NC-Bohrdateien für Ihre PCB-Design-Software erstellen: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Leiterplatten (PCBs) sind das Rückgrat elektronischer Geräte und Ausrüstungen. Der Trend zu steigender Schaltungsdichte und sinkender Größe elektronischer Produkte führt dazu, dass Leiterplatten in höhere Komplexität entwickeln. Bohrungen oder Vias, verantwortlich für elektrische Verbindungen zwischen Lagen und entsprechende Funktionen, die eine Platine laut Designanforderung umsetzt, funktionieren nicht effektiv, es sei denn, sie sind geeignet designed oder gefertigt. Ungeeignete Fertigung lässt sich leicht durch Auswahl eines zuverlässigen PCB-Herstellers lösen. Die Lösung für das andere Problem – ungeeignetes Design – hängt weitgehend von PCB-Designingenieuren ab, die integrierte und zuverlässige Designdateien erstellen müssen, auf Basis derer PCB-Fertiger die Fertigung durchführen.

Man glaubt, dass die Erstellung von NC-Bohrdateien die meisten PCB-Designingenieure seit langem plagt. Daher ist es notwendig, Designrichtlinien basierend auf führender PCB-Designsoftware zusammenzufassen.

Was ist eine NC-Bohrdatei?

NC-Bohrdatei, kurz für Numeric Control Drill File, bezeichnet einen Dateityp, der alle Informationen zu Bohr- oder Via-Anforderungen regelt: Werkzeuggröße, Bohrungsgröße und Position. Ein Beispiel für eine NC-Bohrdatei ist unten dargestellt:

Es ist von erheblicher Notwendigkeit für PCB-Designingenieure, NC-Bohrdateien zu erstellen, da viel Ärger vermieden werden kann, wenn PCB-Dateien in NC-Bohrdateien und Gerber-Dateien konvertiert werden. Die tatsächliche Situation ist jedoch, dass viele Ingenieure dazu neigen, PCB-Dateien direkt an den PCB-Hersteller zu senden, ohne sie in NC-Bohrdateien oder Gerber-Dateien umzuwandeln. Sie sind gewohnt, PCB-Designdateien fertigzustellen oder Designdateien aus PCB-Cloning-Software zu exportieren und an Leiterplattenhersteller zu senden.

Der übliche Workflow: Nach Erhalt der PCB-Designdateien müssen Board-Fertiger diese in NC-Bohrdateien und Gerber-Dateien transformieren, bevor sie fertigen. Weil Elektronikingenieure in PCB-Fertigungsbetrieben Leiterplatten aus einer völlig anderen Perspektive verstehen als PCB-Ingenieure. Die generierten Gerber-Dateien entsprechen möglicherweise nicht dem, was PCB-Designer erwarten. Beispiel: Manche PCB-Designingenieure möchten Bauteilparameter in Designdateien definieren, wollen diese Informationen aber nicht auf dem Endprodukt sehen. Wenn dieser Punkt vom PCB-Designingenieur nicht angezeigt wird, bleiben diese Informationen auf dem Endprodukt mit möglichem Ausschuss. Zudem können im Prozess der Gerber-Dateigenerierung durch Softwareversionsunterschiede Probleme oder Unbestimmtheiten entstehen.

Daher ist die optimale Lösung: PCB-Designingenieure sollten ihre Designdateien in Gerber-Dateien konvertieren, wobei auch NC-Bohrdateien erstellt werden, die dann an PCB-Hersteller gesendet werden – damit unnötiger Ärger vermieden wird.

Welches Format hat eine NC-Bohrdatei?

NC-Bohrdateien können von fast aller PCB-Designsoftware generiert werden, wobei das gängige Format Excellon ist – ursprünglich ein Hersteller von CNC-Systemen (Computer Numerical Control) für Bohrer und Fräser. Aufgrund seiner langen Lebensdauer und aktiven Rolle in PCB-Bohr- und Fräsequipment wurde Excellon als Industriestandard akzeptiert und geprägt.

Excellon wird weit für standardmäßiges CNC-Bohren und -Fräsen angewendet, da es maschinenbestimmte Informationen wie Bohrvorschub und -geschwindigkeit spezifizieren kann.

NC-Bohrdatei mit Altium Designer erzeugen

In der Hauptoberfläche von Altium Designer klicken Sie nacheinander auf File >> Fabrication Outputs >> NC Drill Files und gelangen zum NC Drill Setup-Dialog, in dem Optionen festgelegt werden müssen: NC Drill Format, Leading/Trailing Zeroes, Coordinate Positions etc.

Dateneinheiten in NC-Bohrdateien können Zoll oder Millimeter sein und sollten mit denen der Gerber-Dateien kompatibel sein.

Beim Format stehen 3 Optionen zur Verfügung: 2:3, 2:4 und 2:5, wobei 2:3 die niedrigste Auflösung und 2:5 die höchste Auflösung bietet. Vor der Entscheidung, welches Format, ist es notwendig, Ihren Vertrags-PCB-Hersteller zu konsultieren, um zu ermitteln, welches Format mit ihrem Fertigungsniveau kompatibel ist.

Nullunterdrückung sorgt dafür, dass NC-Bohrdateien passend und ordentlich sind und basiert auf den Anwendungsgewohnheiten und der Bequemlichkeit der PCB-Designer. Wird „Suppress leading zeroes“ gewählt, werden führende Nullen entfernt; wird „Suppress trailing zeroes“ gewählt, werden nachgestellte Nullen entfernt.

Coordinate Positions bieten zwei Alternativen: absoluter Ursprung und relativer Ursprung, wovon einer gemäß spezifischer Anforderung des PCB-Designers gewählt werden sollte. Zudem sollte dies mit den Coordinate Positions in den Gerber-Dateien übereinstimmen.

Weitere Optionen können bei Bedarf für Projekte gewählt werden. Mit allen festgelegten Punkten drücken Sie OK, um NC-Bohrdateien zu generieren, die im Standardpfad des Unterordners unter dem Ordner mit der Projektdatei gespeichert werden.

NC-Bohrdatei mit Cadence Allegro (OrCAD) erzeugen

Anders als bei Altium Designer ist das Standardformat der von Cadence Allegro exportierten NC-Bohrdateien nicht Excellon. Daher ist es vor der eigentlichen Generierung notwendig, betreffende Parameter einzustellen, indem man auf Manufacture >> NC >> NC Parameters klickt, um den NC Parameters-Dialog aufzurufen.

Im NC Parameters-Dialog müssen die Punkte Output file und Excellon format bestimmt werden. Beim Code in Output file wird allgemein ASCII akzeptiert, da es als neuerer Code-Typ im Vergleich zu EIA gilt.

Um eine NC-Bohrdatei im Excellon-Format zu erzeugen, muss man vor „Enhanced Excellon format“ klicken.

Für Nullunterdrückung muss man vor „Leading“ oder „Trailing zero suppression“ klicken, basierend auf den Projektbedürfnissen des PCB-Designers oder um Konformität mit Gerber-Dateien zu gewährleisten.

Nach Festlegung der Punkte klicken Sie auf Close, um den NC Parameters-Dialog zu verlassen.

Dann folgt der NC Drill-Dialog durch Klick auf Manufacture >> NC >> NC Drill.

Nach Festlegung der Punkte in diesem Dialog drücken Sie Drill, um die Drill Files-Generierung abzuschließen. Die erstellten NC-Bohrdateien finden sich im Standarddateiordner.

NC-Bohrdatei mit PADS erzeugen

Um CAM-Ausgabe aus PADS-Software zu generieren, öffnen Sie die PCB-Designdatei in PADS und klicken Sie nacheinander auf File >> CAM >> Define CAM Documents.

Bei einer Bohrlage wählen Sie diese und klicken auf Edit; für Lagen ohne Bohranforderung klicken Sie direkt auf Add.

Im Edit Document-Dialogfenster drücken Sie den Drill and Device Setup-Button, um das Format der NC-Bohrdateien im NC Drill Setup-Fenster festzulegen.

Um das Format der NC-Bohrdateien festzulegen, drücken Sie zuerst den Excellon-Button oben links in diesem Fenster.

In diesem Fenster sehen Sie viele Punkte, die denen in vorherigen PCB-Designsoftwares ähneln. Für Output Type wählen Sie ASCII. Für Units, Zero Suppress und Coordinate wählen Sie die entsprechenden. Damit abgeschlossen, drücken Sie OK.

Verschiedene PCB-Designingenieure haben unterschiedliche Präferenzen für ihre verwendete Software, daher müssen sie verschiedenen Methoden zur Generierung von NC-Bohrdateien folgen, um Anforderungen der PCB-Fertiger zu erfüllen. Obwohl sich verschiedene PCB-Designsoftwares beim Export von NC-Bohrdateien unterscheiden, gibt es eine Allheilmittel-Regel: Parameter in NC-Bohrdateien müssen mit denen in Gerber-Dateien kompatibel sein, damit die Zuverlässigkeit der Endprodukte 크게 erhöht und gestärkt wird.