PCB の注文に特定のファイル形式が不可欠な理由

プリント基板 (PCB) を注文するには、基板の設計と仕様に関する正確で詳細な情報を提供する必要があります。そのため、特定の PCB ファイル形式が必要になります。製造は、完成した PCB ファイルがなければ成功しません。PCB の設計と設計上の決定の伝達は、回路図設計、部品表、PCB レイアウト、スタックアップ設計情報などのファイルに依存します。

PCB ファイル形式の重要性

Allegro、Altium Designer、KiCAD、Eagle などのさまざまな電子設計ソフトウェア間の相互運用性を確保するために、Gerbers と呼ばれるファイルのコレクションが開発されました。Gerber ファイルを使用すると、特定の設計ソフトウェアに縛られることなく PCB 設計を理解できます。その結果、Gerber ファイル形式の理解と学習は、今日非常に重要なトピックになっています。主な理由は次の 3 つです。

標準化: PCB ファイル形式は、設計データの伝達方法を標準化します。これにより、メーカーは必要な情報を一貫した、普遍的に理解できる方法で受け取ることができます。

詳細情報: PCB ファイルには、コンポーネントの配置、電気接続のルーティング、レイヤーのスタックアップ、ドリル穴、その他の重要な詳細など、ボードのレイアウトに関する詳細情報が含まれています。このレベルの詳細は、正確な製造に不可欠です。

互換性: さまざまな PCB 設計ソフトウェア ツールが特定の形式でファイルを生成します。メーカーはさまざまな設計ツールを使用することが多いため、標準形式を使用することで互換性が確保され、エラーの可能性が減ります。

広く採用されている PCB ファイル形式

CAD アパーチャ ファイルがあれば、PCB を注文できます。これには、スタックアップ レイヤー、ドリル穴、ソルダー マスク、シルクスクリーン レイヤーに関する情報が含まれます。BOM (部品表) は、ユーザーが PCB を組み立てる際に役立ちます。

CAD アパーチャー ファイル:

RS-274X (Gerber x1)、Gerber x2、IPC-2581、ODB++ の形式。

BOM (部品表):

TXT、PDF、CSV、XLSV、通常は Excel ファイルなどの形式が広く採用されています。

メーカーから PCB を組み立てる場合、メーカーがボードを組み立てられるようにするために、Centroid データ ファイルが必要です。

重心ファイル:

TXT、PDF、CSV、XLSV、および通常は Excel ファイル形式が広く採用されており、CPL (コンポーネント配置) ファイルまたは PNP (ピックアンドプレース) ファイルとも呼ばれます。

以下に、設計者が PCB をオンラインで注文する際に使用する最も一般的なファイル形式を示します。これらのファイルとその中身について見ていきましょう。まず、次の点について説明します。

1. PCB ガーバー ファイルとは何ですか?

2. 部品表 (BOM) とは何ですか?

3. Centroid ファイルとは何ですか?

PCB Gerber ファイルとは何ですか?

PCB ガーバー ファイルは、プリント回路基板 (PCB) レイアウトに関する詳細情報を製造業者に伝えるために使用される標準化された形式です。「フォト プロット」とも呼ばれるガーバー ファイルは、通常、274D および 274X 形式のファイルを表し、グラフィックスからデータへの変換と PCB 製造の間の媒体として機能します。

これには、上に示すように、銅トレース、はんだマスク、シルクスクリーン印刷、ドリル穴など、PCB の各層のデータが含まれています。ガーバー ファイルは、設計仕様が伝達され理解されることを保証する、正確で精密な PCB 製造に不可欠です。ガーバー ファイルは、製造に使用されるフォトマスクの作成に役立ち、PCB 製造の重要なコンポーネントになります。これらのファイルから PCB がどのように製造されるかを確認するには、JLCPCBが公開した PCB 製造プロセスの詳細なガイドを参照してください 。

標準ガーバーフォーマットの種類

PCB 設計で使用される標準 Gerber 形式には、主に 2 つの種類があります。

1. RS-274D:これは、より古い、より基本的なフォーマットです。さまざまな機能の形状とサイズを定義するために別のアパーチャ ファイルが必要なため、RS-274X に比べて利便性が低く、エラーが発生しやすくなります。電子製品の成長が現在の要件をはるかに上回っているため、元の RS-274D フォーマットは徐々に時代遅れになり、そこから RS-274X の改良バージョンが作成されました。

2. RS-274X:拡張ガーバー形式は広く使用されており、業界標準と見なされています。埋め込みアパーチャ定義が含まれており、複数のレイヤーをサポートしているため、詳細で包括的な PCB 設計が可能です。RS-274X は、機能が向上し、使いやすいため、推奨される形式です。

PCB CAD ソフトウェアの 99% は、PCB 設計を RS-274D または RS274X 形式の Gerber ファイル形式に変換することをサポートしています。

ドリル ファイルは通常、ガーバー ファイルではありませんが、PCB の製造に必要な製造データの一部としてドリル ファイルも必要です。ドリル ファイルは通常、Excellon NC ドリル形式で、穴を開ける場所を製造元に伝えます。

ドリル ファイルの生成は別のプロセスであることが多く、ドリル ファイルの欠落は最も一般的な注文の問題の 1 つです。そのため、メーカーがガーバー ファイルを要求し、両方のエクスポートに慣れている場合は、ドリル ファイルも必要であると想定するのが賢明です。ガーバー ファイルとドリル ファイルは、1 つのアーカイブ ファイルにパッケージ化する必要があります (JLCPCB は .rar または .zip ファイルをサポートしています)。EasyEDA などのオンライン ソフトウェアでは、上の画像に示すように、ガーバー ファイルとドリル ファイルが一緒に生成されます。

部品表 (BOM) とは何ですか?

部品表は、製品やアセンブリの製造に使用される原材料のリストです。JLCPCB のターンキー PCB アセンブリ サービスでは、BOM ファイルには、JLCPCBが購入してボードにはんだ付けする必要があるすべての部品が含まれています。BOM は PCB 設計プロセス中に作成および維持される必要があり、これによりプロセス終了時の精度が向上します。

JLCPCB の革新的な見積プラットフォームは、BOM ファイルを読み取り、部品番号を主要な販売業者と照合できます。このアプローチにより、プラットフォームは数秒で見積を提供できます。迅速な見積りを実現するには、上に示したように、BOM ファイルを JLCPCB の形式に従って整理する必要があります。これには、メーカーの部品番号、指定子、数量が含まれている必要があります。一般的な JLCPCB BOM は、.xls、xlsx、または .csv 形式で、次の内容が含まれます。

1. コンポーネント部品番号:各部品の製造元固有の識別子。
2. 説明:抵抗器、コンデンサ、IC などの各コンポーネントについて簡単に説明します。
3. 数量:必要な各コンポーネントの数。
4. 参照指定子:各コンポーネントが PCB 上のどこに配置されているかを識別するラベル (例: R1、C2、U3)。
5. 製造元情報:各コンポーネントの調達先に関する情報。JLCPCB アセンブリ サービスを介して PCB に配置したくない部品を BOM から削除するか、または「顧客供給」列に「DNP」の文字でマークします。BOM は、調達、アセンブリ、および最終製品が設計仕様を満たしていることを確認するために不可欠です。

Centroid ファイルとは何ですか?

セントロイドは、アセンブリ マシンを迅速にプログラムするために使用されるアセンブリ専用のファイルです。これは、ピック アンド プレース、XY データ、またはコンポーネント配置 (CPL) ファイルとも呼ばれます。一部の CAD ツールはこのファイルを自動的に生成しますが、一部のツールは生成しません。その場合は、ファイルを変更してセントロイド ファイルを生成する必要があります。セントロイド ファイルには、すべての表面実装部品の位置と方向が記述されており、参照指定子、X 位置と Y 位置、回転、ボードの側面 (上または下) が含まれます。表面実装部品とスルーホール部品の両方がセントロイドにリストされます。これは、エンジニアがアセンブリ設計 (DFA) レビュー中に部品を見つけ、マシン アセンブリ用のピック アンド プレース マシンを設定するのに役立ちます。一般的な JLCPCB セントロイド ファイルは、.xls、xlsx、または .csv 形式で、次の内容が含まれます。

1. 指定子:部品を識別する参照指定子 (RefDes)。BOM ファイルとは異なり、個別の指定子には行と座標が必要です。

2. XY 座標:パーツの位置を示します。X 座標と Y 座標は別々の列に入力し、可能であればパーツの原点を中心に配置します。

3. 回転値:これは、PCB 上に配置されているコンポーネントの方向/回転 (0 ～ 360 度) を示します。この値は正確ではない可能性があるため、参考としてのみ使用してください。

一部のソフトウェアでは、スルーホール部品はピックアンドプレース マシンによって配置されず、組み立てスタッフが手作業ではんだ付けできるため、重心ファイルにスルーホール部品が含まれません。


その他のファイル形式とその利点/欠点

より広く知られている 2 つの PCB ファイル形式 (IPC-2581 と ODB++) があります。Gerber ファイル形式とは異なり、それぞれに利点と欠点があります。

IPC-2581 ファイル形式:

IPC-2581 PCB ファイル形式は、業界標準でベンダーに依存しないオープン XML ベースの形式です。PCB 設計情報を共有するための包括的かつ統一された方法を提供するために、IPC (Association Connecting Electronics Industries) によって開発されました。この形式は、必要なすべてのデータを含む単一の標準化されたファイル形式を提供することで、設計から製造への移行を効率化します。

主な特徴

包括的なデータ: 設計データ (トレース、パッド、ビア、レイヤー スタックアップなどの PCB レイアウト)、コンポーネント データ (参照指定子、部品番号、配置座標)、ネットリスト、ドリル データに関する詳細情報が含まれます。

XML ベース: XML ベースであるため、人間が読み取り可能で、機械が解析しやすく、形式の柔軟性と適応性が向上します。

双方向通信:設計データの製造元への引き渡しと製造元から設計者へのフィードバックを容易にし、全体的な設計および製造プロセスを改善します。

高度なテクノロジーのサポート: IPC-2581 は、高密度相互接続 (HDI)、リジッドフレックス設計、組み込みコンポーネントなどの高度な PCB テクノロジーをサポートします。

ODB++ ファイル形式:

ODB++ は、Valor (現在は Mentor Graphics の一部) によって開発された包括的で広く使用されているファイル形式です。ODB++ は、必要なすべての情報を階層形式で 1 ​​つのファイルまたはデータセットに統合することを目的としています。ODB++ 形式の詳細は次のとおりです。

主な特徴:

包括的なデータ統合:設計データ、ネットリスト、コンポーネント情報、ドリル データ、アセンブリ データ、製造データ、テスト データに関する詳細な情報が含まれます。

単一ファイル形式: ODB++ は、必要なすべての PCB 設計および製造データを 1 つのパッケージに統合します。これにより、データ管理が簡素化され、複数のファイルの処理に関連するエラーのリスクが軽減されます。

PCBファイルをGerberファイル形式に変換する利点

PCB ファイル データは、PCB 製造をスムーズにするために、Gerber ファイルとドリル ファイルに変換されます。ただし、多くの電子技術者は、PCB ファイルを工場に渡す前に、PCB ファイルをドリル データと Gerber ファイルに変換しません。代わりに、個別のファイルを直接 PCB メーカーに送信します。電子技術者と PCB 技術者は PCB に対する理解が異なるため、PCB メーカーによって変換された Gerber ファイルは、必要なファイルと異なる場合があります。

例えば：
PCB を設計した場合は、Gerber ではなく PCB ファイルを送信してください。この場合、部品名の表示やバッチ番号などの特別な要件の範囲があり、シルクスクリーンの設定はロックされており、製造元のみが変更/修正できます。PCB ファイルを Gerber ファイルに変換すれば、このようなインシデントを回避できます。

特定の PCB ファイル形式は、データ通信を標準化し、詳細情報を提供し、互換性を確保するため、PCB を注文する際に不可欠です。適切なファイル形式を使用することで、設計者と製造者は正確で効率的な PCB 生産を保証できます。さまざまなファイル形式とその利点を理解することで、PCB を注文する際に情報に基づいた決定を下すことができます。