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Das Erlernen der Konvertierung von Gerber- in Leiterplattendateien ist für Ingenieure, die bestehende Leiterplattendesigns ändern oder mit älteren Projekten arbeiten müssen, unerlässlich. Bei der Konvertierung werden fertigungsfertige Dateien wieder in ein bearbeitbares Format umgewandelt, so dass Verbesserungen und Änderungen am Design möglich sind. Das Ziel ist es, einfachen Grafikdateien wieder Intelligenz zu verleihen. Altium Designer dient mit seinen integrierten CAM-Tools als leistungsstarker Gerber-zu-Leiterplatten-Konverter. Es gibt zwar mehrere Softwareoptionen für diese Konvertierung, aber Altium bietet umfassende Funktionen, die die Integrität des Designs während des gesamten Prozesses bewahren.
Die Idee ist, dieses Tool als speziellen Arbeitsbereich zu verwenden, in dem wir die Werksanweisungen zusammensetzen und die Software dazu bringen können, die elektrischen Verbindungen und die physische Struktur der Leiterplatte zu verstehen. Auf diese Weise können wir eine neue Leiterplattendatei erstellen, die bearbeitet und für zukünftige Designarbeiten verwendet werden kann.
Stellen Sie sicher, dass Sie alle Dateien haben
Bevor Sie mit der Arbeit in der Software beginnen können, müssen Sie sich zunächst einmal die vorhandenen Dateien ansehen. Ein vollständiger Satz von Fertigungsdateien für eine Leiterplatte umfasst viele verschiedene Gerber-Dateien. Jede Datei beschreibt eine Ebene oder einen Teil der Prozess der Vorstandsbildung.
Sie müssen überprüfen, ob Sie alle notwendigen Teile haben. Wenn Ihnen eine Schlüsseldatei fehlt, ist die endgültige neu erstellte Leiterplatte unvollständig und nicht korrekt.
Sie benötigen die Datei der oberen Kupferschicht. Diese Datei zeigt alle Kupferleitungen oder Leiterbahnen und die Kupferpads auf der Oberseite der Platine. Außerdem benötigen Sie die Datei für die untere Kupferschicht. Sie zeigt das gesamte Kupfer auf der Unterseite. Wenn die Platine mehr als zwei Lagen hat, z.B. eine vier- oder sechslagige Platine, benötigen Sie auch die Gerber-Dateien für alle inneren Kupferlagen.
Als nächstes benötigen Sie die Lötmasken-Dateien. Normalerweise gibt es eine obere Lötmaskenfeile und eine untere Lötmaskenfeile. Die Lötmaske ist die dünne, meist grüne Schutzschicht, die die Kupferbahnen bedeckt. Die Gerber-Datei für die Lötstoppmaske zeigt, wo die Öffnungen in dieser Beschichtung sein sollen, also dort, wo die Teile gelötet werden.
Sie benötigen auch die Siebdruckdateien. Der Siebdruck ist der Text und die Umrisse der Komponenten, die auf die Platine gedruckt werden, in der Regel mit weißer Tinte. So wissen die Leute, wo jedes Teil hingehört. Es gibt eine obere Siebdruckdatei und manchmal eine untere Siebdruckdatei.
Schließlich, und das ist sehr wichtig, benötigen Sie die Bohrdatei. Diese Datei liegt in der Regel in einem Format namens NC Drill vor. Es handelt sich nicht um eine Gerber-Datei, aber sie funktioniert mit ihnen. Diese Datei teilt dem Bohrmaschine in der Fabrik die genaue Position und Größe jedes einzelnen Lochs auf der Platine. Diese Löcher werden für die Anschlussdrähte der Komponenten und für die Verbindung der verschiedenen Schichten untereinander verwendet.
Sich die Zeit zu nehmen, all diese Dateien zu sammeln und sie in einem Ordner abzulegen, ist ein sehr wichtiger erster Schritt. Das macht den Rest der Arbeit viel reibungsloser und hilft, spätere Probleme zu vermeiden.
Eine neue CAM-Datei erstellen
Sobald Sie sicher sind, dass Sie alle benötigten Dateien haben, können Sie Altium Designer öffnen. Die Konvertierung der Dateien findet in einem speziellen Arbeitsbereich statt. Professionelle Software zur Konvertierung von Gerberdateien wie Altium Designer bietet dedizierte CAM-Umgebungen, die speziell für die Bearbeitung von Fertigungsdateien entwickelt wurden. Diese spezialisierten Tools bieten Funktionen, die normalen PCB-Editoren fehlen, und sind daher ideal für Reverse-Engineering-Aufgaben. Das Wort CAM steht für Computer-Aided Manufacturing. Eine CAM-Datei ist also ein Bereich innerhalb der Designsoftware, der speziell für die Bearbeitung von Fertigungsdateien wie Gerbers vorgesehen ist.
Um diesen Arbeitsbereich zu erstellen, gehen Sie zum Menü am oberen Rand der Software. Sie klicken auf "Datei", dann auf "Neu" und dann auf "CAM-Dokument". Dadurch wird ein neuer, leerer Bildschirm geöffnet. Dieser Bildschirm ist Ihr Arbeitsbereich. Er unterscheidet sich vom normalen PCB-Editor.
Es ist so aufgebaut, dass es die einfachen Linien, Formen und Löcher, die in den Gerber- und Bohrdateien beschrieben sind, versteht und anzeigt. Hier fügen Sie alle Ihre separaten Fabrikdateien zu einem einzigen Bild der Platine zusammen.
Laden der Gerber- und Bohrdateien
Mit Ihrem leeren CAM-Datei bereit ist, müssen Sie als Nächstes alle Ihre Produktionsdateien in das Programm laden. Das ist so, als würden Sie alle Teile eines Puzzles auf einen Tisch legen, bevor Sie sie zusammensetzen. Bei diesem Teil des Prozesses werden zuerst die Gerber-Dateien und dann die Bohrdatei importiert.
Um die Gerber-Dateien zu importieren, rufen Sie erneut das Menü "Datei" auf. Dort wählen Sie "Importieren" und dann eine Option namens "Schnelles Laden". Das Tool "Schnelles Laden" ist hilfreich, weil Sie damit alle Ihre Gerber-Dateien auf einmal auswählen können.
Importieren und Anzeigen der Dateien
Wenn Sie die Dateien bestätigen, liest die Software jede einzelne und zeigt sie gestapelt im CAM-Arbeitsbereich an. Jede importierte Datei wird zu einer eigenen Ebene. In dieser Ansicht können Sie überprüfen, wie die Teile zusammenpassen.
Prüfen Sie das Importprotokoll
Nachdem der Import abgeschlossen ist, erstellt das Programm eine Protokolldatei mit einem .LOG Erweiterung. Öffnen Sie dieses Protokoll und lesen Sie es. Das Protokoll berichtet, was während des Imports passiert ist. Wenn eine Gerber-Datei ein Formatproblem hatte, wird im Protokoll eine Warnung oder ein Fehler angezeigt. Durch das Lesen des Protokolls erfahren Sie, ob alle Daten korrekt geladen wurden.
Importieren Sie die Bohrdatei
Als nächstes importieren Sie die Bohrdatei. Gehen Sie zu Datei > Importieren > Bohren und wählen Sie Ihre NC-Bohrdatei aus. Die Software lädt dann die Bohrdatei und zeigt jedes Loch auf der Platine an. Die Löcher werden mit den Kupferpads aus den Gerber-Layern ausgerichtet. Jetzt haben Sie einen vollständigen Überblick über die physische Leiterplatte an einem Ort.
Schnell-Check
Sehen Sie sich die Ebenen und das Protokoll an. Beheben Sie alle Warnungen, bevor Sie weitermachen. Dieser Schritt hilft, spätere Fehler zu vermeiden.
Netzinformationen verbreiten
Das CAM-Dokument ist lediglich eine Sammlung von Bildern. Die Software weiß nicht, wie diese Kupferbahnen verbunden sind, um einen Schaltkreis zu erstellen; sie kennt nur die Positionen von Kupfer und Durchkontaktierungen. Das Extrahieren der Netzinformationen, oder "Netzliste", ist der nächste und wichtigste Schritt im Konvertierungsprozess.
Die "Netzliste" eines Schaltkreisentwurfs ist sein Lebenselixier. Sie gibt an, welche Drähte und Pads elektrisch verbunden sind. Verwenden Sie die "Werkzeuge > Netzliste > Extrahieren"Funktion, um dies zu erreichen. Das Programm wird automatisch jedes Kupfermuster auf der Leinwand untersuchen, nachdem Sie diesen Befehl ausgeführt haben.
Jeder Draht wird zurückverfolgt, um festzustellen, mit welchen Pads er verbunden ist. Jedes Kupfermuster, das physisch verbunden ist, wird als ein einziges "Netz" erkannt und automatisch mit einem Namen versehen.
Nachdem Sie diesen Schritt abgeschlossen haben, wird Ihr Entwurf zu einer intelligenten Schaltung. Die Software versteht nun die Verbindungen zwischen den Schaltkreisen. Wenn Sie diesen Schritt auslassen, ist die endgültige PCB-Datei nichts weiter als eine Zeichnung mit einer Tabelle.
Auswählen der Ebenenreihenfolge
Um eine Leiterplatte zu erstellen, werden mehrere Lagen aufeinander gestapelt. Daher müssen Sie der Software vor dem Exportieren einer Leiterplattendatei mitteilen, wie diese Lagen physisch gestapelt werden sollen.
Navigieren Sie zum Menüpunkt "Tabelle > EbenenMenü", um dies zu erreichen. Hier können Sie zum Beispiel jede importierte Ebene überprüfen, um zu sehen, welches die oberste Kupferschicht und welches die oberste Lötstoppmaskenschicht ist. Legen Sie dann deren physische Anordnung mit der Funktion "Tabelle > Ebenenreihenfolge" fest.
Die dazwischen liegenden Lagen sollten entsprechend der tatsächlichen Produktionsreihenfolge angeordnet werden, wobei die oberste Lage oben und die unterste Lage unten liegt. Diese Anordnung ist wichtig, da sie die endgültige Struktur der Leiterplatte bestimmt. Die exportierte Leiterplattendatei wird in der 3D-Vorschau oder bei der späteren Produktion erhebliche Probleme haben, wenn die Reihenfolge nicht stimmt.
Exportieren auf die PCB
Der letzte Schritt besteht darin, dieses informationsreiche CAM-Dokument in eine echte Leiterplattendatei zu exportieren, nachdem Sie alle oben genannten Verfahren zur Datenrekonstruktion abgeschlossen haben.
Alles, was Sie tun müssen, ist " wählen.Datei > Exportieren > In PCB exportieren." Ihre gesamte Arbeit, einschließlich Grafiken, Netze und Ebenenstruktur, wird von der Software in ein neues PCB-Dokument (.PcbDoc) gepackt.
Wenn Sie diese neue Datei öffnen, werden Sie feststellen, dass Sie sich in einer typischen PCB-Design-Umgebung und nicht in einer CAM-Bearbeitungsumgebung befinden. Leiterbahnen, Pads und Durchkontaktierungen werden sichtbar. Wenn Sie auf eine Leiterbahn klicken, werden alle damit verbundenen Komponenten hervorgehoben. Die Erstellung eines vollständigen Leiterplattendesigns aus Gerberdateien erfordert Geduld und Liebe zum Detail bei jedem Konvertierungsschritt. Sobald die Konvertierung abgeschlossen ist, kann das rekonstruierte Design vollständig bearbeitet werden, so dass Sie Änderungen an den Komponenten und am Routing vornehmen oder aktualisierte Fertigungsdateien für die Produktion vorbereiten können.
