制造商(shāng)所需的Gerber，ODB ++和其他(tā)PCB设计文(wén)件

2021-04-26

制造商(shāng)所需的Gerber，ODB ++和其他(tā)PCB设计文(wén)件

PCB是所有(yǒu)主要電(diàn)子设备的骨干，并且还负责使设备紧凑高效。仅当PCB设计者提供完整描述電(diàn)路板规格的设计数据文(wén)件或插图时，PCB制造商(shāng)才能(néng)实现完美。因此，让我们检查制造商(shāng)需要哪些不同的PCB设计输出数据。

设计文(wén)件（也称為(wèi)艺术品）是制造商(shāng)与设计师之间的主要沟通桥梁。制造商(shāng)可(kě)以通过运行一些先进的可(kě)制造性（DFM）检查设计来检查PCB的可(kě)制造性。对于PCB制造，制造商(shāng)需要详细的Gerber或ODB ++文(wén)件，或IPC-2581导入/导出。

PCB设计人员的主要目标是提供详细的文(wén)档，以确保PCB制造商(shāng)避免任何可(kě)能(néng)导致電(diàn)路板功能(néng)不良的猜测。因此，设计数据文(wén)件是制造商(shāng)和设计师之间的桥梁。

我们将在此博客文(wén)章中介绍以下主题：

用(yòng)于制造的PCB设计输出文(wén)件

什么是格柏

什么是ODB ++？

什么是IPC-2581？

钻取文(wén)件

什么是PCB网表？

材料清单（BOM）

拾取和放置文(wén)件

FAB图纸

用(yòng)于制造的PCB设计输出文(wén)件

设计文(wén)件是制造商(shāng)和设计师之间的主要沟通渠道。最初，Gerber文(wén)件自1980年问世以来一直统治着整个行业。在90年代中期，智能(néng)格式ODB ++出现了，很(hěn)快便出现了开放式的中性IPC-2581。

这是可(kě)以发送给制造商(shāng)进行制造的不同文(wén)件的列表：

Gerber文(wén)件

IPC-2581

IPC网表

钻取文(wén)件 

BOM（物(wù)料清单）

拾取和放置文(wén)件

晶圆厂图纸

ODB ++文(wén)件（可(kě)选）

什么是格柏？

一旦完成了PCB板的布局设计并准备好进行制造。设计被转换為(wèi)称為(wèi)Gerber文(wén)件的标准文(wén)件格式，PCB制造商(shāng)可(kě)以使用(yòng)该文(wén)件格式来制造PCB。 

Gerber文(wén)件是為(wèi)PCB的每一层生成的。PCB制造商(shāng)可(kě)生成多(duō)达30个或更多(duō)的层文(wén)件，以定义制造的不同方面。

用(yòng)于制造的Gerber文(wén)件清单

光圈定义

TOP-顶层–定义顶层铜层，走線(xiàn)和焊盘 

SMT –阻焊层顶层–定义阻焊层应出现在顶层的區(qū)域

SPT –锡膏顶层–定义用(yòng)于在顶层上焊接组件的锡膏

BOT –底层 

SMB –阻焊剂底部

SPB –焊膏底部

SST –丝网印刷顶层–在组件顶层定义标签

SSB –丝网印刷底部–在组件的底层定义标签

AST –组装顶层–顶层的组装说明

ASB –组装底部–底层的组装说明

FAB –提供钻头，堆叠，切口和制造说明的详细信息，例如制造级别（2级，3级）。

Gerber文(wén)件格式

gerber创建的文(wén)件的数量和类型取决于電(diàn)路板的复杂程度和制造商(shāng)的规范。gerber文(wén)件的主要类型是為(wèi)PCB设计中的每一层生成的，而有(yǒu)些文(wén)件则描述了跨不同层的过程。例如，生成用(yòng)于蚀刻，丝网印刷，钻孔文(wén)件等的文(wén)件。

RS-274D和RS-274X（也称為(wèi)Excellon）是两种最常见的输出格式。现在有(yǒu)最新(xīn)的X2版本。

标准格柏（RS 274-D）

Gerber文(wén)件表示的第一种形式被设计為(wèi)数控（NC）格式。RS 274-D提供了简单的绘图功能(néng)，例如卡車(chē)绘图。它没有(yǒu)分(fēn)别描述坐(zuò)标和绘图边距。

RS 274-D标准gerber文(wén)件负责gerber文(wén)件格式的成功和流行。这些文(wén)件的通用(yòng)扩展名是“ .gbr”文(wén)本。但是，不同的设计工具会提供不同的扩展。 

扩展格柏（RS-274-X）

它使用(yòng)人类可(kě)读的ASCII命令，这些命令结合在一起以创建图形2D映射。X-Gerber引入了元数据用(yòng)于图形描述的功能(néng)。该版本将Gerber详细信息的所有(yǒu)四个组成部分(fēn)合并在一个文(wén)件中（配置参数，光圈，XY坐(zuò)标，绘制和闪光命令）。这与“ .gbr”和“ .gbx”格式的扩展名相关。

格柏X2

这是支持其他(tā)数据的Gerber文(wén)件的最新(xīn)版本。Gerber X2文(wén)件可(kě)以包含诸如图层功能(néng)，实體(tǐ)功能(néng)（如焊盘类型），通过阻抗调节的走線(xiàn)位置等详细信息。 

该 文(wén)件格式支持“ .top ”和“ .bot”之类的扩展名，并且与所有(yǒu)类型的现代CAM软件兼容。 

什么是ODB ++？

ODB ++是一种智能(néng)格式。一个ODB ++文(wén)件或目录包含定义PCB层所需的所有(yǒu)信息。 

该文(wén)件格式為(wèi)所需数据提供了稳定的框架。ODB ++文(wén)件不能(néng)确保给定的数据足以进行 设计，但可(kě)以使设计人员组合所有(yǒu)数据并执行所需的可(kě)制造性和可(kě)靠性检查。

ODB ++转换器输入ODB ++归档文(wén)件或压缩文(wén)件（.tgz，.tar，.gz，.zip或.tar）或来自電(diàn)路布局程序的文(wén)件目录。

ODB ++文(wén)件作為(wèi)扩展名為(wèi).gzip的单个文(wén)件提交给制造商(shāng)。所有(yǒu)必需的文(wén)件都存储在此主文(wén)件中。

為(wèi)什么选择ODB ++？

ODB ++层次结构框架使程序员和组织不仅可(kě)以传输标准艺术品和钻取数据，还可(kě)以传输更多(duō)内容。

它可(kě)以在一个文(wén)件中允许其他(tā)数据。例如，它可(kě)以包括材料堆积，材料明细表，组件放置以及尺寸和制造数据。 

可(kě)以通过大多(duō)数PCB设计程序（Expedition，PADS，Allegro）访问ODB ++ ，使其几乎成為(wèi)一种通用(yòng)格式。

它允许简单而有(yǒu)效地生产部件而没有(yǒu)复杂性。

所有(yǒu)主要的CAD，CAM和DFM工具供应商(shāng)都支持此智能(néng)文(wén)件。

ODB ++和gerber文(wén)件有(yǒu)什么區(qū)别？

Gerber RS274X是PCB设计中使用(yòng)最广泛的格式。它是一个PCB文(wén)件，其中包含所有(yǒu)层数据，焊盘形状和图纸，可(kě)提供准确的设计。

但是，Gerber无法定义层堆叠，并且无法包含钻取文(wén)件，而ODB ++可(kě)以包含大量数据。

ODB ++是一种更智能(néng)的文(wén)件格式，因為(wèi)单个文(wén)件可(kě)能(néng)包含大量数据。现在，大多(duō)数制造商(shāng)都喜欢ODB ++，因為(wèi)它有(yǒu)助于减少人為(wèi)错误。使用(yòng)ODB ++，PCB制造商(shāng)可(kě)以消除使用(yòng)大量低级文(wén)件的必要性。

什么是IPC-2581？

IPC-2581是用(yòng)于数据定义和转换方法的通用(yòng)PCB组装和制造标准。IPC-2581可(kě)以在单个XML文(wén)件中包含大量文(wén)件。

IPC-2581标准也被称為(wèi)“印刷電(diàn)路板组装产品的制造说明数据和传输方法的标准规范”。

IPC 2581包含以下数据：

每层铜结构

堆积顺序

层堆栈信息

网表在線(xiàn)测试

材料信息

钻取数据

测试点

组装须知

采購(gòu)物(wù)料清单

钻取文(wén)件

PCB钻孔是通孔以及各层之间连接性的基础。钻孔是PCB制造过程中最昂贵，不可(kě)逆转且最耗时的过程。位置不当的小(xiǎo)物(wù)件可(kě)能(néng)需要从头开始对整个電(diàn)路板进行重新(xīn)制造。

钻取文(wén)件是与Gerber文(wén)件一起发送给制造商(shāng)的辅助文(wén)件。钻削文(wén)件指的是所需PCB中的位置，大小(xiǎo)和孔数。NC钻孔文(wén)件可(kě)用(yòng)于正确确定板上所有(yǒu)钻孔的位置以及所需的尺寸。為(wèi)钻头创建的文(wén)件数取决于PCB布線(xiàn)的复杂性。钻头可(kě)以有(yǒu)不同的类型：通孔，盲孔和埋孔。

钻孔类型

有(yǒu)两种类型的孔要在PCB上钻孔，電(diàn)镀孔和非電(diàn)镀孔。非電(diàn)镀孔通常用(yòng)作PCB的安装孔和连接器的定位孔。如果必须将PCB与外壳電(diàn)气隔离，则可(kě)以使用(yòng)非電(diàn)镀的安装孔。如果PCB必须接地到外壳，则使用(yòng)電(diàn)镀孔。连接不同层的所有(yǒu)互连通孔均已電(diàn)镀。如果電(diàn)路板设计同时具有(yǒu)電(diàn)镀孔和非電(diàn)镀孔，则可(kě)以将两种钻孔类型的钻头详细信息合并到一个NC钻孔文(wén)件中，或者通过PCB设计工具创建不同的NC钻孔文(wén)件。

通常，会為(wèi)電(diàn)镀孔和非電(diàn)镀孔创建两个单独的文(wén)件。这是因為(wèi)在镀覆过程之前要先钻出镀通孔，而在镀覆过程之后要钻未镀孔。

钻取文(wén)件扩展名

常规的電(diàn)镀钻孔文(wén)件使用(yòng)文(wén)件扩展名“ .drl” ，非電(diàn)镀钻孔文(wén)件的文(wén)件名中包含“ np”。例如：' np.drl' 。

什么是PCB网表？

该网表（格式為(wèi)IPC-356）是确定裸板的電(diàn)导率互连方案的网络列表。通常，网表是一个ASCII文(wén)本文(wén)件，其中包括PCB CAM系统指令，例如网名，引脚以及每个网或节点的起点和终点的XY坐(zuò)标。

為(wèi)什么我们要使用(yòng)网表？

Gerber 274x不支持网表。在某些情况下，从PCB CAD软件导出的Gerber文(wén)件可(kě)能(néng)包含一个未被注意到的错误，因為(wèi)无法验证这些文(wén)件是否符合您的设计意图。您可(kě)以通过用(yòng)IPC-356格式的网表文(wén)件加载制造数据工具包来防止这种情况。IPC网表旨在发现预生产过程中的缺陷。

制造商(shāng)将比较客户的CAD网表和根据客户提供的Gerber数据得出的列表。在分(fēn)析过程中，将向客户通知任何错误。

我们如何处理(lǐ)PCB网表？

我们检查设计者的网表是否与根据其图形数据创建的制造商(shāng)的网表相同。

每次编辑面板时，我们都会检查网表数据，因此不会引起任何网表违规。

在PCB的電(diàn)气验证过程中，制造商(shāng)使用(yòng)客户提供的网表。

物(wù)料清单（BOM）

BOM或物(wù)料清单包含设计制造所需的所有(yǒu)组件及其规格的列表。设计人员可(kě)以从其设计软件生成定制的BOM，该软件在Excel電(diàn)子表格中列出组件的所有(yǒu)封装。这些材料明细表被用(yòng)作制造商(shāng)的参考，以通过参考封装和代号来以正确的顺序组装组件。 

设计人员可(kě)以将许多(duō)类型的信息添加到其BOM中，但BOM所需的一组信息如下所示：

参考代号

部分(fēn)说明

不插入（DNI）是或否

数量

制造商(shāng)零件编号（MPN）

供应商(shāng)部件号（VPN）

组件的足迹

意见。

拾取和放置文(wén)件

PCB制造商(shāng)在组装过程中使用(yòng)拾取和放置机器来拾取正确的组件并将其放置在所需的位置。这些计算机需要适当的数据才能(néng)这样做。拾取和放置文(wén)件以ASCII文(wén)本格式保存此类数据，可(kě)以在设计完成后使用(yòng)任何设计软件生成该数据。 

拾取和放置数据的主要目的是在電(diàn)路板设计上保存有(yǒu)关所有(yǒu)表面安装器件的位置和方向的信息。因此，“放置”文(wén)件包含以下数据：

参考代号

電(diàn)路板上组件的XY位置

组件的方向（度数：45°90°等）

组件包–零件号，零件值等

放置在電(diàn)路板的顶部或底部。

FAB图纸

晶圆厂图纸给出了PCB的制造细节，其中包括電(diàn)路板尺寸，钻孔细节，制造类别（2类，3类）和堆叠细节。加工图纸以PDF格式发送给制造商(shāng)，所有(yǒu)设计工具均支持导出PDF格式的FAB图纸的功能(néng)。

设计师可(kě)以在Fab图中提及所有(yǒu)必需的细节，这些细节对于PCB的制造很(hěn)重要。但是请考虑包括以下数据：

板子尺寸：

提及木(mù)板的長(cháng)度，宽度，厚度 

董事会大纲：

電(diàn)路板轮廓必须在“電(diàn)路板轮廓”层上绘制。对于 带有(yǒu)大量掩埋过孔的密集板，应添加轮廓的其他(tā)图像。这样可(kě)以确保堆叠过孔的详细视图。

钻探图：

提及所使用(yòng)的不同类型的钻头，例如激光孔，微型通孔，焊盘上的通孔，插入式通孔和盲孔/埋孔。钻探图还包含钻探尺寸，要钻探的层 

在PCB上钻孔以实现各种功能(néng)。标准钻头尺寸在ANSI标准B19.11M中指定。為(wèi)了减小(xiǎo)整个板的尺寸，有(yǒu)许多(duō)减小(xiǎo)孔尺寸的技术。通常，文(wén)件中提到的孔尺寸将是实际钻头尺寸，而不是成品孔尺寸。

叠图：

设计人员可(kě)以绘制一个堆叠，以描述详细信息，例如每层的厚度，顶部和底部阻焊层的厚度。

成品PCB厚度： 最终厚度是所有(yǒu)层的总厚度，包括芯和预浸料的厚度。通常，成品PCB的厚度為(wèi)62密耳。

芯線(xiàn)厚度：芯線(xiàn)是PCB层的主要部分(fēn)之一。在不同的芯厚度范围内，在两侧，顶部和底部均镀有(yǒu)铜。

预浸料的厚度：预浸料用(yòng)于堆叠两个不同的芯或铜箔。预浸料的厚度取决于其相邻的层，例如信号层或平面层。

PTH和过孔的铜厚度： 铜镀在PCB上钻的元件孔内。镀层的厚度通常為(wèi)20至100微英寸，具體(tǐ)取决于制造商(shāng)的能(néng)力。

铜包层的厚度：铜包层的厚度是制造商(shāng)要求的重要参数。厚度取决于通过迹線(xiàn)的電(diàn)流强度和迹線(xiàn)的宽度。

铜走線(xiàn)和蚀刻公差：

当在抗蚀剂附近蚀刻铜的过程开始在掩模下方去除时。这称為(wèi)回蚀或底切。蚀刻的宽度公差由IPC-2221A定义，对于1 1⁄2 oz的铜，其宽度公差在4密耳至0.6密耳之间变化，具體(tǐ)取决于可(kě)还原性和電(diàn)镀程度。

制造等级（等级2，等级3） 

阻焊层和丝网印刷的颜色

突出显示PCB上的阻抗走線(xiàn)