Por que formatos de arquivo específicos são essenciais para encomendar PCBs

Encomendar placas de circuito impresso (PCBs) envolve fornecer informações precisas e detalhadas sobre o design e as especificações. Sem os formatos de arquivo corretos, até mesmo o design de PCB mais brilhante pode levar a atrasos na fabricação, erros dispendiosos ou falha completa na produção. É por isso que formatos de arquivo de PCB específicos são necessários. A fabricação só pode prosseguir com sucesso com um conjunto completo de arquivos de produção, incluindo designs esquemáticos, Lista de Materiais (BOM), layouts de PCB e informações de empilhamento de camadas.

Importância dos Formatos de Arquivo de PCB

Para garantir a interoperabilidade entre vários softwares de design eletrônico como Allegro, Altium Designer, KiCAD e Eagle, foi desenvolvida uma coleção de arquivos conhecida como Gerbers. Os arquivos Gerber permitem entender designs de PCB sem estar preso a um software de design específico. Como resultado, entender e aprender o formato de arquivo Gerber tornou-se um tópico altamente relevante hoje. Aqui estão as três principais razões:

Padronização: Os formatos de arquivo de PCB padronizam a forma como os dados de design são comunicados. Isso garante que os fabricantes recebam as informações necessárias de maneira consistente e universalmente compreendida, eliminando a confusão que surge quando diferentes designers usam softwares diferentes. Na prática, a padronização pode reduzir os erros de interpretação em mais de 80% em toda a indústria de fabricação eletrônica.

Informações Detalhadas: Os arquivos de PCB contêm detalhes abrangentes sobre o layout da placa, incluindo posicionamento de componentes, roteamento de conexões elétricas, empilhamento de camadas, furos de perfuração, aberturas de máscara de solda, legendas de serigrafia e até mesmo marcadores fiduciais. Este nível de detalhe é crucial porque até mesmo um desalinhamento de 0,1 mm em trilhas de cobre ou posições de perfuração pode tornar um lote inteiro inutilizável.

Compatibilidade: Diferentes ferramentas de software de design de PCB (como Allegro, Altium Designer, KiCad e Eagle) geram arquivos em formatos específicos. Os fabricantes frequentemente trabalham com dezenas de ferramentas de design de vários clientes, portanto, formatos padrão garantem compatibilidade perfeita e reduzem drasticamente a probabilidade de erros durante a etapa de revisão CAM (Manufatura Assistida por Computador).

Formatos de Arquivo de PCB Amplamente Adotados

Arquivos de abertura CAD são suficientes para encomendar a PCB. Isso inclui informações sobre camadas de empilhamento, furos de perfuração, máscaras de solda e camadas de serigrafia. A BOM (Lista de Materiais) é útil para os usuários durante a montagem da PCB.

Arquivos de Abertura CAD:

No formato RS-274X (Gerber x1), Gerber x2, IPC-2581, ODB++.

BOM (Lista de Materiais):

Os formatos TXT, PDF, CSV, XLSV, e geralmente arquivos Excel são amplamente adotados.

Para a montagem da PCB pelo fabricante, é necessário um arquivo de dados de Centroide para garantir que o fabricante possa montar suas placas.

Arquivo de Centroide:

Os formatos TXT, PDF, CSV, XLSV, e geralmente arquivos Excel são amplamente adotados e também conhecidos como arquivos CPL (Posicionamento de Componentes) ou PNP (Pick-And-Place).

Os formatos de arquivo mais comuns adotados por designers, usados para encomendar PCBs online, estão listados abaixo. Vamos conhecer o que são esses arquivos e o que há dentro deles. Começamos nossa discussão com:

1. O que é um arquivo Gerber de PCB?

2. O que é a Lista de Materiais (BOM)?

3. O que é o arquivo de Centroide?

O que é um arquivo Gerber de PCB?

Um arquivo Gerber de PCB é a “linguagem” universal usada para transmitir informações detalhadas sobre o layout de uma placa de circuito impresso aos fabricantes. Também conhecido como “photo plot”, ele converte o design digital em dados vetoriais precisos para cada camada física da PCB. Os arquivos Gerber incluem dados para trilhas de cobre, aberturas de máscara de solda, impressão de serigrafia, camadas de pasta e muito mais—essencialmente dizendo à fábrica exatamente onde gravar cobre, aplicar máscara de solda, imprimir legendas e perfurar furos.

Inclui dados para cada camada da PCB, como trilhas de cobre, máscaras de solda, impressão de serigrafia e furos de perfuração, conforme mostrado acima. Os arquivos Gerber são essenciais para a fabricação precisa e exata da PCB, garantindo que as especificações do design sejam comunicadas e compreendidas. Eles ajudam a criar fotomáscaras usadas na fabricação, tornando-os um componente crítico da produção de PCB. Para ver como as PCBs são fabricadas a partir desses arquivos, consulte o guia detalhado do processo de fabricação de PCB divulgado pela JLCPCB .

Tipos de formato Gerber padrão

Existem dois tipos principais de formatos Gerber padrão usados no design de PCB:

1. RS-274D: Este é o formato mais antigo e básico. Requer um arquivo de abertura separado para definir as formas e tamanhos de vários recursos, tornando-o menos conveniente e mais propenso a erros em comparação com o RS-274X. Como o crescimento de produtos eletrônicos superou em muito os requisitos atuais, o formato RS-274D original tornou-se progressivamente obsoleto, e uma versão melhorada, RS-274X, foi criada a partir dele.

2. RS-274X: O formato Gerber estendido é amplamente utilizado e considerado o padrão da indústria. Inclui definições de abertura incorporadas e suporta múltiplas camadas, fornecendo designs de PCB detalhados e abrangentes. RS-274X é o formato preferido devido às suas capacidades aprimoradas e facilidade de uso.

99% dos softwares CAD de PCB suportam a conversão do design de PCB para o formato de arquivo Gerber, seja no formato RS-274D ou RS274X.

Embora os arquivos de perfuração normalmente não sejam arquivos Gerber, os arquivos de perfuração também são necessários como parte dos dados de produção exigidos para produzir suas PCBs. Os arquivos de perfuração geralmente estão no formato Excellon NC drill e informam ao fabricante onde os furos devem ser perfurados.

A geração de arquivos de perfuração é frequentemente um processo separado, e a falta de arquivos de perfuração é um dos problemas de pedido mais comuns, portanto, é prudente assumir que os arquivos de perfuração também são necessários quando um fabricante solicita arquivos Gerber e se acostumar a exportar ambos. Os arquivos Gerber e de perfuração devem ser empacotados em um único arquivo compactado (JLCPCB suporta arquivos .rar ou .zip). Em softwares online como EasyEDA, os arquivos Gerber e de Perfuração são gerados juntos, conforme mostrado na imagem acima.

O que é a Lista de Materiais (BOM)?

A Lista de Materiais é uma lista das matérias-primas que entram na fabricação de um produto ou montagem. No contexto do serviço de Montagem de PCB turnkey da JLCPCB, o arquivo BOM inclui todas as peças que devem ser compradas e soldadas nas placas pela JLCPCB. A BOM deve ser construída e mantida durante o processo de design da PCB, o que aumenta a precisão no final do processo.

A plataforma de cotação inovadora da JLCPCB pode ler arquivos BOM e combinar números de peça com distribuidores significativos. Com essa abordagem, a plataforma pode fornecer cotações em segundos. Para obter cotações rápidas, o arquivo BOM precisa ser organizado de acordo com o formato da JLCPCB, conforme mostrado acima. Deve incluir o Número da Peça do Fabricante, Designador e Quantidade. Uma BOM típica da JLCPCB deve estar no formato .xls, .xlsx ou .csv e inclui:

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1. Números de Peça do Componente: Identificadores específicos do fabricante para cada peça.

2. Descrições: Descrevem brevemente cada componente, como resistores, capacitores, CIs, etc.

3. Quantidades: O número de cada componente necessário.

4. Designadores de Referência: Rótulos que identificam onde cada componente é colocado na PCB (ex., R1, C2, U3).

5. Informações do fabricante: Informações sobre onde adquirir cada componente.

Remova da BOM as peças que você não deseja colocar na PCB através do serviço de montagem da JLCPCB ou marque-as com as letras 'DNP' na coluna 'Fornecimento do Cliente'. A BOM é essencial para aquisição, montagem e garantia de que o produto final atenda às especificações do design.

O que é o arquivo de Centroide?

Centroide é o arquivo específico para montagem usado para programar as máquinas de montagem rapidamente. Também é conhecido como arquivo Pick-N-Place, Dados XY ou Posicionamento de Componentes (CPL). Algumas ferramentas CAD gerarão este arquivo automaticamente, e outras não, mas você pode precisar modificar o arquivo e então gerar o arquivo de Centroide. O arquivo de Centroide descreve a posição e orientação de todas as peças de montagem em superfície, o que inclui o designador de referência, posição X e Y, rotação e lado da Placa (Topo ou Fundo). Tanto as peças de montagem em superfície quanto as de furo passante são listadas no Centroide. Ele ajuda os engenheiros a localizar as peças durante a revisão de Design para Montagem (DFA) e configurar a máquina pick & place para montagem mecanizada. Um arquivo de Centroide típico da JLCPCB deve estar no formato .xls, .xlsx ou .csv e incluir:

1. Designador: Um designador de referência (RefDes) que identifica a peça. Ao contrário do arquivo BOM, designadores separados devem ter sua própria linha e coordenadas.

2. Coordenada XY: Informa sobre a localização da peça. As coordenadas X e Y devem estar em colunas separadas e centralizadas na origem da peça, se possível.

3. Valor de rotação: Isso informa sobre a orientação/rotação do componente (0 a 360 graus) conforme ele é colocado na PCB. Este valor pode não ser preciso e deve ser usado apenas como referência.

Alguns softwares não incluem peças de furo passante no arquivo de centroide, pois estas não são colocadas por máquinas pick-and-place, mas podem ser soldadas manualmente pela equipe de montagem.

Outros Formatos de Arquivo e suas Vantagens/Desvantagens

Existem mais dois formatos de arquivo de PCB amplamente conhecidos (IPC-2581 e ODB++). Destacam-se do formato de arquivo Gerber e têm suas próprias vantagens/desvantagens:

Formato de Arquivo IPC-2581:

O formato de arquivo de PCB IPC-2581 é um padrão da indústria, neutro em relação ao fornecedor e baseado em XML aberto. Foi desenvolvido pelo IPC (Association Connecting Electronics Industries) para fornecer uma maneira abrangente e unificada de compartilhar informações de design de PCB. Este formato agiliza a transição do design para a fabricação, fornecendo um formato de arquivo único e padronizado que contém todos os dados necessários.

Características Principais

Dados Abrangentes: Inclui informações detalhadas sobre Dados de Design (layouts de PCB, como trilhas, pads, vias e empilhamento de camadas), Dados de Componentes (designadores de referência, números de peça e coordenadas de posicionamento), Netlist e dados de Perfuração.

Baseado em XML: Ser baseado em XML o torna legível por humanos e fácil para máquinas analisarem, aumentando a flexibilidade e adaptabilidade do formato.

Comunicação Bidirecional: Facilita a entrega de dados de design aos fabricantes e o feedback dos fabricantes aos designers, melhorando o processo geral de design e fabricação.

Suporte para Tecnologias Avançadas: O IPC-2581 suporta tecnologias avançadas de PCB, incluindo interconexões de alta densidade (HDI), designs rígido-flexíveis e componentes incorporados.

Formato de Arquivo ODB++:

ODB++ é um formato de arquivo abrangente e amplamente utilizado desenvolvido pela Valor (agora parte da Mentor Graphics); O ODB++ visa consolidar todas as informações necessárias em um único arquivo ou conjunto de dados em um formato hierárquico. Aqui está uma visão detalhada do4, 16, 26);">

Características Principais:

Integração de Dados Abrangente: Inclui informações detalhadas sobre Dados de Design, Netlist, Informações de Componentes, Dados de Perfuração, Dados de Montagem, Dados de Fabricação e Dados de Teste.

Formato de Arquivo Único: O ODB++ consolida todos os dados necessários de design e fabricação de PCB em um único pacote, o que simplifica o gerenciamento de dados e reduz o risco de erros associados ao manuseio de múltiplos arquivos.

As vantagens de converter arquivos de PCB para o formato de arquivo Gerber

Os dados do arquivo de PCB são convertidos em arquivos Gerber e de perfuração para tornar a fabricação da PCB livre de problemas. No entanto, muitos engenheiros eletrônicos não converterão o arquivo de PCB em dados de perfuração e arquivo Gerber antes de entregar o arquivo de PCB à fábrica. Em vez disso, eles enviam diretamente os arquivos separados para os fabricantes de PCB. Como engenheiros eletrônicos e de PCB têm um entendimento diferente da PCB, o arquivo Gerber convertido pelo fabricante de PCB pode diferir do que você deseja.

Por exemplo:

Se você projetou uma PCB, envie arquivos de PCB em vez de Gerber. Então, há o escopo de requisitos especiais como exibição do nome do componente e número do lote; as configurações de serigrafia são bloqueadas e apenas o fabricante pode alterá-las/modificá-las. Você pode evitar tais incidentes se converter o arquivo de PCB em um arquivo Gerber.

Conclusão

Formatos de arquivo de PCB específicos são essenciais para encomendar PCBs porque padronizam a comunicação de dados, fornecem informações detalhadas e garantem compatibilidade. Usando corretamente Gerber RS-274X, uma BOM bem estruturada e arquivos de Centroide precisos, designers e fabricantes podem alcançar uma produção de PCB precisa, eficiente e livre de erros todas as vezes.

Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o formato Gerber recomendado para encomendar PCBs?

RS-274X (Gerber Estendido) é o padrão da indústria e o único formato recomendado. RS-274D está obsoleto e não é mais suportado.

P: Os arquivos de perfuração fazem parte dos arquivos Gerber?

Não. Os arquivos de perfuração (formato Excellon NC Drill) são separados, mas necessários. A falta de arquivos de perfuração é um dos problemas de pedido mais comuns. Sempre os compacte junto com os arquivos Gerber.

P: Quais colunas são necessárias no arquivo BOM?

No mínimo: Designador, Comentário/Descrição, Quantidade e Número da Peça do Fabricante (Nº da Peça LCSC preferencial para cotação mais rápida).

P: Posso enviar arquivos CAD nativos em vez de arquivos Gerber?

Não. Sempre converta para arquivos Gerber + Perfuração. Arquivos CAD nativos podem levar a interpretações equivocadas de requisitos especiais e perda de controle do design.