Quale formato di file PCB è più adatto al tuo PCB?

Introduzione

Per lavorare in modo efficiente in una linea di progettazione, produzione e assemblaggio, è fondamentale scegliere il formato di file per i PCB. Gerber e IPC-2581 sono due formati di file ampiamente utilizzati nel processo di sviluppo di PCB e questo articolo del blog di PCBTok ne illustra la natura e l'utilizzo. La creazione di questi formati dovrebbe semplificare la produzione e rendere la comunicazione con i produttori rapida e agevole.

Che cos'è un file PCB?

Il file PCB contiene importanti dettagli relativi al circuito stampato. Include informazioni sui vari strati del PCB e dati per le serigrafie superiore e inferiore. Questi file specificano il design del circuito stampato e vengono utilizzati dai produttori per la stampa fisica. Successivamente, gli ingegneri forniscono questi file al momento dell'ordine del PCB. Spesso il formato del file è Gerber . Sono utili sia per la produzione che per il collaudo. Tutte le informazioni necessarie per la realizzazione del circuito stampato si trovano nei file PCB. Senza di essi, non sarebbe possibile creare un circuito stampato. Sono indispensabili per una produzione di PCB corretta e affidabile.

Scelte comuni del formato file PCB

Un formato di file PCB è stato scelto con successo e la produzione e la progettazione rimangono accurate. Conosciamo i formati di file comuni insieme ad altre opzioni e parliamo di come questi formati influenzano la produzione di PCB.

File Gerber

Sono il formato di file più comune per i PCB. Ogni strato del PCB ha un pattern: foratura, rame, maschera di saldatura e serigrafia . I file Gerber sono facili da leggere e assolutamente fondamentali per la produzione. Ma offrono anche dati di foratura e percorsi di lavorazione utili per un assemblaggio preciso. Non è possibile realizzare un PCB senza di essi.

IPC-2581

Questi output sono dati di produzione preziosi. Contengono informazioni sugli strati di rame e sulle maschere di saldatura. L'altro lato presenta anche i dettagli della serigrafia. IPC-2581 è uno standard aperto. La condivisione del progetto tra i team è semplificata. Non ci sono problemi di compatibilità di cui preoccuparsi. Funziona con diversi sistemi. Contribuisce a rendere più efficiente il flusso di produzione dei PCB. I progettisti lo utilizzano per uno scambio di dati accurato. Viene utilizzato per l'assemblaggio da parte dei produttori. Propone un metodo di fabbricazione unificato per i PCB. Tutti i dettagli necessari sono coperti da IPC-2581. È ampiamente utilizzato nel settore. Lo standard IPC supporta anche processi più rapidi ed efficienti.

ODB++

Questo formato contiene tutti i dettagli necessari per il tuo progetto. Gli strati di rame e le maschere di saldatura ne fanno parte. Questi file contengono anche alcuni dettagli di serigrafia. Inoltre, ODB++ è uno standard aperto, il che facilita la condivisione dei dati. Non avrai problemi di compatibilità e funziona correttamente su diversi sistemi. Ti aiuta anche a garantire l'accuratezza dei tuoi progetti. L'utilizzo di ODB++ consente di risparmiare tempo sia al progettista che al produttore, risultando particolarmente utile per progetti di PCB di grandi dimensioni.

File di dati di progettazione PCB

Fornisce una spiegazione dei layout PCB nel software EDA. Questo file contiene tutte le informazioni necessarie. Strati di rame e maschere di saldatura lo compongono. Anche gli strati di serigrafia sono inclusi nei dati. Devi avere file accurati per produrre nel modo giusto. Senza di essi non puoi produrre PCB correttamente. I file di dati completi, a loro volta, garantiscono la precisione dell'assemblaggio. E sono necessari, sono necessari affinché la fabbricazione di PCB abbia successo. Sono questi i file di cui hai bisogno per i tuoi progetti accurati. Questi non solo fanno risparmiare tempo, ma riducono anche gli errori.

File della libreria CAD PCB

Contiene dati per componenti comuni. Con questi file, puoi progettare PCB più velocemente. Sono inclusi footprint per diverse parti. È facile trovare i componenti di cui hai bisogno. Ti fa risparmiare tempo quando crei PCB complessi. Non devi creare parti da zero. Questi file servono per assicurarti che i tuoi progetti siano accurati. Inoltre, la compatibilità tra i software EDA può essere ottenuta con il loro aiuto.

Formato file plotter HPGL (PLT)

Il formato di questo file ti aiuterà a condividere i dati di fabbricazione PCB in modo conveniente. Con IPC, i file PLT includono le informazioni chiave. Strati di rame, maschere di saldatura e dettagli serigrafici si trovano in essi. È facile condividere i tuoi progetti. Non ci saranno preoccupazioni per problemi di compatibilità. Abbiamo scoperto che un formato funziona bene con sistemi diversi. Con i file PLT è più facile per progettisti e produttori.

File necessari per realizzare un PCB

Per creare un circuito stampato, ci sono alcuni file chiave di cui hai bisogno per ottenere la progettazione, la fabbricazione e l'assemblaggio corretti. Cercherò di spiegare quali tipi di file ti servono: IPC-2581, Gerber, ODB++.

IPC-2581

La qualità e la continuità nel settore dell'elettronica sono garantite dagli standard IPC. L'associazione Connecting Electronics Industries (AICIE) ne è la fonte. Uno di questi standard è l'IPC-2581, o IPC-DPMX, che fornisce un formato unico per i dati di progettazione. Questo formato semplifica la condivisione dei dati con i produttori. L'IPC-2581 utilizza uno schema XML , che ho trovato utile per descrivere i prodotti PCB e di assemblaggio. Include tutte le informazioni necessarie per l'ispezione e la progettazione degli strumenti. Seguire lo standard IPC-2581 garantisce un processo di produzione di PCB affidabile ed efficiente.

Per la fabbricazione

• Impilare - Comprende la configurazione degli strati del PCB per tutti gli strati di segnale, maschera di saldatura e serigrafia.
• netlist - che vengono utilizzati per assicurarsi che Componenti PCB e le tracce sul PCB sono ben collegate.
• Informazioni sui componenti - per aiutare a chiarire i nomi dei componenti, i valori, le schede tecniche e i riferimenti BOM.
• Biblioteca delle impronte - posizionamento preciso dei componenti durante la fabbricazione del PCB.
• Istruzioni e disegni - in particolare, questi documenti includono disegni dettagliati per la fabbricazione, disegni di perforazione e di mascheratura.
• Ulteriori istruzioni – altre linee guida specifiche per la maschera di saldatura, la maschera di pasta, ecc.

Per il montaggio

• Elenco di rete – adeguata connettività elettrica della scheda per un corretto assemblaggio.
• File centroide – componenti coordinate XY, rotazione e lato.
• Distinta base – sono elencati tutti i componenti, i numeri di parte e le quantità.
• Risultati dei punti di prova – servono sia per il controllo di qualità che per la conferma della funzionalità elettrica.
• Serigrafia inferiore – informazioni aggiuntive sulla marcatura.

Altri file necessari

• Classe PCB -il qualità del circuito stampato.
• Dettagli di Stack-Up - dopodiché gli strati del PCB saranno organizzati e ordinati.
• Spessore complessivo della tavola- spessore totale del PCB.
• Dettagli della maschera di saldatura - si tratta del materiale della maschera di saldatura e del metodo di applicazione.
• Specifiche della serigrafia – Tali specifiche di stampa riguardavano la marcatura dei componenti e le etichette sul PCB.
• Dettagli sull'impedenza a livello di strato – impedenza caratteristiche per gli strati del PCB.
• Dettagli ritagliati - eventuali ritagli nel progetto del PCB potrebbero avere dimensioni e posizioni specifiche.
• Grafico di perforazione – fori da praticare, dimensioni e posizioni.
• Numero di versione e data - uno sguardo alla cronologia delle revisioni della progettazione dei PCB.

File Gerber

Questa è l'opzione numero uno per la produzione di PCB. Vengono utilizzati per creare pellicole per ogni strato tramite fotoplotter . Tuttavia, presentano solo immagini 2D. Non hanno regole di progettazione o connettività di rete. Non esiste una libreria di componenti nei file Gerber. Eppure aiutano le macchine a posizionare gli strati di rame e di maschera di saldatura con elevata precisione. E ne esistono anche 2 tipi.

· Gerber standard

Un vecchio formato di file, noto anche con l'acronimo RS-274-D. Ora è stato revocato ed è obsoleto. Questo formato era stato creato specificamente per pilotare i fotoplotter vettoriali. I suoi utensili sono utensili meccanici a controllo numerico (NC) bidimensionali. Si tratta di un semplice formato ASCII . I comandi sono coordinate X e Y. I dati per un livello sono distribuiti su due file in RS-274D.

· Gerber esteso

Un formato di file per i dati di layout dei PCB . Utilizza un nuovo formato che migliora l'originale RS-274. È stato rilasciato nel 1998 ed è stato sviluppato da Gerber Systems. Questo formato supera anche le carenze dell'RS-274. La versione attuale è la "Gerber RS-274X". Ha iniziato ad aggiungere opzioni di metadati nel 2014. I file X2 sono i cosiddetti file con attributi. I file X1 sono file senza attributi.

Per la fabbricazione

• Impilare – ordine degli strati del circuito stampato.
• Lima per trapano Excellon - codici e coordinate degli utensili di perforazione.
• Elenco degli utensili da trapano - gli utensili necessari per forare.
• Strati di rame - le tracce conduttive sul PCB in polarità positiva sono definite da questo.
• Solder Mask – dati degli strati della maschera di saldatura superiore e inferiore.
• Strati serigrafici – per designatori di riferimento e marcature per l’identificazione.
• Contorno della scheda e livelli di fresatura – la forma della tavola, le dimensioni e i ritagli.
• Elenco di apertura/codice D - per interpretare i file Gerber non conformi.
• Aree di applicazione della pasta saldante – come realizzare degli stencil su cui applicare la pasta saldante.
• File DXF/DWG – dati CAD aggiuntivi per riferimento nel layout..
• Istruzioni speciali – come linee guida specifiche, ad esempio evitare livelli specchiati.

Per il montaggio

• Elenco di rete – dettagli della connettività elettrica.
• File centroide – localizzazione e orientamento dei componenti.
• Bill of Materials (BOM) – tutti i numeri di parte, le quantità e i componenti.
• Risultati dei punti di prova – per eseguire il controllo di qualità e alcune verifiche elettriche.
• Serigrafia inferiore – informazioni di marcatura.

Altri file necessari

• Materiali PCB da utilizzare – i tipi di materiali necessari per la produzione di PCB.
• Numero di fori e dimensioni corrispondenti – si basava sul numero totale di fori e diametri particolari.
• Segregazione PTH/NPTH – Si distingue fori passanti placcati (PTH) da fori passanti non placcati (NPTH).
• Finitura superficiale - utilizzato a scopo protettivo e conduttivo, rivestimento applicato alla superficie del PCB.
• Istruzioni per il trapano – come forare con precisione il PCB.
• Esigenze di perforazione secondaria – eventuali operazioni di perforazione aggiuntive necessarie a seguito dell’operazione di perforazione principale.
• Dimensioni dell'anello anulare – l'anello di rame attorno a ciascun foro che serve per il collegamento elettrico, con la stessa larghezza in tutti.
• Requisiti di pannellizzazione – disposizione e organizzazione di una pluralità di schede per la produzione su un unico pannello.

File ODB++

Un formato per la condivisione di dati di progettazione. È utile per scambiare facilmente dati CAD e CAM. I dati sono archiviati in diversi file all'interno di una struttura di cartelle tramite ODB++. È facilmente organizzato e di facile accesso. Per comodità, puoi comprimere tutti i file in uno. Questo formato contiene stackup, BOM e posizionamento dei componenti. È facile da usare in combinazione con molti strumenti EDA e perché è ampiamente utilizzato nella produzione di PCB. ODB++, rispetto al vecchio formato Gerber, riduce errori e interpretazioni errate durante il processo di produzione.

Per la fabbricazione

• Dati immagine – vengono utilizzati come rappresentazione visiva di riferimento del layout del PCB.
• Informazioni sui componenti – dettagli quali numeri di parte e specifiche dei componenti.
• EDA/Dati – Dati di automazione della progettazione elettronica per un'elaborazione efficiente.
• Elenco netto CAD – tali collegamenti elettrici tra componenti nella progettazione.
• Informazioni di perforazione – come le dimensioni dei fori e le posizioni per i requisiti di perforazione.
• Informazioni sul percorso – Sono informazioni sui percorsi che attraversano le connessioni elettriche tra i componenti.
• Accatastamento – diversi ordini e disposizioni degli strati del PCB.

Per il montaggio

• Elenco di rete – informazioni sui collegamenti elettrici tra i singoli componenti.
• File Centroide – Informazioni laterali per ciascun componente, coordinate XY, rotazione.
• Distinta base (BOM) – tutto, compresi i numeri di parte e le quantità necessarie per il PCB.
• Risultati dei punti di prova – il PCB ha utilizzato questi parametri per verificare la funzionalità elettrica e fornire informazioni per il controllo qualità.
• Serigrafia inferiore – informazioni che contrassegnerebbero il lato inferiore del PCB come riferimento per il percorso di assemblaggio.

Altri file necessari

• Materiali PCB – tipi di materiali che verranno utilizzati nella fabbricazione del PCB.
• Numero e dimensione dei fori – posizionamento dei componenti, dimensioni dei fori di collegamento e numero necessario.
• Segregazione PTH/NPTH – per chiarezza di fabbricazione, separazione tra fori passanti placcati (PTH) e fori passanti non placcati (NPTH).
• Finitura superficiale - utilizzato come rivestimento protettivo e saldabile applicato sulla superficie del PCB.
• Guide di perforazione – specifiche e istruzioni per la foratura del PCB.
• Esigenze di perforazione secondaria – tutti gli eventuali requisiti di perforazione aggiuntivi oltre al processo di perforazione primario.
• Dimensioni dell'anello anulare – gli anelli anulari attorno ai fori placcati richiedevano sempre determinate misure per una corretta saldatura.
• Requisiti di pannellizzazione – regole per disporre più PCB su un singolo pannello.

File Gerber vs file ODB++

Ecco dove dobbiamo decidere quale formato di file usare, se Gerber o ODB++. Ognuno ha i suoi vantaggi e problemi. Tuttavia, queste differenze ti permettono di fare giudizi da fare ai tuoi progetti PCB per un prodotto migliore.

Scegli il formato file più adatto alle tue esigenze

La prima cosa da fare è controllare cosa è compatibile con i tuoi dispositivi e con il software che hai già, per evitare problemi critici durante l'accesso o la condivisione dei file. Questi formati ti aiutano a dare priorità alla sicurezza e all'integrità dei dati trovandone alcuni che supportano la crittografia e la convalida e cosa dicono realmente i tuoi dati! Idrata anche le dimensioni dei file: scegli formati che si comprimono bene senza compromettere la qualità delle immagini, in particolare se hai file di grandi dimensioni o con vincoli di spazio in cui la qualità delle immagini deve essere elevata. In base al tuo progetto dovresti scegliere file ad alta risoluzione come PNG o SVG per le pubblicazioni stampate e la qualità e la risoluzione sono fondamentali. Inoltre, fai in modo che sia possibile integrare l'interoperabilità con formati complementari (CSV sarebbe perfetto per lavorare con diverse applicazioni) che ti consentono di condividere e mostrare i tuoi progetti su diverse piattaforme più facilmente.

Domande frequenti su Formato file PCB

• Posso inviare direttamente i file Gerber per l'assemblaggio dei PCB?

Per l'assemblaggio di PCB, non puoi inviare solo file Gerber. Solo i dati di fabbricazione di un file Gerber. Le informazioni di assemblaggio non compaiono in questi. Non hanno dettagli importanti come il modo in cui vengono posizionati i componenti. Hai anche bisogno di altri file per l'assemblaggio. Sono inclusi i dati pick and place, le librerie dei componenti, ecc. Hai bisogno di una distinta base.

• Qual è il formato file migliore per la produzione di PCB HDI?

Per la produzione di PCB HDI, si consiglia di utilizzare il formato ODB++. Questo formato offre una rappresentazione dettagliata del progetto e consente un migliore controllo di elementi come i microvias . Tuttavia, è possibile utilizzare anche i file Gerber, ampiamente supportati dalla produzione di PCB. I file Gerber rappresentano i layer con grafica vettoriale e, grazie alla loro compatibilità con numerosi sistemi, rappresentano una soluzione ideale. Per ottenere risultati ottimali, si consiglia di utilizzare entrambi i formati.

• Come posso convertire i dati Gerber in formato PDF o immagine?

È facile convertire i dati Gerber in PDF. Per prima cosa abbiamo bisogno di una routine che li legga. Avremo una struttura specifica per questi dati. Quindi scriviamo questi dati come PDF con una routine. Per la produzione, abbiamo file Gerber. Puoi convertirli in PDF o formati immagine come PNG. Puoi usare strumenti di visualizzazione CAM a pagamento o gratuiti per questo. I livelli Gerber dovrebbero essere mostrati in formati grafici usando questi strumenti. Alcuni software di progettazione PCB hanno anche una conversione da Gerber a PDF. Ma questo rende la condivisione e la documentazione davvero semplici.

• Posso importare direttamente i file Gerber in uno strumento di progettazione PCB?

La maggior parte degli strumenti di progettazione PCB non può importare direttamente nei file Gerber. Ma richiedono formati di file nativi proprietari per la modifica. Per la produzione, non per la progettazione, file Gerber. Ma ci sono alcuni strumenti che possono ottenere il file in formato Gerber da usare come riferimento. Ad esempio, Eagle ha un retrofit. Questa funzionalità consente di importare dati Gerber per la convalida.

• Quali estensioni di file vengono utilizzate per i file Gerber?

Le estensioni standard dei file Gerber sono .GBR e .GB. Possono essere utilizzate anche altre estensioni. Tutto questo dipende dal software di progettazione PCB che utilizzi. Vale sempre la pena controllare le estensioni supportate con il tuo software. È importante utilizzare un'estensione appropriata per la tua compatibilità. Assicurati che i tuoi file siano salvati correttamente.

• Quali sono le best practice da seguire quando si generano file Gerber?

Iniziate impostando le opzioni del file quando generate i file Gerber. Per prima cosa, dovete ottenere i file Gerber. Il produttore utilizza questi file per creare i layer del PCB che realizzerà per voi. Per aprire la finestra di configurazione dell'esportazione, selezionate File > Esporta. Nel menu a tendina, scegliete Fabbricazione. Le aperture del codice D vengono impostate automaticamente in questo formato. Per i layer idonei alle proprietà Gerber, fate clic nella finestra delle proprietà Gerber. Includete il contorno del circuito stampato di tutti i layer di rame. Potreste anche voler includere i layer della serigrafia e della maschera di saldatura. Per le unità, selezionate imperiale (Mil) e due cifre decimali con quattro cifre decimali. Il produttore del PCB vi consiglia come sovradimensionare la maschera di saldatura. Seguite le sue indicazioni. Infine, impostiamo la posizione in cui salvare i file. Di solito sarà la stessa cartella del file di progetto.

Conclusione

Ciò include Gerber e IPC-2581, che avete esaminato in questo articolo. Vi ha insegnato come il formato corretto possa migliorare l'efficienza di progettazione, produzione e assemblaggio . Che questo vi abbia aiutato o meno a comprendere il ruolo di ciascun formato nella semplificazione della produzione e nella buona comunicazione con i produttori, non c'è di che. La chiave per uno sviluppo di PCB di successo è la scelta del formato di file corretto.