Um den Mangel auszugleichen, den Gerber, die traditionelle PCB Datenstandard, Daten nicht auf zwei Arten austauschen können, werden drei Kandidatenformate des neuen PCB-Datenstandards eingeführt: GenCAM von IPC, ODB + + von Valor und EDIF400 von EIA. Der Forschungsfortschritt der PCB-Design-/Fertigungs-Datenaustauschtechnologie wird analysiert. Die Schlüsseltechnologie und die Standardisierungsperspektive des PCB-Datenaustauschs werden diskutiert. Es wird darauf hingewiesen, dass der derzeitige Punkt-zu-Punkt-Schaltmodus des PCB-Designs und der PCB-Herstellung in einen einzigen idealen Schaltmodus geändert werden muss.

Die Einleitung

Seit mehr als 20 Jahren wird die in- und ausländische Elektronikdesign- / Fertigungsindustrie von High-End-Chips mit integrierten Schaltungen (IC), Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten (PCB), PCB) und Electronic Design Automation (EDA)-Technologie. Als Teilsystem elektronischer Produkte spielt PCB die Rolle der Kernmoduleinheit in der elektronischen Fertigungsindustrie. Laut Statistik macht der Designzyklus elektronischer Produkte mehr als 60 % des gesamten Entwicklungs- und Produktionszyklus aus; Und 80 % ~ 90 % der Kosten werden durch das Design des Chip- und PCB-Subsystems bestimmt. PCB-Design-/Fertigungsdaten werden von Elektronikdesignern mit EDA-Tools generiert, einschließlich Fertigung, Bestückung und Test von PCB. Der PCB-Datenformat-Standard ist eine beschreibende Sprache zur Regulierung des PCB-Layout-Designs, die verwendet wird, um den Datentransfer zwischen EDA-Tools oder Designern, den Datenaustausch zwischen Schaltplänen und Layout und die nahtlose Verbindung zwischen Design und Fertigungstest zu realisieren.

Gerber ist der De-facto-Industriestandard für PCB-Daten und wird immer noch häufig verwendet. Vom Gerber-Prototyp 1970 bis zum Gerber 274X im Jahr 1992 können einige Informationen zur Leiterplattenverarbeitung und -bestückung für immer komplexer werdende Designs, wie Leiterplattentyp, mittlere Dicke und Prozessparameter, nicht im Ger2ber-Format ausgedrückt oder aufgenommen werden. Insbesondere nachdem die Gerber-Datei an den PCB-Prozessor übergeben wurde, werden durch die Überprüfung des Lichtzeichnungseffekts häufig Probleme wie Konflikte mit Designregeln gefunden. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, zur Designabteilung zurückzukehren, um die Gerber-Datei vor der PCB-Verarbeitung neu zu generieren. Diese Art von Nacharbeit nimmt 30 % des Entwicklungszyklus ein, und das Problem ist, dass Gerber eine unidirektionale Datenübertragung ist, kein bidirektionaler Datenaustausch. Der Ausstieg von Gerber aus dem Mainstream der PCB-Formate ist eine Selbstverständlichkeit, aber es ist noch nicht klar, welcher Gerber als Standard der nächsten Generation für PCB-Daten ablösen wird.

Ein neuer PCB-Datenaustauschstandard wird im Ausland aktiv geplant und die drei anerkannten Kandidatenformate sind: Das Institut für Verpackung und Verbindung, IPC), Generic Computer Aided Manufacturing (GenCAM), Val2or’S ODB + + und Electronic Indus2tries AssociaTIon, EDIF400 UVP). Der Fokus auf Standards liegt darin, dass in den letzten Jahren aufgrund des schlechten Datenaustauschs Millionen von Dollar verloren gegangen sind. Es wird berichtet, dass jedes Jahr mehr als 3% der Verarbeitungskosten von Leiterplatten für die Verarbeitung und Validierung von Daten verschwendet werden. Mit anderen Worten, jedes Jahr werden Milliarden von Dollar für die gesamte Elektronikindustrie verschwendet! Neben dem direkten Abfall verbrauchen wiederholte Interaktionen zwischen Designern und Herstellern aufgrund nicht standardisierter Daten viel Energie und Zeit. Für die Elektronikfertigung mit geringen Margen ist dies ein weiterer unsichtbarer Kostenfaktor.

IPC GenCAM ist ein Entwurf des PCB-Design-/Fertigungs-Datenaustauschstandards, der von IPC entwickelt wurde, dem ANSI-akkreditierten Standardisierungsforschungsinstitut für PCB. Das offizielle Dokument von GEN-CAM trägt den Namen IPC-2511 und enthält mehrere Unterstandards der IPC-2510-Reihe (IPC-2512 bis IPC-2518). Die Standards der Ipc-2510-Serie basieren auf dem GenCAD-Format (eingeführt von Mitron), und die Unterstandards sind voneinander abhängig. Die Dokumentation dieses Standards umfasst die Informationen zu Platinentyp, Pad, Patch, Insert, Signalleitung usw. Fast alle Informationen zur PCB-Verarbeitung können aus GenCAM-Parametern gewonnen werden.

Die Dateistruktur von GenCAM ermöglicht sowohl Designern als auch Fertigungsingenieuren den Zugriff auf die Daten. Bei der Datenausgabe an den Hersteller können die Daten auch erweitert werden, z. GenCAM verwendet das ASC ⅱ-Format und unterstützt 14 grafische Symbole. GenCAM enthält insgesamt 20 Informationsabschnitte mit detaillierten Angaben zu Konstruktionsanforderungen und Herstellungsdetails. Jeder Abschnitt drückt eine Funktion oder eine Zuweisung aus. Die MAssembly SMT-Wissensklasse vermittelt professionelles SMT-Wissen in der Umgangssprache. Maxam Technology, die erste PCB (MaxAM Knowledge Classroom) Musterplatine, Komponentenbeschaffung und Patch-Dienstleister aus einer Hand! Jeder Abschnitt ist logisch unabhängig und kann als separate Datei verwendet werden. Die 20 Informationsabschnitte von GenCAM sind: Kopfzeile, Bestellinformationsverwaltung, Primitive, Grafiken, Schichten und geschweißte Blöcke Stapel, Muster, Pakete, Familien und Geräte. Geräte, Mechani2Cals, Komponenten, Routen, Power, Testconnects, Boards, Panels, FlxTUR Es), Zeichnungen und Änderungen.

GenCAM lässt zu, dass die oben genannten 20 Informationsabschnitte nur einmal in der Datei erscheinen und dem Herstellungsprozess durch Änderungen in Kombination unterschiedliche Informationen zur Verfügung stellen. GenCAM bewahrt die Hierarchie und Struktur der Informationssemantik, und jedes Fertigungsgerät verarbeitet nur den Inhalt des Informationsabschnitts, der für seine Aufgabe relevant ist.

Frühere Versionen von GenCAM 2.0-Dateien entsprechen den bacos Normal Form (BNF)-Regeln. GenCAM 2.0 übernimmt den XML-Dateiformatstandard und das XML-Schema, aber das grundlegende Informationsmodell in IPC-2511A hat sich kaum geändert. Die neue Version hat nur die Organisation der Informationen neu geschrieben, aber der Inhalt der Informationen hat sich nicht geändert.

Derzeit unterstützen viele CAM-Softwareanbieter von EDA und PCB GenCAM als Datenaustauschformat. Zu diesen EDA-Unternehmen gehören Mentor, Cadence, Zuken, OrCAD, PADS und Veribest. Zu den Anbietern von PCB-CAM-Software gehören ACT, IGI, Mitron, RouterSolutions, Wise Software und GraphiCode usw.

Die von Israel Valor Computing Systems ins Leben gerufene Valor ODB + + Open Data Base (ODB + +) ermöglicht die Einbindung von Design for Manufacturing (DFM)-Regeln in den Designprozess. ODB++ verwendet das erweiterbare ASC ⅱ-Format, um alle für die Leiterplattenherstellung und -bestückung erforderlichen Konstruktionsdaten in einer einzigen Datenbank zu speichern. Eine einzige Datenbank enthält Grafiken, Bohrinformationen, Verkabelung, Komponenten, Netzlisten, Spezifikationen, Zeichnungen, Konstruktionsprozessdefinitionen, Berichtsfunktionen, ECO- und DFM-Ergebnisse usw. Konstrukteure können diese Datenbanken während des DFM-Designs aktualisieren, um potenzielle Layout- und Verdrahtungsprobleme vor der Montage zu identifizieren.

ODB++ ist ein bidirektionales Format, mit dem Daten nach unten und nach oben weitergegeben werden können. Sobald die Designdaten im ASC ⅱ-Format an den PCB-Shop übertragen wurden, kann der Prozessor Prozessoperationen wie Ätzkompensation, Panel-Imaging, Output-Bohren, Verdrahtung und Fotografie durchführen.

ODB + + nimmt eine intelligentere explizite Struktur an, spezifische Maßnahmen sind: (1) einschließlich Impedanz, vergoldetes/nicht vergoldetes Loch, spezifische Lochverbindungsplattenschicht und andere Systemattribute; (2) WYSIWYG verwenden, um mehrdeutige Informationsbeschreibungen zu beseitigen; ③ Die Attribute aller Objekte befinden sich auf der Einzelobjektebene; ④ Einzigartige Plattenschicht- und Sequenzdefinition; Präzise Geräteverpackung und Pin-Modellierung; ⑥ Unterstützen Sie die Einbettung von Stücklistendaten.

ODB++ verwendet eine Standarddateistruktur, die ein Design als Dateipfadbaum darstellt, mit einer Reihe von Unterordnern, die verwandte Designinformationen unter dem Designordner enthalten. Der Pfadbaum kann ohne Datenverlust zwischen verschiedenen Systemen migriert werden. Diese Baumstruktur ermöglicht es, einige Daten im Design einzeln zu lesen und zu schreiben, ohne die gesamte große Datei zu lesen und zu schreiben, im Gegensatz zu einer einzelnen großen Datei. Die 13 Ebenen des ODB ++-Dateipfadbaums sind Schritte, Matrix, Symbole, Stapel, Arbeitsformulare und Arbeit Flüsse, Attribute, Aperture-Tabellen, Eingabe, Ausgabe, Benutzer, Erweiterung, Protokoll usw.

Ein normales ODB++-Design kann bis zu 53 Designdateien im obigen Ordner enthalten, plus 2 weitere Dateien im ODB++-Bibliotheksdesign. ODB++ unterstützt insgesamt 26 Standard-Grafiksymbole.

Aufgrund der Besonderheiten des PCB-Designs sind einige große Dateien in der Datenbank nicht für eine strukturierte Speicherung geeignet. Zu diesem Zweck verwendet ODB + + einen Dateistil zum Aufzeichnen von Text in Zeilen, wobei jede Zeile mehrere durch Leerzeichen getrennte Informationsbits enthält. Die Reihenfolge der Zeilen in einer Datei ist wichtig, und eine bestimmte Zeile kann erfordern, dass nachfolgende Zeilen einer bestimmten Reihenfolge folgen. Das Zeichen am Anfang jeder Zeile definiert die Art der Information, die die Zeile beschreibt.

Valor wurde 1997 der Öffentlichkeit vorgestellt. Im Jahr 2000 wurde der von ODB + + (X) 1.0 unterstützte XML-Standard veröffentlicht. ODB + + (X) 3.1A wurde 2001 veröffentlicht. ODB++ (X) schreibt die Informationsorganisation von ODB++ um, um den Datenaustausch zwischen Konstruktion und Fertigung zu erleichtern, während sich an seinem Informationsmodell nicht viel ändert. Eine ODB + + (X)-Datei enthält sechs große untergeordnete Elemente, Das heißt Inhalt (ODX-Inhalte), Stückliste (ODX-BOM), Autorisierter Lieferant (ODX-AVL), Hilfskonstruktion (ODX-CAD), Lieferinformationen (ODX-Logistics -HEADER) und Änderung (ODX-HistoryREC ), etc. Um ein High-Level-Element (ODX) zu bilden.

EDA-Softwareanbieter wie unter anderem Cadence, Mentor, PADS, VeriBest und Zuken haben damit begonnen, ODB + + / ODB + + (X) zu unterstützen. Anbieter von PCB-CAM-Software wie Mitron, FABmaster, Unicam und Graphic haben ebenfalls die ODB++-Technologie übernommen. Unter diesen Softwareunternehmen wird die Valor User Alliance gebildet. Solange EDA-Daten ausgetauscht und neutrale Dateien verarbeitet werden, können Gerätetreiber und Erkennungsprogramme gebildet werden.

EIA EDIF400 Electronic Design InterchangeFormat (EDIF) wurde von EIA entwickelt und veröffentlicht.Es ist eigentlich ein Modellierungssprachen-Beschreibungsschema. EDIF ist eine strukturierte ASC ⅱ-Textdatei mit BNF-Beschreibungsmodus. Versionen von EDIF300 und höher verwenden die Informationsmodellierungssprache EXPRESS3. EDIF300 beschreibt Informationen einschließlich Hierarchieinformationen, Konnektivitätsinformationen, Bibliotheksinformationen, Grafikinformationen, instanziierbare Objektinformationen, Designmanagementinformationen, Modulverhaltensinformationen, Simulationsinformationen und Anmerkungsinformationen.