Định Dạng File Chuẩn Để Sản Xuất PCB Và Lắp Ráp PCBA​

Khi đặt làm bảng mạch in (PCB) chúng ta cần lưu ý cung cấp đầy đủ thông tin chi tiết về thiết kế và thông số kỹ thuật của PCB. Đây là lý do tại sao các loại định dạng file PCB là cực kì cần thiết. Đặt làm sản xuất PCB và lắp ráp PCBA chỉ thành công khi định dạng file đầy đủ và chính xác.

Từ thiết kế Layout PCB (Hình 1), chúng ta truyền tải các thông tin nhằm phục vụ việc sản xuất và lắp ráp mạch bằng cách cần xuất các file làm PCB  bao gồm: Gerber Files, Bill of Materials và Pick and Place. Chúng thường có các tiêu chuẩn và định dạng chung để phù hợp với nhà máy sản xuất.                           

Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                    Hình 1: Thiết kế mạch in PCB

A. Sản xuất PCB

I. Tầm quan trọng.

Để đảm bảo khả năng tương tác giữa nhiều phần mềm thiết kế điện tử khác nhau như: OrCAD, Altium Designer, KiCad, Proteus, Sprint Layout, EasyEDA và Eagle,… (Hình 2), một danh sách các tệp được gọi là Gerber file làm PCB đã được phát triển. File Gerber cho phép xem thiết kế PCB mà không bị giới hạn trong phần mềm thiết kế cụ thể. Do đó, việc hiểu và tạo các định dạng đã trở thành một chủ đề quan trọng. 

File Gerber gồm ba công dụng chính:

1. Cung cấp tiêu chuẩn chung: Các định dạng file làm PCB như một quy định chung trong việc truyền tải dữ liệu từ kỹ sư thiết kế đến nhà máy. Điều này đảm bảo nhà sản xuất PCB nhận được đầy đủ các thông tin cần thiết. Điều này được đa số các nhà máy hiện nay áp dụng vào trong quy trình sản xuất PCB. 

2. Cung cấp thông tin chi tiết: Các file làm PCB chứa các thông tin về bố cục bảng mạch bao gồm vị trí lắp ráp linh kiện, đường dây kết nối, các lớp, lỗ khoan và các chi tiết thiết yếu khác. Thông tin đầy đủ và chính xác của thiết kế rất quan trọng đối với việc sản xuất.

3. Cung cấp khả năng tương thích: Các công cụ phần mềm thiết kế PCB khác nhau đều sẽ tạo ra các file làm PCB ở các định dạng cụ thể. Các nhà sản xuất thường làm việc với nhiều công cụ phần mềm thiết kế khác nhau. Việc có các quy chuẩn là để đảm bảo khả năng tương thích và giảm khả năng xảy ra lỗi.

Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                 Hình 2: Một số phần mềm thiết kế thông dụng

II. File Gerber là gì ? 

File Gerber PCB là file định dạng chuẩn được sử dụng để truyền tải thông tin chi tiết về bảng mạch in (PCB) cho nhà sản xuất (Hình 3). File Gerber còn được gọi là “photo plot”. Thông thường các file ở định dạng 274D và 274X. Chúng đóng vai trò là phương tiện chuyển đổi giữa đồ họa thiết kế sang dữ liệu sản xuất PCB.

Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                 Hình 3: Tổng hợp các File Gerber

Nó bao gồm dữ liệu từng lớp của PCB như lớp phủ đồng, pad hàn, lớp chữ và lỗ khoan. Các file Gerber rất cần thiết cho việc sản xuất PCB. Chúng ta phải đảm bảo các thông số kỹ thuật thiết kế hiển thị đầy đủ. Chúng giúp tạo ra hình ảnh của mạch và được sử dụng trong sản xuất. Điều này khiến chúng trở thành một phần quan trọng của quá trình sản xuất PCB.

Có hai loại định dạng Gerber tiêu chuẩn thường dùng bao gồm:

  1. RS-274D: Đây là định dạng cũ hơn, cơ bản hơn. Nó yêu cầu một file aperture riêng để xác định hình dạng và kích thước của nhiều tính năng khác nhau. Điều này khiến nó kém tiện lợi hơn và dễ xảy ra lỗi hơn so với RS-274X. Do sự phát triển của hàng điện tử đã vượt xa các yêu cầu hiện tại, nên định dạng RS-274D ban đầu đã dần trở nên lỗi thời. Khi này một phiên bản cải tiến của RS-274X đã được tạo ra từ nó.
  2. RS-274X: Định dạng Gerber mở rộng được sử dụng rộng rãi và được coi là tiêu chuẩn công nghiệp. Định dạng này bao gồm các định nghĩa của file aperture nhúng và hỗ trợ nhiều lớp giúp cung cấp các thiết kế PCB chi tiết và toàn diện. RS-274X là định dạng được ưa chuộng do có khả năng được cải thiện và dễ sử dụng. Gần như 99% các phần mềm CAD PCB hỗ trợ chuyển đổi thiết kế PCB sang file Gerber ở hai định dạng RS-274D hoặc RS274X.

Mặc dù file lỗ khoan thường không phải là file Gerber, nhưng cũng cần thiết như một phần của dữ liệu để sản xuất PCB. File lỗ khoan thường ở định dạng Excellon NC và cho nhà sản xuất biết vị trí cần khoan lỗ.

Việc tạo file lỗ khoan thường là một quy trình riêng biệt. Thiếu file lỗ khoan là một trong những vấn đề phổ biến nhất về đơn hàng. Cả File Gerber và file lỗ khoan phải được nén thành một file lưu trữ duy nhất (.rar hoặc .zip). Trong phần mềm trực tuyến như EasyEDA thì File Gerber và File lỗ khoan được tạo cùng lúc với nhau.

III. Một số file định dạng khác

Có hai định dạng file PCB ít được sử dụng phổ thông hơn bao gồm: IPC-2581 và ODB++. 

a. Định dạng IPC-2581

Định dạng PCB IPC-2581 là định dạng dựa trên XML mở trung lập với nhà cung cấp và theo tiêu chuẩn công nghiệp. Định dạng này được IPC (Hiệp hội kết nối các ngành công nghiệp điện tử) phát triển để cung cấp một cách toàn diện và thống nhất chia sẻ thông tin thiết kế PCB. Định dạng này giúp chuẩn hóa quá trình chuyển đổi từ thiết kế sang sản xuất bằng cách cung cấp một định dạng tệp chuẩn duy nhất chứa tất cả dữ liệu cần thiết (Hình 4).

  • Các tính năng chính:

  1. Dữ liệu toàn diện: Bao gồm thông tin chi tiết về dữ liệu thiết kế (đường mạch, pad hàn, lỗ khoan và lớp chữ), dữ liệu linh kiện (ký hiệu, số lượng và tọa độ vị trí), dữ liệu danh sách đường dây và lỗ khoan.
  2. Dựa trên XML: Dựa trên XML giúp con người có thể đọc được và máy móc cũng dễ dàng phân tích. Do đó tăng cường tính linh hoạt và khả năng thích ứng của định dạng.
  3. Giao tiếp hai chiều: Tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao dữ liệu thiết kế cho nhà sản xuất và phản hồi từ nhà sản xuất cho nhà thiết kế, cải thiện quy trình thiết kế và sản xuất.
  4. Hỗ trợ công nghệ tiên tiến: IPC-2581 hỗ trợ các công nghệ PCB tiên tiến, bao gồm các kết nối mật độ cao (HDI), thiết kế phần cứng linh hoạt và các linh kiện cho lập trình nhúng.
Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                                          Hình 4: Định dạng IPC-2581

b. Định dạng ODB++

ODB++ là một định dạng toàn diện được sử dụng rộng rãi do Valor (hiện của Mentor Graphics) phát triển. ODB++ nhằm mục đích hợp nhất tất cả thông tin cần thiết vào một file hoặc tập dữ liệu duy nhất theo định dạng phân cấp (Hình 5).

  • Các tính năng chính:

  1. Tích hợp dữ liệu toàn diện: Bao gồm thông tin chi tiết về dữ liệu thiết kế, danh sách đường dây, thông số linh kiện, dữ liệu lỗ khoan, dữ liệu lắp ráp, dữ liệu chế tạo và dữ liệu thử nghiệm.
  2. Định dạng file đơn: ODB++ hợp nhất tất cả các dữ liệu thiết kế và sản xuất PCB cần thiết thành một file duy nhất, giúp đơn giản hóa việc quản lý dữ liệu và giảm nguy cơ lỗi liên quan đến việc xử lý nhiều file.
Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                Hình 5: Định dạng ODB++

B. Lắp ráp gia công PCBA

I. Tầm quan trọng

Thường các định dạng file Aperture CAD (Chủ yếu là bốn định dạng: RS-274X (Gerber x1), Gerber x2, IPC-2581, ODB++) đã đủ để đặt hàng làm mạch PCB, chúng bao gồm thông tin về các lớp của PCB, lỗ khoan, pad hàn dán và lớp chữ in nổi. Nhưng trong quá trình gia công, BOM (Bill of Materials) và Centroid là những file cực kì quan trọng và cần thiết cho quá trình lắp ráp PCBA.

1. Định dạng file BOM (Danh sách linh kiện): Các định dạng bao gồm: TXT, PDF, CSV, XLSV và thường là các file Excel được sử dụng rộng rãi. Chúng ta cần dữ liệu vị trí linh kiện để đảm bảo nhà máy sản xuất có thể lắp ráp. 

2. Định dạng file Centroid (Danh sách tọa độ): Các định dạng chính là: TXT, PDF, CSV, XLSV thường là các file Excel được sử dụng rộng rãi và còn được gọi là file CPL hoặc PNP.  

II. Danh sách vật tư (BOM) là gì ?

BOM (Bill of Materials) là danh sách các linh kiện cần để tạo nên bảng mạch và lắp ráp chúng. Trong lắp ráp PCB, BOM gồm tất cả linh kiện cần được chúng ta mua và hàn vào bảng mạch. BOM cần được xây dựng và duy trì trong quá trình thiết kế PCB. Điều này nhằm giúp tăng độ chính xác của giai đoạn cuối quá trình sản xuất.

Ở một số nền tảng báo giá có thể đọc các file BOM và so sánh sao cho khớp với linh kiện của các nhà phân phối linh kiện lớn. Với cách tiếp cận này, nền tảng có thể cung cấp báo giá trong vài giây. Để đạt được báo giá nhanh, file BOM cần được sắp xếp theo một quy chuẩn nhất định (Hình 6). BOM phải bao gồm: mã linh kiện của nhà sản xuất, ký hiệu và số lượng. Một BOM LIST thông thường phải ở định dạng đuôi .xls, .xlsx hoặc .csv

Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                                                 Hình 6: File BOM list linh kiện
  1. Mã số linh kiện: Mã định danh cụ thể của nhà sản xuất cho từng linh kiện.
  2. Mô tả: Miêu tả ngắn gọn từng linh kiện, chẳng hạn như điện trở, tụ điện, IC,…
  3. Số lượng: Số lượng của từng linh kiện cần dùng.
  4. Ký hiệu tham chiếu: Xác định vị trí đặt từng linh kiện trên PCB (ví dụ: R1, C2,…).
  5. Thông tin nhà sản xuất: Thông tin về nơi cung cấp từng linh kiện.

File BOM rất cần thiết cho việc mua sắm, lắp ráp và đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.

II. Centroid là gì ?

Centroid là file dùng trong quá trình lắp ráp PCB được sử dụng để lập trình máy gắp linh kiện. File này còn được gọi là file Pick and Place, Dữ liệu XY hoặc Vị trí linh kiện (CPL). Centroid mô tả vị trí và hướng của tất cả các linh kiện gắn trên bề mặt. 

Tất cả linh kiện gắn trên bề mặt và các lỗ khoan đều được liệt kê trong Centroid. File này giúp kỹ sư xác định vị trí các linh kiện trong quá trình thiết kế để lắp ráp (DFA) và thiết lập máy gắp linh kiện (SMT) và vị trí để đặt lắp ráp máy. Centroid thông thường phải ở định dạng đuôi .xls, .xlsx hoặc .csv (Hình 7).

Centroid bao gồm:

  1. Designator: là kí hiệu tên tham chiếu để xác định linh kiện. Không giống như BOM, các kí hiệu tham chiếu riêng biệt phải có đường thẳng và tọa độ của chúng.
  2. Tọa độ XY: Cho biết vị trí của linh kiện. Tọa độ X và Y phải nằm ở các cột riêng biệt và căn giữa nếu có thể.
  3. Giá trị xoay: Giá trị này cho biết hướng và góc xoay của linh kiện (từ 0 đến 360 độ) khi được đặt trên PCB. Giá trị này có thể không chính xác và chỉ nên được sử dụng làm tham chiếu.

Một số phần mềm không bao gồm các lỗ xuyên trong file vì linh kiện cắm không được đặt bằng máy SMT mà có thể được hàn bằng tay bởi nhân viên lắp ráp.

Những Loại File Định Dạng Cần Thiết Để Đặt Hàng Sản Xuất Và Lắp Ráp Mạch PCB
                                                                Hình 7: File PICK and PLACE

C. Kết Luận

Các định dạng file PCB rất cần thiết để đặt hàng sản xuất PCB và lắp ráp PCBA. Giúp chuẩn hóa khả năng truyền dữ liệu, cung cấp thông tin chi tiết và đảm bảo khả năng tương thích. Bằng cách sử dụng các định dạng file PCB phù hợp, các nhà thiết kế và nhà sản xuất có thể đảm bảo việc sản xuất PCB và lắp ráp PCBA được chính xác và hiệu quả. Việc hiểu các định dạng khác nhau sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt khi đặt hàng PCB. Nếu có bất cứ khó khăn gì hãy liên hệ với chúng tôi. Với đội ngũ kỹ thuật có nhiều năm kinh nghiệm trong ngành của công ty Điện Tử HATAKEY. 

Công ty Điện tử Hatakey.com.vn chúng tôi chuyên cung cấp các dịch vụ liên quan đến bảng mạch PCB như đặt mạch in với nhiều kích thước và màu sắc khác nhau, gia công lắp ráp mạch, thiết kế layout mạch, đặt hàng linh kiện điện tử từ nhiều nhà phân phối uy tín. Chúng tôi có thể đáp ứng mọi nhu cầu cần thiết của khách hàng. Cảm ơn các bạn đã dành thời gian cho bài viết này.

Một số bài viết liên quan: 

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ :