CN112579532B - 一种钢网开口库自动建库方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢网开口库自动建库方法及系统，其技术特点是：通过创建标准封装库；自动提取PCB文件中元器件的封装信息；解析PCB文件中的元器件坐标信息；将图形元素加载到器件的坐标位置；导入开口设计的Gerber文件，将文件图形与器件坐标重叠显示；抓取范围内的开口设计图形并将所有抓取到的开口设计图形，根据对应的器件信息，保存到钢网开口库中，完成一个PCB文件的开口库创建工作。本发明实现了快速封装匹配、元器件级别的图形自动抓取和钢网开口库的自动创建。同时本发明中库文件存储开口图形与元器件物料号的对应关系，避免了应用时多重检索可能造成的效率降低且容易出错的问题，便于操作人员使用。

Description

一种钢网开口库自动建库方法及系统

技术领域

本发明涉及表面贴装技术领域，尤其是一种钢网开口库自动建库方法及系统。

背景技术

SMT是表面贴装技术(Surface Mounted Technology)的英文缩写，指的是在PCB(Pri nted Circuit Board，印制电路板)基础上进行加工的一系列工艺流程，是电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。SMT具体是指一种将无引脚或短引线表面组装元器件(Surface M ounted Component或Surface Mounted Device，简称SMC或SMD)安装在PCB的表面或其他基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。SMT流程基本工艺构成要素包括：丝网印刷(或点胶)，贴装(或固化)，回流焊接，清洗，检测和返修。

SMT领域的钢网(Stencil)，是指一种预先切割出许多开口的不锈钢钢片，用于将焊锡膏(Solder Paste)沉降到焊盘上，在SMT流程中属于丝网印刷(screen printing)技术中的必备材料。为了高效的将焊锡膏精确定位到PCB板上，大部分焊锡膏都会采用丝网印刷技术，在钢网上预先按照焊盘的大小和位置开好孔，将钢网用定位孔精确固定在PCB上方，用刮刀在钢网上涂抹焊锡膏，焊锡膏会按照钢网开孔位置沉降在焊盘上，之后就可以将元器件贴装在对应位置的焊锡膏上，进入之后的SMT流程。

钢网的质量通常取决于厚度、材料、定位孔精度以及开口形状等因素，如果钢网质量不过关，会导致虚焊、焊接不牢、产生锡珠等问题。影响钢网质量的几个因素中，开口形状的设计是技术难点，为了防止焊锡膏出现塌落、漫流等问题，钢网开口需要比焊盘小一些，形状通常也与焊盘有差异，具体的大小和形状需要相关技术人员根据焊盘的形状、焊锡膏的特性以及钢网的材料反复设计和实验才能确定，对于新进入这个领域的企业来说有不小的门槛。

钢网开口库的建立往往是依据已有的PCB设计文件和开口设计的Gerber文件，提取元器件对应焊盘的开口形状，以往只能人工为每个元器件选择图形，过程繁琐，效率低，不能满足快速建库的要求，急需一种自动建库的方法来完成建库工作。

钢网设计软件是一种广泛用于PCB领域的计算机辅助制造(CAM)软件，具有设计文件解析，图形自动分析等功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种钢网开口库自动建库方法及系统，能够实现快速封装匹配、元器件级别的图形自动抓取和钢网开口库的自动创建。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种钢网开口库自动建库方法，包括以下步骤：

步骤1、根据JEDEC标准创建封装库；

步骤2、从PCB文件中提取封装名，并生成元素列表中的元器件编号；

步骤3、获取元器件坐标信息；

步骤4、解析元器件坐标信息；

步骤5、执行封装匹配；

步骤6、加载开口文件；

步骤7、抓取元器件开口图形；

步骤8、按照元器件坐标文件中的顺序，顺序抓取所有开口图形；

步骤9、将所有抓取到的开口图形与元器件物料号按照指定的文件名保存到库文件；

步骤10、判断是否处理完最后一套钢网数据文件，若处理完最后一套钢网数据文件，则结束；否则重复步骤2、步骤3和步骤4对下一套钢网数据文件进行处理，并进行步骤11；

步骤11、进行钢网库匹配；

步骤12、删除已匹配的元器件；

步骤13、重复步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9和步骤10。

而且，所述步骤2的具体实现方法为：从封装库依次提取封装名，将每一个封装名在PCB文件中元器件的封装信息匹配，若出现该封装名则匹配成功，存储封装名和元器件物料号的对应关系，并从元器件列表中删除该项，对下一个元器件重复进行匹配，直到封装库中所有的封装名匹配完成。

而且，所述步骤1中封装图形包括主体、引脚、中心标识、最小区域和引脚范围；所述步骤3中元器件坐标信息包括：元器件板内编号、元器件中心点X与Y坐标、元器件旋转角度、元器件所属层以及元器件物料号；若取得的坐标文件没有包含元器件板内编号、元器件中心点X与Y坐标、元器件旋转角度、元器件所属层以及元器件物料号全部信息，则需要制作脚本从BOM文件或其他文件中导入相应信息。

而且，所述步骤4的具体实现方法为：加载配置文件，存储各元素的位置，按行读取元器件坐标信息文件，用分隔符将行分割成元素，按照配置文件中的设置读取每一个元素，根据筛选条件来判断这一行数据是否保存，若符合筛选条件，则将这一行数据按instance对象进行保存，否则对下一行数据进行判断。

而且，所述步骤5的具体实现方法为：加载步骤1中生成的封装名与元器件编号的对应关系，逐条提取步骤2中生成的元素列表中的元器件编号，在封装器件关系表中进行查找，找到后获取到对应的封装名，从钢网设计软件的封装库中加载该封装的图形，按照旋转角度旋转后定位在元器件所处的坐标位置。

而且，所述步骤6的具体实现方法为：利用钢网设计软件导入开口设计文件，解析Gerber或其他文件格式的图形信息并显示，若图形文件与坐标文件的坐标不重合，需要对加载后的图形进行整体翻转和平移，利用图形中的靶标点将整个图形与元器件坐标重合，若PCB文件中没有提供元器件的封装信息，则不能完成步骤2的封装名匹配操作，步骤5采用图形匹配的方法来实现。

而且，所述步骤7的具体实现方法为：步骤5生成的封装图形与步骤6导入的开口图形重合，并且二者分处不同的图层，利用封装图形中的引脚范围来抓取，通过之前为元器件加载的封装图形，抓取元器件的开口设计图形，只要与封装图形的引脚范围有交集的图形，都抓取成为该元器件的开口图形，将开口图形提取到内存的对应结构中。

而且，所述步骤11的具体实现方法为：利用钢网库的自动匹配功能，通过元器件物料号将库中已有的元器件的开口图形进行加载，替代步骤4中生成的对应的元器件坐标点。

而且，所述步骤12的具体实现方法为：根据元器件的面积进行选择，未匹配的元器件面积为0，已匹配的面积大于0，选中所有已匹配的元器件进行删除。

一种钢网开口库自动建库系统，包括：

封装匹配模块，用于对PCB文件中的封装名进行提取，将标准封装库中的封装加载到元器件位置，从而确定元器件图形范围；

图形抓取模块，用于在元器件位置上，对于封装范围内的开口图形进行抓取；

库文件存取模块，既用于将图形抓取模块抓取到的开口图形与元器件物料号存储到库文件，又用于读取库文件中指定物料号的图形，加载到元器件位置，用于检查图形的正确性，还用于删除已存在的元器件。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过创建标准封装库；自动提取PCB文件中元器件的封装信息；解析PCB文件中的元器件坐标信息；将图形元素加载到器件的坐标位置；导入开口设计的Gerber文件，将文件图形与器件坐标重叠显示；抓取范围内的开口设计图形并将所有抓取到的开口设计图形，根据对应的器件信息，保存到钢网开口库中，完成一个PCB文件的开口库创建工作。本发明实现了快速封装匹配、元器件级别的图形自动抓取和钢网开口库的自动创建。

2、本发明中库文件存储开口图形与元器件物料号的对应关系，避免了应用时多重检索可能造成的效率降低且容易出错的问题，便于操作人员使用。用二进制文件保存库文件存取效率高，占用空间小，方便传递使用，而且不需要搭建数据库环境。

3、通过本发明的技术方案，实现了现有电子组装工厂根据已有钢网开口图形数据快速建立钢网开口库，进而具备自行设计及生产钢网的能力。

附图说明

图1是封装图形匹配示意图；

图2是抓取开口图形示意图；

图3是本发明的流程图；

图4是本发明的系统结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种钢网开口库自动建库方法，如图3所示，在包括以下步骤：

步骤1、根据JEDEC标准创建封装库。JEDEC即固态技术协会，是固态及半导体工业界的一个标准化组织，它由约300家公司成员组成，超过3000名技术人员通过约50个不同的委员会运作，制定固态电子方面的工业标准。JEDEC曾经是电子工业联盟(EIA)的一部分(1958年开始)：联合电子设备工程委员会(Joint Electron Device EngineeringCouncil)。1999年，JEDEC独立成为行业协会，抛弃了原来名称中缩写的含义，目前的名称为JEDEC固态技术协会(JEDEC Solid State Technology Association)。JEDEC负责制定固态封装的外形标准，形成的标准文件JEP95中包括3000多种封装。

本步骤的具体实现方法为：

创建标准封装库需要根据JEDEC标准文档来手工创建封装图形，每一种封装图形都可以分为主体(Body)、引脚(Terminal)、中心标识(CenterMark)和最小区域(Courtyard)，引脚范围(PinArea)。其中，CenterMark标识的图形中心，在进行封装匹配时将其与元器件中心重合。PinArea标识的范围将作为抓取开口图形时的抓取范围。

步骤2、从PCB文件中提取封装名，并生成元素列表中的元器件编号。本步骤的具体实现方法为：从封装库中依次提取封装名，每一个封装名在PCB文件中元器件的封装信息比对，若出现该封装名则匹配成功，存储封装名和元器件物料号的对应关系，并从元器件列表中删除该项，继续比较下一个元器件的封装信息，重复上述流程，与所有元器件列表中的封装信息进行比对之后，获取下一个封装名再次进行比对，直到封装库中所有的封装名比对完成。

步骤3、获取元器件坐标信息。Pick and Place文件是SMT流程中必备的文件，用来确定元器件在PCB上的位置，一般是从EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)软件中导出。Pick and Place文件中必须包含的信息有：元器件板内编号、元器件中心点X、Y坐标、元器件旋转角度、元器件所属层以及元器件物料号(Part Number)，若取得的坐标文件没有包含上述全部信息，则需要制作脚本从BOM文件或其他文件中导入相应信息。本步骤的具体实现方法为：

利用配置文件，灵活匹配各种顺序的Pick and Place文件，配置文件中设置计量单位、分隔符、筛选条件和各元素所在列。

步骤4、解析元器件坐标信息。本步骤的具体实现方法为：

加载配置文件，存储各元素的位置，按行读取Pick and Place文件，用分隔符将行分割成元素，按照配置文件中的设置读取每一个元素，根据筛选条件来判断这一行数据是否保存，若符合筛选条件，则将这一行数据按instance对象进行保存，否则进行下一行数据判断。

步骤5、执行封装匹配。本步骤的具体实现方法为：

加载步骤1中生成的封装名与元器件编号的对应关系，逐条提取步骤2中生成的元素列表中的元器件编号，在封装器件关系表中进行查找，找到后获取到对应的封装名，从钢网设计的封装库中加载该封装的图形，按照旋转角度旋转后定位在元器件所处的坐标位置。特别的，如果PCB文件中没有提供元器件的封装信息，则不能完成步骤2的封装名匹配操作，步骤5可以采用图形匹配的方法来实现。针对一个元器件，将封装库中的封装图形按照管脚个数从多到少的顺序与该器件坐标点周围的图形进行比对，如果图形个数与封装的图形个数相同且各图形的中心点相对于元器件坐标点的相对坐标与按照旋转角度旋转后的封装内的各图形的中心点坐标的距离都在误差范围内，则判定该器件与该封装匹配，加载该封装图形到该元器件坐标点。按顺序对所有元器件进行封装匹配，并按照旋转角度加载封装图形。图形匹配原理如图1所示，编号为“32145687”的元件，在用封装SOT23与其对比时，先确定在与该封装引脚范围相同大小的区域内存在3个图形，与封装引脚个数相同，分别计算3个图形的中心坐标以及3个中心相对于元器件坐标点的相对坐标，与封装中的引脚中心相对于封装中心的相对坐标进行比较，若差距在设置的误差范围内，则判定该元器件是SOT23封装。同理对于元件“12365478”，在与封装0402进行比较时，图形个数与封装引脚个数相同且图形中心坐标在误差范围内，判定其是0402封装。

步骤6、加载开口文件。本步骤的具体实现方法为：

利用钢网设计软件中的已有方法导入开口设计文件，解析Gerber或其他文件格式的图形信息并显示。若图形文件与坐标文件的坐标不重合，需要对加载后的图形进行整体翻转和平移，利用图形中的靶标点(Fiducial)将整个图形与元器件坐标重合。

步骤7、抓取元器件开口图形。本步骤的具体实现方法为：

将步骤5生成的封装图形与步骤6导入的开口图形重合(分处不同的图层)。利用封装图形中的PinArea来抓取。通过之前为元器件加载的封装图形，抓取元器件的开口设计图形，只要与封装图形的PinArea有交集的图形，都抓取成为该元器件的开口图形，将开口图形提取到内存的对应结构中。如图2所示，元件“12365478”在步骤5中识别出是0402封装，在0402封装的引脚范围内有两个图形，抓取这两个图形为元件“12365478”的开口图形。同理，元件“32145687”对应封装SOT23，引脚范围内有三个图形(一部分在引脚范围内的图形也计入)，抓取这三个图形为元件的开口图形。

步骤8、按照元器件坐标文件中的顺序，顺序抓取所有开口图形。

步骤9、将所有抓取到的开口图形与元器件物料号按照指定的文件名保存到库文件。

步骤10、判断是否处理完最后一套钢网数据文件，若处理完最后一套钢网数据文件，则结束；否则重复步骤2、步骤3和步骤4对下一套钢网数据文件进行处理，并进行步骤11。

步骤11、进行钢网库匹配，以便将钢网库中已存在的元器件排除，避免重复性工作。本步骤的具体实现方法为：

利用钢网库的自动匹配功能，通过元器件物料号将库中已有的元器件的开口图形进行加载，替代步骤4中生成的对应的元器件坐标点。

步骤12、删除已匹配的元器件，以便删除钢网库中已存在的元器件，只保留钢网库中没有的元器件，将其开口图形添加到钢网库中。本步骤的具体实现方法为：

选中所有已匹配的元器件(根据元器件的面积进行选择，未匹配的元器件面积为0，已匹配的面积大于0)，进行删除。

步骤13、重复步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9和步骤10。

本发明一种钢网开口库自动建库方法在钢网设计软件平台上进行实现。

同时基于上述钢网设计软件的钢网开口库自动建库方法，本发明还提供了一种钢网开口库自动建库的系统，如图4所示，该系统包括：

封装匹配模块1，用于对PCB文件中的封装名进行提取，将标准封装库中的封装加载到元器件位置，从而确定元器件图形范围；

图形抓取模块2，用于在元器件位置上，对于封装范围内的开口图形进行抓取；

库文件存取模块3，既用于将图形抓取模块抓取到的开口图形与元器件物料号存储到库文件，又用于读取库文件中指定物料号的图形，加载到元器件位置，用于检查图形的正确性，还用于删除已存在的元器件。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种钢网开口库自动建库方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、根据JEDEC标准创建封装库；

步骤1中封装图形包括主体、引脚、中心标识、最小区域和引脚范围；

步骤2、从PCB文件中提取封装名，并生成元素列表中的元器件编号；

步骤2的具体实现方法为：从封装库中依次提取封装名，每一个封装名在PCB文件中元器件的封装信息比对，若出现该封装名则匹配成功，存储封装名和元器件物料号的对应关系，并从元器件列表中删除该项，继续比较下一个元器件的封装信息，重复上述流程，与所有元器件列表中的封装信息进行比对之后，获取下一个封装名再次进行比对，直到封装库中所有的封装名比对完成，

步骤3、获取元器件坐标信息；所述步骤3中元器件坐标信息包括：元器件板内编号、元器件中心点X与Y坐标、元器件旋转角度、元器件所属层以及元器件物料号；若取得的坐标文件没有包含元器件板内编号、元器件中心点X与Y坐标、元器件旋转角度、元器件所属层以及元器件物料号全部信息，则需要制作脚本从BOM文件或其他文件中导入相应信息；

步骤4、解析元器件坐标信息；

步骤4的具体实现方法为：加载配置文件，存储各元素的位置，按行读取元器件坐标信息文件，用分隔符将行分割成元素，按照配置文件中的设置读取每一个元素，根据筛选条件来判断这一行数据是否保存，若符合筛选条件，则将这一行数据按instance对象进行保存，否则对下一行数据进行判断；

步骤5、执行封装匹配；

步骤5的具体实现方法为：加载步骤2中生成的封装名与元器件编号的对应关系，逐条提取步骤2中生成的元素列表中的元器件编号，在封装器件关系表中进行查找，找到后获取到对应的封装名，从钢网软件的封装库中加载该封装的图形，按照旋转角度旋转后定位在元器件所处的坐标位置，若PCB文件中没有提供元器件的封装信息，则不能完成步骤2的封装名匹配操作，步骤5采用图形匹配的方法来实现；

步骤6、加载开口文件；

步骤6的具体实现方法为：利用钢网设计软件导入开口文件，解析Gerber或其他文件格式的图形信息并显示，若图形文件与坐标文件的坐标不重合，需要对加载后的图形进行整体翻转和平移，利用图形中的靶标点将整个图形与元器件坐标重合；

步骤7、抓取元器件开口图形；

步骤7的具体实现方法为：步骤5生成的封装图形与步骤6导入的开口图形重合，并且二者分处不同的图层，利用封装图形中的引脚范围来抓取，通过之前为元器件加载的封装图形，抓取元器件的开口图形，只要与封装图形的引脚范围有交集的图形，都抓取成为该元器件的开口图形，将开口图形提取到内存的对应结构中；

步骤8、按照元器件坐标文件中的顺序，顺序抓取所有开口图形；

步骤9、将所有抓取到的开口图形与元器件物料号按照指定的文件名保存到库文件；

步骤10、判断是否处理完最后一套钢网数据文件，若处理完最后一套钢网数据文件，则结束；否则重复步骤2、步骤3和步骤4对下一套钢网数据文件进行处理，并进行步骤11；

步骤11、进行钢网开口库匹配；

步骤11的具体实现方法为：利用钢网库的自动匹配功能，通过元器件物料号将库中已有的元器件的开口图形进行加载，替代步骤4中生成的对应的元器件坐标信息；

步骤12、删除已匹配的元器件，以便删除钢网开口库中已存在的元器件，只保留钢网开口库中没有的元器件，将其开口图形添加到钢网开口库中；

步骤13、重复步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9和步骤10。