ODB++ vs. Gerber X2 vs. IPC-2581: La guerra dei formati di file per la produzione di PCB

“Wenn Zwei sich streiten, freut sich der Dritte” - Quando due litigano, il terzo gode.

Molti di noi hanno recentemente seguito un interessante "scontro" tra Karel Tavernier di Ucamco e Julian Coates di Mentor Graphics riguardo a quale formato sia migliore: da una parte abbiamo Gerber, sostenuto da Karel, e più importantemente la recentemente aggiornata norma Gerber X2 rispetto al più maturo ODB++, originariamente sviluppato da Valor, successivamente acquisito da Mentor Graphics. È degno di nota che Julian Coates (Mentor) ha fatto alcuni sforzi per mantenere ODB++ aperto per combattere la paura del monopolio, e ha effettivamente fatto un ottimo lavoro in questo senso - tuttavia, l'adozione di ODB++ nell'industria può essere vista come a dir poco patetica. È davvero a causa del suo potenziale supporto al monopolio o perché manca in qualche modo? Per contesto, l'articolo o gli articoli a cui mi riferisco possono essere trovati qui.

Mentre negli ultimi anni c'è stato molto dibattito nell'industria delle PCB riguardo ai nuovi formati di file per inviare i progetti delle schede ai fabbricanti, una cosa è assolutamente chiara - il vecchio RS-274x (“Gerber”) non è più adeguato. Nel frattempo, i membri del consorzio IPC2581 stanno commercializzando diligentemente questo nuovo formato che promette di risolvere gli stessi problemi quando si confrontano ODB++ vs formato PCB Gerber, e come Gerber X2 in uno standard aperto di proprietà dell'industria.

...ma perché tutto questo trambusto?

C'è un Problema

Il vecchio standard “file Gerber” è maturo (più di 30 anni) ed è accettato da tutti tranne che dai fabbricanti di schede più primitivi. Ma soffre di significative limitazioni tra i progettisti di ocb. Chiunque abbia qualche anno di esperienza nell'ottenere schede fabbricate con RS-274X ha incontrato ritardi nella produzione perché mancavano trapani o non erano allineati, o il fabbricante di schede non capiva le estensioni dei file Gerber e doveva farvi rinominare i file secondo le loro esigenze, o nella peggiore delle ipotesi ha ricevuto schede con i layer fuori dal loro ordine corretto.

È buono numerare i strati di rame nella scheda così puoi controllare dopo la fabbricazione. Nell'immagine di copertina sopra, puoi vedere i strati contrassegnati con numeri. Un'altra pratica comune è posizionare il nome dello strato come testo sotto il contorno della scheda nell'editor PCB. Il nome dello strato nell'immagine sottostante è posizionato come un elemento in rame. Questo farà sì che appaia nell'esportazione Gerber al di fuori del contorno della scheda. Il CAM può poi eliminarlo o spostarlo quando creano un pannello.

...ma devo dire che questo è un chiaro indicatore che il modo in cui comunichiamo i progetti ai fabbricanti è seriamente difettoso. E, pratiche come questa, sebbene siano molto buone, sono davvero soluzioni temporanee per le informazioni mancanti nei formati di file che abbiamo tradizionalmente utilizzato per il passaggio dei dati. Andrei persino fino a dire che i disegni di fabbricazione - in teoria - non dovrebbero essere necessari (sorpresa!). Sì, l'ho detto.

Solo alcune delle gravi limitazioni di RS-274x come comunemente utilizzato sono:

• È necessario un file fisico separato per ogni strato di informazioni del PCB (ad esempio, immagini del rame, note di fabbricazione, strato del disegno di assemblaggio, ecc.)
• Lo stack dei strati non è definito - deve essere comunicato manualmente al fabbricante tramite diagrammi, nomi dei file e documentazione testuale.
• Non include informazioni sul foro - queste devono essere inviate in un file “NC Drill” separato, che spesso viene generato in una scala o con un offset diverso rispetto al formato dei file Gerber.
• Non contiene informazioni sulla connettività elettrica (netlist) quindi è necessario inviare un file di netlist separato per il test elettrico della scheda nuda - che ancora una volta potrebbe non corrispondere ai Gerber.
• Non contiene informazioni sul posizionamento dei componenti o sulla distinta dei materiali - per il posizionamento automatico e l'acquisto devono essere generati file separati. Questo causa ritardi aggiuntivi e problemi per i produttori chiavi in mano che si occupano sia della fabbricazione della scheda nuda sia del montaggio finale.

Generatori di Output IPC-2581 e Gerber X2

IPC-2581 è uno standard nuovo dell'IPC (International Printed Circuit association). Altium è membro del consorzio IPC-2581 e supporterà presto la generazione di dati di fabbricazione secondo le specifiche IPC-2581B da Altium Designer^®. La bellezza di IPC-2581 è che genera un singolo file XML capace di includere tutte le informazioni necessarie per fabbricare e assemblare l'assemblato del circuito stampato - che si tratti solo di una scheda nuda o dell'intero processo di produzione, inclusi il posizionamento dei componenti e il test finale. I file IPC-2581 includono:

• Informazioni sull'immagine del rame per l'incisione dei strati del PCB.
• Informazioni sullo stack dei strati della scheda (inclusi sezioni rigide e flessibili).
• Netlist per il test della scheda nuda e per il test in circuito.
• Distinta dei componenti per l'acquisto e l'assemblaggio (pick-and-place).
• Note e parametri di fabbricazione e assemblaggio.

Utilizzare questo nuovo standard significa che è necessario inviare al fabbricante un solo file, senza file di foratura, stampe, PDF o persino disegni di fabbricazione e assemblaggio - tutte le informazioni necessarie per realizzare la scheda sono descritte all'interno del database XML IPC-2581.

Gerber X2

Mentre rappresenta un'estensione dello standard esistente Gerber RS-274X, Gerber X2 offre alcuni dei medesimi vantaggi di IPC-2581, aggiungendo le informazioni che mancavano - come le definizioni degli stack dei layer, gli attributi di pad e via, le piste a controllo di impedenza - ai Gerber originali in un insieme di file Gerber retrocompatibili. I netlist per i test, le trapanature e altri output possono ancora essere inviati ai produttori nei rispettivi formati di file. In questo modo, Gerber X2 fornisce un formato di output di produzione migliorato che è retrocompatibile con i flussi di lavoro, il software e le attrezzature di fabbricazione esistenti. Sarà quindi la scelta preferita per gli utenti che adottano un approccio di aggiornamento più conservativo.

Panoramica di ODB++

Uno dei formati di dati più nuovi e intelligenti è ODB++. Questo formato di scambio dati CAD-to-CAM include tutto ciò che si troverebbe nel formato Gerber classico, oltre a dati aggiuntivi che normalmente verrebbero esportati insieme al pacchetto Gerber. Il pacchetto ODB++ contiene tre insiemi di file:

• File di progettazione ODB++
• Processo ODB++
• Produzione ODB++

Nel formato Gerber, un pad che posizioni in un layout PCB appare come una regione riempita in un visualizzatore Gerber. Non c'è modo di distinguere un pad rettangolare usato per montare un componente SMD da un semplice pezzo rettangolare di rame che non ha relazione con un componente (ad esempio, un punto di test). Questa informazione è memorizzata in un diverso file di output del design (la netlist).

Nel formato ODB++, i pad per i componenti sono esplicitamente definiti come pad all'interno del pacchetto del file di output. Quando esporti file ODB++, tutto viene esportato in un unico file ZIP, e questo viene inviato al produttore. Non esporti i vari file nell'elenco sopra individualmente, sono tutti contenuti nello stesso pacchetto. Alcuni produttori incoraggiano l'uso di esportazioni ODB++ perché tutto è contenuto in un unico archivio.

È il Momento di Fare Progressi

In ogni caso, l'industria deve andare avanti, e la scelta dell'output dipenderà in gran parte dal tuo fabbricante.

In Europa e Nord America, i fabbricanti di PCB stanno incoraggiando i progettisti ad utilizzare formati intelligenti più recenti, poiché i costi NRE dell'uso di un "semplice vecchio visualizzatore Gerber" per una revisione del design PCB sono davvero elevati. Qualsiasi fabbrica che disponga di software CAM aggiornato può ora supportare IPC-2581, ODB++, e Gerber X2, quindi non ci sono davvero scuse. Tutte le fabbriche con cui ho parlato su questo argomento sono d'accordo - Sierra, Hughes, Precision...

Ma vorrei conoscere il tuo parere - sceglieresti la via più conservatrice (gioco di parole inteso) di attenerti a Gerber, o opteresti per IPC-2581? Se scegliessi il formato più recente, quali passi intraprenderesti con la tua fabbrica per garantire la corretta produzione delle tue schede?

Una volta completato il layout del tuo PCB e dopo aver effettuato un'approfondita revisione del progetto, è semplice generare i file di output del design del PCB per il tuo progetto in Altium Designer. La funzionalità OutJob file ti permette di creare template di file di produzione per i tuoi progetti e di generare rapidamente gruppi di file a partire dal layout del PCB e dai dati schemi. Quando sei pronto per rilasciare questi file al tuo produttore, la piattaforma Altium 365 rende facile collaborare e condividere i tuoi progetti.

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