Огляд програмних засобів підготовки друкованих плат до виробництва

підготовки друкованих плат до виробництва

Що таке програми PcbCAM

CAM (Computer Aided Manufacturing) - виробництво з використанням спеціалізованого програмного забезпечення. В даному випадку — для створення керуючих програм для обладнання з виготовлення фотошаблонів друкованих плат (ПП) та верстатів з ЧПУ.

У сучасних умовах розробка топології ПП та її підготовка до виробництва виконуються, як правило, різними фахівцями – конструкторами та технологами. Їх інтереси найчастіше суперечливі: конструктор зазвичай прагне максимальної щільності монтажу, технолог ж змушений враховувати можливості реального виробництва та проводити технологічну правку вихідної топології, як правило, дещо спрощуючи її.

У своїй роботі технолог якраз і використовує програми для підготовки ПП до виробництва (далі програми PcbCAM).

Узагальнений процес роботи над проектом ПП із застосуванням програм PcbCAM:

  1. Імпортування даних, отриманих у системах проектування ПП (P-Cad, Protel, OrCad, PowerPCB тощо).

Зазвичай, це варіанти формату Gerber, а також HPGL, ODB++ і т.д.

  1. Оптимізація та підготовка проекту з погляду технолога включає:
  • DRC-перевірка (пошук вузьких місць з погляду технолога);
  • редагування як на рівні окремих провідників, ділянок металізації та контактних майданчиків (КП), так і таблиць падстеків та апертур. Наприклад, можна збільшити розміри провідників на підтрав, якщо цього не зробили конструктори;
  • пошук і корекція елементів, що перекриваються або нефункціональних;
  • краплеподібне згладжування стиків провідників із КП (teardrop);
  • розміщення зображення окремих шарів на одному аркуші плівки та іншіоперації із шарами;
  • обчислення сумарної площі металізації;
  • панелізація (розміщення кількох плат на заготівлі);
  • оконтурювання всіх елементів у разі виробництва "сухим методом".
  1. Генерація вихідних файлів для фотоплотерів та верстатів з ЧПУ.

Таким чином, ці програми допомагають у вирішенні таких проблем:

  • відділення з виробництва роботи технолога з виробництва фотошаблонів від роботи проектувальника ПП;
  • оптимізація проекту з погляду конкретного виробництва;
  • зменшення відсотка шлюбу та послаблення технологічних вимог до проекту.

Автоматизація роботи (макроси)

На окрему увагу заслуговують можливості автоматизації (написання макросів).

Зазвичай технолог виконує під час роботи над проектом однотипні операції. Крім того, при оптимізуванні проекту ПП технолог виходить із конкретних параметрів власного виробництва. Отже, при обробці проекту задає програмі стандартні значення (наприклад, технологічних полів).

Навіть програміст-початківець невисокої кваліфікації здатний в короткий час автоматизувати цей процес. Робота технолога суттєво спроститься та прискориться.

Як приклад можна навести випадок імпорту файлів, створених у P-Cad у метричній системі, у програму Cam350.

При цьому всі розміри збільшуються у 2,54 рази. Для виправлення цієї ситуації Cam350 необхідно масштабувати кожен шар окремо, а також апертури. На виконання цих дій зазвичай йде 10 -15 хвилин, і висока ймовірність помилки під час введення коефіцієнта масштабування.

У той же час існує нескладний макрос, який миттєво виконує всі ці дії шляхом вибору одного єдиного пункту меню, якийцей макрос додає до стандартних.

Порівняльна оцінка різних програм PcbCAM

Розглянемо шість відомих програм. Ці програми умовно можна розподілити на три групи за критеріями функціональності та ціни:

  1. CamTastic.
  2. Cam350, CamMaster, GerbTool.
  3. Genesis 2000, UСam.

Ціни на програмні продукти вказані орієнтовно.

Базовий рівень (CamTastic)

Найдешевша програма. Вартість CamTastic близько 1000 дол. Крім того, CamTastic безкоштовно надається в комплекті з P-і Protel.

Програмами PcbCAM можуть скористатися не тільки виробники, а й розробники ПП. Так, наприклад, P-CAD генерує не зовсім коректні Gerber-файли, які не можна відразу відправити на фотоплоттер, а потрібно спочатку відкрити та перезберегти в одній із програм PcbCAM.

Програма CamTastic має основні функції PcbCAM: вона дозволяє переглядати і допрацьовувати зображення фотошаблонів перед їх виготовленням, а також створювати файли свердління отворів (NC Drill).

До переваг цієї програми відноситься простий, зручний інтерфейс.

Основним недоліком є ​​можливість автоматизації (макросів).

Загалом CamTastic можна охарактеризувати як продукт дуже непоганий у своєму ціновому класі. Його можна рекомендувати швидше проектувальникам ПП, аніж виробникам.

Середній рівень (Cam350, СamMaster, GerbTool)

Перш за все, необхідно зазначити, що кожна з цих програм продається в широкому наборі версій, збалансованих за ціною та функціональністю. Вартість, залежно від версії, знаходиться в межах 2500-15000 дол.

Мабуть, найбільш поширена програма PcbCAM в Україні. Нещодавно ця програма належала фірмі Innoveda. УЗараз колектив розробників заснував свою компанію - Downstream Technologies.

Відмінною характеристикою цієї програми є можливість прямого імпорту файлів із популярних систем розробки ПП (P-CAD, OrCAD, Protel, PowerPCB тощо), без необхідності генерувати Gerber-файли у цих системах. Починаючи з версії 6 (поточна - 7.6), можливість імпорту з P-СAD у форматі PDIF вимкнена.

Макроси реалізовані на основі власної бейсикоподібної мови. Починаючи з версії 6 програма має відладчик. Загалом можливості автоматизації можна оцінити як добрі.

Ця програма є продуктом фірми Lavenir. Lavenir виробляє фотоплотери, і спочатку програма була створена для оптимальної підготовки файлів саме для фотоплотерів цієї фірми. До речі, у комплекті з лавеніровським фотоплоттером програма CamMaster надається безкоштовно, включаючи навчання.

GerbTool поєднує можливості Cam350 і СamMaster, а також зручність інтерфейсу CamTastic. З відмінних можливостей імпорт файлів у форматі Cam350. Крім того, GerbTool має привабливу ціну - найповніша версія коштує близько 3000 дол. Останнім часом деякі виробники фотоплотерів стали включати програму GerbTool в комплект безкоштовно.

Якщо ви вже знайомі з Cam350, можна рекомендувати його. Якщо ж всі ці продукти вам невідомі і один із них поставляється з фотоплоттером, немає сенсу купувати щось інше з цього класу.

Високий рівень (Genesis, UСam)

Genesis пропонує широкий набір засобів, що дозволяють динамічно (в окремих місцях) змінювати розміри провідників та КП. На відміну від програм середнього рівня, Genesis не тільки знаходить "вузькі місця", але й автоматично виправляє їх.

Це означає, щотам, де є вільне місце, Genesis розширить провідники та зменшить ймовірність урвища. У вузьких місцях Genesis локально зменшить ширину провідника і зменшить ймовірність КЗ.

Аналогічно з КП: де є місце, Genesis збільшить їхній діаметр, а з того боку, де місця немає — обріже. Genesis дозволяє збільшувати розміри провідного малюнка на підтрав з урахуванням ізотропності цього процесу (у широких та вузьких місцях, на гострих кутах та кислотних пастках тощо).

Немає необхідності реалізовувати у вигляді макросу послідовність автоматично виконуваних перевірок та виправлень із заздалегідь заданими параметрами. Для цього вже є зручний інтерфейс CheckLists (списки перевірок).

Можливості Genesis реалізовані у вигляді великого набору окремих модулів, які так і називаються: DFM (Design For Manufacturing – проектування для виробництва). Покупець має можливість придбати саме той набір модулів, який йому потрібен на виробництві.

Вартість реальної версії, яку має сенс купувати, — близько 40 000 дол.

Відомості про ціну розпливчасті, приблизно 35000 дол.

Я дійшов висновку, що співвідношення «ціна – економія» за рахунок зменшення шлюбу у систем високого рівня суттєво гірше (!), ніж у систем середнього рівня.

Отже, схема використання, скажімо, програми Genesis така:

  1. Використовувати системи середнього рівня - Cam350 або GerbTool, які зазвичай безкоштовно поставляються у комплекті з фотоплоттером.
  2. При виникненні потреб у можливостях Genesis витратити 100 -300 дол. на розробку макросів, які їх реалізовуватимуть.
  3. І нарешті, в останню чергу, за наявності кількох робочих місць Cam350 і великих обсягів виробництва — розглянути питання закупівлі робочого місця зGenesis.

Приклад обробки файлів у Genesis

Як приклад наведено фрагмент плати з демо-набору Cam350, яку обробили Genesis (рис.1 і 2). На рис.2 видно, що провідники розширені, за винятком тонких місць, і додані teardrop, які у вузьких місцях підрізані для дотримання заданих технологічних зазорів.