Альтернативы Gerber RS-274-X

Gerber RS-274X является фактическим стандартным форматом для программного обеспечения проектирования печатных плат. Он используется для изготовления около 90% всех разработанных сегодня в мире печатных плат. Тем не менее, несмотря на его популярность, Gerber имеет ряд практических ограничений, которые могут привести к различным проблемам на протяжении всего процесса изготовления. К счастью, существуют решения. Открытые стандарты Gerber X2 и IPC-2581 были разработаны для решения проблем, присущих RS-274X. Что могут сделать X2 и IPC-2581, что не может RS-274X? Давайте более внимательно рассмотрим эти форматы, чтобы понять преимущества, которые они предоставляют по сравнению со стандартом отрасли.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ФОРМАТА GERBER

Формат файла Gerber был разработан компанией Gerber Systems Corporation (ныне Ucamco) в 1960-х годах. Будучи ведущим поставщиком систем фотоплоттеров с числовым управлением (NC) того времени, они разработали свой первый формат ввода для поддержки своих векторных фотоплоттеров. Формат был основан на подмножестве стандарта числового управления того времени, известного как EIA RS-274-D. В 1980 году Gerber Systems опубликовала спецификацию под названием «Формат Gerber: подмножество EIA RS-274-D; справочник формата данных плоттера». Этот формат, обычно известный как Gerber RS-274D или Standard Gerber, вскоре был широко принят и стал де-факто стандартным форматом для векторных фотоплоттеров.

Рисунок 1 - Расположение шаблонов, библиотек и примеров.

Однако в 1980-х годах векторные фотоплоттеры начали вытесняться растровыми плоттерами. Новые плоттеры на основе битовых карт требовали совершенно иного формата данных, чем тот, который использовался ранее в NC-основанных векторных фотоплоттерах. Следовательно, Gerber Systems расширила свой оригинальный формат NC для поддержки коллекции форматов файлов изображений.

В 1998 году компания Gerber Systems была приобретена компанией Barco и включена в их подразделение по производству печатных плат, Barco ETS, которое сегодня известно как Ucamco. В то время Barco объединила все варианты из коллекции форматов Gerber в единый стандартный формат изображения, известный как Extended Gerber или GerberX. Получившееся руководство описывало формат Gerber RS-274X, который мы используем сегодня.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Gerber RS-274X является форматом полного описания изображения. Это означает, что файл Extended Gerber содержит полное описание слоя печатной платы, предоставляя все необходимое оператору для генерации изображения печатной платы и позволяя определять любую форму апертуры. В отличие от стандартного Gerber, GerberX не требует поддержки каких-либо дополнительных внешних файлов апертур. Он четко и просто указывает плоскости и площадки, без необходимости использования закраски или векторного заполнения. Формат Gerber RS-274X быстро вытеснил стандартный Gerber и стал де-факто стандартом для данных изображений печатных плат. Он по-прежнему используется по всему миру для изготовления примерно 90% всех спроектированных сегодня печатных плат.

НЕДОСТАТКИ GERBER RS-274X

Итак, если формат GerberX настолько устоявшийся и широко используемый, то в чем же проблема? Как оказалось, их несколько. Вы когда-нибудь получали платы с медными слоями, расположенными не по порядку? Вы когда-нибудь получали платы с отверстиями под сверла, которые были неправильно зарегистрированы или даже полностью отсутствовали? Вам когда-либо приходилось объяснять руководству или клиенту, как неправильно истолкованная заметка о производстве вызвала задержку в графике?

Gerber RS-274X может быть чрезвычайно точным и надежным для воспроизведения точных изображений медных форм на сигнальных и плоских слоях. Однако проблема в том, что стандарт не учитывает все другие аспекты изготовления и сборки печатных плат. Например, передача информации о порядке и материалах слоев, данные о сверлении, данные для установки и монтажа, данные BOM, список соединений, отчет о тестовых точках и многое другое.

Все эти другие наборы данных должны быть сгенерированы отдельным процессом с помощью отдельного утилита. Проще говоря, формат Gerber RS-274X не передает полный дизайн от домена проектирования (CAD) к домену производства (CAM).

Рисунок 2: Передача от домена проектирования (CAD) к домену производства (CAM)

Manufacturing Made Easy

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

Learn More

Без передачи определенного порядка слоев платы могут оказаться с медными слоями, расположенными не по порядку во время изготовления, или вовсе без некоторых слоев. Без передачи данных о сверлении, сгенерированных тем же процессом, что и файлы Gerber, отверстия могут быть просверлены относительно неправильного начала координат или относительно неправильной версии компоновки. То же самое касается всех других аспектов данных для изготовления и сборки. Отсутствие выходных данных или любые данные, сгенерированные из неправильной версии исходного файла, могут сделать платы непригодными для использования

Пока дизайнеры поддерживают четко определенную методологию проектирования и придерживаются лучших практик, они, как правило, могут использовать Gerber RS-274X с минимальными проблемами при изготовлении. Однако никто не идеален, и даже в идеальных условиях могут возникнуть проблемы. Следовательно, изготовители и монтажные предприятия обычно берут на себя основную ответственность за решение этих проблем. Им приходится проверять и подтверждать данные всех поступающих заказов, чтобы минимизировать производственные проблемы, тратя при этом много времени и ресурсов.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОТКРЫТЫЕ СТАНДАРТЫ

Для устранения этих проблем необходимо принять стандарт передачи проекта, который учитывает все аспекты данных о производстве и сборке. К счастью, недавно были выпущены два новых открытых стандарта, которые позволяют точно и эффективно обмениваться данными между конструкторами печатных плат и производителями-сборщиками. Эти стандарты - Gerber X2, управляемый Ucamco, и IPC-2581, управляемый консорциумом IPC. Оба стандарта Gerber X2 и IPC-2581 являются открытыми и не имеют собственнических ограничений.

GERBER X2^™

Gerber X2™ происходит из расширенной версии формата GerberX, который теперь включает данные проекта, помимо данных изображения компоновки. В то время как ранее информацию о порядке слоев и стеке приходилось интерпретировать и проверять вручную, теперь эти данные включены в файлы производства X2. Также в файлы производства X2 включен набор файлов сверления, детализирующих размер сверла, расположение, металлизированные/неметаллизированные отверстия и пролет между слоями.

Рисунок 3: Gerber X2^™, управляемый Ucamco

Cloud Storage and Version Control

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

Learn More

В новой версии X2 появилась система атрибутов, которая дополнительно классифицирует традиционные объекты. Например, "Функция файла:" определяет файл как верхний слой меди, верхнюю паяльную маску и т.д. "Часть:" указывает на одну печатную плату или панелизированный массив. "Функция площадки:" определяет сквозную площадку или переходное отверстие, площадку для поверхностного монтажа, маркер для позиционирования и так далее. Такие атрибуты добавляют интеллект к традиционным изображениям данных для целей автоматизации.

Одним из наиболее удобных преимуществ Gerber X2^™ является то, что он совместим как с более новыми, так и с более старыми стандартами RS-274X. Читающее устройство Gerber X2^™ идеально интерпретирует файлы Gerber RS-274X. Это означает, что процесс изготовления Gerber X2^™ поддерживает устаревшие файлы изготовления, созданные в формате Gerber RS-247X. Аналогично, читающее устройство Gerber RS-247X корректно интерпретирует подмножество RS-274X в X2. Таким образом, процесс изготовления Gerber RS-247X поддерживает дизайн, созданный в формате Gerber X2^™, как если бы он был создан в формате Gerber RS-247X - хотя, конечно, NC Drill и другие соответствующие выходные данные все еще нужно будет генерировать традиционными методами. Все результаты Gerber X2^™ направляются в одну единственную папку.

IPC-2581

Стандарт IPC-2581 был инициирован, разработан и продвигался участниками из широкого круга сегментов индустрии печатных плат, таких как OEM-производители, производители печатных плат и контрактные производители, а также поставщики систем MES, PLM и CAD/CAM. Помимо графических изображений, IPC-2581 выходит за рамки, объединяя все аспекты дизайна, от стека слоев и материалов до деталей сборки и тестирования, в единый формат данных, содержащийся в одном файле.

Рисунок 4: IPC-2581 Управляется консорциумом IPC-2581

Стандарт включает подробную информацию о стеке слоев, что обеспечивает правильный порядок слоев и информацию о материалах. Он легко поддерживает сложные стеки дизайна плат, такие как жестко-гибкие конструкции, а также использование специальных материалов. Также включены данные о сверлении и фрезеровании, поддерживающие сквозные, закрытые и заполненные типы переходных отверстий. Поддерживается также обратное сверление отверстий, а также V-образные канавки, прорези и полости. Также генерируются данные о сетевом списке для облегчения тестирования голых плат.

Requirements Management Made Easy

Connect design data and requirements for faster design with fewer errors

Find Out More

Помимо создания полного комплекта данных для изготовления, IPC-2581 также генерирует данные для сборки. Информация для установки и монтажа может указывать местоположение в координатах X/Y и Z, а также полярность компонента и его вращение. Это обеспечивает поддержку не только для встроенных компонентов, но и для стекируемых компонентов. Кроме того, IPC-2581 поддерживает генерацию данных для списка соединений и тестовых точек, чтобы облегчить тестирование в схеме, функциональное или JTAG тестирование.

IPC-2581 генерирует документы закупочной спецификации (BOM), а также чертежи сборки. Благодаря связям с данными систем PLM/ERP, стандарт может использоваться для облегчения связей между проектированием и цепочкой поставок. Одно из самых удобных преимуществ IPC-2581 заключается в том, что все данные для изготовления и сборки содержатся в одном XML файле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Gerber RS-274X остаётся отраслевым стандартом, используемым для изготовления подавляющего большинства печатных плат по всему миру. Однако в современной среде проектирования он не может существовать самостоятельно. Хотя Gerber RS-274X точно описывает медные слои платы, для полноценной работы ему необходимо быть дополненным данными NC Drill, производственными заметками, нетлистом, чертежом сборки, BOM, данными для установки и монтажа и многим другим. Объединение и управление всеми этими разнородными форматами обычно приводит к проблемам, что влечёт за собой задержки в производстве или, что ещё хуже, к дорогостоящим и непригодным к использованию платам.

Однако принятие таких форматов, как Gerber X2^™ и IPC-2581, позволит вам объединить все данные о производстве и сборке в единый формат, что поможет минимизировать или исключить ошибки перевода данных и ошибки человеческого восприятия, когда данные проектирования передаются из сферы проектирования в сферу производства.

ПОДДЕРЖКА GERBER X2^™ И IPC-2581 В ALTIUM DESIGNER^®

Altium ввела возможность Gerber X2^™ в версии 15.0 Altium Designer. Эта первоначальная реализация была дополнительно разработана и улучшена в выпуске Altium Designer 15.1. Функциональность встроена (не отдельное Расширение) и включена по умолчанию. Генерация выходных данных Gerber X2^™ может быть вызвана напрямую через меню File » Fabrication Outputs, или из файла задания на вывод проекта ПП.

Altium также ввела возможность IPC-2581 Rev A в версии 15.0 Altium Designer. Эта первоначальная реализация была дополнительно разработана и улучшена для поддержки IPC-2581 Rev B в выпуске 16.0. Функциональность IPC-2581 должна быть включена путем установки Расширения IPC2581. Генерация выходных данных IPC-2581 может быть вызвана напрямую через меню File » Fabrication Outputs, или из файла задания на вывод проекта ПП. Чтобы скачать и установить расширение, перейдите в DXP » Extensions and Updates » Purchased и кликните на плитку/иконку Расширения IPC2581. Перезапустите Altium Designer для инициализации расширения.

Рисунок 5: Установка расширения IPC-2581 в Altium Designer 15