制造商所需的Gerber，ODB ++和其他PCB设计文件

2021-04-26

制造商所需的Gerber，ODB ++和其他PCB设计文件

PCB是所有主要电子设备的骨干，并且还负责使设备紧凑高效。仅当PCB设计者提供完整描述电路板规格的设计数据文件或插图时，PCB制造商才能实现完美。因此，让我们检查制造商需要哪些不同的PCB设计输出数据。

设计文件（也称为艺术品）是制造商与设计师之间的主要沟通桥梁。制造商可以通过运行一些先进的可制造性（DFM）检查设计来检查PCB的可制造性。对于PCB制造，制造商需要详细的Gerber或ODB ++文件，或IPC-2581导入/导出。

PCB设计人员的主要目标是提供详细的文档，以确保PCB制造商避免任何可能导致电路板功能不良的猜测。因此，设计数据文件是制造商和设计师之间的桥梁。

我们将在此博客文章中介绍以下主题：

用于制造的PCB设计输出文件

什么是格柏

什么是ODB ++？

什么是IPC-2581？

钻取文件

什么是PCB网表？

材料清单（BOM）

拾取和放置文件

FAB图纸

用于制造的PCB设计输出文件

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

这是可以发送给制造商进行制造的不同文件的列表：

Gerber文件

IPC-2581

IPC网表

钻取文件 

BOM（物料清单）

拾取和放置文件

晶圆厂图纸

ODB ++文件（可选）

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。设计被转换为称为Gerber文件的标准文件格式，PCB制造商可以使用该文件格式来制造PCB。 

Gerber文件是为PCB的每一层生成的。PCB制造商可生成多达30个或更多的层文件，以定义制造的不同方面。

用于制造的Gerber文件清单

光圈定义

TOP-顶层–定义顶层铜层，走线和焊盘 

SMT –阻焊层顶层–定义阻焊层应出现在顶层的区域

SPT –锡膏顶层–定义用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文件格式

gerber创建的文件的数量和类型取决于电路板的复杂程度和制造商的规范。gerber文件的主要类型是为PCB设计中的每一层生成的，而有些文件则描述了跨不同层的过程。例如，生成用于蚀刻，丝网印刷，钻孔文件等的文件。

RS-274D和RS-274X（也称为Excellon）是两种最常见的输出格式。现在有最新的X2版本。

标准格柏（RS 274-D）

Gerber文件表示的第一种形式被设计为数控（NC）格式。RS 274-D提供了简单的绘图功能，例如卡车绘图。它没有分别描述坐标和绘图边距。

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

扩展格柏（RS-274-X）

它使用人类可读的ASCII命令，这些命令结合在一起以创建图形2D映射。X-Gerber引入了元数据用于图形描述的功能。该版本将Gerber详细信息的所有四个组成部分合并在一个文件中（配置参数，光圈，XY坐标，绘制和闪光命令）。这与“ .gbr”和“ .gbx”格式的扩展名相关。

格柏X2

这是支持其他数据的Gerber文件的最新版本。Gerber X2文件可以包含诸如图层功能，实体功能（如焊盘类型），通过阻抗调节的走线位置等详细信息。 

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

什么是ODB ++？

ODB ++是一种智能格式。一个ODB ++文件或目录包含定义PCB层所需的所有信息。 

该文件格式为所需数据提供了稳定的框架。ODB ++文件不能确保给定的数据足以进行 设计，但可以使设计人员组合所有数据并执行所需的可制造性和可靠性检查。

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

ODB ++文件作为扩展名为.gzip的单个文件提交给制造商。所有必需的文件都存储在此主文件中。

为什么选择ODB ++？

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

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

可以通过大多数PCB设计程序（Expedition，PADS，Allegro）访问ODB ++ ，使其几乎成为一种通用格式。

它允许简单而有效地生产部件而没有复杂性。

所有主要的CAD，CAM和DFM工具供应商都支持此智能文件。

ODB ++和gerber文件有什么区别？

Gerber RS274X是PCB设计中使用最广泛的格式。它是一个PCB文件，其中包含所有层数据，焊盘形状和图纸，可提供准确的设计。

但是，Gerber无法定义层堆叠，并且无法包含钻取文件，而ODB ++可以包含大量数据。

ODB ++是一种更智能的文件格式，因为单个文件可能包含大量数据。现在，大多数制造商都喜欢ODB ++，因为它有助于减少人为错误。使用ODB ++，PCB制造商可以消除使用大量低级文件的必要性。

什么是IPC-2581？

IPC-2581是用于数据定义和转换方法的通用PCB组装和制造标准。IPC-2581可以在单个XML文件中包含大量文件。

IPC-2581标准也被称为“印刷电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

网表在线测试

材料信息

钻取数据

测试点

组装须知

采购物料清单

钻取文件

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，不可逆转且最耗时的过程。位置不当的小物件可能需要从头开始对整个电路板进行重新制造。

钻取文件是与Gerber文件一起发送给制造商的辅助文件。钻削文件指的是所需PCB中的位置，大小和孔数。NC钻孔文件可用于正确确定板上所有钻孔的位置以及所需的尺寸。为钻头创建的文件数取决于PCB布线的复杂性。钻头可以有不同的类型：通孔，盲孔和埋孔。

钻孔类型

有两种类型的孔要在PCB上钻孔，电镀孔和非电镀孔。非电镀孔通常用作PCB的安装孔和连接器的定位孔。如果必须将PCB与外壳电气隔离，则可以使用非电镀的安装孔。如果PCB必须接地到外壳，则使用电镀孔。连接不同层的所有互连通孔均已电镀。如果电路板设计同时具有电镀孔和非电镀孔，则可以将两种钻孔类型的钻头详细信息合并到一个NC钻孔文件中，或者通过PCB设计工具创建不同的NC钻孔文件。

通常，会为电镀孔和非电镀孔创建两个单独的文件。这是因为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。

钻取文件扩展名

常规的电镀钻孔文件使用文件扩展名“ .drl” ，非电镀钻孔文件的文件名中包含“ np”。例如：' np.drl' 。

什么是PCB网表？

该网表（格式为IPC-356）是确定裸板的电导率互连方案的网络列表。通常，网表是一个ASCII文本文件，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坐标。

为什么我们要使用网表？

Gerber 274x不支持网表。在某些情况下，从PCB CAD软件导出的Gerber文件可能包含一个未被注意到的错误，因为无法验证这些文件是否符合您的设计意图。您可以通过用IPC-356格式的网表文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。在分析过程中，将向客户通知任何错误。

我们如何处理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的电气验证过程中，制造商使用客户提供的网表。

物料清单（BOM）

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

设计人员可以将许多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

部分说明

不插入（DNI）是或否

数量

制造商零件编号（MPN）

供应商部件号（VPN）

组件的足迹

意见。

拾取和放置文件

PCB制造商在组装过程中使用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这样做。拾取和放置文件以ASCII文本格式保存此类数据，可以在设计完成后使用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电路板设计上保存有关所有表面安装器件的位置和方向的信息。因此，“放置”文件包含以下数据：

参考代号

电路板上组件的XY位置

组件的方向（度数：45°90°等）

组件包–零件号，零件值等

放置在电路板的顶部或底部。

FAB图纸

晶圆厂图纸给出了PCB的制造细节，其中包括电路板尺寸，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，所有设计工具均支持导出PDF格式的FAB图纸的功能。

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

板子尺寸：

提及木板的长度，宽度，厚度 

董事会大纲：

电路板轮廓必须在“电路板轮廓”层上绘制。对于 带有大量掩埋过孔的密集板，应添加轮廓的其他图像。这样可以确保堆叠过孔的详细视图。

钻探图：

提及所使用的不同类型的钻头，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。标准钻头尺寸在ANSI标准B19.11M中指定。为了减小整个板的尺寸，有许多减小孔尺寸的技术。通常，文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： 最终厚度是所有层的总厚度，包括芯和预浸料的厚度。通常，成品PCB的厚度为62密耳。

芯线厚度：芯线是PCB层的主要部分之一。在不同的芯厚度范围内，在两侧，顶部和底部均镀有铜。

预浸料的厚度：预浸料用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。镀层的厚度通常为20至100微英寸，具体取决于制造商的能力。

铜包层的厚度：铜包层的厚度是制造商要求的重要参数。厚度取决于通过迹线的电流强度和迹线的宽度。

铜走线和蚀刻公差：

当在抗蚀剂附近蚀刻铜的过程开始在掩模下方去除时。这称为回蚀或底切。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，具体取决于可还原性和电镀程度。

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上的阻抗走线