Dados de saída de design de PCB exigidos pelo fabricante

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Dados de saída de design de PCB exigidos pelo fabricante 3Dados de saída de design de PCB exigidos pelo fabricante

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O PCB é a espinha dorsal de todos os principais dispositivos eletrônicos e também é responsável por tornar os dispositivos compactos e eficientes. Um fabricante de PCB pode alcançar a perfeição somente se o designer de PCB fornecer um arquivo de dados de design ou arte, que descreva completamente as especificações da placa. Então, vamos verificar quais são os diferentes dados de saída de design de PCB que um fabricante exige.

Os arquivos de design, também conhecidos como arte, são a principal ponte de comunicação entre fabricantes e designers. Um fabricante pode verificar a capacidade de fabricação de uma PCB executando algumas verificações de projeto avançado para capacidade de fabricação (DFM). Para a fabricação de PCB, o fabricante requer arquivos Gerber ou ODB ++ detalhados ou importações / exportações IPC-2581.

O principal objetivo de um projetista de PCBs é fornecer documentação detalhada para garantir que o fabricante evite qualquer suposição que possa levar a resultados indesejáveis ​​na funcionalidade da placa. Portanto, os arquivos de dados de design são a ponte entre fabricantes e designers.

Arquivos de saída de projeto de PCB para fabricação

Os arquivos de design são os principais canais de comunicação entre fabricantes e designers. Inicialmente, os arquivos Gerber governavam o setor desde a sua introdução em 1980. Em meados dos anos 90, o formato inteligente ODB ++ surgiu, logo seguido pelo IPC-2581 aberto e neutro.

Aqui está uma lista dos diferentes arquivos que você pode enviar ao fabricante para fabricação:

  • Arquivos Gerber
  • Arquivos ODB ++
  • IPC-2581
  • Netlist
  • Arquivos de drill
  • Arquivo de posicionamento de componentes (escolha e local)
  • Arquivos PDF

O que é o Gerber?

Gerber é um arquivo de texto ASCII que possui um “.Brd” extensão. Quando você projeta uma placa em um sistema CAD, uma vez que a placa está prestes a ser montada, o fabricante escaneia as especificações e as transforma em um formato que pode ser usado pelas plotadoras de fotos e pelas máquinas controladas numéricas por computador (CNC). Esses arquivos são conhecidos como arquivos Gerber.

Os arquivos Gerber são criados para cada uma das camadas etch e mask. O fabricante de PCB produz até 30 ou mais arquivos de camada para definir diferentes aspectos da fabricação.

Modelo de Gerber no Gerber Viewer

Dados Gerber de um PCB no visualizador Gerber. Imagem cortesia: Altium

O que contém um arquivo Gerber?

  • Parâmetro de configuração
  • Definições de abertura
  • Locais de coordenadas XY para comandos de desenho e flash
  • TOP – Camada superior
  • SMT – Máscara de Solda Topo
  • SPT – Topo de Pasta de Solda
  • BOT – Camada inferior
  • SMB – Fundo da máscara de solda
  • SPB – Fundo de pasta de solda
  • SST – Topo de serigrafia
  • SSB – Fundo de serigrafia
  • AST – Topo da Montagem
  • ASB – Montagem Inferior
  • Leia-me arquivos de texto

Os arquivos modernos do Gerber também podem conter metadados, como máscara de solda, legenda / seda, número de camadas de cobre e outros detalhes relacionados à impressão.

Formatos de arquivo Gerber

O número e os tipos de arquivos criados pelo Gerber dependem da complexidade da placa e das especificações do fabricante. O tipo principal de arquivos Gerber é gerado para cada camada no design da PCB, enquanto há arquivos para descrever procedimentos em diferentes camadas. Por exemplo, os arquivos são gerados para gravação, serigrafia, arquivos de perfuração, etc.

O RS-274D e o RS-274X (também conhecido como Excellon) são os dois tipos mais comuns de formatos de saída. E agora há a versão mais recente do X2.

Gerber padrão (RS 274-D)

A primeira forma de representação de arquivo Gerber foi projetada como formato de controle numérico (NC). O RS 274-D forneceu uma funcionalidade simples de plotagem, como desenho de caminhão. Não descreveu as coordenadas e as margens do desenho separadamente.

O arquivo Gerber padrão é responsável pelo sucesso dos formatos de arquivo Gerber. A extensão usada é “.Gbr” texto.

Gerber estendido (RS-274-X)

Ele usa comandos ASCII legíveis por humanos que são combinados para criar um mapa 2D gráfico. X-Gerber introduziu o uso de metadados para a descrição gráfica. Esta versão incorpora todos os quatro componentes dos detalhes do Gerber em um arquivo (parâmetros de configuração, aberturas, coordenadas XY, comandos de desenho e flash). Isso está associado a extensões do “.Gbr” e a “.Gbx” formatos.

Gerber X2

Esta é a versão mais recente dos arquivos Gerber, que suporta dados adicionais. Os arquivos Gerber X2 podem conter detalhes como a função de camada, funções de entidade como tipos de bloco, posições de rastreio reguladas com impedância e muito mais.

este formato de arquivo suporta extensões como “.topo” e “.robô” e é compatível com todos os tipos de software CAM moderno.

Quais são as extensões de arquivo Gerber?

Usando ferramentas de design de PCB, um designer pode criar muitos arquivos para descrever vários aspectos de fabricação do PCB. Alguns exemplos desses arquivos estão listados abaixo:

Nome do arquivo, extensão Função
.brd Arquivo de projeto da placa principal
.rou Traçado de corte do contorno da placa
.drl Dados do furo
.GTS Máscara de solda superior
.GBS Máscara de solda inferior
.GD1 Desenho de broca
.GG1 Guia da broca
.GTL Camada de cobre superior
.GBL Camada de cobre inferior
.GTO Sobreposição superior
.GBO Sobreposição inferior
GP1, GP2, GP3 ……. Camadas internas

O que é ODB ++?

ODB ++ é um formato inteligente. Um único arquivo ou diretório ODB ++ contém todas as informações necessárias para definir uma camada PCB.

Esse formato de arquivo oferece uma estrutura estável para os dados necessários. Um arquivo ODB ++ não garante que os dados fornecidos sejam suficientes para fabricar o design mas permite ao projetista combinar todos os dados e executar as verificações necessárias de fabricação e confiabilidade.

Modelo do arquivo ODB ++

Arquivo ODB ++ exibido no visualizador ODB. Imagem cortesia: Altium

O conversor ODB ++ insere um arquivo ODB ++ ou um arquivo compactado (.tgz, .tar, .gz, .zip ou .tar) ou um diretório de arquivos de um programa de layout de circuito e converte os arquivos no arquivo morto em um projeto Sonnet.

O arquivo ODB ++ é enviado ao fabricante como um único arquivo com .gzip extensão. Todos os arquivos necessários são armazenados neste arquivo principal.

Por que ODB ++?

  • A estrutura de hierarquia ODB ++ permite que programadores e organizações transfiram mais do que apenas ilustrações e dados de drill padrão.
  • Pode permitir dados adicionais em um único arquivo. Por exemplo, pode consistir em empilhamento de materiais, lista de materiais, colocação de componentes, bem como dados de dimensão e fabricação.
  • O ODB ++ pode ser acessado através da maioria dos programas de design de PCBs (Expedition, PADS, Allegro), tornando-o quase um formato universal.
  • Permite a produção simples e eficaz do componente sem a complexidade.
  • Esse arquivo inteligente é suportado por todos os principais fornecedores de ferramentas CAD, CAM e DFM.

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A diferença entre arquivos ODB ++ e Gerber

O Gerber RS274X é o formato mais utilizado para o design de placas de circuito impresso. É um único arquivo PCB que inclui todos os dados da camada, formato do bloco e desenhos, fornecendo um design preciso.

Mas um Gerber não pode definir o empilhamento de camadas e os arquivos de drill não podem ser incluídos, enquanto o ODB ++ pode incluir uma enorme quantidade de dados.

ODB ++ é um formato de arquivo mais inteligente, pois um único arquivo pode incluir uma grande quantidade de dados. A maioria dos fabricantes agora prefere o ODB ++ porque ajuda a reduzir erros humanos. Usando o ODB ++, um fabricante de PCB pode remover a necessidade de trabalhar com muitos arquivos de baixo nível.

O que é o IPC-2581?

IPC 2581

Imagem cortesia: IPC-2581 Consortium

O IPC-2581 é um padrão universal de montagem e fabricação de PCBs para definição de dados e metodologia de transição. IPC-2581 pode incluir um grande número de arquivos em um único arquivo XML.

Também reconhecida como “Especificações padrão para dados de descrição de fabricação e metodologia de transferência para produtos de montagem de placa impressa”, é o padrão IPC-2581.

O IPC 2581 inclui os seguintes dados:

  • Estruturas de cobre por camada
  • Ordem de acumulação
  • Informações da pilha de camadas
  • Teste em circuito Netlist
  • Informação material
  • Dados da broca
  • Pontos de teste
  • Notas de montagem
  • Lista de materiais para compra

Arquivos de drill

A perfuração de PCB é a base para as vias e a conectividade entre várias camadas. A perfuração é o processo mais caro, irreversível e demorado no processo de fabricação de PCBs. Uma pequena posição incorreta pode exigir a refabricação de toda a placa do zero.

Modelo de arquivo de drill

Diálogo da tabela de perfuração. Imagem cortesia: Altium

Um arquivo de drill é um arquivo secundário enviado ao fabricante com o arquivo Gerber. O arquivo de perfuração refere-se à posição, tamanho e número de furos na PCB desejada. O arquivo de broca NC pode ser usado para determinar corretamente onde todos os furos estão localizados na sua placa e o tamanho necessário. O número de arquivos criados para a broca varia dependendo da complexidade da fiação da placa de circuito impresso.

Tipos de furos

Existem dois tipos de orifícios a serem perfurados na placa de circuito impresso, orifícios revestidos e não revestidos. Os orifícios revestidos são perfurados com a intenção de fixar componentes eletrônicos na placa de circuito impresso e os orifícios não revestidos para fixar a placa de circuito impresso no respectivo dispositivo eletrônico. Se um desenho de placa tiver furos chapeados e não chapeados, você poderá mesclar os detalhes da broca em um arquivo de broca NC para ambos os tipos de furos ou ter diferentes arquivos de broca NC criados pela ferramenta de design da PCB.

Geralmente, dois arquivos separados são criados para furos galvanizados e não galvanizados. Isso ocorre porque os furos passantes revestidos são perfurados antes do processo de revestimento, enquanto que os furos não revestidos são perfurados após o processo de revestimento.

Extensões de arquivo de drill

O arquivo de perfuração regular chapeado usa ‘.drl ‘ os arquivos de extensão de arquivo e de perfuração não revestida têm ‘np’ no nome do arquivo; por exemplo: ‘np.drl “.

Formato de arquivo de perfuração PCB

Extensão Descrição
.DRL Detalhes de vias cegas e enterradas
.DRR Detalhes sobre o tamanho do furo, a contagem e o deslocamento da ferramenta
.TXT Arquivos de perfuração em texto ASCII, contém detalhes do design da placa de circuito impresso e tipos de furo de arquivo separados
.LDP Relatório de par de brocas, usado pelo Editor CAM para detectar vias cegas e enterradas.

O que é uma netlist de PCB?

A netlist (formatada como IPC-356) é uma lista de redes que determinam o esquema de interconexão de condutividade de uma placa de circuito nu. Em geral, a netlist é um arquivo de texto ASCII que inclui as instruções do sistema PCB CAM, como nomes da rede, pinos e coordenadas XY do início e do ponto final para cada rede ou nó.

Exemplo para arquivo Netlist

Um exemplo de um arquivo de texto Netlist. Imagem cedida por artwork.com

Por que usamos uma netlist?

O Gerber 274x não suporta a netlist. Em certos casos, os arquivos Gerber exportados do seu software PCB CAD podem conter um erro despercebido, porque não há como verificar se os arquivos estão de acordo com a intenção do projeto. Você pode evitar isso carregando seu kit de dados de fabricação com um arquivo netlist no formato IPC-356. A lista netlist do IPC busca encontrar defeitos no processo de pré-produção.

A lista líquida de CAD do cliente será comparada pelo fabricante com a lista derivada dos dados do Gerber fornecidos pelo cliente. O cliente será notificado sobre quaisquer erros durante a análise.

O que fazemos com a netlist de PCB?

  • Verificamos se a lista de líquido do designer é igual à lista de fabricantes criada com base em seus dados gráficos.
  • Verificamos os dados da netlist sempre que editamos o quadro para que não cause nenhuma violação da netlist.
  • Os fabricantes usam a lista líquida fornecida pelo cliente durante a validação elétrica do PCB.

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Dimensões da placa de circuito impresso para dados de projeto

Tamanhos de painel padrão

O tamanho do painel deve ser mencionado no design em coordenadas XY. O tamanho do PCB é um dos principais fatores que afetam o custo do produto.

Espessura terminada do PWB

A espessura final é a espessura combinada de todas as camadas, incluindo a espessura do núcleo e do pré-impregnado.

Espessura do núcleo

O núcleo é uma das partes principais das camadas de PCB. Existem diferentes faixas de espessura do núcleo revestidas com cobre de ambos os lados, superior e inferior.

Espessura do pré-impregnado

O pré-impregnado é usado para unir dois núcleos diferentes ou uma folha de cobre em um empilhamento. A espessura do pré-impregnado depende de suas camadas adjacentes, como a camada de sinal ou a camada plana.

Espessura de cobre para PTHs e vias

O cobre é revestido dentro dos orifícios dos componentes perfurados na placa de circuito impresso. A espessura do revestimento é geralmente de 20 a 100 microinches, dependendo das capacidades do fabricante.

Espessura de revestimento de cobre

A espessura do revestimento de cobre é um parâmetro importante que será solicitado pelo fabricante. A espessura depende da força da corrente que passa pelos traços e da largura dos traços.

Dimensão do furo

Os furos são perfurados em uma placa de circuito impresso para várias funções. Os tamanhos padrão das brocas estão especificados na norma ANSI B19.11M. Existem várias técnicas para reduzir o tamanho do furo, a fim de reduzir o tamanho de toda a placa. Principalmente, a dimensão do furo mencionada nos arquivos será o tamanho real da broca, não o tamanho final do furo.

Traço de cobre e tolerância à corrosão

Enquanto o processo de gravação do cobre perto da resistência à gravação começa a ser removido sob a máscara. Isso é chamado de retorno de etch ou subcotação. A tolerância de largura para etch-back é definida pelo IPC-2221A, que varia de 4 mils a 0,6 mils para 1 1/2 oz de cobre, dependendo do grau de redutibilidade e revestimento.

Com a introdução do Gerber X2 em 2013, Gerber ainda está em jogo. No entanto, estão surgindo versões e inovações modernas na área de formatos de arquivos de design, a fim de simplificar o intercâmbio de dados entre designers e fabricantes, enquanto PCOs projetos B estão ficando mais complexos. No final, os fabricantes esperam um único formato de arquivo suficiente para atender a todas as suas necessidades.

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