CAD-CAM数据交换的新发展趋势

摘　要：对于电子产业设计方案生产制造数据集成化发展趋势，详细介绍现如今电子产业CAD/CAM数据交换规范制订及有关数据信息转换视频格式开发设计的新动态，尤其是EIA和IPC协同开展的ECCE新项目工作情况，论述了其对设计方案生产制造一体化信息内容集成化的关键实际意义。

　　关键字：FMS、CAD、CAM、CAT、DFx、规范

　　现如今电子器件加工制造业的迅猛发展，新技术应用、新技术新工艺、新元器件、新型材料五花八门，SMT(表层组装技术性)变成电子器件加工制造业的流行，从制定到生产制造自动化技术的需求更为明显，发展趋势造成并逐渐运用了一些新的观念，如DFX(朝向生产的设计方案DFM、朝向安装的设计方案DFA、朝向检测的设计方案DFT等)。CAD系统软件形成的一些文档还可以同时用以电子设备生产制造，是电子产业完成CAD到CAM自动化技术的关键，起重要的纽带功效，电子器件加工制造业把握及运用好此类数据库文件，是人们完成电子器件加工制造业设计方案生产制造自动化技术的核心之一。

　　一、介绍

　　电子器件生产制造数据类型关键运用于PCB制做(FabricaTIon)、PCB拼装(Assembly)、PCB检测(Test，包含气泡玻璃及拼装板)等层面，当代电子产业CAD早已十分普及化并日趋健全，从作用较少的PC级如Protel、PADS、P-CAD，到有着各种仿真工具集的工作平台级如Synopsys、Cadence、Mentor软件，基本上都是有转化成合理布局、走线后的PCB制做文档的工作能力，最常见的便是Gerber文件，其适用范围便是PCB板图制作(光绘)，最后由PCB制造厂商进行PCB的制做。

　　Gerber文件格式也在向融入电子器件生产制造发展趋势的角度改善，但针对日趋繁杂的设计方案，一些与PCB制做和拼装的有关信息在Gerber文件格式中没法表述或包括，比如PCB板材种类、物质薄厚及加工工艺全过程主要参数等，尤其是Gerber文件交给PCB创作者后经查验光绘实际效果、设计方案标准矛盾等难题，如有什么问题务必回到技术部再次转化成Gerber文件，再开展PCB的制做，这类工作中将耗费30 %～50 %的制做的时间和活力。即所说的单边数据信息传输(Transfer)，不可以开展横向的数据交换(Exchange)，而能在PCB制做企业和CAD单位中间实现横向的、简易的、全方位的数据信息转换视频格式的制订工作中将是十分有意思的。

　　二、电子器件CAD/CAM数据传输(ECCE)

　　电子产业生产制造自动化技术是全球发展趋势的发展趋势，电子器件设计产品复杂，商品生命期愈来愈短。将电子计算机、互联网、优秀的管理方法应用软件于电子器件生产制造，日益被各优秀我国及生产商所高度重视，CAM格式文件的优化工作中都是有对应的突破并早已有一定的运用，中国无法开展相对应科学研究。

　　现如今全球电子产业认可的、危害很大的CAD-CAM 数据交换新项目是ECCE，其主要内容可分成CAD和CAM两类，即：EDIF 4.0.0(EDIF-The Electronic Design Interchange Format,电子电路设计互动文件格式)引入及IPC-2510(IPC-The InsTItute for Packaging and Interconnect,封裝与互联研究会)系列产品规范的制订。

　　ECCE新项目开发设计组由两个标准化组织：EIA和IPC协同开展，IPC承担制订文件格式和基本参数规范，EIA承担创建信息内容实体模型，各自关键开展CAD-CAM互联(EDIF 4.0.0拓展运用)和CAM文件格式规范创建(IPC-2510系列产品)的工作中。下列归纳介绍一下，供同行业们讨论。

　　2.1　EDIF 4.0.0拓展运用

　　2.1.1　目地及方式

　　EDIF 4.0.0如今早已变成EDA规范，很多EDA房地产商如：Mentor、Candence等早已选用。在这里，拓展运用EDIF 4.0.0规范主要是想处理或最少改善CAD在PCB制做和安装全过程的一些关键难题，尤其是可以完成从CAD工作平台的单一实体线(EnTITIes)转化成CAM工作平台信息内容的办法及技术性。处于设计方案与生产制造过程的这种问題涉及到：Gerber数据信息的校正、不一致的数据类型、不正确的元件库启用、给予电子数据的方法等，最后处理的是信息的准确性、一致性、一致性，这一总体目标是十分需要的，这是由于电子电路设计的多元性必定造成 发生PCB的双层、电子器件的各种类型运用，而生产制造迅速变换、应急要求，从而造成顺从客户需要的生产制造操纵体制剖析、最大限度的集成化等技术应用的造成。

　　EDIF 4.0.0由EIA(Electronic Industries Association,电子器件行业协会)公布，事实上是电子电路设计CAD模型的新方式，为一种语言表达叙述方式。将此规范文件格式拓展使用于CAD輸出文件格式，与此同时创建CAD/CAM的互动方式，有利于设计师和创作者、拼装者的沟通交流。

　　2.1.2　具体内容

　　全部ECCE新项目中的主题活动实体模型(Activity Model)的设计方法都应用IDEF0(IDEF为ICAM Definition简称，ICAM为Integrated Computer Aided Manufacturing)，在ECCE新项目里是指制做PCBs、拼装PCAs(电源电路部件，含PCB、电子器件等)及MCMs(Multi-Chip Modules,多主板芯片组件)，实际一点就是：

　　．制做和检测PCB气泡玻璃；
　　．拼装电子器件到PCB气泡玻璃上；
　　．检测拼装板。

　　由于朝向生产的制定可分成好几个主题活动，这种主题活动必须有相对的数据传输或意见反馈，运用EDIF 4.0.0创建IM(Information Model，信息内容实体模型)能够在CAD环节进行下列信息内容的传输：

　　．制做和检测气泡玻璃的信息内容；
　　．拼装PCB气泡玻璃的信息内容；
　　．朝向生产制造有关信息；
　　．非常容易造成生产制造环节难题的信息提示。

　　相关EDIF 4.0.0的完整內容小编在这里不开展表述，大伙儿能够查看相关资料。

　　有关数据信息(如PCA/MCM等)实体模型的处置由多种多样CAD开展了认证，EDIF 4.0.0能叙述大概遮盖95 %的CAD-CAM变换数据的范围。EDIF 4.0.0规范可以确保有关数据信息实体模型在不一样CAD间开展传输并被认证和认同，历经一定的简单化、管束解决，将可以做为CAM-IM开发设计的原始草本植物。

　　CAM-IM关键有下面的信息：

　　．拼装板；
　　．板图非空子集；
　　．电联接板图；
　　．电联接板图层级文件目录；
　　．设计方案层级文件目录；
　　．工程成本管理；
　　．图形叙述；
　　．文本文档；
　　．图型；
　　．制做PCB的图形叙述；
　　．原材料；
　　．封裝(插装及贴片)；
　　．元器件、元器件、构件；
　　．技术性信息内容；
　　．逻辑顺序(作用)叙述；
　　．引脚及模片(Die)叙述；
　　．走线；
　　．检测；
　　．拼板；
　　．客户自定信息内容。

　　除此之外也有其它一些信息内容未详尽列举。

　　2.1.3　开发设计组织及机构详细介绍

　　因为EDIF 4.0.0属CAD-CAM互联开发设计工作组的工作中，其组员大多数是全世界知名的EDA经销商及一些电子产业有竞争力的研究会等，关键由：EIA、IPC、曼彻斯特学校(University of Manchester)、Mentor Graphics、Solectron和Hadco Santa Clara等组织与机构构成。

　　2.2　IPC-2510系列产品规范

　　2.2.1　总体目标

　　IPC-2510系列产品规范根据GenCAD文件格式(Mitron发布)，并于1998年终稿。其最后是使电子器件EDA和PCB制做、拼装、检查者中间创建一种灵便沟通交流方式，要求数据交换的规范文件格式，并应用推广于电子产业OEM(源机器设备生产商)、合同书生产商等。该规范类别的材料包含了款式、焊层、贴片式、插装、版内电源线等信息内容，基本上全部外生产加工PCB的相关材料都能够从GenCAM(GenCAD的扩大和提升)主要参数中获取到。

　　2.2.2　具体内容

　　IPC-2510系列产品规范有很多单独的规范，相互之间依靠，现只以当中的IPC-2511也即GenCAM为主导表明。

　　GenCAM文档包含20种种类內容：

　　．文件头—每一个文档的开始，包含名字、企业文件属性、总数、版本号等；
　　．板—PCB板的叙述，如轮廊等；
　　．焊层图型—印脚(Land Pattern)图形，含焊膏、丝印油墨、打孔；
　　．焊层—包括CAD系统软件数据信息中的焊盘以及焊层信息内容；
　　．样子—繁杂的物理学样子叙述；
　　．元器件—用以差别元器件的名字；
　　．元器件—元器件叙述信息内容，含元器件号；
　　．数据信号—网表信息内容；
　　．输电线—输电线信息内容，如总宽、薄厚等；
　　．层/构造—制版工艺信息内容叙述，包含叠加层数、防焊、薄厚等；
　　．走线—输电线物理信息，含光绘信息内容；
　　．机械设备—机械设备有关信息，如精准定位、孔、輔助项等；
　　．测试用例—测试用例精准定位、名字、种类；
　　．开关电源—接地线、电源插头信息内容叙述；
　　．别称—给消费者以与别的格式文件开展变换应用；
　　．变更—标志改动內容；
　　．附设—并不是与电源电路有关的特点几何图形信息内容，如标志、图型等；
　　．电基本原理—有关设计方案电路图讲解信息内容，关键用以分配检测次序；
　　．版块—PCB制做版块(如拼板)、拼装排序等有关信息；
　　．ECO—电气设备查验及改动后的有关信息。

　　相关IPC-2511系列规范的信息内容详尽內容在这里不开展进行，IPC-2510系列产品规范刚施行，其使用的现实意义是不言而喻的。

　　2.2.3　开发设计组织及机构

　　IPC-2510系列产品规范开发设计工作组关键由这好多个生产商或机构构成：Mitron、GraphiCode、Valor、FABmaster和IGL。因为其来源于GenCAD文件格式，因此 还有很多EDA生产商也添加进去，如Mentor。

　　三、其他类型数据类型的发展趋势

　　3.1　Gerber

　　实际上用以PCB制做的电子器件行业标准，现仍广泛运用。70年代Gerber发生，到1985年改善的Gerber RS-274D造成，再到1992年又形成了更专业的Gerber 274X，但无论该数据类型怎样改善发展趋势，其从键入、查验、生产过程仍比较复杂且时间长，不可以满足当代的CAD/CAM自动化技术和迅速过程的规定。

　　3.2 IPC-D-350系列产品

　　IPC从70年代起就留意到 Gerber文件格式的弊端，并致力于改进，到90年代初发布了IPC-D-350系列产品，能够称之为“全智能”文件格式规范，在一个文档就可以置入所有需要的信息内容，给PCB设计与创作者给予了较比较宽松的规定，技术性上是专业的，但使用人埋怨其语言表达页面不很友善，因此无法吸引住越来越多的消费者来选用，但在其中一个——IPC-D-356，即气泡玻璃检测规范被PCB制做厂家所采取。IPC-D-350系列产品规范沒有拼装板检测內容，因此该规范不可以被全部电子产业所接受。

　　3.3 ODB (Open Data Base)——公布数据库查询

　　ODB 由Valor企业发布，其发生是现代计算机、数据库查询发展趋势的結果，其观念最融入现如今设计方案生产制造一体化的规定，真真正正能够做到将DFM标准置入设计过程。ODB 本质也是模型，构造及文件格式比较简单实用，给予了很多优秀的开发设计控制模块，如用户界面、网表、打孔及途径文档、图型注解、ECN/ECO设计方案等，且其叙述与EDIF 4.0.0相近，一些客户定制的特性还可以包含于在其中。

　　ODB 是根据ASC II文件格式文本文档叙述，其关键点文件格式和构造的叙述早已产生文本文档，且能够从一些地区(Internet)完全免费获得。CAD数据库查询比较复杂以致于，每家EDA也不给予其数据类型给别人，一些EDA房地产商，如Mentor、Cadence、Zuken-Redac和PADS给予了相对的转化器手机软件(Translator)。假如可以了解CAD的数据类型，运用ODB 技术性多方面开发设计就可以在各种EDA自然环境中做到信息共享，完成一定水平上的集成化。

　　CAM软件房地产商如Mitron、FABmaster、Unicam、Graphic等早已采用了ODB 技术性，CAD数据交换結果为中性化文档，再将此中性化文档开展里面解决，最后产生机器设备驱动软件、检验程序流程等。

　　3.4　企业内部数据传输文件格式

　　在以上各种规范未营销推广应用以前，很多优秀的电子器件公司从信息系统集成视角考虑也开展了相对的科学研究，如Philips企业1988年就发布了其自身的用作商品生产和产品检测的CAT/CAM转换视频格式规范—TA-CAT/CAM，关键用以设计产品开发设计和生产现场管理单位间的数据交换运用，其作用包含CAD商品控制模块、实体线、板、电源电路、标准、精准定位孔、电子器件、印脚界定等。相近的工作中别的大中型优秀公司还有相对应的工作中，在这里不会再描述。

　　3.5 别的一些数据类型

　　除以上的情形外，也有一些数据类型规范已经应用或开发设计中，她们是：

　　．IGES(Initial Graphics Exchange Specification)—英国我国标准局1979年发布，机械设备上放得较多，是三维立体几何模型和工程项目叙述的靠谱规范，其主要内容包含技术性叙述、工程项目图型、电子电路设计数据信息、生产制造设计方案数据信息、数控机床信息内容等，电子器件上的使用还需进一步开发设计。

　　．STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)—ISO(The International Standards Organization，国际海事组织)1984年发布，属实体线与关联(Relationship)建模软件集，应用EXPRESS语言表达，仍在完成研发和拓展，机械制造业已经有广泛运用。其最后目标是替代全部现有的国际性CAD/CAM数据传输规范。

　　．VHDL—VHSIC Hardware Description Language, 硬件配置描述语言，IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers，国际性电气设备和电子工程师研究会)规范，关键用来界定数字电路设计系统软件的基本功能和逻辑结构关联，是数字电路设计和数据通讯设计方案、剖析的强有力专用工具。

　　．DPF，BARCO文件格式—IPC-D-351；
　　．EIA494-CNC文件格式—IPC-D-352；
　　．IDF 2.0、IDF 3.0文件格式——IPC-D356、IPC-D-355；
　　．INCASES文件格式(SULTAN)——IEC 1182-10。

　　此外如Postscript、HPGL、DXF等三种文件格式已不会被众多消费者接纳应用。

　　四、结语

　　总的来说，电子产业CAD-CAM数据信息转换视频格式规范的研发工作中仍在再次开展之中，绝大多数处在产品测试，ECCE项目实施计划才刚开始进到人物角色，IPC-2510系列产品规范及CAD信息内容模型仅仅其新项目的前2个流程，CAM模型(STEP规范)并未见有关报导，而CAM模型工作中是进行ECCE新项目最重要的一环，CAM信息内容实体模型将能与别的一般文件格式或标准信息密切相关，如检测空间向量(test vector)、模型仿真等，最后将产生健全的一套CAD-CAM全程系列产品规范。

　　现如今柔性制造(FMS-Flexible Manufacturing System)的进步慢慢迈向设计方案生产制造集成化运用，CAD-CAM数据交换是其数据集成化的重要，进行相对的研发工作中具有至关重要的实际意义。

　　论文参考文献

　　1、Design-to-Production Transition.Surface Mount Technology,1993,(1)
　　2、Mitron CIMBridge′97
　　3、Valor企业 Enterprise/Genesis ODB Softwere Version 4.1
　　4、Damian Kieran,David Reed.Practical approaches to DFM.Circuit Assembly,1998,(8)

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