Formatos de archivos PCB

Pedir placas de circuito impreso (PCBs) implica proporcionar información precisa y detallada sobre el diseño y las especificaciones de la placa. Por eso son necesarios formatos de archivo de PCB específicos. La fabricación solo puede llevarse a cabo con éxito si se dispone de un archivo de PCB completo. Diseñar una PCB y comunicar esas decisiones de diseño depende de archivos como los esquemas del circuito, la lista de materiales (BOM), los diseños de PCB y la información de diseño de apilado de capas.

Para garantizar la interoperabilidad entre varios programas de diseño electrónico como Allegro, Altium Designer, KiCAD y Eagle, se desarrolló una colección de archivos conocidos como Gerbers. Los archivos Gerber permiten comprender los diseños de PCB sin estar atado a un software de diseño específico.

¿Por qué necesitamos formatos de archivo específicos para pedir PCBs?

Como resultado, comprender y aprender el formato de archivo Gerber se ha convertido en un tema de gran relevancia hoy en día. Aquí están las tres razones principales:

Estandarización: Los formatos de archivo de PCB estandarizan la forma en que se comunican los datos de diseño. Esto asegura que los fabricantes reciban la información necesaria de manera consistente y universalmente comprendida.

Información Detallada: Los archivos de PCB contienen información detallada sobre el diseño de la placa, incluyendo la colocación de componentes, el enrutamiento de conexiones eléctricas, el apilado de capas, los orificios de perforación y otros detalles esenciales. Este nivel de detalle es crucial para una fabricación precisa.

Compatibilidad: Diferentes herramientas de software de diseño de PCB generan archivos en formatos específicos. Los fabricantes a menudo trabajan con varias herramientas de diseño, por lo que tener formatos estándar asegura la compatibilidad y reduce la probabilidad de errores.

Formatos de archivos PCB más comunes

Los archivos de apertura CAD son suficientes para pedir la PCB. Esto incluye información sobre las capas de apilado, los orificios de perforación, las máscaras de soldadura y las capas de serigrafía. La BOM (Lista de Materiales) es útil para los usuarios al ensamblar la PCB.

Archivos de Apertura CAD:

En formato RS-274X (Gerber x1), Gerber x2, IPC-2581, ODB++.

BOM (Lista de Materiales):

Los formatos TXT, PDF, CSV, XLSV, y generalmente los archivos de Excel son ampliamente adoptados.

Para el ensamblaje de la PCB por parte del fabricante, se requiere un archivo de datos de Centroide para asegurar que el fabricante pueda ensamblar sus placas.

Archivo de Centroide:

Los formatos TXT, PDF, CSV, XLSV, y generalmente los archivos de Excel son ampliamente adoptados y también se conocen como archivos CPL (Colocación de Componentes) o PNP (Pick-And-Place).

Los formatos de archivo más comunes adoptados por los diseñadores, que se utilizan para pedir PCBs en línea, se enumeran a continuación. Conozcamos qué son estos archivos y qué contienen. Comenzamos nuestra discusión con:

1. ¿Qué es un archivo Gerber de PCB?

2. ¿Qué es la lista de materiales (BOM)?

3. ¿Qué es el archivo de Centroide?

¿Qué es un Archivo Gerber de PCB?

Un archivo Gerber de PCB es un estandarizado utilizado para transmitir información detallada sobre el diseño de una placa de circuito impreso (PCB) a los fabricantes. El archivo Gerber, también conocido como "fotoplot", generalmente representa los archivos en formato 274D y 274X, que actúa como un medio entre la conversión de gráficos a datos y la fabricación de PCB.

Incluye datos para cada capa de la PCB, como pistas de cobre, máscaras de soldadura, impresión de serigrafía y orificios de perforación, como se muestra arriba. Los archivos Gerber son esenciales para la fabricación precisa y exacta de PCB, asegurando que las especificaciones de diseño se comuniquen y comprendan. Ayudan a crear las fotomáscaras utilizadas en la fabricación, convirtiéndolos en un componente crítico de la producción de PCB. Para ver cómo se fabrican las PCBs a partir de estos archivos, consulte la guía del proceso de fabricación de PCB publicada por JLCPCB.

Tipos de formato Gerber estándar:

Hay dos tipos principales de formatos Gerber estándar utilizados en el diseño de PCB:

1. RS-274D: Este es el formato más antiguo y básico. Requiere un archivo de apertura separado para definir las formas y tamaños de varias características, lo que lo hace menos conveniente y más propenso a errores en comparación con RS-274X. Debido a que el crecimiento de los productos electrónicos ha superado con creces los requisitos actuales, el formato original RS-274D se ha vuelto progresivamente obsoleto, y se ha creado una versión mejorada, RS-274X, a partir de él.

2. RS-274X: El formato Gerber extendido es ampliamente utilizado y considerado el estándar de la industria. Incluye definiciones de apertura integradas y admite múltiples capas, proporcionando diseños de PCB detallados y completos. RS-274X es el formato preferido debido a sus capacidades mejoradas y facilidad de uso.

El 99% del software CAD para PCB admite la conversión del diseño de PCB al formato de archivo Gerber, ya sea en formato RS-274D o RS274X.

Aunque los archivos de perforación típicamente no son archivos Gerber, los archivos de perforación también son necesarios como parte de los datos de producción requeridos para fabricar sus PCBs. Los archivos de perforación generalmente están en formato Excellon NC drill e indican al fabricante dónde se deben perforar los orificios.

La generación de archivos de perforación es a menudo un proceso separado, y la falta de archivos de perforación es uno de los problemas más comunes en los pedidos, por lo que es prudente asumir que los archivos de perforación también son necesarios cuando un fabricante solicita archivos Gerber y acostumbrarse a exportar ambos. Los archivos Gerber y de perforación deben empaquetarse en un solo archivo comprimido (JLCPCB admite archivos .rar o .zip). En software en línea como EasyEDA, los archivos Gerber y de perforación se generan juntos, como se muestra en la imagen de arriba.

¿Qué es la Lista de Materiales (BOM)?

La Lista de Materiales es una lista de las materias primas que intervienen en la fabricación de un producto o ensamblaje. En el contexto del servicio de ensamblaje de PCB llave en mano de JLCPCB, el archivo BOM incluye todas las piezas que JLCPCB debe comprar y soldar en las placas. La BOM debe construirse y mantenerse durante el proceso de diseño de la PCB, lo que aumenta la precisión al final del proceso.

La innovadora plataforma de cotización de JLCPCB puede leer archivos BOM y hacer coincidir los números de pieza con los principales distribuidores. Con este enfoque, la plataforma puede proporcionar cotizaciones en segundos. Para lograr cotizaciones rápidas, el archivo BOM debe organizarse de acuerdo con el formato de JLCPCB, como se muestra arriba. Debe incluir el Número de Pieza del Fabricante, el Designador y la Cantidad. Una BOM típica de JLCPCB debe estar en formato .xls, .xlsx o .csv e incluye:

1. Números de Pieza del Componente: Identificadores específicos del fabricante para cada pieza.

2. Descripciones: Describen brevemente cada componente, como resistencias, condensadores, circuitos integrados, etc.

3. Cantidades: El número de cada componente necesario.

4. Designadores de Referencia: Etiquetas que identifican dónde se coloca cada componente en la PCB (por ejemplo, R1, C2, U3).

5. Información de Fabricantes: Información sobre dónde adquirir cada componente.

Elimine de la BOM las piezas que no desee colocar en la PCB a través del servicio de ensamblaje de JLCPCB o márquelas con las letras 'DNP' en la columna 'Suministro del Cliente'. La BOM es esencial para la adquisición, el ensamblaje y para asegurar que el producto final cumpla con las especificaciones de diseño.

¿Qué es el archivo de centroide?

El Centroide es el archivo particular para el ensamblaje que se utiliza para programar las máquinas de ensamblaje rápidamente. También se conoce como archivo Pick-N-Place, Datos XY o archivo de Colocación de Componentes (CPL). Algunas herramientas CAD generarán este archivo automáticamente, y otras no, pero es posible que necesite modificar el archivo y luego generar el archivo de Centroide. El archivo de Centroide describe la posición y orientación de todas las piezas de montaje superficial, lo que incluye el designador de referencia, la posición X e Y, la rotación y el lado de la placa (Superior o Inferior). Tanto las piezas de montaje superficial como las de orificio pasante se enumeran en el Centroide. Ayuda a los ingenieros a localizar las piezas durante la revisión de Diseño para Ensamblaje (DFA) y a configurar la máquina de pick & place para el ensamblaje automático. Un archivo de Centroide típico de JLCPCB debe estar en formato .xls, .xlsx o .csv e incluir:

1. Designador: Un designador de referencia (RefDes) que identifica la pieza. A diferencia del archivo BOM, los designadores separados deben tener su propia línea y coordenadas.

2. Coordenada XY: Indica la ubicación de la pieza. Las coordenadas X e Y deben estar en columnas separadas y centrarse en el origen de la pieza si es posible.

3. Valor de Rotación: Esto indica la orientación/rotación del componente (0 a 360 grados) tal como se coloca en la PCB. Este valor puede no ser exacto y solo debe usarse como referencia.

Algunos programas no incluyen piezas de orificio pasante en el archivo de centroide, ya que estas no son colocadas por las máquinas de pick-and-place, sino que pueden ser soldadas a mano por el personal de ensamblaje.

Otros formatos de archivo y sus ventajas/desventajas:

Hay otros dos formatos de archivo de PCB ampliamente conocidos (IPC-2581 y ODB++). Se diferencian del formato de archivo Gerber y tienen sus propias ventajas/desventajas:

Formato de archivo IPC-2581:

El formato de archivo de PCB IPC-2581 es un estándar de la industria, neutral en cuanto al proveedor y abierto basado en XML. Fue desarrollado por el IPC (Association Connecting Electronics Industries) para proporcionar una forma integral y unificada de compartir información de diseño de PCB. Este formato agiliza la transición del diseño a la fabricación al proporcionar un único formato de archivo estandarizado que contiene todos los datos necesarios.

Características clave:

• Datos Completos: Incluye información detallada sobre Datos de Diseño (diseños de PCB, como pistas, pads, vías y apilado de capas), Datos de Componentes (designadores de referencia, números de pieza y coordenadas de colocación), Netlist y datos de perforación.
• Basado en XML: Al estar basado en XML, es legible por humanos y fácil de analizar para las máquinas, lo que mejora la flexibilidad y adaptabilidad del formato.
• Comunicación Bidireccional: Facilita la entrega de datos de diseño a los fabricantes y la retroalimentación de los fabricantes a los diseñadores, mejorando el proceso general de diseño y fabricación.

Formato de archivo ODB++:

ODB++ es un formato de archivo integral y ampliamente utilizado desarrollado por Valor (ahora parte de Mentor Graphics); ODB++ tiene como objetivo consolidar toda la información necesaria en un solo archivo o conjunto de datos en un formato jerárquico. Aquí hay una mirada detallada al formato ODB++:

Características clave:

• Integración de Datos Completa: Incluye información detallada sobre Datos de Diseño, Netlist, Información de Componentes, Datos de Perforación, Datos de Ensamblaje, Datos de Fabricación y Datos de Prueba.
  
• Formato de Archivo Único: ODB++ consolida todos los datos necesarios de diseño y fabricación de PCB en un solo paquete, lo que simplifica la gestión de datos y reduce el riesgo de errores asociados con el manejo de múltiples archivos.

Ventajas de convertir archivos de PCB al formato de archivo Gerber:

Los datos del archivo de PCB se convierten en archivos Gerber y de perforación para facilitar la fabricación de la PCB. Sin embargo, muchos ingenieros electrónicos no convierten el archivo de PCB en datos de perforación y archivo Gerber antes de entregar el archivo de PCB a la fábrica. En su lugar, envían directamente los archivos separados a los fabricantes de PCB. Debido a que los ingenieros electrónicos y de PCB tienen una comprensión diferente de la PCB, el archivo Gerber convertido por el fabricante de PCB puede diferir de lo que usted desea.

Por ejemplo:

Si diseñó una PCB y envía los archivos de PCB en lugar de los Gerber, existe la posibilidad de que requisitos especiales como la visualización del nombre del componente y el número de lote, o la configuración de la serigrafía estén bloqueados y solo el fabricante pueda cambiarlos/modificarlos. Puede evitar tales incidentes si convierte el archivo de PCB en un archivo Gerber.