ODB++ vs. Gerber X2 vs. IPC-2581: Wojny formatów plików produkcyjnych PCB

„Wenn Zwei sich streiten, freut sich der Dritte” - Kiedy dwóch się kłóci, trzeci korzysta.

Wielu z nas ostatnio śledziło interesującą "walkę" między Karelem Tavernierem z Ucamco a Julianem Coatesem z Mentor Graphics na temat tego, który format jest lepszy: po stronie Karela jest Gerber, a co ważniejsze, niedawno zaktualizowany standard Gerber X2 w porównaniu do bardziej dojrzałego ODB++, który został pierwotnie opracowany przez Valor, a później nabyty przez Mentor Graphics. Warto wspomnieć, że Julian Coates (Mentor) podjął pewne wysiłki, aby ODB++ był otwarty, aby zwalczać obawy przed monopolem, i faktycznie wykonał w tym zakresie całkiem dobrą robotę - jednak przyjęcie ODB++ w przemyśle można uznać za coś więcej niż żałosne. Czy naprawdę jest to spowodowane potencjalnym wsparciem monopolu czy brakuje mu w jakiś sposób? Dla tła, artykuł(y), do których się odnoszę, można znaleźć tutaj.

Podczas gdy w branży PCB przez ostatnie kilka lat toczyły się intensywne dyskusje na temat nowych formatów plików do wysyłania projektów płyt do producentów, jedno jest absolutnie jasne - stary format RS-274x („Gerber”) już nie wystarcza. Tymczasem członkowie konsorcjum IPC2581 aktywnie promują ten nowy format, który obiecuje rozwiązać te same problemy, co porównanie formatów ODB++ vs Gerber PCB, i podobnie jak Gerber X2, jest otwartym standardem należącym do branży.

...ale o co całe to zamieszanie?

Jest problem

Stary standard „plików Gerber” jest dojrzały (ma ponad 30 lat) i akceptowany przez wszystkich, poza najbardziej prymitywnymi producentami płyt. Ale cierpi na znaczące ograniczenia wśród projektantów PCB. Każdy, kto ma kilkuletnie doświadczenie w produkcji płyt z RS-274X, napotkał opóźnienia w produkcji, ponieważ brakowało wierceń lub nie były one wyrównane, albo producent płyt nie rozumiał rozszerzeń plików Gerber i wymagał zmiany nazw plików na swoje potrzeby, lub w najgorszym przypadku otrzymał płyty, których warstwy były w niewłaściwej kolejności.

Dobrze jest numerować warstwy miedzi na płytce, aby można było je sprawdzić po wytworzeniu. Na powyższym obrazie okładki można zobaczyć warstwy oznaczone numerami. Inną powszechną praktyką jest umieszczanie nazwy warstwy jako tekstu poniżej konturu płytki w edytorze PCB. Nazwa warstwy na poniższym obrazie została umieszczona jako element miedziany. Spowoduje to, że pojawi się ona w eksporcie Gerbera poza konturem płytki. CAM może następnie usunąć to lub przesunąć, gdy tworzą panel.

...ale muszę powiedzieć, że jest to jasny wskaźnik, iż sposób, w jaki komunikujemy projekty do producentów, jest poważnie wadliwy. I praktyki takie jak ta, choć są bardzo dobre, są naprawdę obejściami brakujących informacji w formatach plików, których tradycyjnie używaliśmy do przekazywania danych. Posunąłbym się nawet do stwierdzenia, że rysunki produkcyjne - teoretycznie- nie powinny być potrzebne (o zgrozo!). Tak, powiedziałem to.

Tylko kilka poważnych ograniczeń RS-274x, jak jest powszechnie używany, to:

• Dla każdej warstwy informacji o PCB potrzebny jest oddzielny fizyczny plik (np. obrazy miedzi, notatki produkcyjne, warstwa rysunku montażowego itp.)
• Układ warstw nie jest zdefiniowany - musi być ręcznie przekazany producentowi za pomocą diagramów, nazw plików i dokumentacji tekstowej.
• Nie zawiera informacji o wierceniu - te muszą być wysłane w oddzielnym pliku „NC Drill”, który często jest generowany w innej skali lub przesunięciu niż format plików Gerber.
• Nie zawiera informacji o połączeniach elektrycznych (netlist), więc wymaga wysłania oddzielnego pliku z listą połączeń do testowania elektrycznego pustej płytki - co znowu może nie pokrywać się z Gerberami.
• Nie zawiera informacji o umieszczeniu komponentów ani listy materiałów - dla procesów pick-and-place i zaopatrzenia należy generować oddzielne pliki. Powoduje to dodatkowe opóźnienia i problemy dla producentów klucza w ręku, którzy zajmują się zarówno produkcją pustych płyt, jak i końcowym montażem.

Generatory wyjściowe IPC-2581 i Gerber X2

IPC-2581 to nowy standard od IPC (Międzynarodowego Stowarzyszenia Obwodów Drukowanych). Altium jest członkiem konsorcjum IPC-2581 i wkrótce będzie wspierać generowanie danych produkcyjnych zgodnie ze specyfikacją IPC-2581B z Altium Designer^®. Piękno IPC-2581 polega na tym, że generuje on jedyny plik XML, który jest w stanie zawierać wszystkie informacje potrzebne do wytworzenia i montażu zestawu płytek drukowanych - czy to tylko goła płyta, czy cały proces produkcyjny, włącznie z montażem elementów i testem końcowym. Pliki IPC-2581 zawierają:

• Informacje o obrazie miedzi do trawienia warstw PCB.
• Informacje o stosie warstw płyty (w tym sekcje sztywne i elastyczne).
• Netlistę do testowania gołej płyty oraz testowania w obwodzie.
• Bill-of-Materials komponentów do zakupu i montażu (pick-and-place).
• Notatki i parametry fabrykacji oraz montażu.

Użycie tego nowego standardu oznacza, że do producenta należy wysłać tylko jeden plik, bez plików wiertarskich, wydruków, PDFów czy nawet rysunków fabrycznych i montażowych - wszystkie informacje potrzebne do wykonania płyty są opisane w bazie danych XML IPC-2581.

Gerber X2

Chociaż jest to rozszerzenie istniejącego standardu Gerber RS-274X, Gerber X2 oferuje niektóre z tych samych korzyści co IPC-2581, dodając informacje, których brakowało - takie jak definicje stosu warstw, atrybuty padów i via, ścieżki z kontrolowaną impedancją - do oryginalnych plików Gerber w zestawie plików kompatybilnych wstecz. Netlisty do testowania, wiercenia i inne wyjścia mogą nadal być wysyłane do producentów w ich odpowiednich formatach plików. W ten sposób Gerber X2 zapewnia ulepszony format wyjściowy produkcji, który jest kompatybilny wstecz z istniejącymi przepływami pracy, oprogramowaniem i sprzętem produkcyjnym. Dlatego będzie to preferowany wybór dla użytkowników, którzy przyjmują bardziej konserwatywne podejście do aktualizacji.

Przegląd ODB++

Jednym z nowszych, bardziej inteligentnych formatów danych jest ODB++. Ten format wymiany danych CAD-do-CAM zawiera wszystko, co znajdziesz w klasycznym formacie Gerber, a także dodatkowe dane, które zwykle byłyby eksportowane wraz z pakietem Gerber. Pakiet ODB++ zawiera trzy zestawy plików:

• Pliki projektowe ODB++
• Proces ODB++
• Produkcja ODB++

W formacie Gerber, pad umieszczony w układzie PCB pojawia się jako wypełniony obszar w przeglądarce Gerbera. Nie ma sposobu, aby odróżnić prostokątny pad używany do montażu komponentu SMD od prostego prostokątnego kawałka miedzi, który nie ma związku z komponentem (np. punkt testowy). Te informacje są przechowywane w innym pliku wynikowym projektu (netliście).

W formacie ODB++, pady dla komponentów są wyraźnie zdefiniowane jako pady w pakiecie pliku wyjściowego. Gdy eksportujesz pliki ODB++, wszystko jest eksportowane do jednego pliku ZIP, który jest wysyłany do producenta. Nie eksportujesz różnych plików z powyższej listy indywidualnie, wszystkie są zawarte w tym samym pakiecie. Niektórzy producenci zachęcają do korzystania z eksportu ODB++, ponieważ wszystko jest zawarte w jednym archiwum.

Czas na Postęp

Tak czy inaczej, branża musi iść do przodu, a wybór wyjścia będzie w dużej mierze zależał od twojego producenta.

W Europie i Ameryce Północnej producenci PCB zachęcają projektantów do korzystania z nowszych inteligentnych formatów, ponieważ koszty NRE związane z użyciem "zwykłego starego przeglądarki Gerbera" do przeglądu projektu PCB są naprawdę wysokie. Każda fabryka, która posiada aktualne oprogramowanie CAM, może teraz obsługiwać IPC-2581, ODB++ oraz Gerber X2, więc naprawdę nie ma wymówek. Wszystkie fabryki, z którymi rozmawiałem na ten temat, zgadzają się - Sierra, Hughes, Precision...

Ale chciałbym poznać Twoje zdanie - czy wybrałbyś bardziej konserwatywną drogę (przepraszam za grę słów) i trzymał się Gerbera, czy zdecydowałbyś się na IPC-2581? Jeśli wybrałbyś nowszy format, jakie kroki podjąłbyś ze swoją fabryką, aby zagwarantować poprawną produkcję twoich płyt?

Po zakończeniu układu PCB i przeprowadzeniu dokładnej recenzji projektu, łatwo jest wygenerować pliki wyjściowe projektu PCB dla twojego projektu w Altium Designer^®. Funkcja pliku OutJob pozwala na tworzenie szablonów plików produkcyjnych dla twoich projektów i szybkie generowanie grup plików z danych układu PCB i schematu. Kiedy będziesz gotowy, aby udostępnić te pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365^™ ułatwia współpracę i udostępnianie twoich projektów.

Dopiero zaczynamy odkrywać, co jest możliwe z Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.