然而，在另外一方面，樣品制作仍然沿襲傳統(tǒng)，在某種程度上抵消了計算機設(shè)計系統(tǒng)帶來的進步，已經(jīng)成為研發(fā)活動中的瓶頸。

在電子、微電子行業(yè)，電路板的設(shè)計、制作是產(chǎn)品研發(fā)過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因為大多數(shù)元件、器件、集成電路在市場上都可以采購到，唯有電路板必須根據(jù)不同的產(chǎn)品去量身設(shè)計和制作。即使是同樣功能的產(chǎn)品，甚至即使是相同的電路，不同的設(shè)計師，不同的公司，電路板也絕不相同，可以說：公司的、設(shè)計師的、產(chǎn)品的特性都會在電路板上體現(xiàn)。電子產(chǎn)品的競爭，一方面是產(chǎn)品的性能、價格的競爭，另一方面是推向市場時機和風格特性的競爭。這兩方面，實質(zhì)上都與電路板研發(fā)密切相關(guān)。

在電子行業(yè)，大部分工程師都知道樣機階段的時間緊迫性，在新產(chǎn)品即將推向展覽會、即將參加鑒定會、即將向用戶提供樣機之際，常常需要夜以繼日的設(shè)計、調(diào)試，修改，再設(shè)計，再調(diào)試。這時候，時間單位以小時計。長達數(shù)天甚至數(shù)周的樣品電路板制造周期根本不能也不可能接受。 電路板之所以被稱之為印刷電路板，就是因為其制造技術(shù)援引了印刷技術(shù)。類似印刷技術(shù)，印制板技術(shù)非常適合大批量生產(chǎn)，但是很不適和樣品電路板制作。在普通的電路板生產(chǎn)廠中，即使只是一塊電路板，即使電路板廠專門為這快板提供綠色通道，也同樣需要進行數(shù)據(jù)準備、光繪制版，數(shù)控數(shù)據(jù)采集及數(shù)控鉆孔，孔金屬化，貼膜、曝光、顯影，電鍍錫鉛合金，退膜，腐蝕……。如此多的過程，如此復雜的技術(shù)，自然需要周密的生產(chǎn)組織，也自然需要從容的時間。毫無疑問，這樣的機制，不適合提供快速靈活樣品板服務。

在注重速度和創(chuàng)新的今天，在大多數(shù)產(chǎn)品的研發(fā)階段，仍然是把樣品板的定單下給電路板廠。從和PCB廠家接觸交接設(shè)計文件開始，到拿到電路板，通常都需要幾天到一周，甚至數(shù)周時間。電子設(shè)計師在在這段時間里只能放下這個項目而進行新項目的開發(fā)設(shè)計，待樣品電路板送來后只能放下現(xiàn)在的新項目轉(zhuǎn)而進行上一個項目，這樣所有項目都陷入了停停走走的泥潭中，不利于設(shè)計師靈感的發(fā)揮，更不利于項目的進行。

很顯然，單單從速度方面，傳統(tǒng)的樣品板機制就不能適合研發(fā)階段對供貨時間的要求，市場渴望全新的樣品板制作系統(tǒng)。

二、發(fā)展中的電子技術(shù)對樣品板制作機制的要求

電子技術(shù)的發(fā)展有三個重要的趨勢，一是設(shè)計、制造周期大幅度縮短；二是持續(xù)不斷地小型化；三是越來越注重對環(huán)境的影響。計算機設(shè)計系統(tǒng)和制造技術(shù)是實現(xiàn)這樣的技術(shù)進步的主要推動力。樣品電路板制作系統(tǒng)必須適應這三個趨勢，才會與EDA系統(tǒng)相匹配，成為不斷推動技術(shù)創(chuàng)新的兩個車輪。

首先，適合當代電子技術(shù)發(fā)展的樣品板制作系統(tǒng)應該具備方便、快捷制出電路板的能力。只有這樣，設(shè)計師才有可能把握住每一種可能，爭取每一分優(yōu)勢。應用這種系統(tǒng)，電子設(shè)計師應該在EDA系統(tǒng)上設(shè)計出電路板后，不需要煩瑣的數(shù)據(jù)交接、傳遞，馬上可以從CAD數(shù)據(jù)得到電路板，立刻可以安裝元件試驗設(shè)計結(jié)果。特別是一個設(shè)計方案需要反復修改，或有多種實現(xiàn)途徑時，必須可以象繪圖、打印一樣方便的得到電路板。只有這樣，才不至于冷落設(shè)計師的創(chuàng)造激情，才可能捕捉稍縱即逝的靈感。相反，如果一兩周甚或一兩個月后才得到電路板，則可能連設(shè)計師本人興趣都會打折扣，無形之中消耗創(chuàng)新的動力。

其次，樣品板制作系統(tǒng)必須適合新一代的封裝技術(shù)。若要產(chǎn)品不斷翻新、出眾超前，不僅僅需要前瞻的意識，更需要勇占潮頭的實力。小型、精細是電子技術(shù)永恒的話題。人們使用的電子產(chǎn)品，包括手機、呼機、筆記本電腦等等必然會朝著更輕、更小、功能更強大的方向發(fā)展。半導體制造商早早就開始了這樣的賽跑。SMD元件已經(jīng)成為市場的主流產(chǎn)品，不用寬度在100μ和200μ之間的導線就無法實現(xiàn)這些元件管腳間的電氣連接。這樣精細的電路板必須用先進的裝備，精心操作，才可以制造。即使對于一流的專業(yè)PCB廠，也是一個挑戰(zhàn)；對于裝備一般的廠則會是心有余而力不足，常常出現(xiàn)導線邊緣不整齊、似斷似連或絕緣間距過小的現(xiàn)象，影響產(chǎn)品性能和研發(fā)的質(zhì)量。

基于此，樣品電路板制作系統(tǒng)必須具備制作高精度、細導線、采用SMD技術(shù)電路板的能力。只有這樣，設(shè)計師才可以不受封裝和樣品PCB精度的限制，隨心所欲的選擇元器件，才能與EDA技術(shù)相一致，讓采用新一代封裝的、功能更強勁的半導體元器件在新產(chǎn)品中有用武之地。

最后，制作樣品板時不應該造成環(huán)境與經(jīng)濟負擔，讓科技、人與自然和諧發(fā)展。這樣的制作系統(tǒng)，應該象示波器，EDA系統(tǒng)一樣，成為電子實驗室中必備的工具，由設(shè)計師驅(qū)使。而普通的電路板生產(chǎn)方法并不適合樣品電路板的制作。眾所周知，印制電路板的生產(chǎn)有腐蝕、孔金屬化、電鍍等等多種化學處理過程，大量使用酸、堿、有機物等化學材料。其中有致癌物質(zhì)甲醛，有不可以降解物質(zhì)如EDTA和有機添加劑，有含金屬廢液和污泥等等。這些物質(zhì)都會對環(huán)境造成極大的負擔。

與此同時，因為生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)機制不適合單件生產(chǎn)，不適合電子人員使用。 由此可見，樣品板制作系統(tǒng)應該采用不同于傳統(tǒng)工藝的新方法。最好實現(xiàn)所見即所得、立等可得，并且在功能、精度上達到或超過傳統(tǒng)工藝；另一方面還要不污染環(huán)境并降低制作成本；同時還應該小巧緊湊，易于操作。

三.LPKF的樣品電路板快速制作系統(tǒng)適合電子工業(yè)發(fā)展的要求

自從1976年以來，LPKF公司的電路板刻制機問世以來遍銷世界各地，已達9000多臺，LPKF籍多年經(jīng)驗，在電路板刻制機系列產(chǎn)品最新技術(shù)開發(fā)上一直是獨占螯頭。作為行業(yè)的主導者，擁有IBM，Motorola，AT&T，Daimler-Chrysler，尼桑Nissan，奧迪Audi，SEL，Bosch，西門子Siemens和日立Hitachi等眾多用戶。

德國LPKF用于電子實驗室的快速PCB制作系統(tǒng)是一套計算機輔助制作系統(tǒng)，與電子CAD/EDA系統(tǒng)相配合，構(gòu)成了獨立完整的計算機設(shè)計與驗證體系。

這套系統(tǒng)就象繪圖機一樣小巧緊湊，操作簡單，與設(shè)計PCB的計算機通過串口連接，可以在十來分鐘作出單面板，1-2個小時作出雙面板，8-12小時左右作出多層板，設(shè)計思想立即得到驗證。這種設(shè)備就象計算機、EDA軟件一樣是現(xiàn)代電子設(shè)計環(huán)境中不可缺少的工具。

該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電路板生產(chǎn)過程/工藝不同，對環(huán)境無污染，無需光繪、化學鍍銅、貼膜腐蝕等投資高、占地大、污染嚴重的工序。

電路板刻制機隨機軟件直接讀取設(shè)計數(shù)據(jù)，經(jīng)過自動計算以后計算機直接驅(qū)動電路板刻制機在電路板基材上鉆孔；用高速旋轉(zhuǎn)的機械銑刀沿導線和焊盤銑掉不需要的銅箔，形成線路和焊盤；用外型銑刀將小的電路板從基材上銑下來。該系統(tǒng)的隨機CAM軟件與刻板機一起簡化了整個PCB生產(chǎn)工藝，使得電子人員無需了解電路板復雜的生產(chǎn)過程和工藝。整個工藝環(huán)保、操作簡單。

操作人員無需有專業(yè)的電路板制作知識和經(jīng)驗，經(jīng)過簡單的培訓即可操作。

采用了專用刀具，配合刻板機的高精度體系，使得在實驗室內(nèi)作出線寬/間距為0.1mm/0.1mm，孔徑為0.3mm的樣品電路板成為可能。如此細的線寬和間距和小的孔徑使得高密度的布線成為可能，這樣可大大縮小電路板的尺寸。

應用范圍廣，快速板系統(tǒng)不僅可以制作普通基材FR-4、FR-3電路板，而且還能加工微波和射頻電路板，采用專用刀具處理Teflon、RT/duioid微波板基材，線路側(cè)壁陡直，精度高。

為適合不同密度的電路板，LPKF開發(fā)出了三種不同的孔金屬化方式，可歸結(jié)為物理孔金屬化方式和化學孔金屬化方式。物理孔金屬化完全避免了化學藥液的存在，適合于底、中密度的電路板。

化學孔金屬化方式采用了先進的直接電鍍工藝，僅用四步化學藥液處理即可完成孔的導通。所有化學藥液不含對人體有害的HCHO（甲醛）、鉛、EDTA等物質(zhì)，所有藥液均可生物降解。藥液在使用過程中不揮發(fā)，不可進行排放、全封閉處理，所以對環(huán)境無污染，符合歐洲環(huán)保要求。藥液無需維護、分析、添加。可連續(xù)使用一年。

簡單、小巧的壓板機的存在使得在實驗室內(nèi)制作多層板成為可能（可作到6層）。制作多層板的層壓設(shè)備采用程序化設(shè)計，操作簡單。對于操作者來說無需有多層板制作知識和經(jīng)驗，只需輸入所要壓制的多層板的尺寸即可。 投資少，制作成本底是LPKF快速板系統(tǒng)的另一顯著特征。

SMD安裝系統(tǒng)是LPKF系列設(shè)備之一，配上它，您就有一套全新的電路板制作方案。裸板制作好了，電路板僅僅完成了一半，還需要安裝元件。SMD安裝系統(tǒng)正是利用表面貼裝技術(shù)來完成SMD工藝過程，從面實現(xiàn)樣品電路板的全套生產(chǎn)。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。 足不出戶完成樣品的設(shè)計、制作、元器件安裝，是LPKF快速板系統(tǒng)為您提供的解決方案。

四.前景展望

LPKF樣品電路板快速制作系統(tǒng)有很大的實用性。就象EDA軟件一樣，是電子工程師們方便、快捷的輔助工具，在電子設(shè)計過程中起著越來越重要的作用。在新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)階段，利用快速板系統(tǒng)方便、快捷的特點可以大大提高工作效率。在故障分析，和改進設(shè)計階段，該系統(tǒng)更體現(xiàn)出充分的靈活性。 創(chuàng)新、環(huán)保、質(zhì)量—是我們的理念。相信LPKF的樣品電路板快速制作系統(tǒng)以其方便、快捷、高精度、環(huán)保的特點會越來越受到中國電子工程師的歡迎，也必將會向EDA軟件一樣給中國的電子工程師帶來益處。