CAD-CAM数据转化的新趋势
摘 要：针对电子职业规划制作信息集成趋势，介绍当今电子职业CAD/CAM数据转化规范拟定及相关数据转化格局开发的新动向，特别是EIA和IPC联合进行的ECCE项目作业状况，论述了其对规划制作一体化信息集成的重要含义。
要害词：FMS、CAD、CAM、CAT、DFx、规范
当今电子制作业的飞速展开，新技能、新工艺、新器材、新材料层出不穷，SMT(表面安装技能)成为电子制作业的干流，从规划到制作自动化的要求愈加激烈，展开发生并逐步运用了一些新的思维，如DFX(面向制作的规划DFM、面向安装的规划DFA、面向测验的规划DFT等)。CAD体系发生的一些文件可以直接用于电子产品制作，是电子职业完结CAD到CAM自动化的中心，起要害的桥梁作用，电子制作业把握及运用好该类数据文件，是咱们完结电子制作业规划制作自动化的要害之一。
一、简介
电子制作数据格局首要运用于PCB制作(FabricaTIon)、PCB拼装(Assembly)、PCB测验(Test，包含光板及拼装板)等方面，现代电子职业CAD现已适当遍及并日趋完善，从功用较少的PC级如Protel、PADS、P-CAD，到具有各类仿真东西集的作业站级如Synopsys、Cadence、Mentor软件，简直都有生成布局、布线后的PCB制作文件的才能，最典型的便是Gerber文件，其首要用处便是PCB地图制作(光绘)，终究由PCB制作商完结PCB的制作。
Gerber格局也在向习惯电子制作展开的方向改进，但关于日趋杂乱的规划，一些与PCB制作和拼装的相关信息在Gerber格局中无法表达或包含，例如PCB板料类型、介质厚度及工艺进程参数等，特别是Gerber文件交到PCB制作者后经查看光绘作用、规划规矩抵触等问题，如有问题有必要回来规划部分从头生成Gerber文件，再进行PCB的制作，这类作业将花费30 %～50 %的制作时刻和精力。即所谓的单向数据传送(Transfer)，不能进行双向的数据转化(Exchange)，而能在PCB制作单位和CAD部分之间进行双向的、简略的、全面的数据转化格局的拟定作业将是十分有含义的。
二、电子CAD/CAM数据交换(ECCE)
电子职业制作自动化是世界展开的趋势，电子产品规划杂乱化，产品生命周期越来越短。将计算机、网络、先进的办理软件运用于电子制作，日益被各先进国家及厂商所注重，CAM文件格局的改进作业都有相应的展开并现已有所运用，国内未能进行相应研讨。
如今世界电子职业公认的、影响较大的CAD-CAM 数据转化项目是ECCE，其具体内容可分为CAD和CAM两大类，即：EDIF 4.0.0(EDIF-The Electronic Design Interchange Format,电子规划交互格局)引证及IPC-2510(IPC-The InsTItute for Packaging and Interconnect,封装与互连协会)系列规范的拟定。
ECCE项目开发组由两大规范化安排：EIA和IPC联合进行，IPC担任拟定格局和参数规范，EIA担任树立信息模型，别离首要进行CAD-CAM互连(EDIF 4.0.0扩展运用)和CAM格局规范树立(IPC-2510系列)的作业。以下归纳介绍一下，供同行们讨论。
2.1 EDIF 4.0.0扩展运用
2.1.1 意图及办法
EDIF 4.0.0现在现已成为EDA规范，许多EDA开发商如：Mentor、Candence等都已选用。在此，扩展运用EDIF 4.0.0规范首要是想处理或至少改进CAD在PCB制作和拼装进程的一些首要问题，特别是可以完结从CAD作业站的单一实体(EnTITIes)转化成CAM作业站信息的办法及技能。介于规划与制作环节的这些问题触及：Gerber数据的校准、不一致的数据格局、过错的元器材库调用、供给电子数据的办法等，终究处理的是数据的正确性、一致性、完整性，这一方针是十分必要的，这是因为电子规划的杂乱性必定导致呈现PCB的多层、元器材的多种类型运用，而出产快速转化、紧迫需求，从而发生投合用户要求的制作操控机制剖析、最大极限的集成等技能的发生。
EDIF 4.0.0由EIA(Electronic Industries Association,电子工业协会)发布，实际上是电子规划CAD建模的新办法，为一种言语描绘办法。将此规范格局扩展运用于CAD输出格局，一起树立CAD/CAM的交互形式，便于规划者和制作者、拼装者的交流。
2.1.2 首要内容
一切ECCE项目中的活动模型(Activity Model)的规划办法都运用IDEF0(IDEF为ICAM Definition缩写，ICAM为Integrated Computer Aided Manufacturing)，在ECCE项目里便是指制作PCBs、拼装PCAs(电路组件，含PCB、元器材等)及MCMs(Multi-Chip Modules,多芯片组件)，具体一点便是：
．制作和测验PCB光板；
．拼装元器材到PCB光板上；
．测验拼装板。
因为面向制作的规划可分为多个活动，这些活动需求有相应的信息传送或反应，运用EDIF 4.0.0树立IM(Information Model，信息模型)可以在CAD阶段完结以下信息的传送：
．制作和测验光板的信息；
．拼装PCB光板的信息；
．面向制作相关信息；
．简略引起制作阶段问题的提示信息。
有关EDIF 4.0.0的具体内容笔者在此不进行解说，我们可以查阅相关材料。
相关数据(如PCA/MCM等)模型的处理由多种CAD进行了验证，EDIF 4.0.0能描绘大致掩盖95 %的CAD-CAM转化信息的领域。EDIF 4.0.0规范可以确保相关数据信息模型在不同CAD间进行传送并被验证和认可，通过必定的简化、束缚处理，将可以作为CAM-IM开发的初始草本。
CAM-IM首要有以下的信息内容：
．拼装板；
．地图子集；
．电衔接地图；
．电衔接地图层次目录；
．规划层次目录；
．规划办理；
．几许图形描绘；
．文档；
．图形；
．制作PCB的几许图形描绘；
．材料；
．封装(插装及贴装)；
．元件、器材、部件；
．技能信息；
．逻辑联系(功用)描绘；
．管脚及模片(Die)描绘；
．布线；
．测验；
．拼版；
．用户自界说信息。
此外还有其他一些信息未具体列出。
2.1.3 开发安排及安排介绍
因为EDIF 4.0.0属CAD-CAM互连开发小组的作业，其成员大多是世界上闻名的EDA供货商及一些电子职业有影响力的协会等，首要由：EIA、IPC、曼彻斯特大学(University of Manchester)、Mentor Graphics、Solectron和Hadco Santa Clara等安排与安排组成。
2.2 IPC-2510系列规范
2.2.1 方针
IPC-2510系列规范根据GenCAD格局(Mitron推出)，并于1998年定稿。其终究是使电子EDA和PCB制作、拼装、测验者之间树立一种灵敏交流办法，规矩数据转化的规范格局，并推行运用于电子职业OEM(源设备制作商)、合同制作商等。该规范类型的文件包含了版型、焊盘、贴片、插装、版内信号线等信息，简直一切外加工PCB的有关材料都可以从GenCAM(GenCAD的扩展和添加)参数中提取到。
2.2.2 首要内容
IPC-2510系列规范有许多单个的规范，相互依靠，现只以其间的IPC-2511也即GenCAM为主阐明。
GenCAM文件包含20种类型内容：
．文件头—每个文件的最初，包含称号、公司文件类型、数量、版别等；
．板—PCB板的描绘，如轮廊等；
．焊盘图形—印脚(Land Pattern)几许图形，含焊膏、丝印、钻孔；
．焊盘—包含CAD体系数据中的过孔及其焊盘信息；
．形状—杂乱的物理形状描绘；
．元件—用于差异元件的称号；
．器材—元件描绘信息，含器材号码；
．信号—网表信息；
．导线—导线信息，如宽度、厚度等；
．层/结构—制板信息描绘，包含层数、阻焊、厚度等；
．布线—导线物理信息，含光绘信息；
．机械—机械相关信息，如定位、孔、辅佐项等；
．测验点—测验点定位、称号、类型；
．电源—地线、电源线信息描绘；
．别号—给用户以与其他文件格局进行转化运用；
．更改—标识修正内容；
．隶属—不是与电路相关的特性几许信息，如标识、图形等；
．电原理—相关规划电路原理信息，首要用于安排测验次序；
．版面—PCB制作版面(如拼版)、拼装摆放等相关信息；
．ECO—电气查看及修正后的相关信息。
有关IPC-2511系列规范的信息具体内容在此不进行打开，IPC-2510系列规范刚刚公布，其运用的实际含义是清楚明了的。
2.2.3 开发安排及安排
IPC-2510系列规范开发小组首要由这几个厂商或安排组成：Mitron、GraphiCode、Valor、FABmaster和IGL。因为其源于GenCAD格局，所以也有许多EDA厂商也参加进来，如Mentor。
三、其他类型数据格局的展开
3.1 Gerber
事实上用于PCB制作的电子工业规范，现仍广泛运用。70年代Gerber呈现，到1985年改进的Gerber RS-274D发生，再到1992年又发生了更先进的Gerber 274X，但不管该数据格局怎么改进展开，其从输入、查看、加工进程仍十分杂乱且周期长，不能习惯现代的CAD/CAM自动化和快速进程的要求。
3.2 IPC-D-350系列
IPC从70年代起就留意到了 Gerber格局的弊端，并努力改进，到90年代初推出了IPC-D-350系列，可以称为“智能型”格局规范，在一个文件就可以嵌入悉数必要的信息，给PCB规划与制作者供给了较宽松的要求，技能上是先进的，但运用者诉苦其言语界面不很友爱，因此未能招引更多的用户来选用，但其间一个——IPC-D-356，即光板测验规范被PCB制作厂商所采用。IPC-D-350系列规范没有拼装板测验内容，因此该规范不能被一切电子职业所接收。
3.3 ODB++(Open Data Base)——揭露数据库
ODB++由Valor公司推出，其呈现是现代计算机、数据库展开的成果，其思维最习惯当今规划制作一体化的要求，真实可以到达将DFM规矩嵌入规划进程。ODB++本质也是建模，结构及格局十分简略易用，供给了许多先进的开发模块，如图形界面、网表、钻孔及途径文件、图形注释、ECN/ECO规划等，且其描绘与EDIF 4.0.0相似，某些用户自界说的特点也可以包含于其间。
ODB++是根据ASC II格局文档描绘，其细节格局和结构的描绘都已构成文本文件，且可以从某些当地(Internet)免费得到。CAD数据库十分杂乱以至于，各家EDA都不供给其数据格局给外人，某些EDA开发商，如Mentor、Cadence、Zuken-Redac和PADS供给了相应的转化器软件(Translator)。假如可以知道CAD的数据格局，运用ODB++技能加以开发就可以在各类EDA环境中到达数据同享，完结必定程度上的集成。
CAM软件开发商如Mitron、FABmaster、Unicam、Graphic等现已运用了ODB++技能，CAD数据转化成果为中性文件，再将此中性文件进行内部处理，终究构成设备驱动程序、检测程序等。
3.4 企业内部数据交换格局
在上述各类规范未推行运用之前，许多先进的电子企业从体系集成视点动身也进行了相应的研讨，如Philips公司1988年就推出了其自己的用于产品制作和产品测验的CAT/CAM转化格局规范—TA-CAT/CAM，首要用于产品规划开发和出产预备部分间的数据转化运用，其功用包含CAD产品模块、实体、板、电路、基准点、定位孔、元器材、印脚界说等。相似的作业其他大型先进企业也有相应的作业，在此不再叙说。
3.5 其他一些数据格局
除上述的状况外，还有一些数据格局规范正在运用或开发中，他们是：
．IGES(Initial Graphics Exchange Specification)—美国国家规范局1979年推出，机械上用得较多，是三维立体几许模型和工程描绘的牢靠规范，其内容包含技能描绘、工程图形、电子规划数据、制作规划数据、数控信息等，电子上的运用还需进一步开发。
．STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)—ISO(The International Standards Organization，世界规范化安排)1984年推出，属实体与联系(Relationship)建模东西集，运用EXPRESS言语，仍在进行开发和扩展，机械职业已有广泛运用。其终究意图是替代一切现存的世界CAD/CAM数据交换规范。
．VHDL—VHSIC Hardware Description Language, 硬件描绘言语，IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers，世界电气和电子工程师协会)规范，首要用于界说数字电路体系的功用和逻辑结构联系，是数字电路和数据通信规划、剖析的有力东西。
．DPF，BARCO格局—IPC-D-351；
．EIA494-CNC格局—IPC-D-352；
．IDF 2.0、IDF 3.0格局——IPC-D356、IPC-D-355；
．INCASES格局(SULTAN)——IEC 1182-10。
别的如Postscript、HPGL、DXF等三种格局已不再被广阔用户承受运用。
四、结束语
综上所述，电子职业CAD-CAM数据转化格局规范的开发作业仍在继续进行傍边，大部分处于测验阶段，ECCE项目方案才刚刚开始进入人物，IPC-2510系列规范及CAD信息建模仅仅其项意图前两个过程，CAM建模(STEP规范)没有见相关报导，而CAM建模作业是完结ECCE项目最重要的一环，CAM信息模型将能与其他一般格局或规范信息相关联，如测验向量(test vector)、仿真模型等，终究将构成完善的一套CAD-CAM全线系列规范。
当今柔性制作体系(FMS-Flexible Manufacturing System)的展开逐步走向规划制作集成运用，CAD-CAM数据转化是其信息集成的要害，展开相应的开发作业有着重要的含义。
参考文献
1、Design-to-Production Transition.Surface Mount Technology,1993,(1)
2、Mitron CIMBridge′97
3、Valor公司 Enterprise/Genesis ODB++ Softwere Version 4.1
4、Damian Kieran,David Reed.Practical approaches to DFM.Circuit Assembly,1998,(8)
