IPC-2581 - Norme neutre et mondiale

Revue

L'un des premiers photoplotters a été lancé en 1960 par Gerber Scientific Inc. Un photoplotter est un dispositif électronique, optique et mécanique spécial qui peut être utilisé pour créer un stencil d'exposition sur un film monochromatique à fort contraste. La lumière est exposée sur le film à travers des ouvertures sélectionnées, comme pour la photographie analogique. Il y avait un petit jeu de commandes pour les différentes fonctionnalités telles que l'allumage ou l'extinction de la lumière, la sélection d'une des 8 ou 16 ouvertures et le mouvement dans les directions X et Y. Les instructions étaient un sous-ensemble du jeu d'instructions RS-274-D pour la commande de machines-outils numériques (CN).

Ce jeu d'instructions, qui a été spécialement adapté pour décrire les lignes, les zones de cuivre, les masques de soudure et les légendes, a été converti au format Gerber, également connu sous le nom de Gerber standard ou Gerber RS-274-D. À l'époque, les données étaient encore transférées par carte perforée et la quantité de données devait être faible. Comme ce format ne contenait aucune information sur les apertures, il y avait un autre fichier avec des informations d'apertures pour chaque plotter. En raison des progrès de la technologie des cartes de circuits imprimés et des photoplotters, le format Gerber n'était plus suffisant, est devenu obsolète et a été étendu en 1998.

Gerber Scientific Inc. a été racheté par Barco ETS en 1998, qui a étendu le format à Extended Gerber en septembre 1998 et a publié RS-274X Format User Guide.

Extended Gerber

Extended Gerber ou RS-274X est un jeu d'instructions lisible par l'homme au format ASCII. Il contient une série de commandes provenant d'objets graphiques avec des propriétés positives ou négatives. En format Extended Gerber, les informations d'apertures sont incluses dans le fichier. À partir de ces objets, l'image est ensuite crée dans la résolution du plotter et actuellement exposée avec des rayons laser. Ucamco (enciennement Barco ETS) possède les droits sur le format Gerber.

En septembre 2014, Karel Tavernier, directeur général de l'Ucamco, a écrit que le Standard Gerber est techniquement obsolète et ne devrait plus être utilisé. Bien que vous puissiez le déduire de son nom, le Standard Gerber n'est pas une norme définie pour le transfert de données sur les PCB: Les unités et les définitions d'aperture ne sont pas déterminées par une norme reconnaissable, mais sont contenues dans un document informel dont l'interprétation est inévitablement subjective. C'est pourquoi les fichiers Standard Gerber ne peuvent pas être lus par des machines d'une manière standardisée et fiable. Standard Gerber exige le marquage d'aperture et le placage de cuiver, deux opérations qui nécessitent un travail manuel à la CAM, ce qui ajoute des coûts, des retards et des risques au processus de fabrication des PCB. Extended Gerber peut être lu par des machines et a donc remplacé Standard Gerber.

Valor ODB++

Dans la fabrication des PCB, on ne crée pas seulement des films pour les couches,il y a toujours eu beaucoup d'informations descriptives sur la production ou l'assemblage en plus des fichiers Gerber (Extended). Valor Computerized Systems Ltd. a développé le format ODB++, qui permet de stocker des informations plus différentes dans un conteneur de données zippé composé de divers fichiers. Les fichiers comprennent, par exemple, la netliste, les informations sur les composants sous forme de liste des matériaux ou de textes. Valor a été racheté par Mentor Graphics en 2010, Mentor a depuis été "avalé" par Siemens. L'objectif d'ODB++ est de produire et de transférer toutes les données de conception pour la fabrication, l'assemblage et les tests dans un seul fichier. ODB++ contient un tableau complet des couches, qui décrit les désignations originales des couches, le type de couche ainsi que la séquence des couches. Contrairement aux données Gerber, ODB++ indique généralement clairement ce qu'est un pad et ce qu'est une trace. Un système d'attributs peut être utilisé pour définir les marques de référence et les points de test.

IPC-2581

Les sauts technologiques dans le domaine des circuits imprimés ont clairement montré le problème lorsque les normes dites de transmission de données appartiennent à des entreprises individuelles et sont définies par ces entreprises. Extended Gerber appartient à un fabricant de photoplotters et ODB++ à un fournisseur de circuits imprimés. En particulier lorsque des technologies innovantes sont développées, de nouveaux paramètres doivent être transférés de l'outil de développement au logiciel de FAO, aux unités d'exposition ou aux machines de placement automatique.

Les deux administrateurs de la norme n'ont pas répondu aux souhaits de l'industrie d'étendre la norme à de nouvelles technologies qu'ils ne soutiennent pas eux-mêmes dans leurs produits. C'est pourquoi de nombreuses entreprises ont uni leurs forces et ont convenu d'établir une norme neutre et ouverte pour le développement des PCB, qui répondrait à des exigences diverses. L'IPC - Association Connecting Electronics Industries a été choisie comme organisation faîtière. L'IPC est une organisation mondiale de commerce et de normalisation basée dans l'Illinois, aux États-Unis, qui répond aux besoins de la fabrication électronique. Ses activités comprennent la publication de normes industrielles et de critères pour l'évaluation de divers biens dans l'industrie électrique et électronique.

L'IPC-2581 n'est pas seulement développé par deux sociétés individuelles comme auparavant, mais le consortium IPC-2581 comprend plus de 100 membres. Les entreprises participantes proviennent des secteurs de la CAO, de la CAM/FAO, de l'assemblage (EMS), de la production et du test de PCB ainsi que des utilisateurs du monde entier. Ils ont tous un objectif commun: une norme moderne d'échange de données pour tous, de tous les secteurs tels que l'automobile, l'aérospatiale, le médical, les télécommunications, l'industrie et l'électronique grand public.

La norme IPC-2581 est exempte de licences et d'accords d'utilisation et est soutenue par tous les principaux acteurs du marché. Plusieurs entreprises aux États-Unis et en Asie ont déjà entièrement converti à la norme IPC-2581 et transmettent leurs données exclusivement dans ce format.

La raison n'est pas seulement que toutes les données peuvent être transférées dans un seul conteneur de données. Des applications intéressantes ont déjà été établies.

Advantages IPC-2581

Les principales différences entre ODB++ et IPC-2581 sont que le format IPC n'est pas défini et maintenu par une seule société, mais par un consortium de plus de cent sociétés. Cela garantit qu'il s'agit d'une norme ouverte et indépendante des fabricants et que les exigences peuvent facilement être adaptées aux nouvelles technologies. Cette norme ne comporte aucun avantage commercial ni droit de licence.

Chaque fabricant de logiciels peut programmer et maintenir son interface IPC sans licence et il ne dépend pas de l'aide des autres. Cela permet de sécuriser les flux de CAD.

Toutes les données sont contenues dans un fichier XML lisible, de sorte qu'il ne peut y avoir de confusion. Le fichier peut être rempli différemment selon l'utilisateur, de sorte que seules les informations que le destinataire est autorisé à voir sont échangées.

La configuration des couches avec l'IPC-2581

Si les circuits imprimés doivent être techniquement exigeantes, particulièrement fiables ou peu coûteuses, une spécification précise de la structure des couches est nécessaire. À cette fin, les développeurs demandent une structure de couches aux fabricants de PCB et obtiennent ensuite une structure de couches pour la spécification demandée. Les matériaux, les épaisseurs de couche et d'autres paramètres sont définis ici.

Pour les circuits imprimés à impédance contrôlée, le fabricant de circuits imprimés adapte les matériaux, par exemple par des contre-dépouilles spécifiques au système, afin de pouvoir garantir une impédance de 50 ohms entre deux couches avec des largeurs de pistes conductrices spécifiées. De nombreux fabricants de circuits imprimés utilisent le logiciel de Polar et peuvent sortir la structure des couches comme IPC-2581.

La configuration des couches est déjà défini lorsque le concepteur lit le fichier IPC-2581 dans OrCAD ou Allegro. Le routage sur les couches individuelles peut maintenant être simulé et vérifié de manière optimale avec une structure de couche de 50 ohms pour l'intégrité du signal. Le changement rapide de la structure de couche montre également si différents fournisseurs avec différents matériaux ont les mêmes propriétés électriques et représentent donc une deuxième source.

L'exportation sécurisée pour la production, l'assemblage et les tests

L'exportation de données de production est une épée à double tranchant. D'une part, vous voulez transférer toutes les informations nécessaires à la production. D'autre part, vous voulez conserver le savoir-faire et ne transmettre que la plupart des informations nécessaires aux entreprises extérieures. En particulier si les PCB sont produits par différentes entreprises locales et étrangères, la quantité de données doit être contrôlée pour protéger la propriété intellectuelle.

Le format IPC-2581 est un format de données basé sur qui définit toutes les valeurs possibles. Lors de l'exportation de OrCAD ou Allegro, des profils d'exportation peuvent être définis, par exemple fabrication, assemblage, test et interne. Pour chaque profil d'exportation, vous pouvez définir quelles données sont nécessaires pour cette étape de production. Ainsi, le fabricant de PCB ne reçoit aucune information sur les composants et l'assembleur ne reçoit aucun matériau de la structure des couches.

Lors de l'exportation, quatre fichiers standardisés pour différents usages peuvent être lus et stockés dans le système PLM. Ensuite, le service des achats peut envoyer les données de production correspondantes aux fournisseurs avec un fichier chacun, et chaque fournisseur dispose de toutes les informations dont il a besoin dans un seul fichier. La confusion des films Gerber individuels ou les longues questions techniques du fournisseur au concepteur sont ainsi réduites au minimum. Le format IPC-2581 peut également être compressé lors de l'exportation.

Après 6 décennies, c'est le bon moment pour prendre de l'avance sur le marché grâce aux avantages de l'IPC-2581. IPC-2581 représente ce que l'industrie électronique a toujours exigé. Il s'agit d'une norme indépendante du fabricant, qui n'est pas limitée par des restrictions individuelles et qui peut être utilisée par l'ensemble de l'industrie électronique.