Gerber RS-274-X 대안

Gerber RS-274X는 인쇄 회로 기판 설계 소프트웨어를 위한 사실상의 표준 형식입니다. 전 세계적으로 오늘날 설계된 PCB의 약 90%를 제작하는 데 사용됩니다. 그러나 인기에도 불구하고, Gerber는 제작 과정 전반에 걸쳐 다양한 문제를 초래할 수 있는 여러 실용적 한계를 가지고 있습니다. 다행히도 해결책이 있습니다. Gerber X2와 IPC-2581은 RS-274X에 내재된 문제를 해결하기 위해 개발되었습니다. X2와 IPC-2581은 RS-274X가 할 수 없는 것이 무엇일까요? 이러한 형식을 자세히 살펴보면, 업계 표준보다 제공하는 이점을 이해할 수 있습니다.

GERBER 형식의 간략한 역사

Gerber 파일 형식은 1960년대에 Gerber Systems Corporation(현재 Ucamco)에 의해 개발되었습니다. 초기 수치 제어(NC) 포토플로터 시스템의 선도적인 제공업체인 그들은 벡터 기반 포토플로터를 지원하기 위한 첫 번째 입력 형식을 개발했습니다. 이 형식은 당시의 수치 제어 표준인 EIA RS-274-D의 하위 집합을 기반으로 했습니다. 1980년, Gerber Systems는 "Gerber Format: EIA RS-274-D의 하위 집합; 플롯 데이터 형식 참조서"라는 제목의 사양을 발표했습니다. 이 형식은 일반적으로 Gerber RS-274D 또는 Standard Gerber로 알려져 있으며, 곧 널리 채택되어 벡터 포토플로터의 사실상의 표준 형식이 되었습니다.

그림 1 - 템플릿, 라이브러리 및 예제의 위치.

그러나, 1980년대에 벡터 포토플로터는 래스터 스캔 플로터로 대체되기 시작했습니다. 새로운 비트맵 기반 플로터는 이전의 NC 기반 벡터 포토플로터와 완전히 다른 데이터 형식을 요구했습니다. 따라서, Gerber Systems는 원래의 NC 형식을 이미지 파일 형식 모음을 지원하도록 확장했습니다.

1998년, Gerber Systems는 Barco에 인수되어 그들의 PCB 부문인 Barco ETS에 통합되었으며, 오늘날 Ucamco로 알려져 있습니다. 당시 Barco는 Gerber의 포맷 컬렉션 내의 모든 변형을 하나의 표준 이미지 포맷인 Extended Gerber 또는 GerberX로 통합했습니다. 이로 인해 생성된 가이드는 오늘날 우리가 사용하는 Gerber RS-274X 포맷을 개요했습니다.

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Gerber RS-274X는 전체 이미지 설명 포맷입니다. 이는 Extended Gerber 파일이 PCB 레이어의 완전한 설명을 포함하고 있으며, 운영자가 PCB 이미지를 생성하는 데 필요한 모든 것을 제공하고, 어떤 조리개 모양도 정의할 수 있음을 의미합니다. Standard Gerber와 달리, GerberX는 추가적인 외부 조리개 파일의 지원을 요구하지 않습니다. 이는 평면과 패드를 명확하고 간단하게 지정하며, 페인팅이나 벡터 채우기가 필요 없습니다. Gerber RS-274X 포맷은 빠르게 Standard Gerber를 대체하여 PCB 이미지 데이터의 사실상의 표준으로 자리 잡았습니다. 이는 여전히 전 세계적으로 설계된 모든 PCB의 약 90%를 제작하는 데 사용됩니다.

GERBER RS-274X의 단점

그렇다면 GerberX 형식이 널리 사용되고 잘 자리잡은 상태라면 문제는 무엇일까요? 알고 보니 여러 가지 문제가 있습니다. 구리 층이 순서대로 나오지 않은 보드를 받아본 적이 있나요? 드릴 홀이 잘못 등록되었거나 완전히 누락된 보드를 받아본 적이 있나요? 제조 메모의 잘못된 해석으로 인해 일정이 지연되었다고 관리자나 클라이언트에게 설명해야 했던 적이 있나요?

Gerber RS-274X는 신호 및 평면 층의 구리 모양의 정밀한 이미지를 렌더링하는 데 매우 정확하고 신뢰할 수 있을 수 있습니다. 그러나 문제는 이 표준이 PCB 제작 및 조립의 모든 다른 측면을 고려하지 않는다는 것입니다. 예를 들어, 층 스택업 순서 및 재료 정보, 드릴 데이터, 픽 앤 플레이스 데이터, BOM 데이터, 넷리스트, 테스트 포인트 보고서 등의 전송이 있습니다.

이 모든 다른 데이터 세트는 별도의 유틸리티에 의해 별도의 과정으로 생성되어야 합니다. 간단히 말해서, Gerber RS-274X 형식은 설계 도메인(CAD)에서 제조 도메인(CAM)으로 완전한 디자인을 전송하지 않습니다.

그림 2: 설계 도메인(CAD)에서 제조 도메인(CAM)으로의 전송

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정의된 레이어 순서의 전송 없이는, 보드가 제작 중에 구리 레이어 순서가 바뀌거나, 아예 레이어가 누락될 수 있습니다. Gerber 파일과 동일한 과정으로 생성된 드릴 데이터의 전송 없이는, 구멍이 잘못된 원점에 대해 드릴링되거나, 레이아웃의 잘못된 버전에 대해 드릴링될 수 있습니다. 제작 및 조립 데이터의 모든 다른 측면에도 동일하게 적용됩니다. 출력 데이터가 누락되었거나, 잘못된 소스 파일 버전에서 생성된 어떤 하나의 출력이 보드를 쓸모없게 만들 수 있습니다

디자이너가 잘 정의된 설계 방법론을 유지하고 모범 사례를 준수하는 한, 일반적으로 Gerber RS-274X를 사용하여 최소한의 제작 문제로 활용할 수 있습니다. 그러나 아무도 완벽하지 않으며, 이상적인 조건에서도 문제가 발생할 수 있습니다. 결과적으로, 제작업체와 조립업체는 이러한 문제를 해결하는 주된 책임을 지게 됩니다. 그들은 제조 문제를 최소화하기 위해 모든 들어오는 작업의 데이터를 검사하고 확인하는 데 많은 시간과 자원을 소비하게 됩니다.

대체 개방형 표준

이러한 문제를 해결하기 위해서는 제작 및 조립 데이터의 모든 측면을 고려한 설계 전송 표준을 채택하는 것이 필요합니다. 다행히도 최근에 PCB 디자이너와 제조업체 및 조립업체 간의 정확하고 효율적인 데이터 교환을 가능하게 하는 두 가지 새로운 오픈 표준이 출시되었습니다. 이 표준은 Ucamco가 관리하는 Gerber X2와 IPC 컨소시엄이 관리하는 IPC-2581입니다. Gerber X2와 IPC-2581 모두 독점적 제한이 없는 오픈 표준입니다.

GERBER X2^™

Gerber X2™는 이제 레이아웃 이미지 데이터뿐만 아니라 설계 데이터를 포함하는 확장된 버전의 GerberX 형식에서 나왔습니다. 이전에는 보드 레이어 순서와 스택업 정보를 수동으로 해석하고 확인해야 했지만, 이제 이 데이터는 X2 제작 파일 내에 포함되어 있습니다. 또한 X2 제작 파일 내에는 드릴 크기, 위치, 도금/비도금, 레이어 범위를 자세히 설명하는 드릴 파일 세트도 포함되어 있습니다.

그림 3: Ucamco가 관리하는 Gerber X2^™

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X2의 새로운 기능 중 하나는 전통적인 객체에 추가적인 속성 시스템을 도입한 것입니다. 예를 들어, "파일 기능:"은 파일을 상단 구리층, 상단 솔더 마스크 등으로 지정합니다. "부품:"은 단일 PCB나 패널화된 배열을 지정합니다. "패드 기능:"은 관통 홀 패드 또는 비아, SMT 패드, 피델리티 등을 지정합니다. 이러한 속성은 자동화 목적을 위해 전통적인 이미지 데이터에 지능을 추가합니다.

Gerber X2^™의 가장 편리한 이점 중 하나는 RS-274X 표준과의 전후방 호환성입니다. Gerber X2^™ 리더는 Gerber RS-274X 파일을 완벽하게 해석할 수 있습니다. 이는 Gerber X2^™ 제작 공정이 Gerber RS-247X 형식으로 생성된 레거시 제작 파일을 지원한다는 의미입니다. 마찬가지로, Gerber RS-247X 리더는 X2의 RS-274X 부분 집합을 올바르게 해석합니다. 따라서 Gerber RS-247X 제작 공정은 Gerber X2^™ 형식으로 생성된 디자인을 Gerber RS-247X로 생성된 것처럼 지원할 것입니다 - 물론 NC 드릴 및 기타 적용 가능한 출력은 여전히 전통적인 방법으로 생성되어야 합니다. 모든 Gerber X2^™ 출력은 단일 폴더로 지정됩니다.

IPC-2581

IPC-2581 표준은 OEM, PCB 제조업체, 계약 제조업체뿐만 아니라 MES, PLM 및 CAD/CAM 공급업체와 같은 PCB 산업의 다양한 부문의 기여자들에 의해 시작되어 개발되고 추진되었습니다. 그래픽 이미지 데이터뿐만 아니라 IPC-2581은 레이어 스택업과 재료부터 조립 및 테스트 세부 정보에 이르기까지 디자인의 모든 측면을 하나의 데이터 형식으로 통합하여 단일 파일에 담습니다.

그림 4: IPC-2581 컨소시엄이 관리하는 IPC-2581

이 표준에는 올바른 레이어 순서와 재료 정보를 보장하는 자세한 레이어 스택 정보가 포함되어 있습니다. 이는 리지드-플렉스와 같은 복잡한 보드 디자인 스택업은 물론 특수 재료의 사용을 쉽게 지원합니다. 또한 맹목적인, 매장된, 채워진 비아 유형을 지원하는 드릴 및 밀 데이터도 포함되어 있습니다. 비아의 백 드릴링뿐만 아니라 V-그루브, 슬롯, 공동도 지원됩니다. 넷리스트 데이터도 베어 보드 테스팅을 용이하게 하기 위해 생성됩니다.

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IPC-2581은 제작 데이터 세트를 생성하는 것 외에도 조립 데이터도 생성합니다. 픽 앤 플레이스 정보는 X/Y 및 Z 위치뿐만 아니라 구성 요소의 극성과 회전을 지정할 수 있습니다. 이를 통해 내장 구성 요소뿐만 아니라 적층 구성 요소에 대한 지원도 가능합니다. 또한, IPC-2581은 인-서킷, 기능적 또는 JTAG 테스팅을 용이하게 하기 위해 넷리스트 및 테스트포인트 데이터 생성을 지원합니다.

IPC-2581은 구매 BOM 문서와 조립 도면을 생성합니다. PLM/ERP 시스템 데이터와의 연계를 통해, 이 표준은 설계와 공급망 사이의 연결을 용이하게 할 수 있습니다. IPC-2581의 가장 편리한 이점 중 하나는 제작 및 조립 데이터가 단일 XML 파일 내에 포함되어 있다는 것입니다.

결론

Gerber RS-274X는 전 세계 PCB 제작의 대부분에 사용되는 업계 표준으로 남아 있습니다. 그러나 오늘날의 설계 환경에서는 혼자서는 부족합니다. Gerber RS-274X는 보드의 구리 층을 정확하게 설명하지만, 완전히 기능하기 위해서는 NC 드릴, 제작 노트, 넷리스트, 조립 도면, BOM, 픽 앤 플레이스 데이터 등과 결합해야 합니다. 이러한 서로 다른 형식을 결합하고 관리하는 것은 일반적으로 문제를 일으켜 생산 지연이나 더 나쁜 경우, 비용이 많이 들고 사용할 수 없는 보드를 초래합니다.

그러나 Gerber X2^™ 및 IPC-2581과 같은 형식을 채택함으로써, 모든 제작 및 조립 데이터를 단일 형식으로 결합할 수 있게 되어, 설계 데이터가 설계 영역에서 제조 영역으로 전송될 때 데이터 변환 및 인간의 오해 오류를 최소화하거나 제거하는 데 도움이 됩니다.

ALTIUM DESIGNER^® 내의 GERBER X2^™ 및 IPC-2581 지원

Altium은 Altium Designer 15.0 릴리스에서 Gerber X2^™ 기능을 도입했습니다. 이 초기 구현은 Altium Designer 15.1 릴리스에서 더욱 개발되고 향상되었습니다. 이 기능은 별도의 확장 프로그램이 아닌 내장되어 있으며 기본적으로 활성화되어 있습니다. Gerber X2^™ 출력 생성은 파일 » 제작 출력 메뉴를 통해 직접 호출하거나 PCB 프로젝트의 출력 작업 파일 내에서 호출할 수 있습니다.

Altium은 또한 Altium Designer 15.0 릴리스에서 IPC-2581 Rev A 기능을 도입했습니다. 이 초기 구현은 16.0 릴리스에서 IPC-2581 Rev B를 지원하도록 더욱 개발되고 향상되었습니다. IPC-2581 기능은 IPC2581 확장 프로그램을 설치함으로써 활성화해야 합니다. IPC-2581 출력 생성은 파일 » 제작 출력 메뉴를 통해 직접 호출하거나 PCB 프로젝트의 출력 작업 파일 내에서 호출할 수 있습니다. 확장 프로그램을 다운로드하고 설치하려면 DXP » 확장 프로그램 및 업데이트 » 구매한 항목으로 이동하여 IPC2581 확장 프로그램 타일/아이콘을 클릭하세요. Altium Designer를 재시작하여 확장 프로그램을 초기화하세요.

그림 5: Altium Designer 15에서 IPC-2581 확장 프로그램 설치