CAD-CAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的新趨勢(shì)分析

摘　要　針對(duì)電子行業(yè)設(shè)計(jì)制造信息集成趨勢(shì)，介紹當(dāng)今電子行業(yè)CAD/CAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)制定及相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式開發(fā)的新動(dòng)向，特別是EIA和IPC聯(lián)合進(jìn)行的ECCE項(xiàng)目工作情況，闡述了其對(duì)設(shè)計(jì)制造一體化信息集成的重要意義。

The Development of CAD-CAM Data Transfer

Zhang Wenjie

Circuits Flex Manufacture Centre of China Academy of Electronics and Information Techmology

Abstract　The article aims at the new trend of the electronic design and manufacturing integration, introduces some standards of CAD-CAM data transfer, especialy the detail information of ECCE program, which developed by the ally of EIA and IPC.

Keywords　FMS　　CAD　　CAM　　CAT　　DFx　　Standard

當(dāng)今電子制造業(yè)的飛速發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新器件、新材料層出不窮，SMT(表面安裝技術(shù))成為電子制造業(yè)的主流，從設(shè)計(jì)到制造自動(dòng)化的要求更加強(qiáng)烈，發(fā)展產(chǎn)生并逐步應(yīng)用了一些新的思想，如DFX(面向制造的設(shè)計(jì)DFM、面向裝配的設(shè)計(jì)DFA、面向測(cè)試的設(shè)計(jì)DFT等)。CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的一些文件可以直接用于電子產(chǎn)品制造，是電子行業(yè)實(shí)現(xiàn)CAD到CAM自動(dòng)化的核心，起關(guān)鍵的橋梁作用，電子制造業(yè)掌握及應(yīng)用好該類數(shù)據(jù)文件，是我們實(shí)現(xiàn)電子制造業(yè)設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化的關(guān)鍵之一。

1　簡(jiǎn)介

電子制造數(shù)據(jù)格式主要應(yīng)用于PCB制作(Fabrication)、PCB組裝(Assembly)、PCB測(cè)試(Test，包括光板及組裝板)等方面，現(xiàn)代電子行業(yè)CAD已經(jīng)相當(dāng)普及并日趨完善，從功能較少的PC級(jí)如Protel、PADS、P-CAD，到擁有各類仿真工具集的工作站級(jí)如Synopsys、Cadence、Mentor軟件，幾乎都有生成布局、布線后的PCB制作文件的能力，最典型的就是Gerber文件，其主要用途就是PCB版圖繪制(光繪)，最終由PCB制作商完成PCB的制作。

Gerber格式也在向適應(yīng)電子制造發(fā)展的方向改進(jìn)，但對(duì)于日趨復(fù)雜的設(shè)計(jì)，一些與PCB制作和組裝的相關(guān)信息在Gerber格式中無法表達(dá)或包含，例如PCB板料類型、介質(zhì)厚度及工藝過程參數(shù)等，特別是Gerber文件交到PCB制作者后經(jīng)檢查光繪效果、設(shè)計(jì)規(guī)則沖突等問題，如有問題必須返回設(shè)計(jì)部門重新生成Gerber文件，再進(jìn)行PCB的制作，這類工作將花費(fèi)30 %～50 %的制作時(shí)間和精力。即所謂的單向數(shù)據(jù)傳送(Transfer)，不能進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(Exchange)，而能在PCB制作單位和CAD部門之間進(jìn)行雙向的、簡(jiǎn)單的、全面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式的制定工作將是非常有意義的。

2　電子CAD/CAM數(shù)據(jù)交換(ECCE)

電子行業(yè)制造自動(dòng)化是世界發(fā)展的趨勢(shì)，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜化，產(chǎn)品生命周期越來越短。將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)的管理軟件應(yīng)用于電子制造，日益被各先進(jìn)國家及廠商所重視，CAM文件格式的改進(jìn)工作都有相應(yīng)的進(jìn)展并已經(jīng)有所應(yīng)用，國內(nèi)未能進(jìn)行相應(yīng)研究。

現(xiàn)今世界電子行業(yè)公認(rèn)的、影響較大的CAD-CAM 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目是ECCE，其具體內(nèi)容可分為CAD和CAM兩大類，即：EDIF 4.0.0(EDIF-The Electronic Design Interchange Format,電子設(shè)計(jì)交互格式)引用及IPC-2510(IPC-The Institute for Packaging and Interconnect,封裝與互連協(xié)會(huì))系列標(biāo)準(zhǔn)的制定。

ECCE項(xiàng)目開發(fā)組由兩大標(biāo)準(zhǔn)化組織：EIA和IPC聯(lián)合進(jìn)行，IPC負(fù)責(zé)制定格式和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，EIA負(fù)責(zé)建立信息模型，分別主要進(jìn)行CAD-CAM互連(EDIF 4.0.0擴(kuò)展應(yīng)用)和CAM格式標(biāo)準(zhǔn)建立(IPC-2510系列)的工作。以下概括介紹一下，供同行們探討。

2.1　EDIF 4.0.0擴(kuò)展應(yīng)用

2.1.1　目的及形式

EDIF 4.0.0現(xiàn)在已經(jīng)成為EDA標(biāo)準(zhǔn)，許多EDA開發(fā)商如：Mentor、Candence等都已采用。在此，擴(kuò)展應(yīng)用EDIF 4.0.0標(biāo)準(zhǔn)主要是想解決或至少改進(jìn)CAD在PCB制作和組裝過程的一些主要問題，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)從CAD工作站的單一實(shí)體(Entities)轉(zhuǎn)換成CAM工作站信息的方法及技術(shù)。介于設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的這些問題涉及：Gerber數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)、不一致的數(shù)據(jù)格式、錯(cuò)誤的元器件庫調(diào)用、提供電子數(shù)據(jù)的方式等，最終解決的是數(shù)據(jù)的正確性、一致性、完整性，這一目標(biāo)是非常必要的，這是因?yàn)殡娮釉O(shè)計(jì)的復(fù)雜性必然導(dǎo)致出現(xiàn)PCB的多層、元器件的多種類型應(yīng)用，而生產(chǎn)快速轉(zhuǎn)換、緊急需求，進(jìn)而產(chǎn)生迎合用戶要求的制造控制機(jī)制分析、最大限度的集成等技術(shù)的產(chǎn)生。

EDIF 4.0.0由EIA(Electronic Industries Association,電子工業(yè)協(xié)會(huì))發(fā)布，實(shí)際上是電子設(shè)計(jì)CAD建模的新方法，為一種語言描述形式。將此標(biāo)準(zhǔn)格式擴(kuò)展應(yīng)用于CAD輸出格式，同時(shí)建立CAD/CAM的交互模式，便于設(shè)計(jì)者和制作者、組裝者的溝通。

2.1.2　主要內(nèi)容

所有ECCE項(xiàng)目中的活動(dòng)模型(Activity Model)的設(shè)計(jì)方法都使用IDEF0(IDEF為ICAM Definition縮寫，ICAM為Integrated Computer Aided Manufacturing)，在ECCE項(xiàng)目里就是指制作PCBs、組裝PCAs(電路組件，含PCB、元器件等)及MCMs(Multi-Chip Modules,多芯片組件)，具體一點(diǎn)即是：

?．制作和測(cè)試PCB光板；

?．組裝元器件到PCB光板上；

?．測(cè)試組裝板。

因?yàn)槊嫦蛑圃斓脑O(shè)計(jì)可分為多個(gè)活動(dòng)，這些活動(dòng)需要有相應(yīng)的信息傳送或反饋，利用EDIF 4.0.0建立IM(Information Model，信息模型)可以在CAD階段完成以下信息的傳送：

?．制作和測(cè)試光板的信息；

?．組裝PCB光板的信息；

?．面向制造相關(guān)信息；

?．容易引起制造階段問題的提示信息。

有關(guān)EDIF 4.0.0的詳細(xì)內(nèi)容筆者在此不進(jìn)行解釋，大家可以查閱相關(guān)資料。

相關(guān)數(shù)據(jù)(如PCA/MCM等)模型的處理由多種CAD進(jìn)行了驗(yàn)證，EDIF 4.0.0能描述大致覆蓋95 %的CAD-CAM轉(zhuǎn)換信息的范疇。EDIF 4.0.0標(biāo)準(zhǔn)能夠保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息模型在不同CAD間進(jìn)行傳送并被驗(yàn)證和認(rèn)可，經(jīng)過一定的簡(jiǎn)化、約束處理，將能夠作為CAM-IM開發(fā)的初始草本。

CAM-IM主要有以下的信息內(nèi)容：

?．組裝板；

?．版圖子集；

?．電連接版圖；

?．電連接版圖層次目錄；

?．設(shè)計(jì)層次目錄；

?．設(shè)計(jì)管理；

?．幾何圖形描述；

?．文檔；

?．圖形；

?．制作PCB的幾何圖形描述；

?．材料；

?．封裝(插裝及貼裝)；

?．元件、器件、部件；

?．技術(shù)信息；

?．邏輯關(guān)系(功能)描述；

?．管腳及模片(Die)描述；

?．布線；

?．測(cè)試；

?．拼版；

?．用戶自定義信息。

此外還有其他一些信息未詳細(xì)列出。