ODB++ so với Gerber X2 so với IPC-2581: Cuộc Chiến Định Dạng File Sản Xuất PCB

“Wenn Zwei sich streiten, freut sich der Dritte” - Khi hai người cãi nhau, người thứ ba sẽ vui.

Gần đây, nhiều người trong chúng ta đã theo dõi một "cuộc chiến" thú vị giữa Karel Tavernier của Ucamco và Julian Coates của Mentor Graphics về định dạng nào tốt hơn: phía Karel là Gerber, và quan trọng hơn là tiêu chuẩn mới được cập nhật Gerber X2 so với ODB++ có từ lâu hơn, ban đầu được phát triển bởi Valor, sau đó được Mentor Graphics mua lại. Đáng chú ý là Julian Coates (Mentor) đã nỗ lực giữ cho ODB++ mở cửa để chống lại nỗi sợ về độc quyền, và thực sự đã làm khá tốt việc này - tuy nhiên, việc áp dụng ODB++ trong ngành có thể được xem là không khác gì thảm hại. Liệu điều này thực sự là do khả năng hỗ trợ độc quyền của nó hay vì nó thiếu sót ở một số mặt nào đó? Để hiểu rõ hơn, bài viết (các bài viết) mà tôi đề cập có thể được tìm thấy tại đây.

Trong những năm qua, ngành công nghiệp PCB đã có nhiều tranh cãi về các định dạng tệp mới để gửi thiết kế bảng mạch cho các nhà sản xuất, một điều hoàn toàn rõ ràng là định dạng cũ RS-274x (“Gerber”) không còn phù hợp nữa. Trong khi đó, các thành viên của liên minh IPC2581 đang tích cực quảng bá định dạng mới này, hứa hẹn giải quyết những vấn đề tương tự khi so sánh ODB++ với định dạng PCB Gerber, và giống như Gerber X2 trong một tiêu chuẩn do ngành công nghiệp sở hữu mở.

...nhưng tại sao lại có nhiều ồn ào như vậy?

Có Rắc Rối

Định dạng “tệp Gerber” cũ đã trưởng thành (hơn 30 năm tuổi) và được tất cả các nhà sản xuất bảng mạch chấp nhận, trừ những nhà sản xuất cực kỳ lạc hậu. Nhưng nó gặp phải những hạn chế đáng kể trong số các nhà thiết kế ocb. Bất kỳ ai đã có vài năm kinh nghiệm làm bảng mạch với RS-274X đều đã gặp phải sự chậm trễ trong sản xuất vì khoan bị thiếu hoặc không đồng nhất, hoặc nhà sản xuất bảng mạch không hiểu phần mở rộng tệp Gerber của bạn và phải yêu cầu bạn đổi tên tệp cho phù hợp với yêu cầu của họ, hoặc tồi tệ nhất là nhận được bảng mạch có các lớp không đúng thứ tự.

Việc đánh số các lớp đồng trên bảng mạch là việc làm tốt để bạn có thể kiểm tra sau khi sản xuất. Trong hình ảnh bìa ở trên, bạn có thể thấy các lớp được đánh dấu bằng số. Một thực hành phổ biến khác là đặt tên của lớp dưới dạng văn bản dưới đường viền bảng mạch trong trình chỉnh sửa PCB. Tên lớp trong hình ảnh dưới đây được đặt như một yếu tố đồng. Điều này sẽ khiến nó xuất hiện trong xuất khẩu Gerber ngoài đường viền bảng mạch. CAM sau đó có thể xóa đi hoặc di chuyển nó khi họ tạo một bảng mạch.

...nhưng tôi phải nói rằng đây là một chỉ báo rõ ràng cho thấy cách chúng ta giao tiếp thiết kế với các nhà sản xuất thực sự có khuyết điểm nghiêm trọng. Và, những thực hành như thế này, mặc dù chúng rất tốt, thực sự là những giải pháp tạm thời cho thông tin thiếu sót trong các định dạng tệp mà chúng ta đã sử dụng truyền thống cho việc chuyển giao dữ liệu. Tôi thậm chí còn dám nói rằng bản vẽ sản xuất - theo lý thuyết - không nên cần thiết (ôi!). Vâng, tôi đã nói điều đó.

Chỉ một vài hạn chế nghiêm trọng của RS-274x khi nó được sử dụng phổ biến là:

• Mỗi lớp thông tin của PCB cần có một tệp vật lý riêng biệt (tức là, hình ảnh đồng, ghi chú chế tạo, lớp bản vẽ lắp ráp, v.v.)
• Ngăn xếp lớp không được định nghĩa - nó phải được truyền đạt thủ công cho nhà sản xuất qua các sơ đồ, tên tệp và tài liệu văn bản.
• Nó không bao gồm thông tin khoan - thông tin này phải được gửi trong một tệp “NC Drill” riêng biệt, thường được tạo sai quy mô hoặc lệch so với định dạng tệp Gerbers.
• Nó không chứa thông tin kết nối điện (netlist) nên cần phải gửi một tệp net list riêng biệt cho việc kiểm tra bảng mạch điện tử trần - một lần nữa có thể không khớp với Gerbers.
• Nó không chứa thông tin về vị trí linh kiện hoặc thông tin về danh mục vật liệu - cho việc chọn và đặt linh kiện và mua sắm cần phải tạo các tệp riêng biệt. Điều này gây ra thêm sự chậm trễ và vấn đề cho các nhà sản xuất chìa khóa trao tay làm cả việc chế tạo bảng mạch trần lẫn lắp ráp cuối cùng.

IPC-2581 và Gerber X2 Output Generators

IPC-2581 là một tiêu chuẩn mới từ IPC (Hiệp hội Mạch In Quốc tế). Altium là thành viên của liên minh IPC-2581 và sẽ sớm hỗ trợ tạo dữ liệu chế tạo theo quy cách IPC-2581B từ Altium Designer^®. Điều tuyệt vời của IPC-2581 là nó tạo ra một tệp XML đơn lẻ có khả năng bao gồm tất cả thông tin cần thiết để chế tạo và lắp ráp bộ mạch in - dù bạn chỉ thực hiện với bảng mạch trống hoặc toàn bộ quy trình sản xuất bao gồm chọn và đặt linh kiện cũng như kiểm tra cuối cùng. Các tệp IPC-2581 bao gồm:

• Thông tin hình ảnh đồng cho việc ăn mòn các lớp PCB.
• Thông tin về chồng lớp bảng mạch (bao gồm các phần cứng và linh hoạt).
• Netlist cho kiểm tra bảng mạch trống và kiểm tra trong mạch.
• Danh mục linh kiện cho mua hàng và lắp ráp (chọn và đặt).
• Ghi chú và thông số chế tạo và lắp ráp.

Sử dụng tiêu chuẩn mới này có nghĩa là chỉ cần gửi một tệp duy nhất cho nhà chế tạo, không cần tệp khoan, bản in, PDF hay thậm chí là bản vẽ chế tạo và lắp ráp - tất cả thông tin cần thiết để làm bảng mạch được mô tả trong cơ sở dữ liệu XML của IPC-2581.

Gerber X2

Mặc dù là một sự mở rộng của tiêu chuẩn Gerber RS-274X hiện tại, Gerber X2 mang lại một số lợi ích tương tự như IPC-2581, bằng cách thêm vào những thông tin bị thiếu - như định nghĩa lớp chồng, thuộc tính pad và via, đường dẫn kiểm soát trở kháng - vào Gerber gốc trong một bộ tệp Gerber tương thích ngược. Danh sách mạch để kiểm tra, khoan và các đầu ra khác vẫn có thể được gửi đến nhà sản xuất trong các định dạng tệp tương ứng của họ. Như vậy, Gerber X2 cung cấp một định dạng xuất sản xuất cải tiến tương thích ngược với các quy trình làm việc, phần mềm và thiết bị sản xuất hiện có. Do đó, nó sẽ là lựa chọn ưu tiên cho những người dùng có cách tiếp cận nâng cấp thận trọng hơn.

Tổng quan ODB++

Một trong những định dạng dữ liệu thông minh mới hơn là ODB++. Định dạng trao đổi dữ liệu CAD-to-CAM này bao gồm tất cả những gì bạn có thể tìm thấy trong định dạng Gerber cổ điển, cũng như dữ liệu bổ sung thường được xuất khẩu cùng với gói Gerber. Gói ODB++ chứa ba bộ tệp:

• Tệp thiết kế ODB++
• Quy trình ODB++
• Sản xuất ODB++

Trong định dạng Gerber, một pad mà bạn đặt trong bố cục PCB xuất hiện như một khu vực được tô đậm trong trình xem Gerber. Không có cách nào để phân biệt một pad hình chữ nhật được sử dụng để lắp đặt một linh kiện SMD với một miếng đồng hình chữ nhật đơn giản không liên quan gì đến linh kiện (ví dụ, một điểm kiểm tra). Thông tin đó được lưu trữ trong một tệp xuất thiết kế khác (netlist).

Trong định dạng ODB++, các pad cho linh kiện được định nghĩa rõ ràng là pad trong gói tệp xuất. Khi bạn xuất tệp ODB++, mọi thứ đều được xuất vào một tệp ZIP duy nhất, và điều này được gửi đến nhà sản xuất. Bạn không xuất các tệp khác nhau trong danh sách trên một cách riêng lẻ, tất cả chúng đều được chứa trong cùng một gói. Một số nhà sản xuất khuyến khích sử dụng xuất ODB++ vì mọi thứ đều được chứa trong một lưu trữ.

Thời gian để Tiến Bộ

Dù theo cách nào, ngành công nghiệp cũng phải tiến lên, và việc bạn chọn xuất nào phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất của bạn.

Tại Châu Âu và Bắc Mỹ, các nhà sản xuất PCB đang khuyến khích các nhà thiết kế sử dụng các định dạng thông minh mới hơn, bởi vì chi phí NRE khi sử dụng “máy xem Gerber cũ kỹ” cho việc kiểm tra thiết kế PCB thực sự rất cao. Bất kỳ nhà máy nào có phần mềm CAM cập nhật đều có thể hỗ trợ IPC-2581, ODB++, và Gerber X2, vì vậy thực sự không có lý do gì để từ chối. Tất cả các nhà máy mà tôi đã nói chuyện về vấn đề này đều đồng ý - Sierra, Hughes, Precision…

Nhưng tôi muốn biết ý kiến của bạn - bạn sẽ chọn lựa con đường thận trọng hơn (xin lỗi vì chơi chữ) là gắn bó với Gerber, hay chuyển sang IPC-2581? Nếu bạn chọn định dạng mới hơn, bạn sẽ thực hiện những bước nào với nhà máy của mình để đảm bảo việc sản xuất chính xác các bảng mạch của bạn?

Sau khi bạn hoàn thành bố cục PCB và đã thực hiện một cuộc đánh giá thiết kế kỹ lưỡng, việc tạo ra các tệp đầu ra thiết kế PCB cho thiết kế của bạn trong Altium Designer^® trở nên dễ dàng. Tính năng OutJob file cho phép bạn tạo các mẫu tệp sản xuất cho các dự án của mình và nhanh chóng tạo ra các nhóm tệp từ bố cục PCB và dữ liệu sơ đồ của bạn. Khi bạn sẵn sàng phát hành các tệp này cho nhà sản xuất của mình, nền tảng Altium 365^™ giúp việc hợp tác và chia sẻ các dự án của bạn trở nên dễ dàng.

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