เพื่อชดเชยข้อบกพร่องที่ Gerber ดั้งเดิม PCB มาตรฐานข้อมูล ไม่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลได้สองวิธี มีการนำเสนอรูปแบบตัวเลือกสามรูปแบบของมาตรฐานข้อมูล PCB ใหม่ ได้แก่ GenCAM ของ IPC, ODB + + ของ Valor และ EDIF400 ของ EIA วิเคราะห์ความก้าวหน้าของการวิจัยเทคโนโลยีการออกแบบ/การผลิต PCB แลกเปลี่ยนข้อมูล มีการกล่าวถึงเทคโนโลยีหลักและแนวโน้มมาตรฐานของการแลกเปลี่ยนข้อมูล PCB ชี้ให้เห็นว่าโหมดการสลับแบบจุดต่อจุดปัจจุบันของการออกแบบและการผลิต PCB ต้องเปลี่ยนเป็นโหมดการสลับในอุดมคติเดียว

การแนะนำตัว

เป็นเวลากว่า 20 ปีที่อุตสาหกรรมการออกแบบ/การผลิตอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศและต่างประเทศเกิดขึ้นจากชิปวงจรรวม (IC) ระดับไฮเอนด์ แผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง (PCB) PCB) และเทคโนโลยี Electronic Design AutomaTion (EDA) ในฐานะที่เป็นระบบย่อยของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ PCB มีบทบาทเป็นหน่วยโมดูลหลักในอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ ตามสถิติ วงจรการออกแบบของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีสัดส่วนมากกว่า 60% ของวงจรการพัฒนาและการผลิตทั้งหมด และ 80% ~ 90% ของต้นทุนจะถูกกำหนดในการออกแบบชิปและระบบย่อย PCB ข้อมูลการออกแบบ/การผลิต PCB สร้างขึ้นโดยนักออกแบบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เครื่องมือ EDA รวมถึง fabricaTIon การประกอบ และการทดสอบ PCB มาตรฐานรูปแบบข้อมูล PCB เป็นภาษาอธิบายเพื่อควบคุมการออกแบบเลย์เอาต์ PCB ซึ่งใช้ในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเครื่องมือหรือนักออกแบบของ EDA การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างแผนผังและเลย์เอาต์ และการเชื่อมต่อที่ไร้รอยต่อระหว่างการออกแบบและการทดสอบการผลิต

Gerber เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมข้อมูล PCB โดยพฤตินัยและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย จากต้นแบบ Gerber ในปี 1970 ถึง Gerber 274X ในปี 1992 ข้อมูลบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลและการประกอบ PCB ไม่สามารถแสดงหรือรวมไว้ในรูปแบบ Ger2ber สำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ประเภทของบอร์ด PCB ความหนาปานกลาง และพารามิเตอร์กระบวนการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่ไฟล์ Gerber ถูกส่งไปยังโปรเซสเซอร์ PCB ปัญหาต่างๆ เช่น ข้อขัดแย้งของกฎการออกแบบมักพบได้จากการตรวจสอบเอฟเฟกต์การวาดแสง ในเวลานี้ จำเป็นต้องกลับไปที่แผนกออกแบบเพื่อสร้างไฟล์ Gerber ใหม่ก่อนประมวลผล PCB การทำงานซ้ำประเภทนี้ใช้เวลาถึง 30% ของวงจรการพัฒนา และปัญหาคือ Gerber เป็นการถ่ายโอนข้อมูลทางเดียว ไม่ใช่การแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบสองทาง การออกจากรูปแบบ PCB หลักของ Gerber เป็นข้อสรุปก่อนหน้านี้ แต่ยังไม่ชัดเจนซึ่งจะแทนที่ Gerber เป็นมาตรฐานรุ่นต่อไปสำหรับข้อมูล PCB

มาตรฐานการแลกเปลี่ยนข้อมูล PCB ใหม่กำลังมีการวางแผนอย่างแข็งขันในต่างประเทศและรูปแบบผู้สมัครที่ได้รับการยอมรับสามรูปแบบคือ: InsTItute สำหรับบรรจุภัณฑ์และการเชื่อมต่อระหว่างกัน IPC), Generic Computer Aided Manufacturing (GenCAM), Val2or’S ODB + + และ Electronic Indus2tries AssociaTIon, EDIF400 EIA) การให้ความสำคัญกับมาตรฐานเกิดขึ้นเนื่องจากเงินหลายล้านดอลลาร์หายไปในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ไม่ดี มีรายงานว่าในแต่ละปีมากกว่า 3% ของค่าใช้จ่ายในการประมวลผลบอร์ดที่พิมพ์ออกมาจะสูญเปล่าไปกับการประมวลผลและตรวจสอบข้อมูล กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเสียเงินหลายพันล้านดอลลาร์ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดทุกปี! นอกจากของเสียโดยตรงแล้ว การโต้ตอบซ้ำๆ ระหว่างนักออกแบบและผู้ผลิตยังสิ้นเปลืองพลังงานและเวลาเป็นจำนวนมากเนื่องจากข้อมูลที่ไม่ได้มาตรฐาน สำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอัตรากำไรต่ำ นี่เป็นอีกหนึ่งต้นทุนที่มองไม่เห็น

IPC GenCAM เป็นพิมพ์เขียวของมาตรฐานการแลกเปลี่ยนข้อมูลการออกแบบ/การผลิต PCB ที่พัฒนาโดย IPC ซึ่งเป็นสถาบันวิจัยการกำหนดมาตรฐานที่ได้รับการรับรองจาก ANSI สำหรับ PCB เอกสารอย่างเป็นทางการของ GEN-CAM มีชื่อว่า IPC-2511 และมีมาตรฐานย่อยหลายประการของซีรีส์ IPC-2510 (IPC-2512 ถึง IPC-2518) มาตรฐานชุด Ipc-2510 เป็นไปตามรูปแบบ GenCAD (แนะนำโดย Mitron) และมาตรฐานย่อยจะขึ้นต่อกัน เอกสารประกอบของมาตรฐานนี้รวมถึงข้อมูลของประเภทบอร์ด, แพด, แพตช์, ตัวแทรก, สายสัญญาณ ฯลฯ ข้อมูลการประมวลผล PCB เกือบทั้งหมดสามารถหาได้จากพารามิเตอร์ GenCAM

โครงสร้างไฟล์ของ GenCAM ช่วยให้ทั้งนักออกแบบและวิศวกรการผลิตสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ ในการส่งข้อมูลออกไปยังผู้ผลิต ข้อมูลสามารถขยายได้ เช่น การเพิ่มค่าความคลาดเคลื่อนที่อนุญาตโดยกระบวนการประมวลผล การให้ข้อมูลที่หลากหลายสำหรับการผลิตแผง ฯลฯ GenCAM ใช้รูปแบบ ASC ⅱ และรองรับสัญลักษณ์กราฟิก 14 ตัว GenCAM ประกอบด้วยส่วนข้อมูลทั้งหมด 20 ส่วนที่มีรายละเอียดข้อกำหนดการออกแบบและรายละเอียดการผลิต แต่ละส่วนเป็นการแสดงออกถึงฟังก์ชันหรือการมอบหมาย คลาสความรู้ MAssembly SMT จะแนะนำความรู้ SMT แบบมืออาชีพในภาษาพูด Maxam Technology บอร์ดตัวอย่าง PCB (ห้องเรียนความรู้ MaxAM) แรก การจัดหาส่วนประกอบ และแก้ไขผู้ให้บริการแบบครบวงจร! แต่ละส่วนเป็นอิสระจากตรรกะและสามารถใช้เป็นไฟล์แยกกันได้ ส่วนข้อมูล 20 ส่วนของ GenCAM คือ: ส่วนหัว, การจัดการข้อมูลการสั่งซื้อ, พื้นฐาน, กราฟิก, เลเยอร์และบล็อกเชื่อม กอง รูปแบบ แพ็คเกจ ครอบครัว และอุปกรณ์ อุปกรณ์, Mechani2Cals, ส่วนประกอบ, เส้นทาง, กำลังไฟ, Testconnects, บอร์ด, แผง, FlxTUR Es) ภาพวาดและการเปลี่ยนแปลง

GenCAM อนุญาตให้ส่วนข้อมูล 20 ส่วนข้างต้นปรากฏเพียงครั้งเดียวในไฟล์ โดยให้ข้อมูลที่แตกต่างกันในกระบวนการผลิตผ่านการเปลี่ยนแปลงร่วมกัน GenCAM รักษาลำดับชั้นและโครงสร้างของความหมายของข้อมูล และอุปกรณ์การผลิตแต่ละเครื่องจะประมวลผลเฉพาะเนื้อหาส่วนข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับงานของตนเท่านั้น

ไฟล์ GenCAM 2.0 เวอร์ชันก่อนหน้าเป็นไปตามกฎ Bacos Normal Form (BNF) GenCAM 2.0 ใช้รูปแบบไฟล์ XML มาตรฐานและรูปแบบ XML แต่รูปแบบข้อมูลพื้นฐานใน IPC-2511A แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง เวอร์ชันใหม่เขียนใหม่เฉพาะการจัดระเบียบข้อมูล แต่เนื้อหาของข้อมูลไม่เปลี่ยนแปลง

ในปัจจุบัน ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ CAM หลายรายของ EDA และ PCB รองรับ GenCAM เป็นรูปแบบการแลกเปลี่ยนข้อมูล บริษัท EDA เหล่านี้ ได้แก่ Mentor, Cadence, Zuken, OrCAD, PADS และ Veribest ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ PCB CAM ได้แก่ ACT, IGI, Mitron, RouterSolutions, Wise Software และ GraphiCode เป็นต้น

Valor ODB + + Open Data Base (ODB + +) ที่เปิดตัวโดย Israel Valor Computing Systems อนุญาตให้รวมกฎการออกแบบสำหรับการผลิต (DFM) ไว้ในกระบวนการออกแบบ ODB + + ใช้รูปแบบ ASC ⅱ ที่ขยายได้เพื่อจัดเก็บข้อมูลวิศวกรรมทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการผลิตและการประกอบ PCB ในฐานข้อมูลเดียว ฐานข้อมูลเดียวประกอบด้วยกราฟิก ข้อมูลการเจาะ การเดินสายไฟ ส่วนประกอบ รายการเน็ต ข้อมูลจำเพาะ ภาพวาด คำจำกัดความของกระบวนการทางวิศวกรรม ฟังก์ชันการรายงาน ผลลัพธ์ ECO และ DFM เป็นต้น นักออกแบบสามารถอัปเดตฐานข้อมูลเหล่านี้ในระหว่างการออกแบบ DFM เพื่อระบุปัญหาเลย์เอาต์และสายไฟที่อาจเกิดขึ้นก่อนการประกอบ

ODB + + เป็นรูปแบบสองทิศทางที่ช่วยให้ข้อมูลถูกส่งผ่านขึ้นและลง เมื่อข้อมูลการออกแบบถูกถ่ายโอนไปยังร้าน PCB ในรูปแบบ ASC ⅱ โปรเซสเซอร์สามารถดำเนินการตามกระบวนการได้ เช่น การชดเชยการกัด การสร้างภาพแผง การเจาะเอาท์พุต การเดินสายไฟ และการถ่ายภาพ

ODB + + ใช้โครงสร้างที่ชัดเจนที่ชาญฉลาดมากขึ้น มาตรการเฉพาะคือ (1) รวมถึงอิมพีแดนซ์ รูเคลือบทอง/ไม่เคลือบทอง เลเยอร์แผ่นเชื่อมต่อรูเฉพาะ และคุณลักษณะอื่นๆ ของระบบ (2) ใช้ WYSIWYG เพื่อขจัดคำอธิบายข้อมูลที่คลุมเครือ ③ คุณลักษณะของวัตถุทั้งหมดอยู่ที่ระดับคุณลักษณะเดียว ④ชั้นแผ่นที่ไม่ซ้ำกันและคำจำกัดความของลำดับ; บรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ที่แม่นยำและการสร้างแบบจำลองพิน ⑥ รองรับการฝังข้อมูล BOM

ODB + + ใช้โครงสร้างไฟล์มาตรฐานที่แสดงการออกแบบเป็นแผนผังเส้นทางของไฟล์ โดยมีชุดของโฟลเดอร์ย่อยที่มีข้อมูลการออกแบบที่เกี่ยวข้องภายใต้โฟลเดอร์การออกแบบ สามารถย้ายแผนผังเส้นทางระหว่างระบบต่างๆ ได้โดยไม่สูญเสียข้อมูล โครงสร้างแบบต้นไม้นี้ช่วยให้ข้อมูลบางส่วนในการออกแบบสามารถอ่านและเขียนทีละไฟล์โดยไม่ต้องอ่านและเขียนไฟล์ขนาดใหญ่ทั้งหมด เมื่อเทียบกับไฟล์ขนาดใหญ่เพียงไฟล์เดียว โครงสร้างเส้นทางของไฟล์ ODB ++ 13 ชั้น ได้แก่ ขั้นตอน เมทริกซ์ สัญลักษณ์ สแต็กอัพ ฟอร์มการทำงาน และงาน โฟลว์ คุณสมบัติ ตารางรูรับแสง อินพุต เอาต์พุต ผู้ใช้ ส่วนขยาย บันทึก ฯลฯ

การออกแบบ ODB + + ปกติสามารถมีไฟล์การออกแบบได้ถึง 53 ไฟล์ในโฟลเดอร์ด้านบน และอีก 2 ไฟล์ในการออกแบบไลบรารี ODB + + ODB + + รองรับสัญลักษณ์กราฟิกมาตรฐานทั้งหมด 26 ตัว

เนื่องจากความพิเศษของการออกแบบ PCB ไฟล์ขนาดใหญ่บางไฟล์ในฐานข้อมูลจึงไม่เหมาะสำหรับการจัดเก็บข้อมูลแบบมีโครงสร้าง เพื่อจุดประสงค์นี้ ODB + + ใช้รูปแบบไฟล์ของการบันทึกข้อความในบรรทัด โดยแต่ละบรรทัดจะมีข้อมูลหลายบิตคั่นด้วย Spaces ลำดับของบรรทัดในไฟล์มีความสำคัญ และบรรทัดใดบรรทัดหนึ่งอาจกำหนดให้บรรทัดต่อมาต้องปฏิบัติตามแบบฟอร์มคำสั่งซื้อบางรายการ อักขระที่จุดเริ่มต้นของแต่ละบรรทัดกำหนดประเภทของข้อมูลที่บรรทัดอธิบาย

Valor เปิดตัวสู่สาธารณะในปี 1997 ในปี 2000 มาตรฐาน XML ที่รองรับ ODB + + (X) 1.0 ได้รับการเผยแพร่ ODB + + (X) 3.1A เปิดตัวในปี 2001 ODB + + (X) เขียนการจัดระเบียบข้อมูลของ ODB + + ใหม่เพื่ออำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างการออกแบบและการผลิต ในขณะที่รูปแบบข้อมูลของ ODB + + ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนัก ไฟล์ ODB + + (X) มีองค์ประกอบย่อยขนาดใหญ่หกองค์ประกอบ นั่นคือเนื้อหา (เนื้อหา ODX) รายการวัสดุ (ODX-BOM) ผู้จำหน่ายที่ได้รับอนุญาต (ODX-AVL) การออกแบบเสริม (ODX-CAD) ข้อมูลการจัดหา (ODX-Logistics -HEADER) และการเปลี่ยนแปลง (ODX-HistoryREC ) เป็นต้น เพื่อสร้างองค์ประกอบระดับสูง (ODX)

ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ EDA เช่น Cadence, Mentor, PADS, VeriBest และ Zuken ได้เริ่มรองรับ ODB + + / ODB + + (X) แล้ว ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ PCB CAM เช่น Mitron, FABmaster, Unicam และ Graphic ต่างก็นำเทคโนโลยี ODB + + มาใช้ ในบรรดาบริษัทซอฟต์แวร์เหล่านี้ พันธมิตรผู้ใช้ Valor ได้ก่อตั้งขึ้น ตราบใดที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูล EDA และประมวลผลไฟล์ที่เป็นกลาง ไดรเวอร์อุปกรณ์และโปรแกรมตรวจจับสามารถสร้างขึ้นได้

EIA EDIF400 Electronic Design InterchangeFormat (EDIF) ได้รับการพัฒนาและเผยแพร่โดย EIAแท้จริงแล้วมันคือรูปแบบคำอธิบายภาษาแบบจำลอง EDIF เป็นไฟล์ข้อความ ASC ⅱ ที่มีโครงสร้างพร้อมโหมดคำอธิบาย BNF EDIF300 เวอร์ชันและใหม่กว่าใช้ภาษาการสร้างแบบจำลองข้อมูล EXPRESS3 EDIF300 อธิบายข้อมูลต่างๆ ซึ่งรวมถึงข้อมูลลำดับชั้น ข้อมูลการเชื่อมต่อ ข้อมูลไลบรารี ข้อมูลกราฟิก ข้อมูลออบเจ็กต์ที่สร้างได้ทันที ข้อมูลการจัดการการออกแบบ ข้อมูลพฤติกรรมโมดูล ข้อมูลการจำลอง และข้อมูลคำอธิบายประกอบ