理解CAM归一化过程以及如何避免CAM固定

CAM 标准化流程

计算机辅助制造（CAM）是制造商用于自动化控制印刷电路板（PCB）生产设备的原生软件，可操控的设备包括激光直接成像机（LDI）、钻孔机、层压机以及化学镀槽等。

CAM 标准化是必不可少的流程环节，具体是指将客户的设计文件导入制造商的原生软件，软件会对这些文件进行梳理和调整，从而实现对 AdvancedPCB 生产设备的无缝控制（见图 1）。

图 1：AdvancedPCB 的可制造性设计（DFM）工程师会直接对接客户的 PCB 设计方案，确保产品能够顺利投产。

CAM 标准化的具体步骤如下：

1. 将客户文件重命名，使其符合 AdvancedPCB 的标准命名规范

2. 确认所有必需文件均已齐全

3. 将 Gerber 文件与数控（NC）钻孔文件导入 CAM 系统

4. 核对订单中标注的电路板参数是否与所提供的数据一致

5. 针对定制规格订单，完成文件的前期准备工作

标准的 CAM 标准化流程至关重要，能够有效降低混淆、沟通失误以及生产出功能缺陷电路板的风险 —— 这类问题会给 AdvancedPCB 和客户双方都带来负面影响与经济损失。该流程对于加急电路板的生产尤为关键，加急订单通常要求客户上午提交文件，厂商需在约 24 小时内完成交付。要实现电路板的快速生产与发货，客户提交的文件必须包含生产所需的全部资料。

基础审查工作包括调整客户文件的各项内容以匹配标准命名规范，并确认文件完整性。完成审查后，即可将客户文件（Gerber 文件与数控钻孔文件）导入 CAM 系统。

如上述第 4 步所述，电路板参数必须与所提供的数据保持一致，同时需要将 Gerber 文件与非 Gerber 格式图纸及其他文档进行比对。

对于非标准或定制规格的订单，需要对接收的大部分文件进行基础修改，但此类修改不会改变原设计方案的任何内容。

什么是 CAM 停滞

当客户的 PCB 设计文件中存在阻碍制造商投产的不一致问题时，就会出现CAM 停滞。具体问题包括以下几类：

Gerber 文件中标注的电路板参数与订单要求不匹配

客户订单文件缺失（如光圈列表、Excellon 钻孔文件、刀具清单、Gerber 文件等）

网表对比产生的错误（如焊盘环宽不足、铜导线宽度 / 间距不达标、内层间距不足、阻焊开窗尺寸过小等）

可制造性设计（DFM）流程

CAM 停滞可能发生在 CAM 标准化阶段，也可能出现在可制造性设计（DFM）阶段 ——DFM 流程的核心目的是验证设计方案是否具备可生产性。

部分制造商会提供专用软件，帮助客户提前检查其设计方案是否匹配厂商的生产能力，或者电路板是否能满足设计要求，避免出现电磁干扰 / 射频干扰（EMI/RFI）、电磁兼容性（EMC）以及信号完整性等问题。

AdvancedPCB 就推出了免费的可制造性设计分析工具（FreeDFM），该工具可对导入的 Gerber 文件进行检测，并将结果通过邮件反馈给客户。

图 2列举了 FreeDFM 工具针对 PCB 外层、内层电源 / 接地层、内层信号层、阻焊层、丝印层以及钻孔文件所执行的检测项目。若未使用该工具，可通过相关渠道查询具体的生产公差标准。

图 2：FreeDFM 工具可检测出的潜在问题

导致 CAM 停滞的最常见问题

1.  文件缺失

据工程师反馈，最常见的问题是文件缺失。客户提交的订单中，可能会缺少以下关键文件：

• Gerber 文件

• 刀具清单

• 钻孔文件

• 光圈列表

• 对于金额超过 2000 美元的定制规格订单，需提供完整的生产图纸

一旦出现文件缺失，生产就会被迫暂停，CAM 工程师需要及时与客户沟通补充文件。这会给客户带来不必要的交付延迟，对于加急电路板订单的影响尤为明显。

2.  尺寸冲突

需密切关注制造商明确的公差范围。FreeDFM 工具的设计初衷，就是帮助 PCB 设计师省去手动跟踪设计中各项尺寸细节的工作。

尺寸冲突是另一项主要问题，产生原因多种多样，典型情况是生产图纸中标注的电路板或阵列尺寸，与 Gerber 文件中的尺寸不匹配。

若未使用该工具，另一类常见的 CAM 停滞诱因是设计师设置的钻孔点位过小，或多个小钻孔点位间距过近。

需要注意的是，对于孔径不超过 0.250 英寸的钻孔，AdvancedPCB 的默认公差为 ±0.005 英寸；若需将钻孔公差控制在 ±0.003 英寸，需满足特定的前提条件。

图 3展示了因焊盘环宽不足导致 CAM 停滞的情况，焊盘环是指环绕过孔的铜环区域。焊盘环宽不足或过薄，会导致过孔无法完成完整电镀，同时还会影响钻孔定位精度，增加钻头对准过孔中心的难度。

AdvancedPCB 规定，过孔的最小焊盘环宽需达到 0.005 英寸，元件引脚孔的最小焊盘环宽需达到 0.007 英寸。

图 3：焊盘环宽不足的三种表现形式

另一类尺寸相关问题是铜导线宽度与间距不达标。关于 1 盎司、2 盎司、3 盎司以及 4 盎司铜厚电路板对应的最小导线宽度与间距公差要求，详见表 1。

表 1：AdvancedPCB 的最小导线宽度与间距公差标准

3.  金手指相关问题

金手指（又称边缘触点）常用于板对板连接的 PCB 接口，其加工工艺受制造商的技术能力限制。

AdvancedPCB 的金手指采用倒角处理，具体参数详见表 2；图 4展示了倒角工艺的具体效果（α 为倒角角度，dth 为电路板成品厚度，db 为倒角长度，dr 为倒角后的剩余厚度）。

金手指表面镀金可提升导电性，保障电气连接的稳定性。需要注意的是，镀金层越厚，金手指的插拔使用寿命越长。

此外，倒角后的剩余厚度（dr）取决于电路板的成品厚度（dth），因此在选择较大的倒角角度（如 20°）前，需充分评估其对电路板强度的影响。

AdvancedPCB 的标准电路板厚度包括 20 密耳、31 密耳、62 密耳、93 密耳以及 125 密耳。

剩余厚度的计算公式如下：

表 2：AdvancedPCB 的金手指倒角参数（公差 ±0.0005 英寸）

图 4：金手指倒角工艺示意图，AdvancedPCB 提供 30° 标准倒角，以及 45°、20° 定制倒角选项

4.  电路板成型与拼板问题

若切槽、非金属化槽、金属化槽、内部成型以及铣削通道等结构的设计不符合制造商的公差要求，会引发生产问题。

此外，大量设计方案存在缺少电路板成型轮廓的问题。

连片拼板工艺可通过连接桥（工艺边）实现多块电路板的批量生产，采用该工艺时，单块电路板之间的连接桥间距需达到 0.100 英寸。

若需要 AdvancedPCB 协助完成拼板设计，客户需提供以下文件与详细信息：

• 单块电路板文件（单板文件）

• 拼板阵列的数量信息，例如 X 方向排布 5 块、Y 方向排布 10 块

• 拼板外框的上下左右工艺边宽度（标准宽度为 0.5 英寸）

• 拼板布局示意图，需标注工艺孔、基准点以及分步重复的要求（若提交的 CAD 数据为单板文件）

5.  露铜问题

电路板边缘、切槽内部以及非金属化钻孔处，均可能出现露铜现象。

例如，在对 PCB 进行外形铣削时，可能导致电路板边缘的铜导线裸露。这种情况通常不被允许，因为裸露的铜导线可能与周边导体发生接触短路；同时，裸露的铜材会逐渐氧化，最终可能导致电路板在实际应用中发生故障。

总结

对于 PCB 设计的落地而言，借助 CAM 工程师的专业能力是必不可少的步骤，尤其是许多新手设计师可能并不熟悉电路板的量产流程。

FreeDFM 工具能够自动发现并修复许多潜在的 CAM 停滞问题，对于无法自动修复的问题，也会在文件提交给制造商前及时提醒设计师。

尽管如此，仍有部分问题可能引发 CAM 停滞并阻碍生产。因此，对于交付周期严格的设计订单，建议提前排查上述常见问题。