PADS Layoutin CAM-tulostus: Gerber ja Excellon

1. PADS Layout: Gerber- ja Excellon-parametrointi

Tulostuksen parametrointi on ehdottomasti tehtävä ennen Gerber- ja Excellon-tulosteiden tuottamista. Oletusarvot eivät anna parasta tulosta.

Tärkein syy parametrointiin on tarkemman tulostusresoluution käyttäminen. Oletusarvona oleva 1/1000″ ei yksinkertaisesti riitä nykyisillä tiheillä korteilla: jos tietokannan 10 nm:n resoluutio pyöristetään tuhannesosatuumaan, se vaikuttaa näkyvästi lopputulokseen.

Toinen, ehkä vielä tärkeämpi syy tulee Gerber RS-274X -formaatista. Sen käyttö on suositeltavaa, mutta parhaan yhteensopivuuden valmistajien CAM-järjestelmiin saa, jos G36– ja G37-komentoja ei käytetä.

Resoluutiota valittaessa maksimiresoluutio ei välttämättä ole paras ratkaisu. Valmistaja tuskin käyttää sitä kuvionsiirtodokumentteja tehdessään, ja resoluution pienentäminen voi johtaa pienten kaarten päätepisteiden yhdistymiseen, mikä voi joissakin CAM-järjestelmissä aiheuttaa ongelmia.

On loogista parametroida sekä Gerber että Excellon samalla tavalla. Jos Gerberissä käytetään täyttä tulostusresoluutiota mutta porauskoordinaatit pyöristetään, lopputulos näyttää siltä, että reiät eivät ole keskellä täpliä.

1.1 Gerber-parametrit

Tulostimien parametrointi on työasemakohtainen asetus, joten riittää, että se tehdään kullakin koneella kerran.

1. Valitse File | CAM ja luo uusi CAM-alahakemisto painikkeella Create (tai tyhjennä default-hakemisto).
2. Lisää uusi dokumentti valitsemalla Add…. Kirjoita avautuvan ikkunan Document Name-kenttään nimi, jolla haluat dokumentin parametrien näkyvän listassa (esimerkissä Layer 1). Nimi tulee näkyviin vain Define CAM Documents-listaan, ei muualle, joten valitse nimi, jonka tunnistaa myöhemmin helposti. Dokumentti itsessään on tulostusasetuksen kannalta epäoleellinen; sen kautta päästään Device Setup-valikkoon. Valitse Document Type-kohtaan Routing/Split Plane ja esiin tulevasta kerrosvalikosta vastaava kerros (tässä Component Side Layer 1).
3. Parametrointiin päästään käsiksi dokumentin kautta. Poimi yksi listan dokumenteista Edit-komennolla tai valitse Add Document-ikkunasta Device Setup. Täytä ikkunaan tiedot kuvan mukaisesti ja tarkista erityisesti korostetut kohdat.

Device Setup -ikkunan tärkeimmät asetukset:

• Regenerate: aja jokaiselle työtiedostolle ennen Gerber-tulostusta. Se täyttää aperturetaulukon työn mukaisesti ja ottaa Flash-tyyppisen aperturen käyttöön myös ovaali- ja suorakaidepadeille.
• Fill width: PADS Layout ei käytä aperturen kiertoa, vaan neliö- ja suorakaidepadit, joiden sivujen suunta poikkeaa pääakseleista, toteutetaan piirtämällä Fill width -viivanleveydellä.
• Texts fill width: arvo määrittää TrueType-fonttien täytössä käytettävän viivanleveyden. Käytä arvoa, jolla kulmiin saadaan riittävän pieni pyöristyssäde. Turhan pieni leveys voi kasvattaa tulostiedoston kokoa.
• Plotting size: tulostusalan tulee olla riittävän suuri. Liian pieni tulostusalue aiheuttaa kyseisen kerroksen keskityksen.

Huom! Jos piirilevyn mitta ylittää metrin, valitse resoluutioksi 4.2 metric, koska 3.3 metric -formaatti yltää vain 999 mm:iin asti ja yli metrin alueella oleva data leikkautuu pois. NC Drill -tulostusformaatti kannattaa silloin asettaa samaksi (4.2 metric).

Sulje ikkunat OK-painikkeella, kunnes pääset takaisin Define CAM Documents-ikkunaan.

Esimerkki CAM-dokumenttien nimeämisestä

6-kerroksinen piirilevy (buildup 1+4+1). Muoto: kerros – Document Name – Document Type – Output File.

• Top – Layer 1 – Routing/Split Plane – Layer1.pho
• Inner Layer 2 – Layer 2 – Routing/Split Plane – Layer2.pho
• Inner Layer 3 – Layer 3 – Routing/Split Plane – Layer3.pho
• Inner Layer 4 – Layer 4 – Routing/Split Plane – Layer4.pho
• Inner Layer 5 – Layer 5 – Routing/Split Plane – Layer5.pho
• Bottom – Layer 6 – Routing/Split Plane – Layer6.pho
• Silkscreen Top – Silkscreen 1 – Silkscreen – Silk1.pho
• Silkscreen Bottom – Silkscreen 6 – Silkscreen – Silk6.pho
• Paste Mask Top – Paste Mask 1 – Paste Mask – Paste1.pho
• Paste Mask Bottom – Paste Mask 6 – Paste Mask – Paste6.pho
• Solder Mask Top – Solder Mask 1 – Solder Mask – Mask1.pho
• Solder Mask Bottom – Solder Mask 6 – Solder Mask – Mask6.pho
• Drill Drawing – Drill Drawing 1 – Drill Drawing – Drill1.pho
• Drill Drawing – Drill Drawing 3 – Drill Drawing – Drill3.pho
• Drill Drawing – Drill Drawing 6 – Drill Drawing – Drill6.pho
• Board Outline (Layer_18) – Board Outline – Custom – Board.pho
• Dimension (Layer_19) – Dimension Drawing – Custom – Dimension.pho
• NC Drill 1-6 – NC Drill – NCdrill.drl
• NC Drill 1-2 – NC Drill – NCdr1_2.drl
• NC Drill 2-5 – NC Drill – NCdr2_5.drl
• NC Drill 5-6 – NC Drill – NCdr5_6.drl

1.2 Excellon-parametrit

1. Valitse Define CAM Documents-ruudusta Add Document (tai jos dokumentti on jo listassa, käytä Edit-painiketta) ja Document Type-kohtaan NC Drill. Tämän jälkeen alareunan painikkeista aktivoituu Drill.
2. Siirry Device Setup-kohdasta Excellon-asetuksiin.
3. Aseta Excellon-parametrit kuvan mukaisesti ja tarkista erityisesti korostetut kohdat.

NC Drill Setup-ruudussa voi asettaa kahden eri dokumentin parametrit. Oletuksena on Excellon-parametrointi. On loogista käyttää samaa esitystapaa kuin Gerber-tiedostoillekin. Excellonin standardiyksikkö millimetreissä on kuitenkin mikrometri, joten resoluutioksi suosittelemme 3.3 metric.

Huom! Jos piirilevyn mitta ylittää metrin, valitse resoluutioksi Metric 4.2 (0000.00), koska Metric 3.3 (000.000) -formaatti yltää vain 999 mm:iin asti ja yli metrin alueella oleva data leikkautuu pois. Gerber-tulostusformaatti pitää silloin asettaa samaksi (4.2 metric).

Drill Listing-välilehden dokumentti on tarkoitettu paperille tulostettavaksi, eikä sitä nykyisin juuri käytetä. Ikkunan kentissä Drill Listing -välilehden ollessa valittuna näkyvillä luvuilla ei ole vaikutusta Excellon-poraustiedoston formaattiin.

Format String -taulukon asetukset:

• Drill File Start → String: M48@nMETRIC,TZ@n%. Excellonissa METRIC tarkoittaa yleensä mikrometrejä (joskin 10 µm olisi myös mahdollinen). TZ tarkoittaa työskentelyä loppunollia käyttäen (Gerberissä ilmoitetaan, kumpia nollia ei käytetä).
• Tool Section Start → String: määrittelyrivi kannattaa muuttaa muotoon T@tC@d, jolloin PADS Layout sijoittaa tähän kohtaan työkalun koon.
• Speed/Feed: kentässä voi asettaa terän syöttö- ja pyöritysarvot, mutta koska valmistajilla on varmasti omat, materiaaleista riippuvat käytäntönsä, niihin tuskin kannattaa kiinnittää huomiota.

Jotkin CAM-järjestelmät saattavat tulkita teräkoon tuuman tuhannesosiksi, ellei luvussa ole desimaalipistettä. Sellainen voidaan lisätä d-kirjaimen jälkeen.

Huom! Metric 4.2 (0000.00) -formaattia käytetään, kun piirilevyn mitta ylittää metrin, koska Metric 3.3 (000.000) -formaatti yltää vain 999 mm:iin asti ja yli metrin alueella oleva data leikkautuu pois.

2. Parametrien siirto koneesta toiseen

Parametrit voi siirtää kopioimalla koneesta toiseen, kunhan ohjelmistoversio on sama. PADS 9- ja VX-versioiden Gerber-parametrit ovat tiedostossa camdevices.dat. Excellon-parametritiedoston nimi on sama kuin ennenkin (drill.dat). Parametritiedostojen oletushakemisto on C:\MentorGraphics\PADS<versio>\SDD_HOME\Settings.

Huomio! Älä kopioi tiedostoja versiosta toiseen, sillä tiedostoformaatti voi muuttua versiosta toiseen, eikä tiedostoja ole alun perin tarkoitettu kopioitaviksi. Siksi ohjelmisto ei tee tiedostoille syntaksitarkistusta.

Uuteen PADS VX -versioon parametrit voi siirtää PADS Settings Migration -ohjelmalla, joka asentuu PADS VX -versioiden mukana.

3. Muita tärkeitä tulostukseen liittyviä asioita

3.1 Asemointi

Gerber-tiedostoja käytettäessä kulma- ja kohdistusmerkkejä ei tarvita lainkaan, jos tiedostojen asemointi tehdään oikein ja mukaan liitetään yksi Gerber-tiedosto, joka sisältää levyn ääriviivan samalla tavalla asemoituna kuin muutkin dokumentit.

Asemointi tehdään Add– tai Edit Document-ikkunan Options-painikkeen kautta. Plot Options-ruudun Justification (asemointi) -kohdan oletusvalinta on Centered. Se tarkoittaa, että dokumentti keskitetään minimi- ja maksimikoordinaattiensa mukaan keskelle tulostusaluetta. Piirilevykerrokset ovat kuitenkin erilaisia, ja jos asemointi lasketaan kerroskohtaisesti, eri kerrokset asemoituvat eri tavalla.

Tuloksena piirilevyvalmistuksessa joudutaan ensin siirtelemään kerrokset päällekkäin, mistä aiheutuu ylimääräistä työtä. Hankalinta on asemoida piirilevyn ääriviiva reikiin nähden, koska näillä dokumenteilla ei ole yhtään yhteistä koordinaattia.

Asemointiongelmilta välttyy kokonaan, kun jokaisen dokumentin tulostaa Justification-valinnalla Offset:

• Offset-arvo valitaan niin, että tulostettava tieto jää kokonaan positiiviselle koordinaattialueelle.
• X- ja Y-offsetiksi kannattaa mieluiten käyttää 0,0 ja siirtää vastaavasti piirilevyn origoa työssä, esimerkiksi -100,-100. Se riittää yleensä, vaikka piirilevyn alapuolelle olisi sijoitettu kerrostekstejä.
• PADS Layout tarkistaa tulostuksessa, että kaikki data varmasti jää positiivisiin koordinaatteihin viivanleveys huomioon ottaen. Kannattaa varmistaa, että esikatselukuva näyttää PDF-ohjeen kuvan kaltaiselta.
• Jos PADS Layout ilmoittaa tulostuksessa keskittävänsä jonkin dokumentin, on syytä tarkistaa, mistä keskittäminen johtuu. Jos offset-arvoa korjataan, korjaa se jokaiseen dokumenttiin erikseen.

3.2 Piirilevyn ääriviivan tulostus

Jos yhteen dokumenttiin valitaan kaikki piirilevyn ääriviivaa merkitsevät viivat, valmistaja voi sen perusteella helposti luoda irtijyrsintäohjelman. Muita kohdistus- tai kulmamerkkejä ei tarvita, kunhan levyn ääriviiva on asemoitu täsmälleen samalla tavalla kuin muut Gerber- ja Excellon-dokumentit.

3.3 Aperturetaulukon generointi

Jokaisella työllä olisi hyvä valita esimerkiksi komponenttipuolen johdinkuviodokumentin parametrit, valita Device Setup ja ajaa komento Regenerate, kuten edellä kohdassa 1.1 (vaihe 3) on esitetty.

3.4 Metalloimattomien reikien tulostus

Nykyisessä PADS Layout -versiossa metalloimattomat ja metalloidut reiät on molemmat valittu oletuksena. Tämä on siinä mielessä turvallinen valinta, että metalloimattomia reikiä ei ole vaaraa ”unohtaa”.

Kun käytetään edellä kuvattua tapaa, jossa työkalukoko sijoitetaan Excellonissa työkaluvalintakomennon yhteyteen, olisi parasta tulostaa metalloidut ja metalloimattomat reiät omiin tiedostoihinsa ja nimetä tiedostot niin, että niiden käyttötarkoitus käy nimestä selvästi ilmi.

Tieto reiän metalloinnista on kyllä raporttitiedosto(i)ssa (esim. NCdrill.rep) ja Drill Drawing -dokumentissa, mutta jos tietoja joudutaan valmistusvaiheessa tarkistamaan ristiin eri dokumenteista, sekaannuksen vaara kasvaa.

Jos kuitenkin tulostat kaikki reiät samaan Excellon-tiedostoon, varmista, että Non-Plated Pins on valittu. Valmistajan on tässä tapauksessa ehdottomasti tarkistettava reikien metallointi raportista (NCdrill.rep) tai porausohjedokumentista. Kannattaa myös tarkistaa oman piirilevytoimittajan suositus aiheesta.

3.5 Drill Drawing -dokumentin tulostus

Porausohjekerrokseen kannattaa merkitä työstöohjeet, urat, pyöristykset, toleranssit jne. Komponenttien ovaalit reiät tulostuvat Drilled Slot -komennoilla. Aiemmat versiot tulostivat ovaalista reiästä vain uran päätepisteet, jolloin Drill Drawing -dokumentti oli täysin välttämätön. Suosittelemme Drill Drawing -dokumentin tulostamista nykyiselläkin versiolla.

3.6 Luettelo tiedostoista ja niiden tarkoituksesta

Piirilevyvalmistajat saavat Gerber-tiedostoja eri piirilevysuunnitteluohjelmista, joissa tiedostot nimetään eri tavoin, joten samaa asiaa tarkoittavan tiedoston nimi vaihtelee. Valmistajan aloitustyö nopeutuu, jos mukana toimitetaan lista tiedostojen käyttötarkoituksista sen lisäksi, että dokumentin nimi löytyy graafisena itse dokumentista.

Vihje: Piirilevyvalmistajalle tarkoitetut tulosteet kannattaa ryhmitellä dokumenttilistassa peräkkäin ja merkitä nimikkeeseen jokin yhteinen etuliite (katso nimeämisesimerkin Output File -tiedostonimet). Tulostuksessa on tällöin helppo valita kaikki peräkkäiset rivit. Tällä nimeämistavalla CAM350-ohjelmiston import-toiminnossa voi myös käyttää template-määritystä, jolla kerrosmäärittely saadaan automaattisesti.