Tiskana vezja (PCB) predstavljajo ključne elemente v sodobnih elektronskih napravah. Standardizirani formati datotek delujejo kot hrbtenica za doseganje učinkovitih rezultatov načrtovanja in proizvodnje. Uveljavljeni formati ustvarjajo komunikacijski most med programsko opremo za načrtovanje in proizvajalci tiskanih vezij ter montažnimi obrati.

 Nemotena proizvodnja je mogoča le, če ekipe v celoti razumejo standardizirane formate datotek. Zato boste v tem članku prebrali osnovne koncepte datotek za načrtovanje tiskanih vezij skupaj z ustreznimi formati datotek za sestavljanje.

Pregled formatov datotek za načrtovanje in sestavljanje tiskanih vezij

Datoteke PCB shranjujejo več vrst bistvenih podatkovnih elementov. Za vaše osnovno razumevanje naj to bolj pojasnim. Datoteke PCB vsebujejo štiri glavne vrste informacij. To so:

1. Geometrijske značilnosti
2. Specifičnosti komponent
3. Povezave netlistov,
4. In smernice za proizvodnjo.

Geometrijski podatki

Geometrijski podatki opisujejo obliko in postavitev plošče. Hkrati podatki o komponentah določajo lokacijo in odtis vsake komponente tiskanega vezja. V datotekah s podatki netlist inženirji opisujejo električne povezave, ki povezujejo komponente med seboj. Podatki o proizvodnji služijo kot vodnik za gradnjo in sestavljanje elektronskih komponent.

Podatki o komponentah določajo lokacijo in velikost vsake komponente na plošči.

Standardizacija

Standardizacija zagotavlja združljivost. Zato vloge IPC-ja tukaj ne smemo spodkopavati. Zakaj? Ker je osrednja organizacija. IPC (Združenje, ki povezuje elektronsko industrijo) razvija industrijske standarde za elektroniko.

S to standardizacijsko organizacijo zagotavljajo enotne smernice, ki uveljavljajo enotnost v vseh dejavnostih načrtovanja in proizvodnje. Sistem omogoča nemoten prenos podatkov med različnimi ponudniki programske opreme z vzpostavitvijo standardne povezljivosti. Standardi IPC preprečujejo napake in hkrati ustvarjajo izdelke boljše kakovosti.

Oblikovalski formati datotek

Izdelava tiskanih vezij za pravilno delovanje zahteva oblikovalske datoteke. Običajno se uporablja več formatov.

A. Gerberjeve datoteke (.gtl, .gbl, .gts, .gbs)

Industrija se zanaša na Datoteke Gerber kot standardni format. Za izdelavo tiskanih vezij obstaja slikovni format. Vsaka plast tiskanega vezja je predstavljena z opisi vektorske grafike. Datoteka .gbs služi za prepoznavanje območij, kjer se spajka ne sme nanašati.

 Obstajajo tudi druge pogoste razširitve. Vključene oblike so .gto za zgornje sitotiskarske podatke, .gbo za spodnje sitotiskarske podatke, .gko za specifikacije obrisa plošče in datoteke .drd, ki vsebujejo informacije o vrtanju.

RS-274X je sodoben Gerberjev format. RS-274D je starejši. RS-274X se je izkazal za boljšega, ker mu njegova struktura omogoča, da vsebuje več uporabnih informacij. Praksa definiranja odprtine je eden glavnih razločevalnih vidikov.

D-kode se uporabljajo za določanje oblik, ki so ključne za risanje elementov v formatih Aperture. Slike Gerber so za svoj postopek ustvarjanja v celoti odvisne od teh odprtin. Osnovne oblike, uporabljene pri oblikovanju, so krogi skupaj s pravokotnimi oblikami in posebej definiranimi poligoni.

Razširjeni Gerber (X2) je izboljšan na RS-274X. Vključuje informacije o odprtini. Vsebuje tudi podatke o netlistu. Poleg tega poenostavlja proizvodnjo. Zmanjšujejo se ročni procesi in stopnja napak.

B. Datoteke Eagle (.brd, .sch)

Ena izmed priljubljenih izbir za programsko opremo za načrtovanje tiskanih vezij ostaja Eagle. Programska oprema pridobiva na priljubljenosti, ker jo uporabniki uporabljajo intuitivno. Sistem razširja funkcionalnost z vključitvijo postavitve in usmerjanja komponent. Električne povezave postanejo vidne prek tega sistema.

Učinkovito upravljanje knjižnic ostaja bistvena praksa za uporabo sistema Eagle. Knjižnice komponent shranjujejo informacije o komponentah. Ti viri zajemajo informacije o tlorisu, definicije simbolov in električne podatkovne strukture. Sistem ponuja dve ključni prednosti, saj ustvarja enotne zasnove in hkrati zmanjšuje proizvodne napake.

Z uporabniškimi jezikovnimi programi Eagle širi svoje zmogljivosti. Te programe lahko uporabite kot orodja za skripte, ki poenostavljajo avtomatizacijo opravil. Kaj pomenijo? Dodajajo nove funkcije. Prilagajajo programsko opremo. Funkcije za generiranje BOM in preverjanje pravil načrtovanja služijo kot praktični primeri.

C. Datoteke KiCad (.kicad_pcb, .kicad_sch)

Programska oprema KiCad deluje kot odprtokodna programska oprema za načrtovanje strojne opreme za tiskana vezja, ki kaže zmogljive zmogljivosti. Priljubljenost tega orodja še naprej narašča.

Vse datoteke projektov KiCad imajo organizirano strukturo, ki olajša upravljanje in sodelovanje. To je torej osnovna in ključna točka. Vsak uporabnik bi moral razumeti, kako organizacijska struktura poenostavlja upravljanje datotek v projektih. To olajša sodelovanje.

Uporabniki še naprej gradijo veliko zbirko vtičnikov za programsko opremo KiCad. Vtičniki dodajo številne funkcije. Pomagajo pri uvozu/izvozu podatkov. Avtomatizirajo oblikovalska opravila. Zato je KiCad zelo vsestranski.

Oblike datotek za proizvodnjo

Proizvodnja tiskanih vezij je odvisna od proizvodnih datotek. Vključenih je več formatov.

Gerberjeve datoteke (.gtl, .gbl, .gts, .gbs)

Gerber datoteke imajo bistveno vlogo v celotnih proizvodnih postopkih. Vsaka plast tiskanega vezja prejme svoje slikovne podatke iz teh datotek. Proizvodna fizična plošča je odvisna od teh datotek.

Vrtalne datoteke

Bistvene so tudi datoteke za vrtanje. Načrtovalci običajno shranijo navodila za vrtalne stroje v formatu Excellon. Te datoteke krmilijo vrtalne stroje tako, da prikazujejo lokacije lukenj. Datoteke za vrtanje določajo tako položaj kot premer vseh lukenj.

Skupaj z datotekami Gerber ti sistemi delujejo za izdelavo natančnih vzorcev tiskanih vezij. Kaj boste dobili? Vsekakor natančno postavitev lukenj.

Proizvodne plošče povezujejo več zasnov tiskanih vezij znotraj ene same povečane strukture plošče. To optimizira porabo materiala. Prav tako izboljša učinkovitost proizvodnje. Informacije o razporeditvi plošč je mogoče shraniti v datoteke Gerber. Ta sistem vključuje tako posamezne položaje tiskanih vezij kot tudi vse potrebne luknje za orodja ali odlomljive jezičke.

Datoteke ODB++ (.odb++)

ODB++ predstavlja celovitejšo možnost formata datotek za proizvodnjo. Format datoteke ODB++ vsebuje napredne podatkovne funkcije, ki segajo dlje od preprostih vizualnih predstavitev oblik.

Inteligentni podatki, ki so na voljo v ODB++, zajemajo informacije o atributih komponent. Za boljše razumevanje si poglejmo drugače. Primeri teh inteligentnih podatkov so:

• Številke delov
• Vrednote
• In tolerance.

Datoteka vsebuje tudi imena mrež. Ta elementa jasno prikazujeta, kako so komponente znotraj zasnove električno povezane.

Kaj boste našli v naboru podatkov? Dobili boste podrobnosti o testnih točkah z natančnimi lokacijami. Namen je analizirati delovanje sestavljenega vezja. Te podrobne informacije zmanjšujejo dvoumnost. Človeška analiza s to rešitvijo postane manj pomembna.

Okvir ODB++ precej poenostavlja procese CAM. Zagotavlja popoln nabor podatkov. Tehnologija ODB++ skrajša čas priprave proizvodne opreme na delovanje. Sistem preprečuje morebitne napake pri izdelavi in ​​montaži.

C. Datoteke IPC-2581 (.2581)

IPC-2581 predstavlja novejšo generacijo formatov proizvodnih datotek, ki predstavlja tehnološki napredek. Format IPC-2581 uporablja razširljiv označevalni jezik (XML) kot ogrodje.

XML ustvarja človeku berljive strukturirane formate za shranjevanje podatkov. Prilagodljivost in razširljivost IPC-2581 izhajata neposredno iz njegove zasnove. Vse značilnosti tiskanega vezja so v tem formatu podrobno opisane. Sistem združuje tako specifikacije zasnove kot proizvodne procese in navodila za montažo.

Formati datotek montažnih enot

Uspešno Montaža PCB Operacije so odvisne od datotek zbirnika. Vključenih je več formatov.

A. Datoteke s kosovnico (BOM) (.csv, .xls, .xlsx)

Datoteke s seznamom materialov (BOM) ustvarijo popis vseh potrebnih komponent za postopek sestavljanja. Standardne oblike datotek BOM so sestavljene iz formata .csv za vrednosti, ločene z vejicami, in Excelovih preglednic, predstavljenih z formatoma .xls in .xlsx za Excelove preglednice Open XML.

Obstajajo različne različice kosovnice. Na primer, inženirska kosovnica se osredotoča na specifikacije zasnove. Podobno proizvodna kosovnica podrobno opisuje komponente za proizvodnjo. Prodajna kosovnica omogoča dostop do podrobnosti o stroških skupaj z navodili za naročilo.

Podrobnosti o pakiranju komponent so pomembne v strukturi BOM. Dokumentacija vključuje podrobnosti o oblikah pakiranja komponent, kot sta SOIC in QFP, skupaj z njihovimi velikostmi in številkami delov dobaviteljev.

B. Datoteke Pick-and-Place (.csv, .txt)

Avtomatizirani montažni stroji za svoje delovanje uporabljajo datoteke Pick-and-Place. Sistem iz teh datotek prejema navodila o tem, kateri sestavni del gre na določeno lokacijo. Gradbeniki običajno uporabljajo datoteke .csv skupaj z datotekami .txt (golo besedilo) kot standardne formate.

Datoteke Pick-and-Place imajo različne različice. Vsak model montažnega stroja zahteva edinstvene različice svojih nastavitev. Vsaka datoteka Pick-and-Place vsebuje informacije o namestitvi komponent X/Y skupaj z navodili za vrtenje in referenčnimi oznakami.

Na tiskanih vezjih (PCB) se pojavijo majhne tarče, znane kot referenčni markerji. Zaradi teh komponent montažni stroj doseže natančno poravnavo. Pravilno delovanje avtomatizirane montaže je močno odvisno od markerjev.

C. Sestavne risbe (.pdf, .dwg)

Vizualna navodila za vodenje postopkov sestavljanja so na voljo v montažnih risbah. Običajna oblika datoteke za dokumentacijo sestavljanja vključuje .pdf za format Portable Document Format in .dwg za risbe AutoCAD.

Na voljo je več vrst montažnih risb. Položaj vsake komponente je prikazan z risbami razporeditve komponent. Razstavljeni pogledi prikazujejo konfiguracijo sestavnih delov.

Težave s pretvorbo in združljivostjo

Pretvorbe datotek PCB povzročajo številne težave. Pri pretvorbi pomagajo posebna orodja. GerbView obravnava datoteke Gerber. Pregledovalniki ODB++ pregledujejo podatke ODB++.

Postopek pretvorbe prinaša tveganje izgube podatkov. V teh informacijah obstajajo tveganja izgube in poškodbe podatkov. To lahko povzroči napake v proizvodnji. Preverjanje rezultatov po pretvorbi zahteva skrbno pozornost.

Učinkovito upravljanje datotek je odvisno od sistemov za nadzor različic. Git spremlja spremembe datotek. Uporabniki Gita bodo vedno vedeli, katero različico uporabljajo, ker sistem natančno spremlja spremembe datotek. Orodje zagotavlja, da vsi uporabniki dostopajo do pravilne različice datoteke.

Najboljše prakse za delo z datotekami PCB

Za zaščito formatov datotek PCB pred težavami deluje več najboljših praks.

dokumentacija

Dokumentacija zlaganja plasti ostaja bistvena za proizvodnjo tiskanih vezij. Ta dokument določa tako materiale kot zaporedje plasti v zasnovi tiskanega vezja. Proizvajalci potrebujejo dostop do teh informacij, preden lahko nadaljujejo.

Dokumentacija zagotavlja, da so vsi seznanjeni z materiali plasti, tako da se pri končni konstrukciji plošče izognemo napakam. Ne pozabite, da mora dokumentacija vsebovati:

1. Vrstni red posameznih plasti (npr. zgornji signal, ozemljitvena ravnina, napajalna ravnina, spodnji signal).
2. Material vsake plasti (npr. FR-4, prepreg, baker).
3. Debelina vsake plasti.
4. Skupna debelina plošče.

DRCS

Preverjanja pravil načrtovanja (DRC) so avtomatizirani postopki preverjanja, ki delujejo prek platform programske opreme za načrtovanje. Odkrivajo napake v načrtovanju. Zaradi ugotovljenih napak v načrtovanju lahko nastanejo težave pri proizvodnji.

Začetek preverjanj pravil načrtovanja (DRC) v zgodnjih fazah načrtovanja ustvarja znatne koristi. Preverjanja pravil načrtovanja pomagajo preprečiti drage popravke in skrajšati čas načrtovanja. Primeri preverjanj DRC vključujejo:

• Širina in razmik sledi.
• Preko velikosti in razmika.
• Razmik med komponentami in robom plošče.
• Velikost obročastega obroča okoli prehodnih in skoznjih lukenj.

Vzdrževanje preglednih dialogov s proizvajalci se je izkazalo za zelo pomembno. Ta pristop zmanjšuje komunikacijske napake, kar vodi do učinkovitih proizvodnih rezultatov. Bistvene informacije za komunikacijo vključujejo:

Podrobnosti o zlaganju plasti.

Kritične dimenzije in tolerance. Te določajo sprejemljiva odstopanja v velikosti in obliki.

Vse posebne proizvodne zahteve. Ta specifikacija plošče uporablja natančne površinske obdelave skupaj s funkcijami za nadzor impedance in vzdržuje nadzorovano globino vrtanja.

Prednostne oblike zapisa datotek. Z izbiro teh prednostnih oblik zapisa datotek dosežete brezhibno združljivost in hkrati odpravite tveganje težav s pretvorbo oblik zapisa.

Dokumentacija mora vsebovati posebna navodila ali oblikovne opombe. Te informacije opisujejo bistvene komponente in način njihove sestave.

Redno komuniciranje

Redna komunikacija med proizvodnim procesom. Redna komunikacija preprečuje težave in vprašanja v proizvodnji.

zaključek

Proizvodnja tiskanih vezij za pravilno delovanje potrebuje standardizirane formate datotek. Razumevanje teh formatov je ključnega pomena. Poleg tega so bistvene najboljše prakse. Vzdrževanje jasne komunikacije s proizvajalci je ena vaših bistvenih nalog. Izvajanje popolnih validacij skupaj s skrbnim nadzorom različic pomaga preprečiti napake. Članek je bil napisan z namenom, da vam pomaga razumeti osnovne koncepte.