一种AUTOCAD 设计LTCC 基板网络关系的生成方法

张英华，张刚

（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川成都，610036）

0 引言

LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)作为一种新型的3D 高密度集成基板，由于其具有体积小、重量轻、集成密度高等特点，已越来越多的应用于毫米波组件、T/R 组件等。

由于LTCC 基板具有体积小、集成密度高等特点，其设计及制造过程相对复杂，极易出现错误，故在LTCC 基板设计完成后，必须检查基板的网络关系，保证其符合设计要求；且在制造完成后，为了保证基板无短路、断路等缺陷，必须进行飞针测试。对于多层电路板，设计师常用的Mentor、Cadence 等设计软件均针对PCB 开发，很难适用于LTCC 电路片的设计，现在国内对于LTCC 电路片的设计多用AUTOCAD 完成[1].

AUTOCAD 可以针对LTCC 逐层加工的特点进行每层图形、外形、孔位的精确设计，但不能直接生成网络关系表，设计师在设计完成后很难发现基板是否存在设计缺陷或者网络错误，基板制造完成后也不能进行飞针测试，整个基板的质量无从保证。

通过研究，开发了一种可以通过UCAM 转换和CAM350 生成AUTOCAD 设计LTCC 基板的网络表的方法，在当前有效解决了设计检查及飞针测试的问题。

1 设计文件检查

1.1 设计文件检查流程

文件检查的典型流程如图1 所示。由于CAM350 软件不能识别“孤岛”式样的图形（如图2 所示），直接将设计文件导入CAM350 可能导致网络关系错误，而通过UCAM 软件可以避免该问题，故需使用UCAM 软件进行一次转换，经过CAM350 处理后就可以生成网络关系进行检查。

图1 设计文件检查流程

图2 CAM350“孤岛”图形填充示意

1.2 UCAM 中的处理

首先需要对设计文件进行处理，确认每层的印刷图形及冲孔图形均位于不同的层上，将所有的图形重合后，另存为DXF 文件。

1.2.1 导入DXF 文件

打 开UCAM（推 荐 版 本7.1），点 击Job-New，出 现Job Definition 对话框，确认后出现Smart Start 对话框，将处理好的DXF 文件导入后，进入UCAM 编辑界面。

如图3 所示，在层编辑器中将每一层逐一着色，检查图形是否完整。如图形有缺失，则需重新定义光圈。

图3 在UCAM 中对每层进行编辑

1.2.2 定义光圈

点击View-ApertureMangaer 可进入光圈定义界面，如图4所示。双击未定义的光圈，出现Aperture Editer对话框，将 shape 选择为contour，点击确定后，图形即可显示完整。

图4 UCAM 中定义光圈

1.2.3 导出Gerber 274X 格式文件

确认所有层均正确无误后，在层管理器勾选所有层，点击Output-Cad，出现输出对话框，将输出文件格式选择为Gerber 274X，点击确认输出文件。

2 CAM350 中的处理

2.1 导入文件

首先须把UCAM 处理得到的Gerber 274X 文件导入CAM350，点击File-Import-Auto Import，找到UCAM 输出的Gerber 文件夹，选择涉及到的所有文件（图形和通孔），确定后CAM350 开始自动输入。

2.2 定义单位

注意长度单位应与UCAM 里保持一致，通常为公制。点击Settings-Unit 选择Metric（mm）-Resolution 选择1/100。

2.3 排列层顺序

根据LTCC 基板的结构，对所有层顺序进行重排。点击Edit-Layers-Reorder，出现Reorder Layers 对话框，按产品的堆叠方式重排各层，一般来说为以下顺序：TOP 层印刷层→第一层通孔→第二层印刷层→第二层通孔-……底层通孔→底层背面印刷层。层顺序重新排列好后点Renumber，将所有的层重新编号，然后点击OK，完成层重排，如图5 所示。

图5 层重排及重编号

2.4 定义各层的属性

点击Tables -Layers，出现layers Table 对话框，在Type 一栏中，将顶层印刷层定义为TOP，底层背面印刷层定义为Bottom，中间印刷层定义为Internal，中间通孔层定义为Insulator，点击OK 确认，如图6 所示。对于通孔层属性一定选择为Insulator，否则导出网络数据就是错误的。

图6 重定义层属性

2.5 堆栈处理

接下来对所有层进行MCM 处理，即定义整个LTCC 基板的叠层关系。点击Tables-Layer Sets-MCM Technology，出现layer set for MCM Technology 对话框。按顺序点击1、2……按钮，将层从上到下按设置好的顺序添加进去，然后点OK 确认，如图7 所示。

图7 MCM 处理

2.6 导出网表

待MCM 处理完成后，就可以进行网表生成。点击Utilities-Netlist Extract，出 现Netlist Extract 对 话框，确认后CAM350 将会根据前面设置的层属性及叠层关系自动产生网络关系。3.7 选取网络核对CAD 图纸

点击Info-Query-Net，选中图形，在同一网络关系的图形将会高亮，以此来检查该设计文件是否正确，如图8 所示[2]。

图8 网络关系检查

3 飞针测试文件的生成

3.1 飞针测试文件生成流程

图9 飞针测试文件生成流程

3.2 特殊测试需求编程处理

生产飞针文件的步骤与设计文件检查的区别在于增加了：一、盲腔腔底测试点的编程方法；二、焊盘属性设置和测试点生成；三、内埋和表层集成电阻等无源器件测试。

3.2.1 盲腔测试点编程方法

由于LTCC 基板上可能有盲腔底部测试点，在飞针测试文件生成时，由于CAM350 与ATG 飞针测试仪均不能识别腔槽，故需要对腔底的测试点进行处理。

方法1：将设计文件CAD 中需测试的腔底焊盘通过增加孔移动到top 层，如图10 所示。

图10 CAD 中对腔底焊盘编程方法

待所有腔底测试点处理完成后，将所有层重合保存为DXF 文件进行处理。该方法缺陷是在原图增加多余孔，对产品加工过程及底版输出有不利影响[3]。

方法2：在CAM 中将腔底焊点逐层复制至顶层，打开盲腔第一层Via 点击Edit-Copy-选中需移动的孔-点击To layers 弹出Copy To Layers 对话框 勾选需要移到的层，点击OK。然后逐层打开，检查对应位置是否复制孔，如图11 所示。

图11 CAM 中盲腔底部焊点编程方法

3.2.2 焊盘的属性设置和测试点生成

由于Cam350 上仅对属性为Flash 的焊盘才能进行测试网络关系生成，而CAD 直接导出的Gerber 文件均为Line 填充格式，故需要将属性为Line 填充焊盘进行Flash 处理，抽取网表关系，编辑飞针设备识别的测试点。输出IPC356A 测试数据

3.2.2.1 焊盘属性设置

测试只在基板表面进行，只需要对基板表面及背面印刷层焊盘做flash，关闭除了表层与背面印刷层的其他层。

点 击Utilities-Draws to flash-Interactive，出 现Darws->Flash 对话框，选择Maintain View，点击OK，框选需要做flash 的焊盘，出现Draw to Flash 对话框，确认后即完成该焊盘的flash。

在网络关系生成完成后，确认网络关系正确无误，然后将网表输出。UtiLities-Netlist Extract-选择Single point net-ok

3.2.2.2 产生测试点

Tools-Flying probe -Editor-Create-根据金属化通孔焊盘的尺寸大于设置值时，测点生成在环框上，根据表层焊盘尺寸大于设置值时，测试点生成在盘中心上（设置为零即所有测点均生成于几何中心点上）。

3.2.2.3 输出测试数据

File-Export-Netlist，单面板选择 top only 或bottom only，双面板选择 Top and Bottom。格式选择IPC-D-356A设置临近测试值，表示各网络间距小于该值时，进行绝缘测试。点击ok，导出IPC 测试文件。

3.3 内埋和表面集成电阻等无源器件测试

将网表文件导入DPS2 飞针测试仪转换软件中，查询焊盘编号，根据图纸要求添加LTCC 中的内埋电阻和表层电阻，以便飞针测试仪测试时一并测试该类器件的值是否满足要求，如图12 所示。

图12 添加无源器件测试

4 飞针测试

将IPC 文件导入到DPS2 飞针编辑软件中，设置被测板的厚度及在设备中的装夹位置，选择测试导通、绝缘、高压等测试方案。对文件是否需要拼版等进行编辑，设置图形靶标点，点击ok。

使用飞针设备中testplayer 测试软件调用文件。设置开路电阻值，设置绝缘阻抗,设置测试测试速度，测针压力，飞针抬起高度等参数。装夹测版，进入扫描靶标点-点击Debug-Scan board-测针移动至产品区域，确认靶标位置是否与设置一致，否则移动测针直到找到设定靶标位置，点击ok。进入测试界面。测试完成后。输出测试报告。

5 结论

本文开发了利用UCAM 转换和CAM350 生成网表的对AUTOCAD 设计LTCC 文件的处理，实现了对CAD 文件的通断检查和飞针测试文件的生成，主要包括：

（1）对于AUTOCAD 设计LTCC 基板，可以通过CAM350 进行处理生成网表，以此检查设计文件是否正确无误，极大的减少设计文件检查的时间及出错的概率。

（2）对盲腔底部焊盘编程处理，实现复杂腔槽结构的LTCC 基板测试需求。

（3）将内埋和表层集成电阻等无源器件，经DPS2 软件编程后。实现与LTCC 基板通断性能一体化测试。

通过上述方法生成飞针测试文件，在LTCC 基板的生产中保证了设计文件的正确性，实现了基板的飞针测试，保证了设计文件与基板网表关系的一致。