Προκειμένου να αναπληρώσει το ελάττωμα που ο Gerber, ο παραδοσιακός PCB πρότυπο δεδομένων, δεν μπορεί να ανταλλάξει δεδομένα με δύο τρόπους, εισάγονται τρεις υποψήφιες μορφές νέου προτύπου δεδομένων PCB: το GenCAM της IPC, το ODB + + του Valor και το EDIF400 της ΜΠΕ. Αναλύεται η ερευνητική πρόοδος της τεχνολογίας ανταλλαγής δεδομένων σχεδιασμού/κατασκευής PCB. Συζητείται η βασική τεχνολογία και η προοπτική τυποποίησης της ανταλλαγής δεδομένων PCB. Επισημαίνεται ότι ο τρέχων τρόπος μεταγωγής σημείου προς σημείο του σχεδιασμού και της κατασκευής PCB πρέπει να αλλάξει σε έναν μοναδικό ιδανικό τρόπο μεταγωγής.

Η ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Για περισσότερα από 20 χρόνια, η εγχώρια και η ξένη ηλεκτρονική βιομηχανία σχεδιασμού/κατασκευής λαμβάνει χώρα με τσιπ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC) υψηλής τεχνολογίας, πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος υψηλής ταχύτητας (PCB), PCB) και τεχνολογία Electronic Design Automation (EDA). Ως υποσύστημα ηλεκτρονικών προϊόντων, το PCB διαδραματίζει το ρόλο της μονάδας βασικής μονάδας στη βιομηχανία ηλεκτρονικών κατασκευών. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, ο κύκλος σχεδιασμού ηλεκτρονικών προϊόντων αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 60% του συνόλου του κύκλου ανάπτυξης και παραγωγής. Και το 80% ~ 90% του κόστους καθορίζεται στο σχεδιασμό του υποσυστήματος τσιπ και PCB. Τα δεδομένα σχεδιασμού/κατασκευής PCB παράγονται από ηλεκτρονικούς σχεδιαστές χρησιμοποιώντας εργαλεία EDA, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής, της συναρμολόγησης και της δοκιμής PCB. Το πρότυπο μορφοποίησης δεδομένων PCB είναι μια περιγραφική γλώσσα για τη ρύθμιση του σχεδιασμού διάταξης PCB, η οποία χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση μεταφοράς δεδομένων μεταξύ εργαλείων ή σχεδιαστών EDA, ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ σχημάτων και διάταξης και απρόσκοπτης σύνδεσης μεταξύ δοκιμής σχεδιασμού και κατασκευής.

Το Gerber είναι το de facto πρότυπο βιομηχανίας δεδομένων PCB και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως. Από το πρωτότυπο Gerber το 1970 έως το Gerber 274X το 1992, ορισμένες πληροφορίες που σχετίζονται με την επεξεργασία και τη συναρμολόγηση PCB δεν μπορούν να εκφραστούν ή να συμπεριληφθούν σε μορφή Ger2ber για όλο και πιο περίπλοκα σχέδια, όπως ο τύπος πλακέτας PCB, το μεσαίο πάχος και οι παράμετροι διεργασίας. Ειδικά μετά την παράδοση του αρχείου Gerber στον επεξεργαστή PCB, προβλήματα όπως η σύγκρουση κανόνων σχεδίασης εντοπίζονται συχνά μέσω του ελέγχου του εφέ σχεδίασης φωτός. Αυτή τη στιγμή, είναι απαραίτητο να επιστρέψετε στο τμήμα σχεδιασμού για να αναδημιουργήσετε το αρχείο Gerber πριν από την επεξεργασία PCB. Αυτό το είδος επανεργασίας καταλαμβάνει το 30% του κύκλου ανάπτυξης και το πρόβλημα είναι ότι το Gerber είναι μια μονόδρομη μεταφορά δεδομένων και όχι αμφίδρομη ανταλλαγή δεδομένων. Η έξοδος του Gerber από την επικρατούσα τάση των μορφών PCB είναι προφανές, αλλά δεν είναι ακόμη σαφές ποιο θα αντικαταστήσει το Gerber ως το πρότυπο επόμενης γενιάς για δεδομένα PCB.

Ένα νέο πρότυπο ανταλλαγής δεδομένων PCB σχεδιάζεται ενεργά στο εξωτερικό και οι τρεις αναγνωρισμένες μορφές υποψηφίων είναι: Το InsTItute for Packaging and Interconnect, IPC), Generic Computer Aided Manufacturing (GenCAM), Val2or’S ODB + + και Electronic Indus2tries Association, EDIF400 ΜΠΕ). Η εστίαση στα πρότυπα έρχεται καθώς εκατομμύρια δολάρια έχουν χαθεί τα τελευταία χρόνια λόγω κακής ανταλλαγής δεδομένων. Αναφέρεται ότι περισσότερο από το 3% του κόστους επεξεργασίας των τυπωμένων πινάκων σπαταλάται κάθε χρόνο για την επεξεργασία και την επικύρωση δεδομένων. Με άλλα λόγια, δισεκατομμύρια δολάρια σπαταλούνται για ολόκληρη τη βιομηχανία ηλεκτρονικών κάθε χρόνο! Εκτός από την άμεση σπατάλη, οι επαναλαμβανόμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ σχεδιαστών και κατασκευαστών καταναλώνουν πολλή ενέργεια και χρόνο λόγω μη τυπικών δεδομένων. Για την κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών χαμηλού περιθωρίου, αυτό είναι ένα άλλο αόρατο κόστος.

Το IPC GenCAM είναι ένα σχέδιο προτύπου ανταλλαγής δεδομένων σχεδιασμού/κατασκευής PCB που αναπτύχθηκε από την IPC, το οποίο είναι το διαπιστευμένο ερευνητικό ινστιτούτο τυποποίησης για PCB από το ANSI. Το επίσημο έγγραφο της GEN-CAM ονομάζεται IPC-2511 και περιέχει πολλά υποπρότυπα της σειράς IPC-2510 (IPC-2512 έως IPC-2518). Τα πρότυπα της σειράς Ipc-2510 βασίζονται στη μορφή GenCAD (που εισήχθη από τη Mitron) και τα υπο-πρότυπα αλληλοεξαρτώνται. Η τεκμηρίωση αυτού του προτύπου περιλαμβάνει πληροφορίες για τον τύπο πλακέτας, το pad, το patch, το ένθετο, τη γραμμή σήματος κ.λπ. Σχεδόν όλες οι πληροφορίες επεξεργασίας PCB μπορούν να ληφθούν από τις παραμέτρους GenCAM.

Η δομή αρχείων της GenCAM δίνει πρόσβαση στα δεδομένα τόσο στους σχεδιαστές όσο και στους μηχανικούς κατασκευής. Στην έξοδο δεδομένων προς τον κατασκευαστή, τα δεδομένα μπορούν επίσης να επεκταθούν, όπως η προσθήκη ανοχών που επιτρέπονται από τη διαδικασία επεξεργασίας, η παροχή πολλαπλών πληροφοριών για την κατασκευή πάνελ κ.λπ. Το GenCAM υιοθετεί τη μορφή ASC ⅱ και υποστηρίζει 14 γραφικά σύμβολα. Το GenCAM περιλαμβάνει συνολικά 20 ενότητες πληροφοριών που περιγράφουν λεπτομερώς τις απαιτήσεις σχεδιασμού και τις λεπτομέρειες κατασκευής. Κάθε ενότητα εκφράζει μια συνάρτηση ή μια ανάθεση. Η τάξη γνώσης MAssembly SMT εισάγει επαγγελματικές γνώσεις SMT στην καθομιλουμένη γλώσσα. Maxam Technology, ο πρώτος πίνακας δειγμάτων PCB (MaxAM knowledge classroom), προμήθεια εξαρτημάτων και πάροχος υπηρεσίας μιας στάσης! Κάθε ενότητα είναι λογικά ανεξάρτητη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ξεχωριστό αρχείο. Οι 20 ενότητες πληροφοριών της GenCAM είναι: Κεφαλίδα, διαχείριση πληροφοριών παραγγελίας, Primitives, γραφικά, επίπεδα και συγκολλημένα μπλοκ Στοίβες, μοτίβα, πακέτα, οικογένειες και συσκευές. Συσκευές, Mechani2Cals, Components, routes, Power, Testconnects, Boards, Panels, FlxTUR Es), σχέδια και αλλαγές.

Το GenCAM επιτρέπει στις παραπάνω 20 ενότητες πληροφοριών να εμφανίζονται μόνο μία φορά στο αρχείο, παρέχοντας διαφορετικές πληροφορίες στη διαδικασία κατασκευής μέσω αλλαγών σε συνδυασμό. Η GenCAM διατηρεί την ιεραρχία και τη δομή της σημασιολογίας πληροφοριών και κάθε κατασκευαστική συσκευή επεξεργάζεται μόνο το περιεχόμενο της ενότητας πληροφοριών που σχετίζεται με τη δουλειά της.

Οι προηγούμενες εκδόσεις των αρχείων GenCAM 2.0 συμμορφώνονται με τους κανόνες κανονικής φόρμας (BNF) της bacos. Το GenCAM 2.0 υιοθετεί το πρότυπο μορφής αρχείου XML και το σχήμα XML, αλλά το βασικό μοντέλο πληροφοριών στο IPC-2511A δεν έχει αλλάξει σχεδόν καθόλου. Η νέα έκδοση επανέγραψε μόνο την οργάνωση των πληροφοριών, αλλά το περιεχόμενο των πληροφοριών δεν έχει αλλάξει.

Προς το παρόν, πολλοί προμηθευτές λογισμικού CAM της EDA και του PCB υποστηρίζουν το GenCAM ως μορφή ανταλλαγής δεδομένων. Αυτές οι εταιρείες EDA περιλαμβάνουν Mentor, Cadence, Zuken, OrCAD, PADS και Veribest. Οι προμηθευτές λογισμικού PCB CAM περιλαμβάνουν τις ACT, IGI, Mitron, RouterSolutions, Wise Software και GraphiCode, κ.λπ.

Η Valor ODB + + Open Data Base (ODB + +), που κυκλοφόρησε από την Israel Valor Computing Systems, επιτρέπει την ενσωμάτωση κανόνων σχεδίασης για την κατασκευή (DFM) στη διαδικασία σχεδιασμού. Το ODB + + χρησιμοποιεί επεκτάσιμη μορφή ASC to για την αποθήκευση όλων των μηχανικών δεδομένων που είναι απαραίτητα για την κατασκευή και τη συναρμολόγηση PCB σε μια ενιαία βάση δεδομένων. Μια ενιαία βάση δεδομένων περιέχει γραφικά, πληροφορίες γεωτρήσεων, καλωδιώσεις, εξαρτήματα, λίστες δικτύου, προδιαγραφές, σχέδια, ορισμούς μηχανικής διαδικασίας, συναρτήσεις αναφοράς, αποτελέσματα ECO και DFM κ.λπ. Οι σχεδιαστές μπορούν να ενημερώσουν αυτές τις βάσεις δεδομένων κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του DFM για να εντοπίσουν πιθανά προβλήματα διάταξης και καλωδίωσης πριν από τη συναρμολόγηση.

Το ODB + + είναι μια αμφίδρομη μορφή που επιτρέπει τη μετάδοση δεδομένων προς τα κάτω. Μόλις τα δεδομένα σχεδιασμού μεταφερθούν στο κατάστημα PCB σε μορφή ASC ⅱ, ο επεξεργαστής μπορεί να πραγματοποιήσει λειτουργίες διαδικασίας όπως αντιστάθμιση χάραξης, απεικόνιση πίνακα, διάτρηση εξόδου, καλωδίωση και φωτογραφία.

Το ODB + + υιοθετεί πιο έξυπνη ρητή δομή, τα συγκεκριμένα μέτρα είναι: (1) συμπεριλαμβανομένης της σύνθετης αντίστασης, της επιχρυσωμένης/μη επιχρυσωμένης οπής, του συγκεκριμένου στρώματος πλάκας σύνδεσης οπών και άλλων χαρακτηριστικών του συστήματος. (2) Χρησιμοποιήστε το WYSIWYG για να εξαλείψετε τη διφορούμενη περιγραφή πληροφοριών. ③ Τα χαρακτηριστικά όλων των αντικειμένων βρίσκονται στο επίπεδο ενός μόνο χαρακτηριστικού. ④ Μοναδικός ορισμός επιπέδου πλάκας και ακολουθίας. Ακριβής συσκευασία συσκευής και μοντελοποίηση καρφίτσας. ⑥ Υποστηρίξτε την ενσωμάτωση δεδομένων BOM.

Το ODB + + χρησιμοποιεί μια τυπική δομή αρχείου που αντιπροσωπεύει ένα σχέδιο ως δέντρο διαδρομής αρχείου, με μια σειρά υποφακέλων που περιέχουν σχετικές πληροφορίες σχεδίασης κάτω από το φάκελο σχεδίασης. Το δέντρο διαδρομής μπορεί να μεταφερθεί μεταξύ διαφορετικών συστημάτων χωρίς απώλεια δεδομένων. Αυτή η δομή δέντρου επιτρέπει την ανάγνωση και εγγραφή μεμονωμένων δεδομένων στο σχέδιο χωρίς να διαβάζετε και να γράφετε ολόκληρο το μεγάλο αρχείο, σε αντίθεση με ένα μεγάλο αρχείο. Τα 13 επίπεδα του δέντρου διαδρομής αρχείων ODB ++ είναι βήματα, μήτρα, σύμβολα, στοίβες, φόρμες εργασίας και εργασία Ροές, χαρακτηριστικά, πίνακες διαφράγματος, είσοδος, έξοδος, χρήστης, επέκταση, αρχείο καταγραφής κ.λπ.

Ένα κανονικό σχέδιο ODB + + μπορεί να περιέχει έως 53 αρχεία σχεδίασης στον παραπάνω φάκελο, συν 2 ακόμη αρχεία στο σχεδιασμό βιβλιοθήκης ODB + +. Το ODB + + υποστηρίζει συνολικά 26 τυπικά σύμβολα γραφικών.

Λόγω της ιδιαιτερότητας του σχεδιασμού PCB, ορισμένα μεγάλα αρχεία στη βάση δεδομένων δεν είναι κατάλληλα για δομημένη αποθήκευση. Για το σκοπό αυτό, το ODB + + χρησιμοποιεί ένα στυλ αρχείου εγγραφής κειμένου σε γραμμές, με κάθε γραμμή να περιέχει πολλά bits πληροφοριών που χωρίζονται με διαστήματα. Η σειρά των γραμμών σε ένα αρχείο είναι σημαντική και μια συγκεκριμένη γραμμή μπορεί να απαιτεί οι επόμενες γραμμές να ακολουθούν μια συγκεκριμένη φόρμα παραγγελίας. Ο χαρακτήρας στην αρχή κάθε γραμμής καθορίζει τον τύπο πληροφοριών που περιγράφει η γραμμή.

Το Valor κυκλοφόρησε στο κοινό το 1997. Το 2000, κυκλοφόρησε το υποστηριζόμενο πρότυπο XML ODB + + (X) 1.0. Το ODB + + (X) 3.1A κυκλοφόρησε το 2001. Το ODB + + (X) ξαναγράφει την οργάνωση πληροφοριών του ODB + + για να διευκολύνει την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ σχεδιασμού και κατασκευής, ενώ το μοντέλο πληροφοριών του δεν αλλάζει πολύ. Ένα αρχείο ODB + + (X) περιέχει έξι μεγάλα θυγατρικά στοιχεία, Δηλαδή, περιεχόμενο (ODX-contents), Bill of Materials (ODX-BOM), Εξουσιοδοτημένος προμηθευτής (ODX-AVL), Auxiliary design (ODX-CAD), πληροφορίες παροχής (ODX-Logistics -HEADER) και αλλαγή (ODX-HistoryREC ), και τα λοιπά. Για να σχηματίσετε ένα στοιχείο υψηλού επιπέδου (ODX).

Οι προμηθευτές λογισμικού της EDA όπως οι Cadence, Mentor, PADS, VeriBest και Zuken, μεταξύ άλλων, έχουν αρχίσει να υποστηρίζουν ODB + + / ODB + + (X). Οι προμηθευτές λογισμικού PCB CAM όπως οι Mitron, FABmaster, Unicam και Graphic έχουν επίσης υιοθετήσει την τεχνολογία ODB + +. Μεταξύ αυτών των εταιρειών λογισμικού, σχηματίζεται η συμμαχία χρηστών Valor. Εφόσον ανταλλάσσονται δεδομένα EDA και υποβάλλονται σε επεξεργασία ουδέτερα αρχεία, μπορούν να δημιουργηθούν προγράμματα οδήγησης συσκευών και προγράμματα ανίχνευσης.

EIA EDIF400 Electronic Design InterchangeFormat (EDIF) αναπτύχθηκε και δημοσιεύτηκε από την EIA.Είναι στην πραγματικότητα ένα σχέδιο περιγραφής γλώσσας μοντελοποίησης. Το EDIF είναι ένα δομημένο αρχείο κειμένου ASC with με λειτουργία περιγραφής BNF. Οι εκδόσεις του EDIF300 και νεότερες χρησιμοποιούν τη γλώσσα μοντελοποίησης πληροφοριών EXPRESS3. Το EDIF300 περιγράφει πληροφορίες που περιλαμβάνουν πληροφορίες ιεραρχίας, πληροφορίες συνδεσιμότητας, πληροφορίες βιβλιοθήκης, πληροφορίες γραφικών, πληροφορίες ασταθούς αντικειμένου, πληροφορίες διαχείρισης σχεδιασμού, πληροφορίες συμπεριφοράς μονάδων, πληροφορίες προσομοίωσης και πληροφορίες σχολιασμού.