PCB设计/ 制造数据交换技术及标准化

文章摘要：摘要：为了弥补传统印刷电路板数据标准Gerber 不能进行双向数据交换的缺陷，介绍了新PCB 数据标准的三个候选格式：IPC 的GenCAM、Valor 的ODB + + 以及EIA 的EDIF400 ;分析了PCB 设计/ 制造数据交换技术的研究进程；讨论了实施PCB 数据交换的关键技术和标准化前景。指出必须将目前PCB 设计和制造的点对点交换模式改变成单一的理想交换模式。引言20 多年来，国内外电子设计/ 制造业正在发生一场由高档集成电路( Integrated Circuit ， IC) 芯片、高速印制电路板( Printed Circuit Board ， PCB) 和电子设计自动化(

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　　摘　要：为了弥补传统印刷电路板数据标准Gerber 不能进行双向数据交换的缺陷，介绍了新PCB 数据标准的三个候选格式：IPC 的GenCAM、Valor 的ODB + + 以及EIA 的EDIF400 ;分析了PCB 设计/ 制造数据交换技术的研究进程；讨论了实施PCB 数据交换的关键技术和标准化前景。指出必须将目前PCB 设计和制造的点对点交换模式改变成单一的理想交换模式。

　　引言

　　20 多年来，国内外电子设计/ 制造业正在发生一场由高档集成电路( Integrated Circuit ， IC) 芯片、高速印制电路板( Printed Circuit Board ， PCB) 和电子设计自动化( Electronic Design Automation ， EDA) 技术引发的变革。在电子制造业，PCB作为电子产品的子系统，扮演着核心模块单元的角色。据统计，电子产品的设计周期占整个研制生产周期的60%以上;而成本的80%～90%又是在芯片和PCB子系统设计环节决定的。PCB 设计/ 制造数据由电子设计师用EDA工具生成，包括PCB的光绘制版(fabrication) 、组装(assembly) 和测试(test) 等各个环节。PCB数据格式标准是规范PCB版图设计的一种描述式语言，用来实现EDA工具或设计师之间的数据传递、原理图和版图之间的数据交换以及设计与制造测试之间的无缝衔接等。

　　Gerber是事实上的PCB 数据工业标准，仍在广泛应用。从1970 年问世的Gerber 原型到1992年的Gerber 274X ，虽经不断改良，但对于日趋复杂的设计，一些与PCB 加工和组装的相关信息在Ger2ber 格式中仍无法表达或包含，例如PCB 板料类型、介质厚度及工艺过程参数等。尤其是Gerber 文件交到PCB 加工者以后，通过检查光绘效果，常常会发现设计规则冲突等问题，这时必须返回设计部门重新生成Gerber 文件，再进行PCB 的加工。这类返工耗费了研制周期的30 % ，其症结在于Gerber 属于单向数据传送，不能进行双向数据交换。Gerber 退出PCB 格式的主流圈已成定势，但是由哪一个来取代Gerber 成为PCB 数据新一代的标准，目前尚无定论。

　　国外正在积极酝酿策划新的PCB 数据交换标准，三个公认候选格式是:美国封装互连协会( Institute for Packaging and Interconnect ，IPC)的GenCAM(generic computer aided manufacturing) 、Val2or 的ODB + + 和美国电子工业协会(Electronic Indus2tries Association ， EIA) 的EDIF400。之所以兴师动众研究标准，是因为近年来由于数据交换的不当，已经造成数百万美元的损失。据报道，每年有超过3 %的印制板加工费用浪费在处理和验证数据上。换言之，每年对整个电子行业造成的浪费竟高达数十亿美元! 除了直接的浪费，由于数据不标准，设计方和制造方之间反复的交互也消耗了大量的精力和时间。对于低利润率的电子制造业，这又是一笔无形的开销。

　　IPC GenCAM

　　GenCAM是IPC研究开发的一种PCB设计/ 制造数据交换标准蓝本，而IPC 是美国国家标准局(ANSI) 认可的PCB 方面的标准化研究机构。Gen-CAM的正式文件命名为IPC - 2511 ，包含IPC - 2510系列的几个子标准( IPC - 2512～IPC - 2518) 。IPC -2510 系列标准基于GenCAD 格式(由Mitron 公司推出) ，各子标准间呈互为依存关系。该标准的文件包括了板型、焊盘、贴片、插装、板内信号线等信息，几乎所有PCB 加工的信息都可以从GenCAM的参数中

　　获取。

　　GenCAM的文件结构使设计师和制造工程师都能访问数据。在向制造方输出的数据中，还可以扩展数据，例如添加加工过程允许的容差、为面板制造给出多种信息等。GenCAM 采用ASC Ⅱ格式，支持14 种图形符号。GenCAM一共包括20 个信息节，详细描述设计要求和制造细节。每一节表达一个功能或一项作业。每一节在逻辑上是独立的，都可以作为一个单独文件。GenCAM 的20 个信息节是:文件头( header ) 、订货信息( administratio ) 、基元(primitives) 、图形( artworks ) 、层( layers ) 、压焊块( pad-stacks) 、模板库(patterns) 、封装及库(packages) 、元件序列(families) 、器件( devices) 、机械信息(mechani2cals) 、元件(components) 、布线(routes) 、电源/ 地(power) 、测试点(testconnects) 、板信息(boards) 、制造组装控制(panels) 、放置(flxtures) 、绘制(drawings) 以及变更(changes) 等。

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