Eurocircuits Printed Circuits Blog

was uns bei Eurocircuits beschäftigt, Projekte an denen wir arbeiten, neue Ideen, Hintergrund-Informationen und eine Plattform auf der Sie mitmachen können, Ihre Meinungs sagen können und uns dahin lenken können, was wichtig für Sie als Entwickler ist.

Gerber: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Mehr als 95% aller weltweit produzierten Leiterplatten-Designs werden als Gerber-Daten vom Entwickler zum Produzenten übermittelt. Die meisten CAD Systeme geben automatisch Gerber-Daten aus. Nur selten müssen sich die Entwickler damit befassen, wie eine Gerber-Datei ihre Daten repräsentiert. Dies ist ein gutes Zeichen in Bezug auf die die Leistungsfähigkeit und Verbreitung des Formats, aber gelegentlich treten auch Probleme auf, für die ein wenig Hintergrundwissen hilfreich wäre - zudem werden für das Format Entwicklungen geplant, für die Hintergrundwissen zukünftig um so nützlicher wäre.

Gerber Vergangenheit:

Warum “Gerber”?

Joe Gerber (1924 – 1996) war ein US amerikanischer Erfinder, der 1940 aus Österreich in die USA floh. Schon als Student war er am akkuraten Plotten von Daten interessiert. Während der 50er Jahre entwickelte er den digitalen XY-Koordinaten-Tisch, welcher den Kern seines zukünftigen Geschäfts, Gerber Scientific, bildete. Das erste Produkt, welches er unter Verwendung des neuen Tischs herausbrachte, war eine der ersten digitalen Zeichenmaschinen weltweit. Zu den späteren Produkten gehörte eine automatische Zuschnittmaschine für Stoffe, welche in der Bekleidungsindustrie immer noch stark verbreitet ist. In den 80er Jahren entwickelte er computergestütztes Zubehör zur maschinellen Herstellung von Brillengläsern, welches ebenfalls noch heute eingesetzt wird.

In den 60er Jahren fand Joe Gerber eine weitere Verwendung für seinen XY-Tisch. Er führte den weltweit ersten numerisch gesteuerten Photoplotter ein, um Photowerkzeuge (Filme) zur Produktion von Leiterplatten zu erzeugen. Es funktionierte, indem zunächst ein optischer Kopf

Plotten und Blende

mit einer Lichtquelle zur korrekten Stelle über den Film auf dem Plottertisch bewegt wurde. Ein kreisrundes Rad mit unterschiedlichen geformten/großen Löchern darin (Blenden), wurde dann gedreht, bis sich die richtige Blende unter der Lichtquelle befand. Für ein Pad wurde die Lichtquelle kurz ein und ausgeschaltet (geblitzt) und dieses damit auf den Film belichtet. Eine Leiterbahn wurde erzeugt, indem die Lichtquelle eingeschaltet war, während der Kopf sich bewegte und damit die Bahn auf den Film “gezeichnet” wurde. Aus diesem Grund sprechen wir noch heute von “Blendentellern” (aperture tables) und seltener von flashes (“geblitzt”) und draws (“gezeichnet”). Die Plotter waren als Vektor Plotter bekannt, weil der Kopf den jeweiligen Muster der Leiterplatte folgte. Das passende Datenformat basierte auf einen bestehenden Format RS-274-D, welches von der US Electronic Association (EIA) entwickelt wurde, um damit jegliche NC Maschine zu steuern. Die ersten dieser Gerber Photoplotter luden die Daten über Lochkarten.

RS-274-D wird zu RS 274X

In den frühen 80er Jahren wurden die wurden CAD (Computer-aided Design) Systeme für Leiterplatten populärer und ersetzten die alten handgeklebten 2:1 Reprovorlagen. CAD Systeme konnten die Plottdaten direkt an den Plotter ausgeben um die Fotowerkzeuge (Filme) zu erstellen. Zu diesem Zeitpunkt waren die meisten Fotoplotter Gerber Plotter. Andere Anbieter drängten in den Photoplotter-Markt, aber da Gerber 1980 die vollständige Spezifikation zu ihrem Format veröffentlicht hatte, wurde Gerber RS-274-D der de facto Standard.

Als Behelf beim Transfer der Leiterplattenbilder, hatte das Format eine kritische Einschränkung: die Größe, Form und Anzahl der Blenden war durch das physische Blendenrad beschränkt. Für Designs mit konventionellen Durchsteck-Bauteilen mit runden oder quadratischen Pads funktionierte dies (mehr oder weniger) gut, aber das Format konnte nicht mit den neuen surface-mount (auf der Oberfläche angebrachten) Bauteilen umgehen, welche eine große Auswahl hauptsächlich rechteckiger Pad-Größen nutzte. Mit RS-274-D war die einzige Möglichkeit die Pads mit winzigen “draws” zu “zeichnen”. Ähnlich konnte eine einfache Massefläche umgekehrt geplottet werden, soll heißen, die Freistellungs-Löcher in der Fläche werden schwarz geplotted und der Leiterplattenhersteller dreht die Polarität entweder in seinem CAM-System um, oder indem er einen physischen Kontaktabdruck macht. Aber dies funktionierte nicht für gemischte Masseflächen oder Masseflächen auf Signallagen. Diese mussten alle mit “draws” gezeichnet werden. Ein großes Bild mit SMDs und Masseflächen konnte bei einem solchen Plotter bis zu 24 Stunden für den Plot beanspruchen.

Die Lösung war ein neuer Typus von Fotoplotter und ein neues Datenformat. Der Raster-Fotoplotter verwendete eine Lichtquelle, typischerweise einen Laser, um den Film in einem kontinuierlichen Muster zu rastern. Das Bild wurde dabei in einer Sequenz von “Laser ein”- und “Laser aus”-Befehlen aufgebaut. Jetzt konnte jedwede Form aus Rasterpixeln aufgebaut und geplottet werden. Heute ist dies ein Standard Industrie-Werkzeug, um Leiterplatten-Filme herzustellen. Die Laserplotter nutzen bis zu 48 unabhängig geschaltete, gleichzeitige Strahlen und plotten mit einer Auflösung bis zu 50.000 DPI, oder mehr.

Jetzt war es möglich das Gerber-Format flexibler zu gestalten und and die Bedürfnisse der Leiterplatten-Entwickler anzupassen. RS-274X oder Extended Gerber wurde 1991 herausgebracht. Es erlaubte dem Nutzer jegliche Form als Pad, Leiterbahn oder Polygon (Massefläche) zu definieren. Die Blenden-Definitionen hingen nicht länger vom physischen Blendenrad ab, so dass sie automatisch aus dem CAD Job abgeleitet werden konnten und als Teil der Daten-Ausgabe ausgegeben werden konnten.

Gerber Heute.

RS-274X ist heute das Standard-Übertragungsformat für Leiterplatten-Daten. Es ist klar, eindeutig und - falls irgendwelche Fragen aufkommen, durch den Menschen/Bediener ohne Hilfsmittel lesbar. Jede Datei ist vollständig und erlaubt Ihnen jede Pad-Form oder Kupferfläche zu zeichnen die Sie wollen.

Das alte Standard Gerber RS-274-D besteht trotz seiner Nachteile fort. Es ist sehr eingeschränkt, benötigt einen separaten Blendenteller, welcher scheinbar oft verloren geht; es produziert große, unhandliche Dateien; Die Ausgabe kann das Verschmelzen positiver und negativer Bilder erfordern, welche im besten Fall umfangreiche Aufräumarbeiten erfordern und im schlechtesten Fall schwer zu findende Fehler bedeuten.

Eurocircuits akzeptiert das alte Format weiterhin, soweit benötigt (z.B. für alte Jobs), obwohl es nicht mit PCB Visualizer® funktioniert. Wie auch immer, Extended Gerber, RS-274X ist unser bevorzugtes Datenformat und hat keine der Einschränkungen von RS-274-D. Jede Datei ist vollständig mit eingebetteten Blenden-Definitionen und funktioniert mit PCB Visualizer® und bietet Ihnen dabei sämtlich Vorteile unserer fortschrittlichen Datenanalyse-Technologie. Alle aktuellen und die meisten älteren CAD-Systeme sind in der Lage RS-274X auszugeben. Falls Ihr CAD System immer noch das alte RS-274-D Format ausgibt, sehen Sie bitte in die Ausgabeeinstellungen. Manchmal kann die Ausgabe auf RS-274X umgestellt werden. Auf verschiedenen Systemen können unterschiedliche Terminologien verwendet werden. Fragen Sie im Zweifel einfach bei uns nach.

Sehen Sie in unseren PCB Design Guidelines für mehr Ratschläge zu Eingabeformaten nach.

Gerber Zukunft.

Extended Gerber, RS-274X, bietet ein exaktes und eindeutiges Bild der Lagen einer Leiterplatte, dennoch fehlen noch notwendige Lagen-Informationen für die Produktion (insbesondere für die automatische Daten-Aufbereitung), welche nicht im Format vorgesehen sind.

Folgende Beispiele:

  • Welche Funktion hat die Lage: Top Kupfer, Top Lötstopmaske, etc.?
  • Zeigt das Bild eine einfache Leiterplatte, oder einen Nutzen?
  • Welche Funktion besitzt dieses Objekt: ist es ein SMD Pad oder Via Pad, Fiducial etc.?
  • Was ist die Kontur/Profil? Automatische Erkennungs-Software wie PCB Visualizer® kann rechteckige Konturen erkennen, aber keine komplexen Formen.
  • Welche Bohrtoleranzen hat dieses Loch? Beispielsweise könnte es ein Loch für Einpresstechnik sein.
  • Welche Leiterbahnen sind Impedanz-kontrolliert?
  • Welche Vias müssen gefüllt werden?

Der nächste Schritt ist die Einbeziehung dieser Informationen in das Datenübermittlungsformat. Jedwede Erweiterung des Datenformats, muss mit dem existierenden Format und den bestehenden CAD-Systemen kompatibel sein. Obwohl andere Formate vorgeschlagen wurden, die nicht-Bild Informationen einschliessen können, ist Gerber so weit verbreitet und effektiv im Einsatz, dass es - ebenso wie QWERTY, QWERTZ and AZERTY Tastaturen - nicht leicht zu ersetzen ist.

Heute wird das Gerber-Format von der belgischen Firma UCAMCO, die diese Abteilung von Gerber Scientific 1997 gekauft haben, gewartet und entwickelt. UCAMCO haben kürzlich eine Vorlage für die nächste Generation von RS-274X, Gerber RS-274X2 veröffentlicht. Diese führt Eigenschaften in das Format ein, welche die oben genannten Informationen übermitteln.

Diese neue Entwicklung wird in unserem technischen Blog zu Gerber X2 näher beschrieben. Eurocircuits arbeitet eng mit UCAMCO am neuen Format zusammen, und unterstützt UCAMCOs Antrieb bessere Werkzeuge für die europäische und globale Gemeinschaft der Leiterplatten-Entwickler zu bieten. Da die neuen Attribute in die CAD Systeme implementiert werden, werden wir neue Funktionen zu unserer Dateneingabe hinzufügen, sowie Prozeduren zur Überprüfung, um mit diesen umzugehen. Selbstverständlich werden wir auch weiterhin die älteren Gerber-Formate akzeptieren.

veröffentlicht unter:
Leiterplatten-Entwicklung
veröffentlicht am:
27 Jan 2014
Aufrufe:
3789

RoHS und bleifrei Konformität

Was ist RoHS?


RoHS-Vorschriften sollen die Verwendung von Substanzen beschränken oder eliminieren, die für Mensch und Umwelt gefährlich sind. Falsch entsorgter Elektronikschrott bürgt Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Die RoHS-Vorschrift dient dazu den Anteil des adäquat behandelten Elektronikschrotts zu erhöhen und die Menge dessen was weggeworfen wird zu verringern.

RoHS (Restriction of Use of Hazardous Substances) Vorschriften begrenzen bestimmte Substanzen - Blei, Cadmium, polybromiertes Bipheny (PBB), Quecksilber, Chrom VI und polybromierter Diphenyl Ether (PBDE) Flammhemmer - in elektrischem und elektronischem Zubehör.

Beeinflusst RoHS die Qualität von Leiterplatten?

RoHS ist kein Qualitäts-Standard und die einfache Tatsache das die Leiterplatten RoHS-konform sind erhöht nicht die Qualität der Leiterplatte. RoHS, oder bekannter “bleifrei”, hat eine ernstzunehmende Auswirkung auf die Leiterplatten-Herstellung und die Lötbarkeit. Der Umstand das die Leiterplatten bei höheren Temperaturen gelötet werden, erfordert Anpassungen in der Herstellungs-Prozess. Neue FR-4 Materialien sind in der Lage den höheren Temperaturen zu widerstehen, ohne die Lebensdauer des Endproduktes zu verkürzen. Mehr Informationen finden Sie in unserem Artikel zum bleifreien Löten

RoHS und RoHS2-Vorschriften

Das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union schufen ein Programm welches Verbot und Gebrauch von gefährdenden Substanzen innerhalb der EU standardisiert und damit zum Schutz menschlicher Gesundheit und Umwelt beiträgt. Das Europäische Parlament hat die Direktiven 2002/95/EC am 27. Januar 2003 und das Parlament sowie der Rat die Direktive 2011/65/EU (Umgestaltung) am 8. Juni 2011 über das Verbot bestimmter gefährdender Substanzen in elektrischem und elektronischem Zubehör veröffentlicht. Auf diese Direktiven wird im allgemeinen unter RoHS und RoHS2 Bezug genommen.

Was ist RoHS Konformität? - RoHS Erklärung

RoHS-Konformität bedeutet das Handeln in voller Übereinstimmung mit den RoHS Bestimmungen.

ERKLÄRUNG

Entsprechend der RoHS-Vorschrift 2011/65/EC erklären wir hiermit das die von EUROCIRCUITS produzierten Leiterplatten die Grenzwerte für die Mengen folgender Materialien einhalten. Die Einordnung erfolgt anhand der Hersteller-Klassifizierung. Diese Erklärung gilt für alle Leiterplatten die bei Eurocircuits Kft - Eger, Ungarn, Eurocircuits Aachen GmbH - Baesweiler und Eurocircuits India Ltd - Gandhinagar produziert werden.

  • Blei (Pb) (Mengenbegrenzung)
  • Quecksilber (Hg)
  • Cadmium (Cd)
  • Chrom VI
  • PBB
  • PBDE

Für Eurocircuits,

Lengyel Norbert

Leiter Qualitätssicherung

veröffentlicht unter:
Technologie
veröffentlicht am:
27 Jan 2014
Aufrufe:
2436

Extended Gerber erweitert - Gerber X2

Gerbers neue Attribute verändern die CAD zu CAM Kommunikation

Mit Unterstützung von Eurocircuits, LPKF und AT&S, hat UCAMCO wird eine neue Spezifikation für eine bahnbrechende, zweite Erweiterung des Gerber Formats entworfen. Sie bietet einen eindeutigen Standard für nicht-bildliche Daten, welcher genauso einfach, praktisch und universell verfügbar ist, wie das allseits bekannte und derzeit unterstützte, Gerber Bild-Datenformat.

UCAMCO’s Geschäftsführer Karel Tavernier kommentiert: “CAD/CAM Experten müssen Ihre Daten in einer robusten, verlässlichen und kostengünstigen Art übertragen, etwas was das Gerber Format seit Jahren bietet. Es ist frei verfügbar, einfach und auf den Punkt. Es kann von jedem verwendet werden, unabhängig davon, wie groß oder klein der CAD/CAM Einsatz ist. Es ist das praktischste, genutzte Daten-Beschreibungsformat und bei weitem das von der Industrie am meist verwendete - jeden einzelnen Tag werden Dank Gerber tausende, perfekte Bilder von Leiterplatten-Lagen weltweit übertragen.”

Tatsächlich wissen CAD/CAM Experten bei Gerber, dass der kritischste und anfälligste Teil ihrer Archive - die Bild-Daten - sicher und akkurat sind. Allerdings gibt es noch einen weiteren Bereich des Leiterplatten-Designs, welchen Bilder nicht übermitteln können. Diese Nicht-Bild Daten beinhalten Informationen über die Lagen-Anordnung und deren Funktion, sowie die Unterscheidung zwischen Objekten wie SMD und Via Pads, ergänzt um eine Menge weiterer Informationen, welche gemeinsam mit den Bilddaten dabei helfen, die Absichten der Entwickler in sehr leistungsfähige Produkte zu übersetzen.

Das derzeitige Problem ist das Fehlen eines Gerber Standards zur Übermittlung von Nicht-Bild Daten, welches den Entwicklern die Entscheidung überlässt, in welcher Form sie diese Informationen mit Ihren Herstellern am besten kommunizieren. Sie könnten Ihrem Gerber-Archiv Textdateien oder Zeichnungen hinzufügen, oder auch nicht - und es damit den CAM Ingenieuren überlassen, die notwendigen Informationen zusammen zu suchen, oder den Entwickler zu kontaktieren, sollten diese Fehlen. Dies sind fehleranfällige, zeitraubende Tätigkeiten, welche die Qualität oder Lieferzeitpunkte beeinflussen können, was sich unglücklicherweise im Verlust von Aufträgen, Kunden und künftigem Geschäft auswirken kann, insbesondere im zeitkritischen Zusammenhang von Prototypen und eiligen Leiterplatten. Deswegen sollte für Sie unabhängig davon, ob Sie Entwickler, Kunde oder Hersteller von Leiterplatten sind, die Daten-Qualität und -Klarheit höchste Priorität haben.

Deswegen hat UCAMCO sein Gerber X2 Format entwickelt. X2 bietet eine Reihe von Attributen, welche einen Standard bei der Beschreibung von Nicht-Bild Daten bieten - man könnte auch bedeutsam sagen, dass sie den Bild-Daten Intelligenz hinzufügen. Anwendbar sowohl auf die ganze Datei, oder auf individuelle grafische Objekte, können Gerber’s Standard Attribute jetzt dazu verwendet werden, um folgendes zu definieren:

  • Gerber Datei Funktion: Kupferlage Top, Lötstopplack-Lage Top, etc.
  • Teil: einzelne Leiterplatte, Kundennutzen etc.
  • Objekt-Funktion: SMD Pad, Via Pad, etc.
  • Leiterplatten-Kontur
  • Bohrtoleranzen
  • Lage von Impedanzkontrollierten Leiterbahnen
  • Gefüllte Vias
  • MD5 Prüfsumme für zusätzliche Sicherheit

Die Attribute wurden bewusst von Anfang an derart gewählt, um das einzige Ziel den Leiterplatten-Daten Transfer von der Entwicklung zur Fertigung zu unterstützen. Sie sind wesentlich, einfach und fokussiert anstatt eines Sammelsuriums schöner Ideen unnötiger Komplexität, ganz zu schweigen von potentiellen Fehlern. Es gibt keine überflüssigen, fertigungsspezifischen Attribute, wie sie in CAM Formaten gefunden werden. X2 ist simpel und aufgeräumt.

Die Attribute decken absichtlich nicht alle möglichen Nicht-Bild Daten ab. UCAMCO hat davon abgesehen eine Netzliste zu X2 hinzuzufügen, weil es bereits ein einfaches und gut verbreitetes Format gibt, welches Netzlisten adäquat beschreibt: IPC-356-A. Ebenso wurden Materialien nicht hinzugefügt, weil diese nicht mit Bildern verknüpft sind und durch eine Untermenge von IPC-2581 handhabbar werden, sobald IPC-2581 für Teil-Implementierungen geöffnet wird. In dieser Hinsicht liefert X2 das Beste aller Welten: Verfügbarkeit, Einfachheit, Leistungsfähigkeit und geprüfte Formate, die für jeden funktionieren. Es ist eine großartige Kombination, die Entwicklern eine klare und einfache Methode gibt sicher zu stellen, dass ihr Hersteller alle notwendigen Daten hat, um effizient und verlässlich zu produzieren. Es eliminiert die Notwendigkeit zur Anpassung komplexer, neuer Formate en gros, was ein Segen ist, wie UCAMCO’s Forschungs- und Entwicklungs-Ingenieur Thomas Weyn erklärt: “Bildgebende Software ist notorisch schwierig zu implementieren, die Fehlerbehebung und Feldtest braucht ewig, insbesondere für Bilder, die so komplex wie Leiterplatten sind. Fehler sind teuflisch schwer zu finden und führen fast unvermeidlich zu Ausschuss, so dass jenes (das Gerber Bild Format), von dem wir wissen das es funktioniert und es weiter entwickeln, ohne es zu unterbrechen, bei Weitem zu bevorzugen ist.”

Ein primäres Entwicklungsziel von X2 ist die Einfachheit der Anpassung und Implementation. Um den Produktivitätssprung, den X2 bringen kann voll auszunutzen, benötigt die CAD- und CAM-Software nur kleine Aktualisierungen. Vorausgesetzt das das bildgebenden Modell unverändert bleibt, benötigt es nur ein paar zusätzliche Zeilen mit den Attributen beim Erstellen einer Gerber Datei - einfacher könnte es kaum sein. Dies zahl sich durch ein vielseitiges Produkt und größere Wettbewerbsfähigkeit für System-Anbieter aus. Die Nutzung der Attribute ist nicht zwingend: Sie können vollumfänglich, teilweise, oder gar nicht genutzt werden, was immer für die Implementation am besten passt. Am wichtigsten ist, dass Systeme die nicht aktualisiert wurden weiterhin die korrekten Bild-Daten generieren werden, da Gerber X2 aufwärtskompatibel mit vorherigen Versionen des Formats ist und das Bild nicht von den Attributen betroffen ist. Bestehende Arbeitsabläufe werden nicht durch die Einführung von X2 unterbrochen.

Vor der Veröffentlichung der finalen Version ermuntert UCAMCO CAD- und CAM-Experten sich das Format, insbesondere den Abschnitt 5 anzusehen, und an der Feineinstellung durch Kommentare an gerber@ucamco.com teilzuhaben.

Damit X2 Wirklichkeit wird, benötigt UCAMCO die Beteiligung von CAD-Software Anbietern für X2. Weil X2 einfach zu implementieren ist, bedeutet es eine Gelegenheit. Dazu wird Ihre Hilfe benötigt. Bitte schreiben Sie an UCAMCO unter gerber@ucamco.com und lassen Sie sie wissen, ob Sie das Gerber X2 Format unterstützen und es in Ihre Arbeitsabläufe integrieren, sobald es verfügbar ist.

Der Entwurf für Gerber X2, zweite Erweiterung ist unter www.ucamco.com/downloads verfügbar. Eine kurze Presseerklärung beschreibt die Grundprinzipien seiner Entwicklung.

veröffentlicht unter:
Leiterplatten-Entwicklung
veröffentlicht am:
27 Jan 2014
Aufrufe:
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