Để bù đắp những khiếm khuyết mà Gerber, truyền thống PCB chuẩn dữ liệu, không thể trao đổi dữ liệu theo hai cách, ba định dạng ứng cử viên của tiêu chuẩn dữ liệu PCB mới được giới thiệu: GenCAM của IPC, ODB + + của Valor và EDIF400 của EIA. Tiến trình nghiên cứu của công nghệ trao đổi dữ liệu thiết kế / sản xuất PCB được phân tích. Công nghệ quan trọng và triển vọng tiêu chuẩn hóa trao đổi dữ liệu PCB sẽ được thảo luận. Người ta chỉ ra rằng chế độ chuyển mạch điểm-điểm hiện tại của thiết kế và sản xuất PCB phải được thay đổi thành một chế độ chuyển mạch lý tưởng duy nhất.

Phần giới thiệu

Trong hơn 20 năm qua, ngành công nghiệp thiết kế / sản xuất điện tử trong và ngoài nước đang diễn ra bằng các chip Vi mạch tích hợp (IC) cao cấp, Bảng mạch in (PCB) tốc độ cao, PCB) và công nghệ Thiết kế điện tử AutomaTIon (EDA). Là một hệ thống con của các sản phẩm điện tử, PCB đóng vai trò là đơn vị mô-đun cốt lõi trong ngành sản xuất điện tử. Theo thống kê, chu trình thiết kế của sản phẩm điện tử chiếm hơn 60% trong toàn bộ chu trình phát triển và sản xuất; Và 80% ~ 90% chi phí được xác định trong việc thiết kế chip và hệ thống con PCB. Dữ liệu thiết kế / sản xuất PCB được tạo ra bởi các nhà thiết kế điện tử sử dụng các công cụ EDA, bao gồm fabricaTIon, lắp ráp và kiểm tra PCB. Dữ liệu PCB Chuẩn định dạng là một ngôn ngữ mô tả để điều chỉnh thiết kế bố trí PCB, được sử dụng để thực hiện truyền dữ liệu giữa các công cụ EDA hoặc nhà thiết kế, trao đổi dữ liệu giữa sơ đồ và bố cục, và kết nối liền mạch giữa thiết kế và kiểm tra sản xuất.

Gerber là tiêu chuẩn công nghiệp dữ liệu PCB trên thực tế và vẫn được sử dụng rộng rãi. Từ nguyên mẫu Gerber năm 1970 đến Gerber 274X năm 1992, một số thông tin liên quan đến quá trình xử lý và lắp ráp PCB không thể được thể hiện hoặc đưa vào định dạng Ger2ber cho các thiết kế ngày càng phức tạp, chẳng hạn như loại bảng mạch PCB, độ dày trung bình và các thông số quy trình. Đặc biệt là sau khi tệp Gerber được chuyển đến bộ xử lý PCB, các vấn đề như xung đột quy tắc thiết kế thường được tìm thấy thông qua việc kiểm tra hiệu ứng vẽ ánh sáng. Lúc này cần quay lại bộ phận thiết kế để tái tạo lại file Gerber trước khi xử lý PCB. Kiểu làm lại này chiếm 30% chu kỳ phát triển, và vấn đề là Gerber là truyền dữ liệu một chiều, không phải trao đổi dữ liệu hai chiều. Việc Gerber thoát khỏi xu hướng phổ biến của các định dạng PCB là một kết luận bị bỏ qua, nhưng vẫn chưa rõ cái nào sẽ thay thế Gerber làm tiêu chuẩn thế hệ tiếp theo cho dữ liệu PCB.

Một tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu PCB mới đang được tích cực lên kế hoạch ở nước ngoài và ba định dạng ứng viên được công nhận là: InsTItute để đóng gói và kết nối, IPC), Sản xuất máy tính hỗ trợ chung (GenCAM), ODB + + của Val2or và Hiệp hội Indus2tries điện tử, EDIF400 ĐTM). Sự tập trung vào các tiêu chuẩn xuất hiện khi hàng triệu đô la đã bị mất trong những năm gần đây do trao đổi dữ liệu kém. Theo báo cáo, hơn 3% chi phí xử lý bảng in bị lãng phí mỗi năm cho việc xử lý và xác nhận dữ liệu. Nói cách khác, hàng tỷ đô la bị lãng phí cho toàn bộ ngành công nghiệp điện tử mỗi năm! Ngoài sự lãng phí trực tiếp, các tương tác lặp đi lặp lại giữa nhà thiết kế và nhà sản xuất tiêu tốn rất nhiều năng lượng và thời gian do dữ liệu không chuẩn. Đối với ngành sản xuất điện tử có tỷ suất lợi nhuận thấp, đây là một chi phí vô hình khác.

IPC GenCAM là bản thiết kế của tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu thiết kế / sản xuất PCB được phát triển bởi IPC, là viện nghiên cứu tiêu chuẩn hóa được ANSI công nhận về PCB. Tài liệu chính thức của GEN-CAM được đặt tên là IPC-2511 và chứa một số tiêu chuẩn phụ của dòng IPC-2510 (IPC-2512 đến IPC-2518). Các tiêu chuẩn dòng Ipc-2510 dựa trên định dạng GenCAD (do Mitron giới thiệu) và các tiêu chuẩn phụ phụ thuộc lẫn nhau. Tài liệu của tiêu chuẩn này bao gồm thông tin về loại bo mạch, miếng đệm, bản vá, bộ chèn, đường tín hiệu, v.v … Hầu như tất cả thông tin xử lý PCB đều có thể thu được từ các thông số GenCAM.

Cấu trúc tệp của GenCAM cho phép cả nhà thiết kế và kỹ sư sản xuất truy cập vào dữ liệu. Trong đầu ra dữ liệu cho nhà sản xuất, dữ liệu cũng có thể được mở rộng, chẳng hạn như thêm dung sai được quy trình xử lý cho phép, cung cấp nhiều thông tin cho sản xuất bảng điều khiển, v.v. GenCAM sử dụng định dạng ASC ⅱ và hỗ trợ 14 biểu tượng đồ họa. GenCAM bao gồm tổng cộng 20 phần thông tin nêu chi tiết các yêu cầu thiết kế và chi tiết chế tạo. Mỗi phần thể hiện một chức năng hoặc một nhiệm vụ. Lớp học kiến ​​thức SMT MAssembly giới thiệu kiến ​​thức SMT chuyên nghiệp bằng ngôn ngữ thông tục. Công nghệ Maxam, bảng mẫu PCB (lớp học kiến ​​thức MaxAM) đầu tiên, mua sắm linh kiện và nhà cung cấp dịch vụ vá lỗi một cửa! Mỗi phần độc lập về mặt logic và có thể được sử dụng như một tệp riêng biệt. 20 phần thông tin của GenCAM là: Tiêu đề, quản trị thông tin đặt hàng, Nguyên thủy, đồ họa, lớp và khối hàn Ngăn xếp, Mẫu, Gói, gia đình và thiết bị. Thiết bị, Mechani2Cals, Linh kiện, tuyến đường, Nguồn điện, Kết nối kiểm tra, bo mạch, Bảng điều khiển, FlxTUR Es), bản vẽ và các thay đổi.

GenCAM cho phép 20 phần thông tin trên chỉ xuất hiện một lần trong tệp, cung cấp các thông tin khác nhau cho quá trình sản xuất thông qua các thay đổi khi kết hợp. GenCAM duy trì hệ thống phân cấp và cấu trúc của ngữ nghĩa thông tin và mỗi thiết bị sản xuất chỉ xử lý nội dung phần thông tin liên quan đến công việc của nó.

Các phiên bản trước của tệp GenCAM 2.0 tuân thủ các quy tắc Biểu mẫu thông thường bacos (BNF). GenCAM 2.0 áp dụng tiêu chuẩn định dạng tệp XML và lược đồ XML, nhưng mô hình thông tin cơ bản trong IPC-2511A hầu như không thay đổi. Phiên bản mới chỉ viết lại cách tổ chức thông tin, nhưng nội dung thông tin không thay đổi.

Hiện tại, nhiều nhà cung cấp phần mềm CAM của EDA và PCB hỗ trợ GenCAM làm định dạng trao đổi dữ liệu. Các công ty EDA này bao gồm Mentor, Cadence, Zuken, OrCAD, PADS và Veribest. Các nhà cung cấp Phần mềm PCB CAM bao gồm ACT, IGI, Mitron, RouterSolutions, Wise Software và GraphiCode, v.v.

Valor ODB + + Cơ sở dữ liệu mở (ODB + +), do Hệ thống máy tính Valor của Israel đưa ra, cho phép thiết kế các quy tắc Sản xuất (DFM) được thể hiện trong quá trình thiết kế. ODB + + uses extensible ASC ⅱ format to store all engineering data necessary for PCB manufacturing and assembly in a single database. Một cơ sở dữ liệu duy nhất chứa đồ họa, thông tin khoan, hệ thống dây điện, thành phần, danh sách mạng, thông số kỹ thuật, bản vẽ, định nghĩa quy trình kỹ thuật, chức năng báo cáo, kết quả ECO và DFM, v.v. Các nhà thiết kế có thể cập nhật các cơ sở dữ liệu này trong quá trình thiết kế DFM để xác định các vấn đề về bố trí và hệ thống dây điện tiềm ẩn trước khi lắp ráp.

ODB + + là một định dạng hai chiều cho phép dữ liệu được truyền lên và truyền xuống. Sau khi dữ liệu thiết kế được chuyển đến cửa hàng PCB ở dạng ASC, bộ xử lý có thể thực hiện các hoạt động của quy trình như bù khắc, chụp ảnh bảng điều khiển, khoan đầu ra, đi dây và chụp ảnh.

ODB + + thông qua cấu trúc rõ ràng thông minh hơn, các biện pháp cụ thể là: (1) bao gồm trở kháng, lỗ mạ vàng / không mạ vàng, lớp tấm kết nối lỗ cụ thể và các thuộc tính hệ thống khác; (2) Sử dụng WYSIWYG để loại bỏ mô tả thông tin không rõ ràng; ③ Các thuộc tính của tất cả các đối tượng ở mức đặc trưng đơn lẻ; ④ Định nghĩa trình tự và lớp tấm độc nhất; Đóng gói thiết bị chính xác và mô hình pin; ⑥ Hỗ trợ nhúng dữ liệu BOM.

ODB + + sử dụng cấu trúc tệp tiêu chuẩn thể hiện thiết kế dưới dạng cây đường dẫn tệp, với một loạt thư mục con chứa thông tin thiết kế liên quan trong thư mục thiết kế. Cây đường dẫn có thể được di chuyển giữa các hệ thống khác nhau mà không làm mất dữ liệu. Cấu trúc cây này cho phép một số dữ liệu trong thiết kế được đọc và ghi riêng lẻ mà không cần đọc và ghi toàn bộ tệp lớn, trái ngược với một tệp lớn duy nhất. 13 lớp của cây đường dẫn tệp ODB ++ là các bước, ma trận, ký hiệu, ngăn xếp, biểu mẫu công việc và công việc Dòng, Thuộc tính, Bảng khẩu độ, đầu vào, đầu ra, người dùng, tiện ích mở rộng, nhật ký, v.v.

Một thiết kế ODB + + thông thường có thể chứa tối đa 53 tệp thiết kế trong thư mục trên, cộng thêm 2 tệp nữa trong thiết kế thư viện ODB + +. ODB + + hỗ trợ tổng cộng 26 biểu tượng đồ họa tiêu chuẩn.

Do đặc thù của thiết kế PCB, một số tệp lớn trong cơ sở dữ liệu không thích hợp để lưu trữ có cấu trúc. Với mục đích này, ODB + + sử dụng kiểu tệp ghi văn bản thành từng dòng, mỗi dòng chứa nhiều bit thông tin được phân tách bằng Dấu cách. Thứ tự của các dòng trong tệp là quan trọng và một dòng cụ thể có thể yêu cầu các dòng tiếp theo tuân theo một mẫu thứ tự nhất định. Ký tự ở đầu mỗi dòng xác định loại thông tin mà dòng mô tả.

Valor được ra mắt công chúng vào năm 1997. Năm 2000, tiêu chuẩn XML hỗ trợ ODB + + (X) 1.0 đã được phát hành. ODB + + (X) 3.1A được phát hành vào năm 2001. ODB + + (X) viết lại tổ chức thông tin của ODB + + để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi dữ liệu giữa thiết kế và sản xuất, trong khi mô hình thông tin của nó không thay đổi nhiều. Tệp ODB + + (X) chứa sáu phần tử con lớn, Đó là, nội dung (ODX-nội dung), Hóa đơn nguyên vật liệu (ODX-BOM), Nhà cung cấp được ủy quyền (ODX-AVL), Thiết kế phụ trợ (ODX-CAD), thông tin cung cấp (ODX-Logistics -HEADER) và thay đổi (ODX-HistoryREC ), Vân vân. Để tạo thành phần tử cấp cao (ODX).

Các nhà cung cấp phần mềm EDA như Cadence, Mentor, PADS, VeriBest và Zuken, trong số những nhà cung cấp khác, đã bắt đầu hỗ trợ ODB + + / ODB + + (X). Các nhà cung cấp phần mềm PCB CAM như Mitron, FABmaster, Unicam và Graphic cũng đã áp dụng công nghệ ODB + +. Trong số các công ty phần mềm này, liên minh người dùng Valor được hình thành. Miễn là dữ liệu EDA được trao đổi và các tệp trung tính được xử lý, trình điều khiển thiết bị và chương trình phát hiện có thể được hình thành.

EIA EDIF400 Electronic Design InterchangeFormat (EDIF) được phát triển và xuất bản bởi EIA.Nó thực sự là một lược đồ mô tả ngôn ngữ mô hình hóa. EDIF là tệp văn bản ASC có cấu trúc với chế độ mô tả BNF. Các phiên bản EDIF300 trở lên sử dụng ngôn ngữ mô hình thông tin EXPRESS3. EDIF300 mô tả thông tin bao gồm thông tin phân cấp, thông tin kết nối, thông tin thư viện, thông tin đồ họa, thông tin đối tượng có thể khởi tạo, thông tin quản lý thiết kế, thông tin hành vi mô-đun, thông tin mô phỏng và thông tin chú thích.