一種AUTOCAD 設計LTCC 基板網(wǎng)絡關(guān)系的生成方法

張英華，張剛

（中國電子科技集團公司第二十九研究所，四川成都，610036）

0 引言

LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)作為一種新型的3D 高密度集成基板，由于其具有體積小、重量輕、集成密度高等特點，已越來越多的應用于毫米波組件、T/R 組件等。

由于LTCC 基板具有體積小、集成密度高等特點，其設計及制造過程相對復雜，極易出現(xiàn)錯誤，故在LTCC 基板設計完成后，必須檢查基板的網(wǎng)絡關(guān)系，保證其符合設計要求；且在制造完成后，為了保證基板無短路、斷路等缺陷，必須進行飛針測試。對于多層電路板，設計師常用的Mentor、Cadence 等設計軟件均針對PCB 開發(fā)，很難適用于LTCC 電路片的設計，現(xiàn)在國內(nèi)對于LTCC 電路片的設計多用AUTOCAD 完成[1].

AUTOCAD 可以針對LTCC 逐層加工的特點進行每層圖形、外形、孔位的精確設計，但不能直接生成網(wǎng)絡關(guān)系表，設計師在設計完成后很難發(fā)現(xiàn)基板是否存在設計缺陷或者網(wǎng)絡錯誤，基板制造完成后也不能進行飛針測試，整個基板的質(zhì)量無從保證。

通過研究，開發(fā)了一種可以通過UCAM 轉(zhuǎn)換和CAM350 生成AUTOCAD 設計LTCC 基板的網(wǎng)絡表的方法，在當前有效解決了設計檢查及飛針測試的問題。

1 設計文件檢查

1.1 設計文件檢查流程

文件檢查的典型流程如圖1 所示。由于CAM350 軟件不能識別“孤島”式樣的圖形（如圖2 所示），直接將設計文件導入CAM350 可能導致網(wǎng)絡關(guān)系錯誤，而通過UCAM 軟件可以避免該問題，故需使用UCAM 軟件進行一次轉(zhuǎn)換，經(jīng)過CAM350 處理后就可以生成網(wǎng)絡關(guān)系進行檢查。

圖1 設計文件檢查流程

圖2 CAM350“孤島”圖形填充示意

1.2 UCAM 中的處理

首先需要對設計文件進行處理，確認每層的印刷圖形及沖孔圖形均位于不同的層上，將所有的圖形重合后，另存為DXF 文件。

1.2.1 導入DXF 文件

打 開UCAM（推 薦 版 本7.1），點 擊Job-New，出 現(xiàn)Job Definition 對話框，確認后出現(xiàn)Smart Start 對話框，將處理好的DXF 文件導入后，進入UCAM 編輯界面。

如圖3 所示，在層編輯器中將每一層逐一著色，檢查圖形是否完整。如圖形有缺失，則需重新定義光圈。

圖3 在UCAM 中對每層進行編輯

1.2.2 定義光圈

點擊View-ApertureMangaer 可進入光圈定義界面，如圖4所示。雙擊未定義的光圈，出現(xiàn)Aperture Editer對話框，將 shape 選擇為contour，點擊確定后，圖形即可顯示完整。

圖4 UCAM 中定義光圈

1.2.3 導出Gerber 274X 格式文件

確認所有層均正確無誤后，在層管理器勾選所有層，點擊Output-Cad，出現(xiàn)輸出對話框，將輸出文件格式選擇為Gerber 274X，點擊確認輸出文件。

2 CAM350 中的處理

2.1 導入文件

首先須把UCAM 處理得到的Gerber 274X 文件導入CAM350，點擊File-Import-Auto Import，找到UCAM 輸出的Gerber 文件夾，選擇涉及到的所有文件（圖形和通孔），確定后CAM350 開始自動輸入。

2.2 定義單位

注意長度單位應與UCAM 里保持一致，通常為公制。點擊Settings-Unit 選擇Metric（mm）-Resolution 選擇1/100。

2.3 排列層順序

根據(jù)LTCC 基板的結(jié)構(gòu)，對所有層順序進行重排。點擊Edit-Layers-Reorder，出現(xiàn)Reorder Layers 對話框，按產(chǎn)品的堆疊方式重排各層，一般來說為以下順序：TOP 層印刷層→第一層通孔→第二層印刷層→第二層通孔-……底層通孔→底層背面印刷層。層順序重新排列好后點Renumber，將所有的層重新編號，然后點擊OK，完成層重排，如圖5 所示。

圖5 層重排及重編號

2.4 定義各層的屬性

點擊Tables -Layers，出現(xiàn)layers Table 對話框，在Type 一欄中，將頂層印刷層定義為TOP，底層背面印刷層定義為Bottom，中間印刷層定義為Internal，中間通孔層定義為Insulator，點擊OK 確認，如圖6 所示。對于通孔層屬性一定選擇為Insulator，否則導出網(wǎng)絡數(shù)據(jù)就是錯誤的。

圖6 重定義層屬性

2.5 堆棧處理

接下來對所有層進行MCM 處理，即定義整個LTCC 基板的疊層關(guān)系。點擊Tables-Layer Sets-MCM Technology，出現(xiàn)layer set for MCM Technology 對話框。按順序點擊1、2……按鈕，將層從上到下按設置好的順序添加進去，然后點OK 確認，如圖7 所示。

圖7 MCM 處理

2.6 導出網(wǎng)表

待MCM 處理完成后，就可以進行網(wǎng)表生成。點擊Utilities-Netlist Extract，出 現(xiàn)Netlist Extract 對 話框，確認后CAM350 將會根據(jù)前面設置的層屬性及疊層關(guān)系自動產(chǎn)生網(wǎng)絡關(guān)系。3.7 選取網(wǎng)絡核對CAD 圖紙

點擊Info-Query-Net，選中圖形，在同一網(wǎng)絡關(guān)系的圖形將會高亮，以此來檢查該設計文件是否正確，如圖8 所示[2]。

圖8 網(wǎng)絡關(guān)系檢查

3 飛針測試文件的生成

3.1 飛針測試文件生成流程

圖9 飛針測試文件生成流程

3.2 特殊測試需求編程處理

生產(chǎn)飛針文件的步驟與設計文件檢查的區(qū)別在于增加了：一、盲腔腔底測試點的編程方法；二、焊盤屬性設置和測試點生成；三、內(nèi)埋和表層集成電阻等無源器件測試。

3.2.1 盲腔測試點編程方法

由于LTCC 基板上可能有盲腔底部測試點，在飛針測試文件生成時，由于CAM350 與ATG 飛針測試儀均不能識別腔槽，故需要對腔底的測試點進行處理。

方法1：將設計文件CAD 中需測試的腔底焊盤通過增加孔移動到top 層，如圖10 所示。

圖10 CAD 中對腔底焊盤編程方法

待所有腔底測試點處理完成后，將所有層重合保存為DXF 文件進行處理。該方法缺陷是在原圖增加多余孔，對產(chǎn)品加工過程及底版輸出有不利影響[3]。

方法2：在CAM 中將腔底焊點逐層復制至頂層，打開盲腔第一層Via 點擊Edit-Copy-選中需移動的孔-點擊To layers 彈出Copy To Layers 對話框 勾選需要移到的層，點擊OK。然后逐層打開，檢查對應位置是否復制孔，如圖11 所示。

圖11 CAM 中盲腔底部焊點編程方法

3.2.2 焊盤的屬性設置和測試點生成

由于Cam350 上僅對屬性為Flash 的焊盤才能進行測試網(wǎng)絡關(guān)系生成，而CAD 直接導出的Gerber 文件均為Line 填充格式，故需要將屬性為Line 填充焊盤進行Flash 處理，抽取網(wǎng)表關(guān)系，編輯飛針設備識別的測試點。輸出IPC356A 測試數(shù)據(jù)

3.2.2.1 焊盤屬性設置

測試只在基板表面進行，只需要對基板表面及背面印刷層焊盤做flash，關(guān)閉除了表層與背面印刷層的其他層。

點 擊Utilities-Draws to flash-Interactive，出 現(xiàn)Darws->Flash 對話框，選擇Maintain View，點擊OK，框選需要做flash 的焊盤，出現(xiàn)Draw to Flash 對話框，確認后即完成該焊盤的flash。

在網(wǎng)絡關(guān)系生成完成后，確認網(wǎng)絡關(guān)系正確無誤，然后將網(wǎng)表輸出。UtiLities-Netlist Extract-選擇Single point net-ok

3.2.2.2 產(chǎn)生測試點

Tools-Flying probe -Editor-Create-根據(jù)金屬化通孔焊盤的尺寸大于設置值時，測點生成在環(huán)框上，根據(jù)表層焊盤尺寸大于設置值時，測試點生成在盤中心上（設置為零即所有測點均生成于幾何中心點上）。

3.2.2.3 輸出測試數(shù)據(jù)

File-Export-Netlist，單面板選擇 top only 或bottom only，雙面板選擇 Top and Bottom。格式選擇IPC-D-356A設置臨近測試值，表示各網(wǎng)絡間距小于該值時，進行絕緣測試。點擊ok，導出IPC 測試文件。

3.3 內(nèi)埋和表面集成電阻等無源器件測試

將網(wǎng)表文件導入DPS2 飛針測試儀轉(zhuǎn)換軟件中，查詢焊盤編號，根據(jù)圖紙要求添加LTCC 中的內(nèi)埋電阻和表層電阻，以便飛針測試儀測試時一并測試該類器件的值是否滿足要求，如圖12 所示。

圖12 添加無源器件測試

4 飛針測試

將IPC 文件導入到DPS2 飛針編輯軟件中，設置被測板的厚度及在設備中的裝夾位置，選擇測試導通、絕緣、高壓等測試方案。對文件是否需要拼版等進行編輯，設置圖形靶標點，點擊ok。

使用飛針設備中testplayer 測試軟件調(diào)用文件。設置開路電阻值，設置絕緣阻抗,設置測試測試速度，測針壓力，飛針抬起高度等參數(shù)。裝夾測版，進入掃描靶標點-點擊Debug-Scan board-測針移動至產(chǎn)品區(qū)域，確認靶標位置是否與設置一致，否則移動測針直到找到設定靶標位置，點擊ok。進入測試界面。測試完成后。輸出測試報告。

5 結(jié)論

本文開發(fā)了利用UCAM 轉(zhuǎn)換和CAM350 生成網(wǎng)表的對AUTOCAD 設計LTCC 文件的處理，實現(xiàn)了對CAD 文件的通斷檢查和飛針測試文件的生成，主要包括：

（1）對于AUTOCAD 設計LTCC 基板，可以通過CAM350 進行處理生成網(wǎng)表，以此檢查設計文件是否正確無誤，極大的減少設計文件檢查的時間及出錯的概率。

（2）對盲腔底部焊盤編程處理，實現(xiàn)復雜腔槽結(jié)構(gòu)的LTCC 基板測試需求。

（3）將內(nèi)埋和表層集成電阻等無源器件，經(jīng)DPS2 軟件編程后。實現(xiàn)與LTCC 基板通斷性能一體化測試。

通過上述方法生成飛針測試文件，在LTCC 基板的生產(chǎn)中保證了設計文件的正確性，實現(xiàn)了基板的飛針測試，保證了設計文件與基板網(wǎng)表關(guān)系的一致。