ODB++ vs. Gerber X2 vs. IPC-2581: Guerras dos Formatos de Arquivo de Produção de PCB

“Wenn Zwei sich streiten, freut sich der Dritte” - Quando dois brigam, o terceiro se alegra.

Muitos de nós recentemente temos acompanhado uma interessante "batalha" entre Karel Tavernier da Ucamco e Julian Coates da Mentor Graphics sobre qual formato é melhor: do lado de Karel está o Gerber, e mais importante, o padrão recentemente atualizado Gerber X2 versus o ODB++ mais maduro, que foi originalmente desenvolvido pela Valor, posteriormente adquirida pela Mentor Graphics. Vale mencionar que Julian Coates (Mentor) fez algum esforço para manter o ODB++ aberto para combater o medo de monopólio, e na verdade fez um trabalho bastante bom nisso - ainda assim, a adoção do ODB++ na indústria pode ser vista como nada menos que patética. Isso é realmente por causa do seu potencial suporte a monopólio ou porque falta algo de alguma forma? Para contexto, o(s) artigo(s) ao qual me refiro pode(m) ser encontrado(s) aqui.

Embora tenha havido muitos debates na indústria de PCB nos últimos anos sobre novos formatos de arquivo para enviar projetos de placas aos fabricantes, uma coisa é absolutamente clara - o antigo RS-274x (“Gerber”) já não é mais adequado. Enquanto isso, os membros do consórcio IPC2581 estão diligentemente promovendo este novo formato que promete resolver os mesmos problemas ao comparar ODB++ vs formato PCB Gerber, e como Gerber X2 em um padrão aberto e de propriedade da indústria.

...mas por que toda essa confusão?

Há Problemas

O antigo padrão de “arquivos Gerber” é maduro (mais de 30 anos) e é aceito por todos, exceto pelos fabricantes de placas mais primitivos. Mas sofre de limitações significativas entre os designers de ocb. Qualquer um que tenha alguns anos de experiência em fabricar placas com RS-274X já encontrou atrasos na produção porque faltavam furos ou não estavam alinhados, ou o fabricante da placa não entendeu as extensões de arquivo Gerber e teve que pedir para renomear arquivos de acordo com suas necessidades, ou, na pior das hipóteses, recebeu placas com as camadas fora da ordem correta.

É bom numerar as camadas de cobre na placa para que você possa verificar após a fabricação. Na imagem de capa acima, você pode ver as camadas marcadas com números. Outra prática comum é colocar o nome da camada como texto abaixo do contorno da placa no editor de PCB. O nome da camada na imagem abaixo é colocado como um elemento de cobre. Isso fará com que ele apareça na exportação Gerber fora do contorno da placa. O CAM pode então deletar isso ou mover quando eles criam um painel.

...mas eu tenho que dizer que isso é um claro indicador de que a maneira como comunicamos os designs para os fabricantes é seriamente falha. E, práticas como essa, embora sejam muito boas, são realmente soluções alternativas para informações faltantes nos formatos de arquivo que tradicionalmente usamos para a transferência de dados. Eu iria até dizer que desenhos de fabricação - em teoria - não deveriam ser necessários (surpresa!). É, eu disse isso.

Apenas algumas das sérias limitações do RS-274x como é comumente usado são:

• É necessário um arquivo físico separado para cada camada de informação da PCB (ou seja, imagens de cobre, notas de fabricação, camada de desenho de montagem etc.)
• A pilha de camadas não é definida - ela deve ser comunicada manualmente ao fabricante por meio de diagramas, nomes de arquivos e documentação textual.
• Não inclui informações de perfuração - isso tem que ser enviado em um arquivo “NC Drill” separado, que muitas vezes é gerado em uma escala ou deslocamento diferente do formato de arquivo Gerbers.
• Não contém informações de conectividade elétrica (netlist), portanto, requer um arquivo de lista de redes separado a ser enviado para o teste elétrico da placa nua - novamente, o que pode não necessariamente corresponder aos Gerbers.
• Não contém informações de colocação de componentes ou lista de materiais - para a seleção e colocação e aquisição, arquivos separados devem ser gerados. Isso causa atrasos adicionais e problemas para fabricantes chave na mão que fazem tanto a fabricação da placa nua quanto a montagem final.

Geradores de Saída IPC-2581 e Gerber X2

IPC-2581 é um novo padrão da IPC (Associação Internacional de Circuitos Impressos). A Altium é membro do consórcio IPC-2581 e em breve suportará a geração de dados de fabricação para a especificação IPC-2581B a partir do Altium Designer^®. A beleza do IPC-2581 é que ele gera um único arquivo XML capaz de incluir todas as informações necessárias para fabricar e montar a montagem da placa impressa - seja você fazendo apenas uma placa nua ou todo o processo de fabricação, incluindo pick-and-place e teste final. Os arquivos IPC-2581 incluem:

• Informações da imagem de cobre para a gravação das camadas do PCB.
• Informações do empilhamento das camadas da placa (incluindo seções rígidas e flexíveis).
• Netlist para teste de placa nua e teste em circuito.
• Lista de Materiais dos Componentes para compra e montagem (pick-and-place).
• Notas e parâmetros de Fabricação e Montagem.

Usar este novo padrão significa que apenas um único arquivo precisa ser enviado para o fabricante, sem arquivos de furação, impressões, PDFs ou mesmo desenhos de fabricação e montagem - todas as informações necessárias para fazer a placa estão descritas dentro do banco de dados XML do IPC-2581.

Gerber X2

Embora seja uma extensão do padrão existente Gerber RS-274X, o Gerber X2 oferece alguns dos mesmos benefícios que o IPC-2581, ao adicionar as informações que faltavam - como definições de pilhas de camadas, atributos de pads e vias, trilhas com controle de impedância - aos Gerbers originais em um conjunto de arquivos Gerber compatíveis com versões anteriores. Listas de conexões para testes, furos e outros outputs ainda podem ser enviados aos fabricantes em seus respectivos formatos de arquivo. Dessa forma, o Gerber X2 fornece um formato de saída de fabricação melhorado que é compatível com fluxos de trabalho, software e equipamentos de fabricação existentes. Portanto, vai ser a escolha preferida para usuários que adotam uma abordagem de atualização mais conservadora.

Visão Geral do ODB++

Um dos formatos de dados mais novos e inteligentes é o ODB++. Este formato de troca de dados CAD-para-CAM inclui tudo o que você encontraria no formato Gerber clássico, bem como dados adicionais que normalmente seriam exportados junto com o pacote Gerber. O pacote ODB++ contém três conjuntos de arquivos:

• Arquivos de design ODB++
• Processo ODB++
• Manufatura ODB++

No formato Gerber, um pad que você coloca em um layout de PCB aparece como uma região preenchida em um visualizador Gerber. Não há como distinguir um pad retangular usado para montar um componente SMD de um simples pedaço retangular de cobre que não tem relação com um componente (por exemplo, um ponto de teste). Essa informação é armazenada em um arquivo de saída de design diferente (a netlist).

No formato ODB++, os pads para componentes são explicitamente definidos como pads dentro do pacote de arquivo de saída. Quando você exporta arquivos ODB++, tudo é exportado para um único arquivo ZIP, e isso é enviado ao fabricante. Você não exporta os vários arquivos na lista acima individualmente, todos eles estão contidos no mesmo pacote. Alguns fabricantes incentivam o uso de exportações ODB++ porque tudo está contido em um arquivo.

Hora de Fazer Progresso

De qualquer forma, a indústria deve avançar, e a escolha da saída dependerá em grande parte do seu fabricante.

Na Europa e na América do Norte, os fabricantes de PCB estão incentivando os designers a usarem formatos inteligentes mais recentes, porque os custos de NRE ao usar um "visualizador de Gerber antiquado" para uma revisão de design de PCB são realmente altos. Qualquer fábrica que tenha software CAM atualizado agora pode suportar IPC-2581, ODB++, e Gerber X2, então realmente não há desculpa. Todas as fábricas com as quais falei sobre isso concordam - Sierra, Hughes, Precision…

Mas eu gostaria de saber a sua opinião - você tomaria o caminho mais conservador (com o perdão do trocadilho) de ficar com o Gerber, ou iria de IPC-2581? Se você escolhesse o formato mais novo, quais medidas você tomaria com sua fábrica para garantir a fabricação correta de suas placas?

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