PCB-Investigator. Шаг навстречу российским разработчикам печатных плат

Общие сведения о программе PCB-Investigator

Печатные платы являются основным конструктивным носителем и средством соединения микроэлектронных компонентов при разработке современных электронных устройств. Платы во многом определяют компактность, надежность, функциональность и быстродействие электронных изделий. Программное обеспечение PCB-Investigator компании EasyLogix благодаря уникальным технологиям разработки делает процесс проектирования, производства и монтажа печатных плат экономичным, простым и незатратным по времени. Компания EasyLogix (Schindler & Schill GmbH) основна в 2008 году в городе Регенсбурге в Германии. Основатели компании являются экспертами в области разработки программного обеспечения, базирующегося на Windows, а также производственных процессов печатных плат в промышленности. Компания работает в области создания систем автоматизированного проектирования для производства и проектирования печатных плат. Как член консорциума IPC Konsortium в ODB++ Solution Alliance и партнер SolidWorks, компания гарантирует высокий уровень совместимости своих продуктов с другими программами. Среди ее основных решений — PCB-Investigator, Native Board Import, DataMatrix Generator, GerberLogix, GerberLib, EasySnooze. PCB-Investigator — это программное обеспечение для анализа, редактирования, сравнения, визуализации и подготовки к производству печатных плат. PCB-Investigator представляет собой современный инструмент для просмотра и редактирования файлов печатных плат. Данная программа обеспечивает оптимизацию качества проекта и производства печатной платы. Окно программы представлено на рис. 1. PCB-Investigator поддерживает форматы ODB++, GenCAD, IPC-2581, а также может импортировать, экспортировать и редактировать Gerber 274x, Excellon, Sieb & Meyer, DXF, изображения и многие другие форматы (рис. 2). Возможно автоматическое совмещение данных печатной платы и спецификации из ERP-системы. Кроме того, в PCB-Investigator можно сохранять результаты в форматах: IPC 356 А, BOM, BMP, PNG и JPG. Имеются широкие настройки печати. Программа поддерживает огромный набор инструментов для перемещения, позиционирования, ориентирования объектов и слоев разработки в рабочей области проекта. Также имеются следующие функции:

• расчет площади и быстрого снимка;
• переключение между двумерным и трехмерным отображением проекта;
• измерение расстояния между компонентами платы;
• редактирование слоев;
• загрузка файлов с автоматическим определением типа файла (ODB++, Gerber274X, Excellon1/2, Sieb & Meyer);
• прямая загрузка сжатых файлов (Zip/Tgz-файлы);
• экспорт файлов ODB++ , DXF-, CATIA-Script-форматов;
• высокое разрешение экспортируемых изображений в форматах .tiff, .jpg, .png, .bmp;
• встроенная функция «скриншот» (снимок экрана);
• перемещение, вращение, автоматическое выравнивание и зеркальное отражение слоев/объектов;
• специальные настройки цвета для определения цвета слоя;
• дополнительные режимы измерения;
• атрибут «гистограмма» для всех объектов и компонентов;
• возможность индивидуального назначения цвета для каждого объекта.

Рис. 1. Окно программы PCB-Investigator: а) 2D-вид рабочего проекта; б) ЗD-вид рабочего проекта

Рис. 2. Меню экспорта программы PCB-Investigator

Программный интерфейс поддерживает языки программирования .Net C#, VB.Net и С++, а само приложение оптимизировано для работы с многоядерными процессорами. Для каждого проекта существует свой «Контакт с клиентом», который представляет собой встроенную программу просмотра проектных данных, не требующую лицензии. За счет прямого контакта обмена данными используются общие стандартные обозначения, что облегчает и ускоряет процесс обсуждения и согласования между всеми участниками проекта. Концепция PCB-Investigator для производства предоставляет также отличную возможность использования одной CAM-программы на всех рабочих местах, что позволяет сделать информацию доступной для всех и сократить бумажный документооборот. На сегодняшний день вместе с программным обеспечением распространяется широкий набор языковых пакетов, включая русскоязычную версию.

PCB-Investigator может иметь русский интерфейс (по желанию пользователя), что является достаточно существенным аргументом в пользу приобретения данного программного продукта, поскольку возможность работать в программе на родном языке значительно облегчает процесс проектирования, особенно для специалистов, которые столкнулись с этим продуктом впервые.

В качестве основных преимуществ PCB-Investigator можно выделить следующие:

• функциональная глубина и надежность. При относительно небольшой стоимости программа обладает функциональными возможностями, которые позволяют успешно конкурировать с системами корпоративного уровня;
• простота использования, позволяющая повысить продуктивность работы практически сразу, без длительного цикла освоения;
• модульная структура и адаптация PCB-Investigator к требованиям рабочих процессов для конкретного применения. Это свойство позволяет начать работу с относительно дешевой базовой конфигурацией и наращивать функциональные возможности системы по мере необходимости;
• наличие русскоязычного интерфейса;
• высокий уровень технической поддержки. Пользователь может быть уверен, что ни один его запрос не останется без внимания;
• возможность работы с многоядерными процессорами;
• самые современные технологии программирования с .Net Framework;
• выгодные условия лицензии на изготовление, тридцатидневная демоверсия.

Необходимо отметить, что PCB-Investigator — это лицензионное программное обеспечение, его цена составляет около 700 евро. Всего существует четыре версии программы (Basic, Fabrication, Developer и Ultimate), различающиеся количеством доступных инструментов и предустановленных плагинов. Компания предлагает разработчикам ознакомительный вариант программы, который поддерживает все возможности софта и все имеющиеся плагины. Демонстрационная версия работает в течение тридцати дней, ее можно скачать с официального сайта PCB-Investigator, где имеется руководство пользователя, описывающее основные функции меню программы.

Программное обеспечение PCB-Investigator разработано для операционных систем Microsoft Windows XP (только при наличии Service Рack 3), 2003, Vista, 7 и 8 (32- или 64-битных). Помимо этого, для работы программы необходим пакет Microsoft .NET Framework 4.0.

Плагины, поставляемые с основной программой PCB-Investigator

Плагин — это дополнение к основной программе в виде отдельного модуля, который работает совместно с основной программой, динамически к ней подключается и предназначен для расширения использования ее возможностей. Плагин позволяет воспроизводить те функции, которые не может основная программа.

Вместе с основной программой PCB-Investigator распространяется множество плагинов, значительно расширяющих функции программы. Одни из них представляют собой различные тесты и анализы плат и их компонентов (Bare Board Analysis, Hazard Analysis, Tombstone DFM Analysis, Stencil Analysis и т. д.), другие предназначены для формирования разнообразных отчетов и документации по проекту печатной платы (Design Report, Net List, Graphic Board Compare).

Наиболее интересными для разработчиков могут быть следующие плагины, входящие в состав PCB-Investigator:

• Bare Board Analysis — DFM — анализ расстояния между всеми объектами на печатной плате. Анализ может быть сделан на всех слоях, в том числе и сквозь несколько слоев. Результаты анализа будут представлены в графическом виде, при этом можно использовать фильтры для сортировки полученных данных. Есть возможность сохранить настройки для следующих сеансов работы. При помощи плагина Bare Board Analysis можно рассчитать расстояния между проводниками и краями платы, а также расстояния между самими проводниками на плате, переходными отверстиями и контактными площадками. Окно плагина Bare Board Analysis представлено на рис. 3. Запустить плагин можно при помощи команды «DFM/Проверка печатной платы» основного меню программы PCB-Investigator.

  

  Рис. 3. Плагин Bare Board Analysis — DFM: а) вкладка Layer Overview; б) вкладка Signal Checks; в) вкладка Mask Checks

• Component Connection Analysis — анализ соединения компонентов на печатной плате. Основная цель данного плагина — обеспечение безотказной работы создаваемых печатных плат. Плагин выполняет анализ соединений всех контактов выбранного компонента печатной платы, также плагин производит проверку компонентов на предмет совместимости. Полученные результаты могут быть распечатаны или сохранены в виде текстового файла. Окно плагина Component Connection Analysis представлено на рис. 4. Запустить плагин можно при помощи команды «DFM/Соединение компонентов» основного меню программы PCB-Investigator.

  

  Рис. 4. Плагин Component Connection Analysis: а) вкладка Report; б) вкладка Detail View

• Graphic Board Compare — Find design changes — отслеживание внесенных изменений в графику печатной платы. Данный плагин производит сравнение графики печатной платы до и после внесенных изменений, а также находит эти изменения и помечает цветовой маркировкой. Отслеживание изменений между конструкторским макетом и готовой разработкой печатной платы — важный элемент всего процесса проектирования, и без профессиональной помощи требует неоправданно много времени. Именно поэтому специалисты компании EasyLogix создали плагин Graphic Board Compare для фильтрации внесенных изменений. Плагин находит различия между двумя наборами данных печатной платы и отображает их в виде списка, а также визуально в двух графических окнах. Можно сравнить всю печатную плату или задать определенные слои. Полезной особенностью этого плагина является подсветка изменений и соответствий, что существенно упрощает работу с ним. Окно Graphic Board Compare представлено на рис. 5. Запустить плагин можно при помощи команды «Отчет/Graphic Board Compare» основного меню программы PCB-Investigator.



Рис. 5. Окно плагина Graphic Board Compare

• Net Length — длина цепи. Плагин вычисляет длины всех проводников печатной платы и отображает результаты в виде списка. Двойной щелчок левой кнопки мыши по строке списка приведет к цветовой подсветке выбранной цепи в рабочей области проекта (рис. 6). Помимо этого, есть возможность группировки цепей по компонентам, которые они связывают. Таким образом, разработчик может легко контролировать время сигнала и быть уверенным в том, что нет смещений. Окно Net Length представлено на рис. 7. Запустить плагин можно при помощи команды «Отчет/Длина цепи» основного меню программы PCB-Investigator.

  

  Рис. 6. Цветовая подсветка выбранной цепи в рабочей области проекта

  

  Рис. 7. Окно плагина Net Length: а) вкладка Net Length; б) вкладка Net on Component

• Net List — создает полный список цепей проекта печатной платы. Плагин запускается командой «Отчет/Net List» основного меню PCB-Investigator. После запуска плагина будет сгенерирован список всех цепей и принадлежащих им компонентов и контактов. Двойным щелчком левой кнопки мыши по строке списка можно активировать цветовую подсветку выбранной цепи. Окно плагина представлено на рис. 8. Полученные результаты можно сохранить в виде текстового файла.

  

  Рис. 8. Окно плагина Net List

• PDF Sync for schematic and mechanical drawing — синхронизация данных, которые были сохранены ранее в формате PDF с соответствующими данными печатной платы в PCB-Investigator. Синхронизация работает в двух направлениях. Нажмите на цепь или компонент в PDF-файле, чтобы увидеть их подсвеченными в PCB-Investigator, или же выберите цепь или компонент в PCB-Investigator, чтобы найти их в файле PDF. Плагин можно запустить командой «Редактировать/Synchronize with PDF». Окно плагина представлено на рис. 9.

  

  Рис. 9. Окно плагина PDF Sync for schematic and mechanical drawing

• Tombstone DFM Analysis — проверка на эффект «надгробного камня». Эффект «надгробного камня» чаще всего возникает при неправильном/неравномерном нанесении паяльной пасты на контактные площадки, в основном это касается компонентов малого типоразмера. Эффект «надгробного камня», возникающий в процессе пайки пассивных чип-компонентов, с момента существования технологии поверхностного монтажа доставляет немало проблем производителям плат.

  Эффект «надгробного камня» (открытые паяные соединения) — это значительное смещение электронного компонента от заданного положения, при котором компонент встает на один из своих торцов. Вызывается эффект «надгробного камня» различными воздействиями. Наиболее распространенное причина образования данного дефекта — неравномерный нагрев двух концов компонента. Одна из сторон компонента достигает температуры ликвидуса раньше, чем другая, и в результате силы поверхностного натяжения расплавленного припоя перетягивают электронный компонент, заставляя его подниматься. Скорость смачивания флюсом, или время, которое требуется для смачивания припоем, также является важным фактором в образовании эффекта «надгробного камня». Выводы электронного компонента и/или контактной площадки, которые имеют плохую паяемость, увеличивают возможность образования этого дефекта. Повышают риск возникновения данного дефекта и термопрофили, обеспечивающие слишком быстрый нагрев или не предоставляющие достаточного времени для активации флюса.

  Эффект «надгробного камня» является одной из проблем, которые могут возникнуть при пайке. Плагин Tombstone DFM Analysis позволяет избежать этой проблемы путем предоставления подробного анализа опасных районов платы. Причем Tombstone DFM Analysis предоставляет список всех компонентов, которые имеют разницу в соединении их контактов. Полученные результаты могут быть сохранены в виде текстового файла.

  Плагин можно запустить при помощи команды «DFM/Проверка на эффект «надгробного камня»». Окно плагина представлено на рис. 10.

  

  Рис. 10. Окно плагина «Проверка на эффект «надгробного камня»»: а) вкладка Settings; б) вкладка Result

• High Resolution Images for Automated Optical Inspection — высокое разрешение изображения для автоматизированных систем оптического контроля. При изготовлении печатных плат автоматизированный контроль является важным этапом, на котором производится нахождение дефектов в изготовленных платах и при необходимости их исправление. Плагин создает очень высокое разрешение растровой графики печатных плат. Множество разных настроек позволяет производить анализ ошибок в соответствии с требованиями разработчика. К примеру, отобразить только выбранную область слоя или выбрать для проверки только нужные слои платы, что поможет избежать излишне длительного анализа. Окно плагина представлено на рис. 11. Цвет фона выходного файла может быть настроен в соответствии с пожеланием разработчика. Запустить данный плагин можно командой «Файл/Экспортировать/Экспорт изображения с высоким разрешением». Для увеличения производительности плагин использует технологию Muti-threading, которая обеспечивает детализированный и быстрый экспорт изображений с разрешением 10 000 dpi и выше.

  

  Рис. 11. Окно плагина High Resolution Images for Automated Optical Inspection

Среди прочих плагинов стоит отметить:

• Hazard Analysis — анализ эксплуатационной безопасности. Плагин обеспечивает анализ рисков, а также определение продолжительности возможных коротких замыканий в секундах. Полученные результаты можно использовать для того, чтобы предвидеть вероятные ошибки и защитить свой проект. Плагин находит и визуально отмечает медные области, которые имеют между собой слишком малые расстояния. Такие области могут быть замкнуты во время производства платы. Минимальное расстояние между проводниками на плате можно определить самостоятельно в соответствии с требованиями разработчика. Плагин выводит список всех возможных коротких замыканий, вызванных шариками припоя или металлическими деталями определенного размера. Таким образом, Hazard Analysis предназначен для определения при проектировании печатной платы возникновения таких рисков, как короткое замыкание, разрыв цепи, узкие места меди. Окно плагина представлено на рис. 12. Запускается плагин командой «DFM/Анализ рисков».

  

  Рис. 12. Окно плагина Hazard Analysis

• Database Compare — Find design changes — сравнение данных и нахождение изменений в проекте. Плагин Database Compare отслеживает различия между двумя наборами данных печатной платы и отображает их в виде списка. При этом можно выбрать, какие именно данные подлежат проверке: данные цепей и/или данные компонентов. Список включает позиционное обозначение компонента, номер компонента, координаты X и Y, значения и атрибуты компонентов. В списке отображаются имена цепей и соответствия между цепями (в процентах). Также предусмотрена фильтрация списка с целью получения только результатов компонентов и цепей с заданными атрибутами, именами и т. д. Полезная особенность этого плагина — подсветка изменений и соответствий, что существенно упрощает работу. Окно плагина представлено на рис. 13. Запустить плагин можно командой «Отчет/Сравнение данных» основного окна программы PCB-Investigator.

  

  Рис. 13. Окно плагина Database Compare: а) вкладка Components; б) вкладка Nets

• Color Groups for components — цвета для групп компонентов. С помощью этого плагина можно назначить определенные цвета для конкретных компонентов. С ODB++ вся информация о данных печатной платы доступна и готова к обработке в PCB-Investigator. Плагин Color Groups for components оптимизирует это преимущество за счет назначения различных цветов для компонентов группы, что делает визуализацию более наглядной. Цвета можно назначать по типу компонента либо по номеру. К примеру, тип компонента — Cxxx (конденсаторы), Rxxx (резисторы), ICxxx (интегральные микросхемы), номер компонента — x1xx, x2xx, x3xx, x4xx. Разработчик может назначить различные цвета для каждой группы либо вводя точное значение RGB, либо, что еще проще, — используя редактор цветов. Плагин создает быстрый цветной обзор расположения группы соответствующих компонентов. Color Groups for components также работает с IPC 2581 или GenCAD-данными. Окно плагина представлено на рис. 14. Запустить плагин можно командой «Выделить/Группа цветов» основного окна программы PCB-Investigator.

  

  Рис. 14. Окно плагина Color Groups for components

С программой PCB-Investigator поставляется около тридцати плагинов. Подробнее ознакомиться с функциями всех плагинов и испробовать их в работе можно, установив бесплатную тридцатидневную демоверсию программы PCB-Investigator, скачав ее с официального сайта программы.

Примеры успешного применения PCB-Investigator в различных сферах

PCB-Investigator только начинает завоевывать рынок России. А вот в Европе и Азии представленный программный продукт уже давно применяется специалистами и имеет позитивные отзывы со стороны разработчиков печатных плат. Примером тому может служить успешное сотрудничество с немецкой компанией Matulka electronic GmbH и малазийской компанией ViTrox Technologies, которые приобрели этот продукт и успешно его используют в течение нескольких лет.

Matulka electronic GmbH

Matulka electronic GmbH — немецкая компания, основанная в 1989 году и с тех пор постоянно расширяющая свою деятельность. Сегодня компания предлагает широкий спектр услуг по всем вопросам сборочного производства электронной продукции. Matulka electronic GmbH работает с большой базой клиентов из различных секторов: автомобильного, медицинского, сектора коммуникаций и лабораторий для машиностроительной отрасли, а также сектора систем безопасности. В системе ценностей компании центральное место занимает не только техническое совершенство, но и оптимальное для заказчика исполнение.

Компания Matulka искала программное обеспечение, способное удовлетворить ее требованиям к безбумажной системе конструкторской документации. Задача стояла в создании безотказного производства, как следствие, преимущества в экономии времени и снижение затрат, что должно гарантировать, в свою очередь, доставку продукции точно вовремя. Компания Matulka electronic GmbH сделала ставку на программное обеспечение PCB-Investigator и нашла в лице EasyLogix сильного партнера для сотрудничества. Компания EasyLogix обеспечила высокое качество оборудования с индивидуально настроенной версией PCB-Investigator, которая позволяет легко обрабатывать различные спецификации, а при необходимости и вносить изменения в макеты клиентов. При этом благодаря PCB-Investigator обмен информацией, рабочие инструкции и производственные отчеты могут быть полностью реализованы безбумажным способом. На каждом этапе работы центральный сервер в режиме реального времени предоставляет самый последний набор данных. Необходимо отметить, что все инженерные обновления и изменения отображаются немедленно. При этом источники ошибки сводятся к минимуму, а возможные точки отказа и неисправные компоненты выявляются и устраняются незамедлительно. Предоставляемый онлайн-отчет открытых заданий определяет основные показатели производства и помогает управлению. Таким образом, внедрение программного обеспечения PCB-Investigator в производственные процессы компании Matulka electronic GmbH увеличило эффективность ее деятельности и перевело компанию на новый уровень проектирования — безбумажную систему конструкторской документации. А, как известно, переход от бумажных документов к электронным — это способ получить прямую экономию средств. Внедрение безбумажной системы конструкторской документации ведет к повышению качества выполнения проектно-конструкторских работ, а следовательно, и к увеличению конкурентоспособности компании. Ведь данная система обеспечивает повышение уровня обслуживания заказчиков за счет снижения времени выполнения работы и уменьшения количества ошибок.

ViTrox Technologies

ViTrox Technologies — малазийская компания, которая специализируется на производстве систем автоматической оптической инспекции (AOI), а также на компоновке печатных плат и производстве оборудования для полупроводниковой промышленности. С момента своего основания (в 1999 году) компания постоянно растет и на данный момент успешно работает по всему миру в следующих отраслях: автоматические оптические системы (MVS), автоматический контроль печатных плат (ABI), электронные системы связи (ECS). Принципом компании является предложение комплексных решений для точной, надежной, быстрой и удобной работы оборудования. Важным фактором для признания на рынке стала интеграция программного обеспечения PCB-Investigator в системы автоматического оптического контроля (AOI), в частности, и в отмеченную наградами систему V2000.

ViTrox V2000 АOI — это быстрая, точная и экономичная система, которая гарантирует высокое качество продукции. Внедрение PCB-Investigator, программного обеспечения EasyLogix, сделало V2000 АOI еще более гибкой в использовании форматов данных в автоматической оптической инспекции. Благодаря применению PCB-Investigator, V2000 АOI стала читать гораздо больше форматов данных, в том числе обычные Gerber-данные и формат ODB++, что позволяет системе обрабатывать еще больше разнообразных продуктов. Суть работы системы V2000 такова. В автоматической оптической инспекции отслеживаются ошибки при производстве печатных плат. Камера фотографирует продукт и передает изображения далее на V2000 с установленным программным обеспечением PCB-Investigator. PCB-Investigator AOI Plug-In готовит исходную CAD-информацию для сравнения каждого отдельного фрагмента. Обнаруженные дефекты, невидимые для человеческого глаза, открываются как изображения с высоким разрешением. На следующий производственный этап попадают только слои без ошибок. По такому принципу защищается каждая составная часть конечного продукта.

Компания ViTrox занималась поиском программного обеспечения, которое могло бы отвечать ее требованиям, включающим использование многоядерных систем, создание изображений с разрешением до 6000 dpi и наличием интуитивно понятного интерфейса. Всем этим требованиям отвечает программное обеспечение PCB-Investigator. Вместе с этим PCB-Investigator обеспечивает правильную интерпретацию любых ODB++ и Gerber-данных, интегрирует изображения высокого разрешения в АОI-процессы. Обеспечивает обнаружение следующих дефектов: разорванные цепи, короткое замыкание, узкие места меди, нарушение зазоров, отсутствующие или смещенные переходные отверстия на плате.

Компания ViTrox получила национальное и международное признание и многочисленные награды за значительную производительность своих разработок и их корпоративную эффективность. В этом однозначно есть вклад и программного обеспечения PCB-Investigator.

В настоящее время ViTrox хорошо известна как один из ведущих мировых поставщиков автоматических оптических систем с обширной клиентской базой в Малайзии, Сингапуре, Индонезии, Таиланде, Вьетнаме, Филиппинах, Тайване, Китае, Японии, Корее, Индии, Австралии, Европе, Бразилии, Мексике и США.

Заключение

EasyLogix находится в Германии и активно сотрудничает с европейскими странами. Разработки и продукты EasyLogix абсолютно новые для российского рынка. Возможности PCB-Investigator позволяют инженерам значительно сократить сроки выхода на рынок новых устройств, обеспечить их высокое качество и надежность. Используя бесплатную тридцатидневную демоверсию данного программного продукта, российские разработчики смогут ознакомиться со всеми возможностями программы и оценить ее преимущества и полезность, испробовать программу в деле еще до покупки PCB-Investigator.

Партнером компании EasyLogix в России является компания Axoft дистрибьютор программного обеспечения на территории России и стран СНГ.

Литература

1. www.easyLogix.de
2. www.pcb-investigator.com
3. www.vitrox.com
4. www.matulka.de