Gerber против ODB++ против IPC-2581: выбор пакета данных для производства печатных плат

Выбор между Gerber, ODB++ и IPC-2581 — это, по сути, решение о том, какой объем производственной информации вы хотите передать вместе с работой. Gerber — это практически универсальный формат, но он основан на слоях, в то время как ODB++ и IPC-2581 объединяют больше контекста проектирования в более чистый набор данных для изготовления и сборки. В этом руководстве сравниваются три нейтральных производственных формата, объясняется, когда каждый из них является лучшим выбором, и показано, как Highleap Electronics использует остальную часть пакета данных для изготовления и сборки платы.

1. Какие форматы файлов необходимы производителю печатных плат?

Производителю печатных плат необходим набор данных для изготовления — либо файлы Gerber плюс файл сверления для ЧПУ, либо универсальный формат, такой как ODB++ или IPC-2581, — а для сборки — спецификация материалов, файл установки компонентов (центроид) и сборочный чертеж. Данные для изготовления определяют саму плату; данные для сборки определяют, что на ней размещается и где.

Эти форматы существуют потому, что ваш файл проекта САПР привязан к конкретному инструменту и не может быть изготовлен напрямую, тогда как эти форматы являются нейтральными, стандартизированными выходными данными, которые может прочитать любой производитель. Полный набор форматов, ожидаемых производителем, суммирован в этом обзоре файлов проектирования печатных плат , а практические шаги по их созданию описаны в сопроводительном руководстве по файлам Gerber . Остальная часть этой статьи объясняет, что на самом деле содержит каждый формат, чтобы вы могли отправить правильный пакет с первого раза.

2. Что такое файл Gerber и что он содержит?

Файл Gerber — это двухмерный векторный файл, описывающий отдельный слой печатной платы — медь, паяльную маску или шелкографию — в виде набора фигур, нарисованных с заданными отверстиями. Один файл Gerber представляет один слой, поэтому полный комплект для сборки платы представляет собой папку с файлами Gerber (верхний и нижний медный слой, внутренние слои, обе паяльные маски, обе шелкографии, слои пасты и контур платы), а также отдельный файл для сверления отверстий с ЧПУ.

Современный стандарт — RS-274X (и более новый X2), который встраивает определения апертуры в файл — более старые файлы Gerber «RS-274D» требовали отдельного списка апертур и устарели, а также подвержены ошибкам. Поскольку каждый слой представляет собой отдельный файл с присвоенным вами именем, главный недостаток обычных файлов Gerber — неоднозначность: неправильно обозначенный или отсутствующий слой является классической причиной задержки производства, поэтому каждый набор файлов Gerber следует проверять в программе просмотра перед отправкой, и именно поэтому были созданы универсальные форматы, описанные ниже. Данные Gerber также напрямую передаются на этап CAM , где производитель преобразует ваши файлы в готовую модель.

3. Gerber против ODB++ против IPC-2581: какой формат лучше?

Gerber — это универсальный базовый формат, в то время как ODB++ и IPC-2581 — это интеллектуальные форматы в одном файле, которые объединяют все данные о слоях, сверлении, списках соединений и часто спецификации материалов — что делает их менее подверженными ошибкам и лучшим выбором, если ваше производство их поддерживает. Компромисс заключается в универсальности против богатства функционала:

Для большинства проектов Gerber работает везде и остается безопасным вариантом по умолчанию. Там, где ваш производитель его принимает, предпочтительнее использовать ODB++ , поскольку объединение каждого слоя, данных сверления и списка соединений в один интеллектуальный набор данных устраняет неоднозначность в именовании слоев и выравнивании, которая возникает при использовании отдельных папок Gerber. Стандарт IPC-2581 преследует ту же цель, являясь единым открытым, независимым от производителя стандартом. Лучший формат — это просто самый полный формат, поддерживаемый вашим заводом, и подтверждение этого заранее позволяет избежать доработок.

4. Файлы для сверления, спецификации материалов и файлов для установки компонентов в сборку.

Для собранной платы необходимо также предоставить три файла: файл сверления с ЧПУ (расположение, размер и состояние покрытия каждого отверстия), спецификацию материалов (каждая деталь с номером детали производителя) и файл установки компонентов (положение, поворот и сторона каждого компонента). Одних только данных для изготовления достаточно для создания платы без компонентов; эти файлы превратят её в собранную печатную плату. Что предоставляет каждый из них:

• Файл для сверления с ЧПУ. Определяет параметры сверления — размеры отверстий, координаты и наличие или отсутствие покрытия — и является частью комплекта для изготовления, хотя и отделен от таблиц Гербера.
• Спецификация материалов. В списке указаны все компоненты с реальным номером детали производителя, а не только с указанием стоимости, что позволяет точно определить местонахождение запчастей; полный перечень. Спецификация печатной платы Это крайне важно для точного составления смет и осуществления закупок.
• Файл для захвата и перемещения (центроидный файл). Задает для каждой детали координаты X/Y, угол поворота и сторону платы, чтобы позиционирующий станок мог правильно ее установить; вот как это работает. сборка файловых дисков центроида.
• Сборочный чертеж. Отображает полярность, контакт номер один, реперные точки и примечания, которые не следует заполнять, поскольку они не содержат информации из самих файлов данных.

Неполный комплект сборочных файлов — файлы Gerber без номеров деталей в спецификации или с отсутствующим файлом центроида — является одной из наиболее распространенных причин, по которой невозможно окончательно согласовать стоимость сборки, поэтому отправка всех таких файлов одновременно позволяет ускорить выполнение проекта.

5. Что представляет собой каждый файл слоя Gerber и как их называть.

В Gerber-пакете каждый файл представляет собой один физический слой платы, и четкая система именования предотвращает ошибки при определении типа файла. Поскольку обычные Gerber-файлы не содержат никаких скрытых обозначений типа «это верхний медный слой», помимо имени файла, неоднозначная или нестандартная схема именования является распространенной причиной задержки производства. Полный двухслойный корпус, а также слои, добавляемые многослойной платой, выглядят следующим образом:

Расширения различаются в зависимости от инструмента EDA, поэтому наиболее безопасной практикой является сохранение стандартного именования вашего инструмента, включение краткого файла README или карты слоев, если имена неочевидны, и указание порядка слоев для многослойных плат, чтобы внутренние слои были правильно расположены. Эта неоднозначность именования — именно та проблема, которую устраняет ODB++ , объединяя каждый слой, его роль и данные сверления в один структурированный набор данных — именно поэтому он является предпочтительным способом передачи данных, если его поддерживает производитель. Независимо от того, что вы отправляете, открытие пакета в программе просмотра подтверждает, что слои полны и правильно идентифицированы, прежде чем он достигнет этапа CAM.

6. Как Highleap использует ваши файлы для создания платы.

Highleap принимает данные для изготовления в форматах Gerber, ODB++ или IPC-2581, а также вашу спецификацию материалов, схему размещения компонентов и сборочный чертеж, после чего проверяет упаковку перед сборкой, чтобы изготовление и сборка работали на основе одной подтвержденной версии. Независимо от формата, файлы открываются и проверяются — присутствуют ли слои, нет ли зеркального отображения, сверление выровнено, спецификация материалов и центроид согласованы — и все, что может вызвать задержку, выявляется на ранней стадии.

Этот этап проверки является закрытым, внутренним (не публичная загрузка) и проводится в паре с проверкой технологичности , которая выявляет проблемы, не обнаруживаемые одними только файлами. После этого проверенные данные определяют процесс изготовления и сборки «под ключ», включая поиск поставщиков, размещение компонентов, контроль качества и тестирование. Для получения точной сметы с первого раза, отправьте данные для изготовления (Gerber или ODB++), файл сверления для ЧПУ, спецификацию материалов с номерами деталей, файл для установки компонентов, контур платы, структуру слоев и количество.

7. Часто задаваемые вопросы о формате файлов печатных плат.

Какое программное обеспечение открывает файлы Gerber?

Специальные программы для просмотра файлов Gerber, встроенная в ваш EDA-инструмент программа просмотра (KiCad включает GerbView), а также различные бесплатные настольные и онлайн-программы для просмотра файлов Gerber позволяют открывать файлы Gerber. Загрузите полный набор слоев и файл сверления вместе, чтобы увидеть плату так, как ее увидит изготовитель.

В чём разница между напильником Gerber и напильником Excellon?

Файлы Gerber описывают слои платы — медь, маска, шелкография, — а файл Excellon (для сверления с ЧПУ) описывает отверстия: их размеры, расположение и наличие покрытия. Необходимы оба файла; файл для сверления не является файлом Gerber.

В чём разница между RS-274X и Gerber X2?

X2 — это расширение формата RS-274X, которое добавляет машиночитаемые атрибуты, такие как слой файла и функция каждой контактной площадки, что делает данные более самоописываемыми и менее неоднозначными для производителя, сохраняя при этом обратную совместимость.

Можно ли редактировать файл Gerber?

Да, с помощью программного обеспечения CAM производитель может редактировать файлы Gerber, а пользователи могут измерять и проверять их, но проектировщикам следует вносить изменения в исходный CAD-файл и повторно экспортировать его, а не редактировать файлы Gerber напрямую, чтобы обеспечить синхронизацию проекта и выходных данных.

Как мне преобразовать свой проект в формат Gerber?

Вы не преобразуете готовый файл проекта напрямую; вы экспортируете файлы Gerber из функции вывода данных для производства в вашем инструменте EDA, которая генерирует файл Gerber для каждого слоя, а также файл сверления. Полученный нейтральный файл затем может быть прочитан любым производителем.

Может ли производитель изготовить изделие из моего исходного CAD-файла, а не из файлов Gerber?

В целом, нет — исходные файлы САПР являются специфичными для конкретного инструмента, а не производственным форматом. Производители используют нейтральные данные: Gerber плюс сверло, или универсальный набор данных ODB++ или IPC-2581, который может прочитать любая мастерская независимо от используемого инструмента проектирования.