Daten

 

Datenformate:
GERBER (RS-274x)
EAGLE
TARGET
ODB++ (nach Rücksprache)

Kommentar

Datenintegrität ist die Basis in der Kette der rechnergestützten Datenverar- beitung und Weitergabe. Mit der Zunahme neuer Funktionen und Formate in den CAD-Systemen treten aber immer häufiger Probleme bei genau diesem Punkt auf.

Alle CAD-Systeme, die für Leiterplattendesign geeignet sind, sollten mindestens das Ausgabeformat Gerber beherrschen. In diesem Format werden über ent- sprechende Befehle und Koordinatenwerte alle notwendigen Objekte eines Layouts erzeugt. Neben den lagespezifischen Koordinatendateien benötigt man noch die jeweiligen Beschreibungsdateien. Diese beinhalten die Definitionen, welche Objekte, wie z.B. Pads, sich mit welchen Abmessungen an den ent- sprechenden Koordinaten befinden sollen. Alle diese Dateien werden normaler- weise von einem ordentlichen Leiterplattenentwurfsprogramm am Ende der Designphase automatisch erzeugt. Selbst komplizierte Schaltungen, die heute noch in dieser Datenform erzeugt werden, sind 100%ig kompatibel zu allen Leiterplatten-CAM-Systemen.

Die Vorteile des weiterentwickelten Formates Extendet Gerber (RS-274-X) sind zugleich die Nachteile von Gerber (RS-274-D). Das Format ist so aufgebaut, dass die Beschreibungsdatei nicht mehr benötigt wird, weil die Koordinaten und Objektbeschreibungen pro Lage in einer Datei enthalten sind. Ein klarer Vorteil, da Zuordnungs- oder Formatfehler vermieden werden können. Hinzugekommen ist auch die Möglichkeit, komplexe Objekte wie Schriftzüge, Messmarken, Flächen oder Sonderformen von Pads zu definieren. Leider werden die Daten dadurch inkompatibel. Beweise liefern die CAM-Systeme regelmäßig durch Fehlerreports beim Einlesen solcher Daten. Tatsache ist auch, dass einige CAD-Systeme ihre eigenen erzeugten Daten nicht wieder fehlerfrei einlesen können. Um System- fehler auszuschließen bzw. zu minimieren benutzen wir mehrere verschiedene CAM-Viewer. Es bleibt jedoch eine Interpretationsfrage ob die als fehlerhaft markierten Layouts auch so aussehen sollen. Daraus ergibt sich letztendlich eine Kundenfreigabe für das zweifelhafte Layout. Abhilfe im Vorfeld schaffen oft die korrekten Einstellungen des Ausgabemoduls der jeweiligen CAD-Software. Wenn z.B. Attribute bzw. Zusatzinformationen und -funktionen mit den Objekten innerhalb des CAD-Systems verbunden sind, sollte die anschließende Ausgabe in Gerber diese Objekte umrechnen (Bsp. fill-mode oder break to line o.ä.). Eine weitere Möglichkeit ist die Layoutgestaltung mit Grundelementen, was immer möglich sein sollte. Prinzipiell lässt sich jedes Layout mit den einfachen Grundelementen des Standard-Gerber erzeugen. Der Nachteil hierbei ist die wachsende Dateiengrösse, da die Sonderobjekte, ob Pads, Texte oder Flächen aus Linien gebildet werden.

Um das unbeliebte Thema der korrekten Datenerzeugung zu umgehen, werden oft die originalen CAD–Daten übergeben. Soll sich doch der Hersteller darum kümmern. Diesen Service bieten wir sehr gerne an. Allerdings müssen auch hier Regeln beachtet werden. Eagle-Dateien haben den größten Anteil an in CAD-Format übergebenen Daten. Hier gilt die Layerdefinition des Grundsystems als Standardausgabe aller Lagen. Hat der Layouter Lagen hinzugefügt oder umbenannt, muss in den Auftragsunterlagen entsprechend darauf hingewiesen werden. Trotz sorgfältiger Prüfung können etwaige Sonderlagen übersehen oder unnötig ausgegeben werden. Der Layouter trägt in diesem Fall die Verantwortung für vollständige Informationen und Daten. Bitte achten Sie bei der Weitergabe der CAD-Daten darauf eventuelle Zusatzinformationen mit anzugegeben.

 
Variante A Variante B
Lage 1 Top Lage 1 Top
Lage 2 Route 2 Lage 2 Route 2
Lage 3 Route 3 Lage 3 Route 3
Lage 4 Route 4 Lage 14 Route 14
Lage 5 Route 5 Lage 15 Route 15
Lage 16 Bottom Lage 16 Bottom
 
Dieses Beispiel zeigt die Lagenstruktur innerhalb des CAD-Systems. Wieviel Lagen die Leiterplatte hat, wurde nicht mit angegeben. In beiden Fällen handelte es sich um 6 Lagen Multilayer. Nur durch Kontrolle aller Layoutlagen, in diesem Beispiel 16, werden die benötigten Lagen gefunden. Chancenlos ist man, wenn z.B. Zusatzlagen angelegt sind. Diese unnötige Unsicherheit kann durch klare Bezeichnungen und vollständige Informationen vermieden werden.

CAD-Systeme können seit einiger Zeit ODB++ Daten erzeugen bzw. in diesem Format arbeiten. ODB++ ist ein DB-Format, welches Daten strukturiert und relational speichert. Dieses Format ermöglicht durch die Art und Menge an Zusatzinformationen einen eleganten Datenaustausch, bei dem alle Informationen in einer Datei enthalten sind, wie z.B. Layout- und Bohrlagen, Netzlisten und Toleranzangaben. Dieses System soll die Nachteile anderer Formate ablegen und die Vorteile vereinen. Dieser Ansatz funktioniert aber nur bedingt, denn es stellt sich auch hier heraus, dass nur in Abstimmung zwischen CAD und CAM ein vernünftiger Datenaustausch zustande kommt. Das eben beschriebene Beispiel hat auch hier seine Gültigkeit. So nennt A seine Konturlage out, B Umriss und C schreibt Kontur. Weiterhin schlägt A die Fertigungstoleranz schon auf die Bohreranfangsdurchmesser, B addiert noch ein Bauteiltoleranz hinzu und C gibt die Enddurchmesser an. Der Leiterplattenhersteller bedient letztendlich viele Kunden und muss alle individuellen Datenbesonderheiten in das nach Hausnorm festgeschriebene Format bringen.

In einem kostenoptimierten Entwicklungszyklus müssen automatische Funktionen immer häufiger eingesetzt werden. Das gilt nicht nur für CAD und CAM. Jedoch müssen die automatisch verwendeten Regeln und Parameter manuell, d.h. von Menschen vorgegeben und eingestellt werden. Um ein Layout wirklich kostenoptimiert zu gestalten, sollten die Grenzwerte, wie Leiterbahnabstand und –breite, kleinster Durchmesser und Restring so groß, wie es die Anforderungen erlauben, gewählt werden. Dabei kann niemals eine Regel für alle Anforderung genügen. So könnten z.B. für den DRC (design-rule-check) je nach Anwendungs- breite entsprechend unterschiedliche Parametertabellen angelegt sein.

• Anwendungen für Signalverarbeitung (Standardlayout)
• Anwendungen für Signalverarbeitung >= 100 MHz (HDI, Impedanzdefiniert)
• Anwendungen für hohe Ströme und Spannungen (> 35 µm Endkupfer)

Natürlich kann die Einteilung völlig anders aussehen. Sie sollte nur mit den gängigen Fertigungsparametern konform laufen. Hilfreich hierzu ist die Hausnorm.

Wir beraten Sie gern, damit Sie schon im Vorfeld ein optimales Layout planen können. Zu allen Fragen der optimalen Nutzengestaltung und technischen Umsetzung ihres Layouts stehen unsere Ansprechpartner für Sie bereit.

   

Von der Europäischen Union (EFRE) und vom Freistaat Thüringen (TMWAT) kofinanziert Projekte: GREEN invest, Einzelbetriebliche Außenwirtschaftsförderung.

   

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