現代のPCB製造データ形式を持つことの重要性

最近、Altiumのブログでニューハンプシャーにある最新のeSmart Factoryについて投稿しました。最先端の機械とプロセスを使用して、非常に細かいジオメトリを持つほぼ完璧な複雑な多層基板とHDI基板を数日で製造でき、人の手を借りたり触れたりすることなく、環境に害を与えるものを一切排出しない—ゼロ排出物です。

スマートファクトリーのためのデジタル化

この技術は、今後数年間にわたってプリント回路が製造される方法を形作るでしょう。‘オールデジタルスマートファクトリー’であることの利点は、同時に潜在的な弱点でもあります。特定のレシピの設計図を読んだり、機械を調整したりする作業員がいません！これは「オールデジタルスマートファクトリー」であり、すべてにデジタルレシピが必要です。ここで、IPC-2581デジタルデザイン通信プログラムが登場します。図1に示すように、IPC-2581プログラム委員会は、設計ツールがデジタルXMLファイルを出力し、「未来の工場」またはスマートファクトリーを駆動できるデジタルスレッドを作成しています。

図1: スマートファクトリーのための設計特性のデジタル化。（出典: 2017 IPC APEXプレゼンテーション）

人気のあるインテリジェントPCBデザイン出力フォーマット

エレクトロニクス製造におけるスマート工場のデジタル化を実現するために、製造データのエクスポートを統合および標準化し、ファイルパッケージのサイズを削減するためのいくつかの取り組みが既に行われています。PCBデザイナーにとって最も人気のある出力フォーマットは、次の2つです：

• Gerber X2
• ODB++

Gerber X2はRS-274-Xに対するわずかな改善に過ぎませんが、ODB++は真にインテリジェントなデータフォーマットにかなり近いものです。それでも、約70-80%のPCB出力ファイルパッケージはRS-274-Xフォーマットであり、PCBを構築および組み立てるために必要な情報を完全に伝達するためには追加のファイルが必要です。

2020年には、UcamcoによってGerber X3フォーマットが導入され、これはX2ファイルフォーマットに対する大幅な改善を提供します。このフォーマットは、組み立て情報（BOM、ピックアンドプレースなど）および追加のメタデータ（参照指定子、コンポーネントの説明など）を標準のGerberファイルパッケージエクスポートに統合します。これにより、X3パッケージはODB++エクスポートに非常に似たものになり、製造業者はより少ないファイルで必要な情報を得ることができます。

Manufacturing Made Easy

Send your product to manufacturing in a click without any email threads or confusion.

Learn More

IPC-2581

進化する標準IPC-2581は、IPC-CFX-2591標準が迅速に開発された理由の一つです。設計から製造への標準は、ほぼ30年間にわたってIPCの焦点でした。CADからCAMへのデータ転送は、図28に示されているように、複数のファイル、仕様、およびノートで構成されていました。最初はGerber -> EDIF -> IPC-D-350 -> ODB -> GenCam -> ODB++ -> IPC-2541 -> GenCam 2.0 -> GenCamX -> IPC-2581A そして現在はIPC-2581B w/extensionsです。しかし、すべての製品および製造情報のデジタル化は、業界に普遍的でオープンな製品標準を作成するよう促し、IPC-2581Bは我々が合意標準に最も近いものです。その事実を強調しているのは、CFXの迅速な実装です。

IPC-2581の進歩は迅速でしたが、電子組立に焦点を当てていました。PCB製造における重要なプロセスおよびCNC要件は後回しにされています。図2に示されているように、いくつかのデータ要件はまだデジタル化されていません。

現在のPCB製造の状況は、この状況によって特徴づけられています：

• PCB製造工場の能力
  • PCB技術は、ML、HDI、SLP、FPCの範囲にわたる
  • 高品種・低～高量生産、活動中の顧客数は数百に及び（年間>15,000の設計）
• 顧客データ
  • 高信頼性および仕様遵守を求める顧客基盤
  • 10言語以上（英語と簡体字中国語が最も一般的）
  • 全ての設計が工場の能力やその仕様に合致する顧客はいない
  • 多くの顧客がDFM TQの要件がない設計をいくつか持っている
  • 英語とメートル法の単位（時には同じ文書パッケージ内で）
  • 設計されたデザインあたり平均>1回の事前設計DFMレビュー
• フロントエンドツーリング
  • 事前設計DFMレビューと内部ECNのために必要な大量の容量
  • 提供される設計はCADファイル、Gerber 274X、ODB++、IPC-2581
  • フロントエンドは、設計が顧客の仕様に違反している場合に注意し/解決する必要がある

図2: IPC-2581の目標は、PCB製品をデータ駆動の標準に完全にデジタル化することである。しかし、2581によってまだ対処されていない領域がいくつかある。[出典: KORF Consultancy]

「組み立てのための接続された工場」-IPC-CFX & Hermes

IPC-CFXは、2018年に電子産業接続研究所（IPC）によって導入されたオープンネットワーク標準です（図3）。これは、「プラグアンドプレイ」産業用IoTのための3つの重要な要素を確立します：

Professional PCB Drawings in Minutes

Create and update documentation as you design.

Learn More

1. メッセージプロトコル-AMQPを使用。
2. エンコーディングメカニズム-{JSON}を使用。
3. 特定のコンテンツ作成要素-構造化されたトピックとメッセージ。

この新しい標準は、300社以上の産業企業が共同で迅速に作成されました。それは：

• 産業4.0を可能にする標準ですが、無料でオープンソースです；
• IIoT「プラグ＆プレイ」；
• 300人以上の参加者の合意に基づくオープンなもの；
• 機械、プロセス、システム、そして人間；
• ライセンス、契約、依存関係なし、DIYソフトウェアと支援あり；
• 現在の焦点はすべての離散的な組み立て製造にあります；
• 2019年4月に公開。

図3：IPC-CFXは、オープンで無料のM2M電子組み立てプロトコル標準です。[出典：IPC]図3：IPC-CFXは、オープンで無料のM2M電子組み立てプロトコル標準です。[出典：IPC]

Hermes Standard (THS) は、装置ライン上で情報を上下に伝達する低レベルのライン制御プロトコルです：

• PCB-ID
• プログラム名
• 主要製品データ

これらの要素により、自動的な意思決定、ダッシュボード表示、アラート、レポートの作成が可能になります。生産性、効率、容量計画、品質の向上を図りながらコストを削減するアプリケーションです。部品の完全な追跡性（IPC-1782）と設計へのフィードバック（IPC-2581）を可能にします。

Manufacturing Made Easy

Send your product to manufacturing in a click without any email threads or confusion.

Learn More

IPCは、CFX Standardに新しいメッセージを追加・編集する方法論、「CFX Message Submission Process」を確立し、それがより多くの機械やプロセスに適用され、成長することを可能にしました。手はんだ付けにもCFXメッセージングがあります。

人工知能の救援

1995年遅く、Hewlett-Packard Laboratoryは、高速多層設計の複雑な仕事を支援できる「自己学習型人工知能」を開発しました。このAIシステムは「EXPLOYER」と呼ばれ、PCB Fabプロセス情報とコストを提供する以前のソフトウェア、「The Board Construction Adviser」と連携して動作しました。図4に示されたシステムは、AIが電子製造のデジタル化に必要な情報を提供するために救援に来ることができることを強調しています。

これらのトピックは、2019年のAltiumLiveで行われた基調講演のビデオの一部であり、YouTubeで視聴できます。

図4: HP LabのDesign ExplorerがBCA-IPDAおよびEDA CADツールと連携して、高速多層を設計

さらに質問がありますか？Altiumの専門家に電話するか、PCBデータ管理についてさらに発見し、それがPCB設計プロセスおよび関与する全員の役割とどのように関連しているかを理解してください。

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More