Alternatywy dla Gerber RS-274-X

Gerber RS-274X jest de facto standardowym formatem oprogramowania do projektowania płytek drukowanych. Jest wykorzystywany do produkcji około 90% wszystkich projektowanych obecnie na świecie PCB. Mimo swojej popularności, Gerber ma szereg praktycznych ograniczeń, które mogą prowadzić do różnorodnych problemów w trakcie procesu fabrykacji. Na szczęście istnieją rozwiązania. Otwarte standardy Gerber X2 i IPC-2581 zostały opracowane, aby rozwiązać problemy inherentne dla RS-274X. Co mogą zrobić X2 i IPC-2581, czego nie może RS-274X? Przyjrzyjmy się bliżej tym formatom, aby zrozumieć przewagi, które oferują nad standardem branżowym.

KRÓTKA HISTORIA FORMATU GERBER

Format plików Gerber został opracowany przez Gerber Systems Corporation (obecnie Ucamco) w latach 60. Jako wiodący dostawca wczesnych systemów fototracejnych sterowania numerycznego (NC), opracowali swój pierwszy format wejściowy, aby wspierać ich wektorowe plotery fotograficzne. Format ten opierał się na podzbiorze standardu sterowania numerycznego z tamtego okresu, znanego jako EIA RS-274-D. W 1980 roku, Gerber Systems opublikowało specyfikację zatytułowaną „Format Gerber: podzbiór EIA RS-274-D; książka referencyjna formatu danych plotowania”. Ten format, powszechnie znany jako Gerber RS-274D, lub Standard Gerber, szybko został szeroko przyjęty i stał się de facto standardowym formatem dla wektorowych ploterów fotograficznych.

Rysunek 1 - Lokalizacja szablonów, bibliotek i przykładów.

Jednakże, w latach 80., wektorowe plotery fotograficzne zaczęły być zastępowane przez plotery skanowania rastrowego. Nowe plotery oparte na bitmapach wymagały zupełnie innego formatu danych niż wcześniejsze, oparte na NC wektorowe plotery fotograficzne. W konsekwencji, Gerber Systems rozszerzyło swój oryginalny format NC o wsparcie dla kolekcji formatów plików obrazowych.

W 1998 roku firma Gerber Systems została przejęta przez Barco i włączona do ich działu PCB, Barco ETS, który dzisiaj znany jest jako Ucamco. W tym czasie Barco zgromadziło wszystkie warianty z kolekcji formatów Gerbera w jeden, standardowy format obrazu znany jako Extended Gerber lub GerberX. Powstały przewodnik opisał format Gerber RS-274X, którego używamy dzisiaj.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Gerber RS-274X to format pełnego opisu obrazu. Oznacza to, że plik Extended Gerber zawiera kompletny opis warstwy PCB, dostarczając wszystkiego, co jest potrzebne operatorowi do wygenerowania obrazu PCB, i umożliwiając zdefiniowanie dowolnego kształtu otworu. W przeciwieństwie do Standardowego Gerbera, GerberX nie wymaga wsparcia żadnych dodatkowych zewnętrznych plików otworów. Określa płaszczyzny i pady jasno i prosto, bez potrzeby malowania lub wypełniania wektorowego. Format Gerber RS-274X szybko zastąpił Standardowego Gerbera jako de facto standard dla danych obrazowych PCB. Nadal jest używany na całym świecie do produkcji około 90% wszystkich projektowanych dzisiaj PCB.

WADY GERBERA RS-274X

Więc jeśli format GerberX jest tak dobrze ugruntowany i szeroko stosowany, to jaki jest problem? Okazuje się, że jest ich kilka. Czy kiedykolwiek otrzymałeś płytki z warstwami miedzi ułożonymi w niewłaściwej kolejności? Czy kiedykolwiek otrzymałeś płytki z otworami wiertniczymi, które były źle zarejestrowane lub nawet całkowicie brakujące? Czy kiedykolwiek musiałeś tłumaczyć zarządowi lub klientowi, jak błędnie zinterpretowana uwaga produkcyjna spowodowała opóźnienie w harmonogramie?

Gerber RS-274X może być niezwykle dokładny i niezawodny w renderowaniu precyzyjnych obrazów kształtów miedzi na warstwach sygnałowych i płaszczyznach. Problem jednak polega na tym, że standard nie uwzględnia wszystkich innych aspektów produkcji i montażu PCB. Na przykład, jest kwestia przekazywania kolejności i informacji o materiałach warstw, danych wiertniczych, danych Pick & Place, danych BOM, Netlist, raportu punktów testowych i więcej.

Wszystkie te inne zestawy danych muszą być generowane jako oddzielny proces przez oddzielne narzędzie. Prosto mówiąc, format Gerber RS-274X nie przekazuje kompletnego projektu z domeny projektowej (CAD) do domeny produkcyjnej (CAM).

Rysunek 2: Przekazanie z domeny projektowej (CAD) do domeny produkcyjnej (CAM)

Manufacturing Made Easy

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

Learn More

Bez przekazania zdefiniowanej kolejności warstw, płytki mogą skończyć z warstwami miedzi ułożonymi nie w tej kolejności, co podczas produkcji, lub w ogóle brakującymi warstwami. Bez przekazania danych wiertniczych generowanych tym samym procesem co pliki Gerber, otwory mogą być wiercone względem nieprawidłowego początku, lub względem nieprawidłowej wersji układu. To samo dotyczy wszystkich innych aspektów danych produkcyjnych i montażowych. Brakujące dane wyjściowe, lub jakiekolwiek dane wyjściowe wygenerowane z niewłaściwej wersji pliku źródłowego, mogą sprawić, że płytki będą bezużyteczne

Dopóki projektanci utrzymują dobrze zdefiniowaną metodologię projektowania i przestrzegają najlepszych praktyk, mogą generalnie używać Gerber RS-274X z minimalnymi problemami produkcyjnymi. Jednak nikt nie jest doskonały, i nawet w idealnych warunkach, problemy mogą się pojawić. W konsekwencji, producenci i zakłady montażowe zazwyczaj ponoszą ciężar odpowiedzialności za rozwiązywanie tych problemów. Są zmuszeni do inspekcji i weryfikacji danych wszystkich przychodzących zleceń, aby zminimalizować problemy produkcyjne, wydając dużo czasu i zasobów w tym procesie.

ALTERNATYWNE OTWARTE STANDARDY

Aby wyeliminować te problemy, konieczne jest przyjęcie standardu transferu projektu, który uwzględnia wszystkie aspekty danych dotyczących fabrykacji i montażu. Na szczęście niedawno wprowadzono dwa nowe otwarte standardy, które umożliwiają dokładną i efektywną wymianę danych między projektantami PCB a producentami i montażystami. Są to standardy Gerber X2, administrowane przez Ucamco, oraz IPC-2581, administrowane przez konsorcjum IPC. Zarówno Gerber X2, jak i IPC-2581 to otwarte standardy wolne od ograniczeń własnościowych.

GERBER X2^™

Gerber X2™ pochodzi z rozszerzonej wersji formatu GerberX, który teraz obejmuje dane projektowe, oprócz danych obrazu układu. Wcześniej informacje o kolejności warstw i stosie musiały być interpretowane i weryfikowane ręcznie, teraz te dane są zawarte w plikach fabrykacyjnych X2. W plikach fabrykacyjnych X2 zawarte są również zestawy plików wiertniczych, szczegółowo opisujące rozmiar wiertła, lokalizację, pokryte/niepokryte oraz zakres warstw.

Rysunek 3: Gerber X2^™ Administrowany przez Ucamco

Cloud Storage and Version Control

Store all of your libraries and design data in one secure, accessible, and version-controlled space.

Learn More

Nowością w X2 jest system atrybutów, który dodatkowo kwalifikuje tradycyjne obiekty. Na przykład, "Funkcja pliku:" określa plik jako warstwę miedzi górnej, maskę lutowniczą górną itp. "Część:" określa pojedynczą płytę PCB lub zespolony zestaw. "Funkcja pada:" określa pad przelotowy lub via, pad SMT, fiducjalny i tak dalej. Takie atrybuty dodają inteligencji do tradycyjnych danych obrazowych w celach automatyzacji.

Jedną z najbardziej wygodnych korzyści Gerber X2^™ jest to, że jest on kompatybilny w obie strony ze standardem RS-274X. Czytnik Gerber X2^™ będzie interpretował pliki Gerber RS-274X bezbłędnie. Oznacza to, że proces fabrykacji Gerber X2^™ będzie wspierał starsze pliki fabrykacyjne utworzone w formacie Gerber RS-247X. Podobnie, czytnik Gerber RS-247X będzie poprawnie interpretował podzbiór RS-274X z X2. Więc proces fabrykacji Gerber RS-247X będzie wspierał projekt utworzony w formacie Gerber X2^™ tak, jakby został stworzony w formacie Gerber RS-247X - chociaż oczywiście wiercenie NC i inne odpowiednie wyjścia nadal musiałyby być generowane tradycyjnymi metodami. Wszystkie wyjścia Gerber X2^™ są kierowane do jednego, pojedynczego folderu.

IPC-2581

Standard IPC-2581 został zainicjowany, opracowany i rozwijany przez współpracowników z szerokiego zakresu segmentów przemysłu PCB, takich jak producenci OEM, fabryki PCB i producenci kontraktowi, jak również dostawcy MES, PLM i CAD/CAM. Oprócz danych graficznych, IPC-2581 wychodzi poza standardy, konsolidując wszystkie aspekty projektu, od układu warstw i materiałów, po szczegóły montażu i testowania, w jednym formacie danych, zawartym w jednym pliku.

Rysunek 4: IPC-2581 Administrowany przez Konsorcjum IPC-2581

Standard zawiera szczegółowe informacje o układzie warstw, co zapewnia poprawną kolejność warstw i informacje o materiałach. Łatwo obsługuje skomplikowane układy stosów projektowania płyt, takie jak Rigid-Flex, jak również użycie specjalnych materiałów. Zawiera również dane wiercenia i frezowania wspierające typy via ślepe, zakopane i wypełnione. Wspierane jest również wiercenie zwrotne via, jak również V-grooves, rowki i wgłębienia. Generowane są również dane netlisty, aby ułatwić testowanie gołej płytki.

Requirements Management Made Easy

Connect design data and requirements for faster design with fewer errors

Find Out More

Oprócz generowania kompletnego zestawu danych do produkcji, IPC-2581 generuje również dane montażowe. Informacje o pobieraniu i umieszczaniu mogą określać lokalizację w osiach X/Y oraz Z, jak również polaryzację i rotację komponentów. Umożliwia to wsparcie nie tylko dla komponentów wbudowanych, ale również dla komponentów stosowanych. Dodatkowo, IPC-2581 wspiera generowanie danych o sieciach i punktach testowych, aby ułatwić testowanie w obwodzie, funkcjonalne lub JTAG.

IPC-2581 generuje dokumenty BOM do zakupów, jak również rysunki montażowe. Dzięki powiązaniom z danymi systemów PLM/ERP, standard może być używany do ułatwienia łączenia projektu z łańcuchem dostaw. Jedną z najbardziej wygodnych korzyści IPC-2581 jest to, że wszystkie dane do produkcji i montażu zawarte są w jednym pliku XML.

WNIOSKI

Gerber RS-274X pozostaje standardem branżowym, używanym do produkcji zdecydowanej większości PCB na całym świecie. Jednak w dzisiejszym środowisku projektowym nie jest w stanie funkcjonować samodzielnie. Chociaż Gerber RS-274X dokładnie opisuje warstwy miedziane płytki, aby działać w pełni, musi być połączony z NC Drill, notatkami produkcyjnymi, netlistą, rysunkiem montażowym, BOM, danymi Pick & Place i więcej. Łączenie i zarządzanie wszystkimi tymi różnymi formatami zwykle prowadzi do problemów, skutkujących opóźnieniami w produkcji, a co gorsza, kosztownymi i nieużytecznymi płytkami.

Jednak przyjęcie formatów takich jak Gerber X2^™ i IPC-2581 pozwoli na połączenie wszystkich danych produkcyjnych i montażowych w jeden format, pomagając zminimalizować lub wyeliminować błędy tłumaczenia danych i błędy ludzkiej interpretacji, gdy dane projektowe są przenoszone z domeny projektowej do domeny produkcyjnej.

WSPIERANIE GERBER X2^™ I IPC-2581 W ALTIUM DESIGNER^®

Altium wprowadziło funkcję Gerber X2^™ w wersji 15.0 Altium Designer. Ta początkowa implementacja została dalej rozwinięta i ulepszona w wydaniu Altium Designer 15.1. Funkcjonalność jest wbudowana (nie jako oddzielne rozszerzenie) i jest domyślnie włączona. Generowanie wyjścia Gerber X2^™ może być wywołane bezpośrednio przez menu Plik » Wyjścia produkcyjne, lub z poziomu pliku zadania wyjściowego projektu PCB.

Altium wprowadziło również funkcję IPC-2581 Rev A w wersji 15.0 Altium Designer. Ta początkowa implementacja została dalej rozwinięta i ulepszona, aby obsługiwać IPC-2581 Rev B w wydaniu 16.0. Funkcjonalność IPC-2581 musi być włączona przez zainstalowanie rozszerzenia IPC2581. Generowanie wyjścia IPC-2581 może być wywołane bezpośrednio przez menu Plik » Wyjścia produkcyjne, lub z poziomu pliku zadania wyjściowego projektu PCB. Aby pobrać i zainstalować rozszerzenie, przejdź do DXP » Rozszerzenia i aktualizacje » Zakupione i kliknij kafelek/ikonę rozszerzenia IPC2581. Uruchom ponownie Altium Designer, aby zainicjować rozszerzenie.

Rysunek 5: Instalacja rozszerzenia IPC-2581 w Altium Designer 15