Tổng quan về Định dạng Tệp Gerber X3

Hầu hết các nhà thiết kế và nhà cung cấp EDA có lẽ không biết về bản cập nhật gần đây nhất cho định dạng xuất Gerber từ Ucamco. Một cách lặng lẽ vào năm 2020, Ucamco đã phát hành một bản cập nhật cho định dạng Gerber, với định dạng mới được biết đến là Gerber X3. Định dạng mới này trông rất giống với định dạng cũ, và trừ khi phần mềm EDA hoặc công cụ CAM của bạn thông báo cho bạn rằng bạn có một bộ tệp Gerber X3, có lẽ bạn sẽ không biết.

Vậy điều gì làm cho định dạng này trở nên quan trọng, và tại sao các nhà thiết kế và nhà sản xuất lại nên quan tâm đến nó?

Khi chúng ta xem xét một số tính năng mới và metadata có thể được bao gồm trong xuất tệp Gerber X3, rõ ràng hơn tại sao Ucamco lại chọn thực hiện bản nâng cấp này cho định dạng tệp sản xuất mặc định của ngành. Tôi sẽ trình bày một số nâng cấp và tính năng mới trong bài viết này.

Lịch sử của Định dạng Dữ liệu Thông minh

Đầu tiên, tôi sẽ cho bạn một cái nhìn rất sơ lược về đầu ra sản xuất PCB, và hy vọng điều này sẽ minh họa động cơ cho việc cập nhật định dạng tệp Gerber lên phiên bản hiện tại của nó.

Các tệp Gerber có từ năm 1980 với việc phát hành định dạng tệp RS-274-D ban đầu; sau đó, vào năm 1998, định dạng này được tuyên bố là “lỗi thời về mặt kỹ thuật” và đã được thay thế bằng định dạng RS-274-X, đến nay vẫn là tiêu chuẩn de facto cùng với Gerber X2. Năm 1995, định dạng dữ liệu “thông minh” đầu tiên được biết đến là ODB++ đã được phát hành như một nỗ lực nhằm gói gọn nhiều dữ liệu về chế tạo và lắp ráp vào một lưu trữ dữ liệu duy nhất để chuyển giao cho các nhà sản xuất PCB. Vào tháng 3 năm 2004, bản sửa đổi ban đầu của tiêu chuẩn IPC-2581 đã được phát hành, cung cấp cùng mức độ thông minh như một đầu ra ODB++ nhưng trong một tệp dựa trên XML (.IPC extension).

• Tìm hiểu thêm về các định dạng tệp đầu ra PCB ngày nay

Nhà cung cấp EDA và nhà cung cấp CAM kể từ đó đã hỗ trợ việc tạo và xem các định dạng dữ liệu này ở các mức độ khác nhau. Xu hướng trong sự phát triển của các định dạng tệp này nên rõ ràng: chúng đã liên tục kết hợp thêm nhiều thông tin về PCB vào định dạng theo thời gian. Một số ví dụ về dữ liệu được hỗ trợ trong các định dạng tệp này bao gồm:

• Thông tin thành phần
• Định nghĩa xếp chồng và lớp
• Tên mạch mà không cần đến danh sách mạch ngoại vi (như IPC-D-356)
• Định nghĩa cặp vi sai

Đã có những định dạng hiện đại khác xuất hiện và biến mất, mà Happy Holden đã mô tả một cách chi tiết trong một bài viết khác. Nhưng ba định dạng đã tồn tại cho đến nay là các phiên bản Gerber mới hơn, ODB++, và IPC-2581. X3 đưa định dạng Gerber cổ điển tiến gần hơn với những gì bạn mong đợi trong một định dạng dữ liệu thông minh.

Điều Gì Mới trong Gerber X3

Gerber X3 vẫn xuất một loạt các tệp mã hóa dữ liệu sản xuất, với mỗi lớp xuất một tệp. Định dạng X3 mới mang lại khả năng mã hóa dữ liệu linh kiện và lắp ráp vào một xuất khẩu Gerber, điều này thường đòi hỏi một bộ xuất khẩu thiết kế PCB bổ sung. Định dạng Gerber X3 mới hỗ trợ bao gồm các thông tin sau:

• Định nghĩa rõ ràng các lớp đặt linh kiện trên và dưới
• Ký hiệu tham chiếu linh kiện
• Số phần của nhà sản xuất/nội bộ linh kiện
• Chi tiết đặt linh kiện (vị trí và xoay)
• Chi tiết thư viện PCB (tên footprint và chi tiết gói)
• Kích thước đường viền linh kiện
• Vị trí chân linh kiện
• Tính tương thích ngược với phần mềm trước đó được duy trì

Lợi ích cho các nhà thiết kế là khá rõ ràng: định dạng này có khả năng loại bỏ yêu cầu về một bản xuất thiết kế PCB riêng biệt mà bình thường sẽ được chuyển giao cho việc lắp ráp. Hai tích hợp lớn vào xuất khẩu Gerber là bảng vật liệu (bill of materials) và tệp chọn & đặt (pick & place). Điều này có thể giúp ngăn chặn một số vấn đề phổ biến phát sinh trong quá trình sản xuất và lắp ráp PCB, như sự không khớp dấu chân giữa dữ liệu sản xuất và BOM.

Điều Gì Không Có Trong Gerber X3

Để biết những gì không có trong Gerber X3, người ta chỉ cần nhìn vào định dạng ODB++ vì nó là đối thủ cạnh tranh gần nhất với Gerber X3 về cấu trúc tệp và phạm vi thông tin. Gerber X3 vẫn không chứa các thông tin sau đây mà đã được mã hóa trong một lưu trữ ODB++:

• Định nghĩa vật liệu PCB trong xếp lớp
• Số thứ tự/lớp trong xếp lớp PCB
• Định nghĩa mạch vi sai

Rất tiếc, điều này có nghĩa là bất kỳ phân tích dựa trên CAM nào cũng đòi hỏi việc định nghĩa thủ công bộ xếp lớp và sắp xếp chúng theo thứ tự phù hợp. Người dùng CAM sẽ phải làm điều này như một phần của quy trình lập kế hoạch và thực hiện đánh giá DFM cho đơn hàng của khách hàng. Các tệp Gerber cho phép xuất các lớp cơ khí hoặc lớp vẽ, và thực hành phổ biến là đặt bản vẽ xếp lớp và bảng trở kháng vào một lớp Gerber (thường là lớp vẽ khoan).

Để biết thêm thông tin về định dạng Gerber X3 và cú pháp cần thiết để mã hóa thông tin này trong các tệp lớp thành phần, đọc bản sửa đổi 2020.03 của định dạng từ Ucamco. Tài liệu này liệt kê tất cả cú pháp và cung cấp các tệp ví dụ cho thấy cách sử dụng đúng của từng lệnh.

Dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy sử dụng bộ đầy đủ các tính năng thiết kế PCB và công cụ CAD hàng đầu thế giới trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng tôi mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.