制造商所需的Gerber，ODB ++和其他PCB設計文件

2021-04-26

制造商所需的Gerber，ODB ++和其他PCB設計文件

PCB是所有主要電子設備的骨干，并且還負責使設備緊湊高效。僅當PCB設計者提供完整描述電路板規格的設計數據文件或插圖時，PCB制造商才能實現完美。因此，讓我們檢查制造商需要哪些不同的PCB設計輸出數據。

設計文件（也稱為藝術品）是制造商與設計師之間的主要溝通橋梁。制造商可以通過運行一些先進的可制造性（DFM）檢查設計來檢查PCB的可制造性。對于PCB制造，制造商需要詳細的Gerber或ODB ++文件，或IPC-2581導入/導出。

PCB設計人員的主要目標是提供詳細的文檔，以確保PCB制造商避免任何可能導致電路板功能不良的猜測。因此，設計數據文件是制造商和設計師之間的橋梁。

我們將在此博客文章中介紹以下主題：

用于制造的PCB設計輸出文件

什么是格柏

什么是ODB ++？

什么是IPC-2581？

鉆取文件

什么是PCB網表？

材料清單（BOM）

拾取和放置文件

FAB圖紙

用于制造的PCB設計輸出文件

設計文件是制造商和設計師之間的主要溝通渠道。最初，Gerber文件自1980年問世以來一直統治著整個行業。在90年代中期，智能格式ODB ++出現了，很快便出現了開放式的中性IPC-2581。

這是可以發送給制造商進行制造的不同文件的列表：

Gerber文件

IPC-2581

IPC網表

鉆取文件 

BOM（物料清單）

拾取和放置文件

晶圓廠圖紙

ODB ++文件（可選）

什么是格柏？

一旦完成了PCB板的布局設計并準備好進行制造。設計被轉換為稱為Gerber文件的標準文件格式，PCB制造商可以使用該文件格式來制造PCB。 

Gerber文件是為PCB的每一層生成的。PCB制造商可生成多達30個或更多的層文件，以定義制造的不同方面。

用于制造的Gerber文件清單

光圈定義

TOP-頂層–定義頂層銅層，走線和焊盤 

SMT –阻焊層頂層–定義阻焊層應出現在頂層的區域

SPT –錫膏頂層–定義用于在頂層上焊接組件的錫膏

BOT –底層 

SMB –阻焊劑底部

SPB –焊膏底部

SST –絲網印刷頂層–在組件頂層定義標簽

SSB –絲網印刷底部–在組件的底層定義標簽

AST –組裝頂層–頂層的組裝說明

ASB –組裝底部–底層的組裝說明

FAB –提供鉆頭，堆疊，切口和制造說明的詳細信息，例如制造級別（2級，3級）。

Gerber文件格式

gerber創建的文件的數量和類型取決于電路板的復雜程度和制造商的規范。gerber文件的主要類型是為PCB設計中的每一層生成的，而有些文件則描述了跨不同層的過程。例如，生成用于蝕刻，絲網印刷，鉆孔文件等的文件。

RS-274D和RS-274X（也稱為Excellon）是兩種最常見的輸出格式?，F在有最新的X2版本。

標準格柏（RS 274-D）

Gerber文件表示的第一種形式被設計為數控（NC）格式。RS 274-D提供了簡單的繪圖功能，例如卡車繪圖。它沒有分別描述坐標和繪圖邊距。

RS 274-D標準gerber文件負責gerber文件格式的成功和流行。這些文件的通用擴展名是“ .gbr”文本。但是，不同的設計工具會提供不同的擴展。 

擴展格柏（RS-274-X）

它使用人類可讀的ASCII命令，這些命令結合在一起以創建圖形2D映射。X-Gerber引入了元數據用于圖形描述的功能。該版本將Gerber詳細信息的所有四個組成部分合并在一個文件中（配置參數，光圈，XY坐標，繪制和閃光命令）。這與“ .gbr”和“ .gbx”格式的擴展名相關。

格柏X2

這是支持其他數據的Gerber文件的最新版本。Gerber X2文件可以包含諸如圖層功能，實體功能（如焊盤類型），通過阻抗調節的走線位置等詳細信息。 

該 文件格式支持“ .top ”和“ .bot”之類的擴展名，并且與所有類型的現代CAM軟件兼容。 

什么是ODB ++？

ODB ++是一種智能格式。一個ODB ++文件或目錄包含定義PCB層所需的所有信息。 

該文件格式為所需數據提供了穩定的框架。ODB ++文件不能確保給定的數據足以進行 設計，但可以使設計人員組合所有數據并執行所需的可制造性和可靠性檢查。

ODB ++轉換器輸入ODB ++歸檔文件或壓縮文件（.tgz，.tar，.gz，.zip或.tar）或來自電路布局程序的文件目錄。

ODB ++文件作為擴展名為.gzip的單個文件提交給制造商。所有必需的文件都存儲在此主文件中。

為什么選擇ODB ++？

ODB ++層次結構框架使程序員和組織不僅可以傳輸標準藝術品和鉆取數據，還可以傳輸更多內容。

它可以在一個文件中允許其他數據。例如，它可以包括材料堆積，材料明細表，組件放置以及尺寸和制造數據。 

可以通過大多數PCB設計程序（Expedition，PADS，Allegro）訪問ODB ++ ，使其幾乎成為一種通用格式。

它允許簡單而有效地生產部件而沒有復雜性。

所有主要的CAD，CAM和DFM工具供應商都支持此智能文件。

ODB ++和gerber文件有什么區別？

Gerber RS274X是PCB設計中使用最廣泛的格式。它是一個PCB文件，其中包含所有層數據，焊盤形狀和圖紙，可提供準確的設計。

但是，Gerber無法定義層堆疊，并且無法包含鉆取文件，而ODB ++可以包含大量數據。

ODB ++是一種更智能的文件格式，因為單個文件可能包含大量數據?，F在，大多數制造商都喜歡ODB ++，因為它有助于減少人為錯誤。使用ODB ++，PCB制造商可以消除使用大量低級文件的必要性。

什么是IPC-2581？

IPC-2581是用于數據定義和轉換方法的通用PCB組裝和制造標準。IPC-2581可以在單個XML文件中包含大量文件。

IPC-2581標準也被稱為“印刷電路板組裝產品的制造說明數據和傳輸方法的標準規范”。

IPC 2581包含以下數據：

每層銅結構

堆積順序

層堆棧信息

網表在線測試

材料信息

鉆取數據

測試點

組裝須知

采購物料清單

鉆取文件

PCB鉆孔是通孔以及各層之間連接性的基礎。鉆孔是PCB制造過程中最昂貴，不可逆轉且最耗時的過程。位置不當的小物件可能需要從頭開始對整個電路板進行重新制造。

鉆取文件是與Gerber文件一起發送給制造商的輔助文件。鉆削文件指的是所需PCB中的位置，大小和孔數。NC鉆孔文件可用于正確確定板上所有鉆孔的位置以及所需的尺寸。為鉆頭創建的文件數取決于PCB布線的復雜性。鉆頭可以有不同的類型：通孔，盲孔和埋孔。

鉆孔類型

有兩種類型的孔要在PCB上鉆孔，電鍍孔和非電鍍孔。非電鍍孔通常用作PCB的安裝孔和連接器的定位孔。如果必須將PCB與外殼電氣隔離，則可以使用非電鍍的安裝孔。如果PCB必須接地到外殼，則使用電鍍孔。連接不同層的所有互連通孔均已電鍍。如果電路板設計同時具有電鍍孔和非電鍍孔，則可以將兩種鉆孔類型的鉆頭詳細信息合并到一個NC鉆孔文件中，或者通過PCB設計工具創建不同的NC鉆孔文件。

通常，會為電鍍孔和非電鍍孔創建兩個單獨的文件。這是因為在鍍覆過程之前要先鉆出鍍通孔，而在鍍覆過程之后要鉆未鍍孔。

鉆取文件擴展名

常規的電鍍鉆孔文件使用文件擴展名“ .drl” ，非電鍍鉆孔文件的文件名中包含“ np”。例如：' np.drl' 。

什么是PCB網表？

該網表（格式為IPC-356）是確定裸板的電導率互連方案的網絡列表。通常，網表是一個ASCII文本文件，其中包括PCB CAM系統指令，例如網名，引腳以及每個網或節點的起點和終點的XY坐標。

為什么我們要使用網表？

Gerber 274x不支持網表。在某些情況下，從PCB CAD軟件導出的Gerber文件可能包含一個未被注意到的錯誤，因為無法驗證這些文件是否符合您的設計意圖。您可以通過用IPC-356格式的網表文件加載制造數據工具包來防止這種情況。IPC網表旨在發現預生產過程中的缺陷。

制造商將比較客戶的CAD網表和根據客戶提供的Gerber數據得出的列表。在分析過程中，將向客戶通知任何錯誤。

我們如何處理PCB網表？

我們檢查設計者的網表是否與根據其圖形數據創建的制造商的網表相同。

每次編輯面板時，我們都會檢查網表數據，因此不會引起任何網表違規。

在PCB的電氣驗證過程中，制造商使用客戶提供的網表。

物料清單（BOM）

BOM或物料清單包含設計制造所需的所有組件及其規格的列表。設計人員可以從其設計軟件生成定制的BOM，該軟件在Excel電子表格中列出組件的所有封裝。這些材料明細表被用作制造商的參考，以通過參考封裝和代號來以正確的順序組裝組件。 

設計人員可以將許多類型的信息添加到其BOM中，但BOM所需的一組信息如下所示：

參考代號

部分說明

不插入（DNI）是或否

數量

制造商零件編號（MPN）

供應商部件號（VPN）

組件的足跡

意見。

拾取和放置文件

PCB制造商在組裝過程中使用拾取和放置機器來拾取正確的組件并將其放置在所需的位置。這些計算機需要適當的數據才能這樣做。拾取和放置文件以ASCII文本格式保存此類數據，可以在設計完成后使用任何設計軟件生成該數據。 

拾取和放置數據的主要目的是在電路板設計上保存有關所有表面安裝器件的位置和方向的信息。因此，“放置”文件包含以下數據：

參考代號

電路板上組件的XY位置

組件的方向（度數：45°90°等）

組件包–零件號，零件值等

放置在電路板的頂部或底部。

FAB圖紙

晶圓廠圖紙給出了PCB的制造細節，其中包括電路板尺寸，鉆孔細節，制造類別（2類，3類）和堆疊細節。加工圖紙以PDF格式發送給制造商，所有設計工具均支持導出PDF格式的FAB圖紙的功能。

設計師可以在Fab圖中提及所有必需的細節，這些細節對于PCB的制造很重要。但是請考慮包括以下數據：

板子尺寸：

提及木板的長度，寬度，厚度 

董事會大綱：

電路板輪廓必須在“電路板輪廓”層上繪制。對于 帶有大量掩埋過孔的密集板，應添加輪廓的其他圖像。這樣可以確保堆疊過孔的詳細視圖。

鉆探圖：

提及所使用的不同類型的鉆頭，例如激光孔，微型通孔，焊盤上的通孔，插入式通孔和盲孔/埋孔。鉆探圖還包含鉆探尺寸，要鉆探的層 

在PCB上鉆孔以實現各種功能。標準鉆頭尺寸在ANSI標準B19.11M中指定。為了減小整個板的尺寸，有許多減小孔尺寸的技術。通常，文件中提到的孔尺寸將是實際鉆頭尺寸，而不是成品孔尺寸。

疊圖：

設計人員可以繪制一個堆疊，以描述詳細信息，例如每層的厚度，頂部和底部阻焊層的厚度。

成品PCB厚度： 最終厚度是所有層的總厚度，包括芯和預浸料的厚度。通常，成品PCB的厚度為62密耳。

芯線厚度：芯線是PCB層的主要部分之一。在不同的芯厚度范圍內，在兩側，頂部和底部均鍍有銅。

預浸料的厚度：預浸料用于堆疊兩個不同的芯或銅箔。預浸料的厚度取決于其相鄰的層，例如信號層或平面層。

PTH和過孔的銅厚度： 銅鍍在PCB上鉆的元件孔內。鍍層的厚度通常為20至100微英寸，具體取決于制造商的能力。

銅包層的厚度：銅包層的厚度是制造商要求的重要參數。厚度取決于通過跡線的電流強度和跡線的寬度。

銅走線和蝕刻公差：

當在抗蝕劑附近蝕刻銅的過程開始在掩模下方去除時。這稱為回蝕或底切。蝕刻的寬度公差由IPC-2221A定義，對于1 1?2 oz的銅，其寬度公差在4密耳至0.6密耳之間變化，具體取決于可還原性和電鍍程度。

制造等級（等級2，等級3） 

阻焊層和絲網印刷的顏色

突出顯示PCB上的阻抗走線