ODB++ vs. Gerber X2 vs. IPC-2581 : La guerre des formats de fichiers de production de PCB

“Wenn Zwei sich streiten, freut sich der Dritte” - Quand deux se disputent, le troisième est content.

Beaucoup d'entre nous ont récemment suivi une "bataille" intéressante entre Karel Tavernier d'Ucamco et Julian Coates de Mentor Graphics sur quel format est le meilleur : du côté de Karel se trouve Gerber, et plus important encore, la norme récemment mise à jour Gerber X2 face au ODB++ plus mature, qui a été initialement développé par Valor, puis acquis par Mentor Graphics. Il convient de mentionner que Julian Coates (Mentor) a fait des efforts pour garder ODB++ ouvert afin de combattre la peur du monopole, et a en fait fait du très bon travail à cet égard - pourtant, l'adoption de ODB++ dans l'industrie peut être considérée comme tout simplement pathétique. Est-ce vraiment à cause de son soutien potentiel au monopole ou parce qu'il manque quelque chose ? Pour contexte, l'article (ou les articles) auquel je fais référence peut être trouvé ici.

Alors qu'il y a eu beaucoup de débats dans l'industrie des PCB ces dernières années concernant les nouveaux formats de fichiers pour envoyer les conceptions de cartes aux fabricants, une chose est absolument claire - l'ancien RS-274x (« Gerber ») n'est plus adéquat. Pendant ce temps, les membres du consortium IPC2581 font diligemment la promotion de ce nouveau format qui promet de résoudre les mêmes problèmes lors de la comparaison des formats ODB++ vs Gerber pour PCB, et comme Gerber X2 dans un standard ouvert et appartenant à l'industrie.

...mais pourquoi tout ce remue-ménage ?

Il y a un problème

L'ancien standard des « fichiers Gerber » est mature (plus de 30 ans) et est accepté par tous sauf les fabricants de cartes les plus primitifs. Mais il souffre de limitations significatives parmi les concepteurs de PCB. Quiconque a quelques années d'expérience dans la fabrication de cartes avec RS-274X a rencontré des retards de production parce que des perçages manquaient ou n'étaient pas alignés, ou le fabricant de la carte ne comprenait pas vos extensions de fichiers Gerber et devait vous demander de renommer les fichiers à leur convenance, ou dans le pire des cas, a reçu des cartes dont les couches n'étaient pas dans leur ordre correct.

Il est bon de numéroter les couches de cuivre dans la carte pour pouvoir vérifier après la fabrication. Dans l'image de couverture ci-dessus, vous pouvez voir les couches marquées de numéros. Une autre pratique courante consiste à placer le nom de la couche sous forme de texte en dessous du contour de la carte dans l'éditeur de PCB. Le nom de la couche dans l'image ci-dessous est placé comme un élément en cuivre. Cela le fera apparaître dans l'exportation Gerber à l'extérieur du contour de la carte. La CAM peut alors supprimer ou déplacer cela lorsqu'ils créent un panneau.

...mais je dois dire que c'est un indicateur clair que la manière dont nous communiquons les conceptions aux fabricants est sérieusement défectueuse. Et, des pratiques comme celle-ci, bien qu'elles soient très bonnes, sont vraiment des solutions de contournement face aux informations manquantes dans les formats de fichiers que nous avons traditionnellement utilisés pour la remise des données. J'irais même jusqu'à dire que les dessins de fabrication - en théorie - ne devraient pas être nécessaires (oh là là !). Oui, je l'ai dit.

Juste quelques-unes des limitations sérieuses du RS-274x tel qu'il est couramment utilisé sont :

• Un fichier physique séparé est nécessaire pour chaque couche d'information du PCB (c'est-à-dire, images de cuivre, notes de fabrication, couche de dessin d'assemblage, etc.)
• La pile de couches n'est pas définie - elle doit être communiquée manuellement au fabricant par le biais de diagrammes, noms de fichiers et documentation textuelle.
• Elle n'inclut pas les informations de perçage - celles-ci doivent être envoyées dans un fichier « NC Drill » séparé, qui est souvent généré à une échelle ou un décalage différent par rapport au format de fichier Gerbers.
• Elle ne contient aucune information de connectivité électrique (netlist) donc elle nécessite l'envoi d'un fichier de liste de connexions séparé pour les tests électriques de carte nue - qui, encore une fois, peut ne pas nécessairement correspondre aux Gerbers.
• Elle ne contient aucune information de placement de composants ou de liste de matériaux - pour le placement automatique et l'approvisionnement, des fichiers séparés doivent être générés. Cela cause des retards supplémentaires et des problèmes pour les fabricants clés en main qui réalisent à la fois la fabrication de cartes nues ainsi que l'assemblage final.

IPC-2581 et générateurs de sortie Gerber X2

IPC-2581 est une nouvelle norme de l'IPC (International Printed Circuit association). Altium est membre du consortium IPC-2581 et supportera bientôt la génération de données de fabrication selon la spécification IPC-2581B à partir d'Altium Designer^®. La beauté de l'IPC-2581 réside dans le fait qu'il génère un seul fichier XML capable d'inclure toutes les informations nécessaires pour fabriquer et assembler l'ensemble de la carte imprimée - que vous réalisiez juste une carte nue ou l'ensemble du processus de fabrication incluant le placement des composants et le test final. Les fichiers IPC-2581 incluent :

• Les informations d'image de cuivre pour la gravure des couches de PCB.
• Les informations de pile de couches de la carte (y compris les sections rigides et flexibles).
• La nomenclature pour le test de carte nue et le test en circuit.
• La nomenclature des composants pour l'achat et l'assemblage (placement des composants).
• Les notes et paramètres de fabrication et d'assemblage.

Utiliser cette nouvelle norme signifie qu'un seul fichier doit être envoyé au fabricant, sans fichiers de perçage, impressions, PDFs ou même dessins de fabrication et d'assemblage - toutes les informations nécessaires à la fabrication de la carte sont décrites au sein de la base de données XML IPC-2581.

Gerber X2

Bien qu'il soit une extension de la norme existante Gerber RS-274X, Gerber X2 offre certains des mêmes avantages que l'IPC-2581, en ajoutant les informations qui manquaient - telles que les définitions des piles de couches, les attributs des pads et des vias, les pistes à impédance contrôlée - dans les Gerbers originaux dans un ensemble de fichiers Gerber rétrocompatibles. Les nomenclatures pour les tests, les perçages et autres sorties peuvent toujours être envoyés aux fabricants dans leurs formats de fichiers respectifs. De cette manière, Gerber X2 fournit un format de sortie de fabrication amélioré qui est rétrocompatible avec les flux de travail, logiciels et équipements de fabrication existants. Il va donc être un choix préféré pour les utilisateurs qui adoptent une approche de mise à niveau plus conservatrice.

Aperçu d'ODB++

L'un des formats de données plus récents et plus intelligents est l'ODB++. Ce format d'échange de données de CAO vers FAO inclut tout ce que vous pourriez trouver dans le format Gerber classique, ainsi que des données supplémentaires qui seraient normalement exportées en parallèle du package Gerber. Le package ODB++ contient trois ensembles de fichiers :

• Fichiers de conception ODB++
• Processus ODB++
• Fabrication ODB++

Dans le format Gerber, un pad que vous placez dans un agencement de PCB apparaît comme une région remplie dans un visualiseur Gerber. Il n'y a aucun moyen de distinguer un pad rectangulaire utilisé pour monter un composant CMS d'un simple morceau de cuivre rectangulaire qui n'a aucun lien avec un composant (par exemple, un point de test). Cette information est stockée dans un fichier de sortie de conception différent (la nomenclature).

Dans le format ODB++, les pads pour les composants sont explicitement définis comme des pads au sein du paquet de fichiers de sortie. Lorsque vous exportez des fichiers ODB++, tout est exporté dans un seul fichier ZIP, et ceci est envoyé au fabricant. Vous n'exportez pas les différents fichiers de la liste ci-dessus individuellement, ils sont tous contenus dans le même paquet. Certains fabricants encouragent l'utilisation des exportations ODB++ parce que tout est contenu dans une seule archive.

Il est temps de progresser

De toute façon, l'industrie doit avancer, et le choix de la sortie dépendra largement de votre fabricant.

En Europe et en Amérique du Nord, les fabricants de PCB incitent les concepteurs à utiliser des formats intelligents plus récents, car les coûts NRE liés à l'utilisation d'un « simple visualiseur Gerber » pour une révision de conception de PCB sont vraiment élevés. Toute fabrique disposant d'un logiciel CAM à jour peut désormais prendre en charge IPC-2581, ODB++ et Gerber X2, donc il n'y a vraiment aucune excuse. Toutes les fabs avec lesquelles j'ai parlé de cela sont d'accord - Sierra, Hughes, Precision…

Mais j'aimerais connaître votre avis - prendriez-vous la voie plus conservatrice (jeu de mots pardonné) de rester avec Gerber, ou opteriez-vous pour IPC-2581 ? Si vous choisissiez le format le plus récent, quelles démarches entreprendriez-vous avec votre fab pour garantir la fabrication correcte de vos cartes ?

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