ما هو ملف Gerber؟

هل تساءلت يومًا كيف تُنقل جميع تفاصيل تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إلى لوحة نحاسية ملموسة؟ تابع القراءة لتكتشف الدور المحوري لملفات Gerber في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة!

(منظر ثلاثي الأبعاد لتصميم PCB في انتظار التصنيع في KiCad 3D Viewer)

بصفتك مهندس تصميم لوحات الدوائر المطبوعة، فإن الجهد المبذول في تصميمك، من حيث اجتيازه لاختبارات قواعد التصميم (DRC)، واختبار القواعد الكهربائية (ERC)، وتحليل سلامة الإشارة (SI)، وحتى اختبار التصميم للتصنيع (DFM)، هو ضمان تشغيل دائرتك بكفاءة عالية. ومع ذلك، لكي يتم تصنيع تصميمك، يلزم وجود تعليمات تصنيع فعّالة، الأمر الذي يتطلب إنشاء ملف Gerber المناسب للتصنيع.

ملف جيربر يُمثل لوحة دوائر مطبوعة (PCB) جاهزة، وهو ما يُمثله النص المسرحي. فكما يُزود النص الممثلين بالخطوط والإشارات والتوجيهات المسرحية، يُزود ملف جيربر آلات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة بتعليمات دقيقة لإنتاج التصميم الدقيق الذي يُنشئه مهندس تصميم لوحات الدوائر المطبوعة.

(منظر أمامي من النحاس للوحة دارات مطبوعة مصممة ومفتوحة باستخدام عارض Gerber)

على الرغم من أن ملف Gerber ليس ملف الإخراج الوحيد المستخدم في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، إلا أن هناك ملفات أخرى مثل ODB++ وIPC-2581. ومع ذلك، لا يزال من الصعب تفسيره. يظل تنسيق ملفات Gerber الأكثر شيوعًا. في هذه المقالة، ستفهم تنسيق ملفات Gerber، ودوره الفريد في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، وكيفية استخدام عارض ملفات Gerber.

ما هو ملف Gerber؟

تخزن ملفات Gerber في المقام الأول جميع المعلومات المتعلقة بتخطيط تصميم PCB في نموذج يمكن تفسيره بواسطة برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM)تتضمن البيانات الموجودة في ملف Gerber إحداثيات XY لأمر الرسم والوميض، وتعريف الفتحة، وكود أمر الرسم والوميض - معلمة التكوين.

ببساطة، ملف Gerber هو نسخة من تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يسهل فهمها بواسطة آلات التصنيع. لعرض هذه الملفات أو تحريرها، يستخدم المهندسون برامج عرض وتحرير ملفات Gerber.

تنسيق Gerber والإضافات

تطور تنسيق جيربر

تم تطوير تنسيق ملف Gerber في الستينيات من قبل شركة جيربر سيستمزشركة أسسها جوزيف جيربر. في ذلك الوقت، تبنت العديد من شركات صناعة الإلكترونيات بسرعة فكرة تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لمنتجاتها الإلكترونية، مما جعل تنسيق ملفات جيربر يكتسب شهرة واسعة في عالم الإلكترونيات. منذ طرحه لأول مرة في إصداره الأول وحتى الآن، شهد تنسيق ملفات جيربر تطورًا ملحوظًا، حيث أضاف كل تحديث مزيدًا من التطور والدقة وسهولة نقل البيانات إلى المصممين.

يتضمن تطور تنسيق Gerber ما يلي:

1. RSD-274-D

2. RS-274X

3. تنسيق Gerber X2

4. ODB++

نظرة عامة على تنسيقات Gerber المختلفة

1. RSD-274-D: شركة جيربر سيستمز خلق tاستُخدم تنسيق ملفات RS-274-D Gerber في ستينيات القرن الماضي للتحكم في أجهزة رسم الصور لتوليد الأفلام المستخدمة في إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة. استخدم هذا التنسيق المبكر إحداثيات X-Y، إلى جانب أوامر الرسم والفلاش، لتحديد الأشكال. ومع ذلك، كان على المهندسين تعيين رموز الفتحة يدويًا لتحديدها أثناء إنشاء الملف.

2. RS-274X: في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، طُرح تنسيق ملفات RS-1980X Gerber لمعالجة العديد من قيود تنسيق RS-274-D السابق. ومن التحسينات المهمة في الإصدار الأحدث قدرته على معالجة معلومات الفتحة داخل الملف نفسه مباشرةً، مما يُلغي الحاجة إلى تعريفات منفصلة للفتحة. على الرغم من هذا التحسين، لا يزال تنسيق RS-274X Gerber يتطلب تضمين ملفات أخرى متعددة لتمثيل طبقات PCB المختلفة وبيانات الحفر.

3. تنسيق Gerber X2: أكثر من يُعدّ طرح صيغة Gerber X2 نقلة نوعية في صناعة الإلكترونيات. ورغم تصميمها لتكون متوافقة مع عارضات ملفات Gerber RS-274X وبرامج Gerber الحالية، إلا أنها تأتي بخصائص وميزات إضافية تُسهّل عملية التصميم والتصنيع. ومن أهمّ ميزات ملفات Gerber:

•  تعريفات مكدس الطبقات

•  بيانات الحفر

•  بيانات المكونات مثل أرقام الأجزاء والقيم والآثار

•  التحكم في المعاوقة

•  بيانات القائمة الشبكية

التوافق مع الإصدارات السابقة (هذا يعني يحافظ X2 على التوافق مع عارضات RS-274X الحالية وبرامج Gerber)

4. ODB++: يقوم تنسيق ODB++ بتضمين جميع البيانات اللازمة لإنتاج PCB - بما في ذلك هياكل الطبقات، وبيانات الحفر، وتراكم المواد، وقائمة الشبكة مع نقاط الاختبار، وقائمة مواد المكونات (BOM)، ووضع المكونات، وبيانات التصنيع - في أرشيف واحد.

امتداد ملف Gerber

كما هو الحال مع ملفات .mp3 التي تُشير إلى ملفات صوتية، فإن امتدادات ملفات Gerber المختلفة تُشير إلى طبقات ووظائف مختلفة في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة. فيما يلي بعض أنواع ملفات Gerber الشائعة:

    • ملائم: ملف الفتحة

    • أبريل: ملف الفتحة

    • ضوء النهار: بيانات الحفر

    • الحد من مخاطر الكوارث: حجم أداة الحفر

    • إكستريب:تقرير تمديد ملفات جيربر

    • جي بي إل: الطبقة السفلية من جيربر

    • جي بي اس: قناع اللحام السفلي

    • GBP: معجون سفلي

    • جي بي أو: الطبقة السفلية

    • جي بي بي: وسادة ماستر السفلية

    • G1، G2، إلخ: الطبقة الوسطى 1، 2، إلخ.

    • GD1، .GD2، وما إلى ذلك: رسم الحفر

    • GG1، .GG2، وما إلى ذلك: دليل الحفر

    • GM1، .GM2، وما إلى ذلك: الطبقة الميكانيكية 1، 2، إلخ.

    • GP1، .GP2، وما إلى ذلك: الطبقة الداخلية 1، 2، وما إلى ذلك.

    • جي كي أو: تبقي خارج طبقة

    • تحويل الغاز إلى سوائل: طبقة علوية من جيربر

    • جي تي بي: معجون علوي

    • جي بي تي: وسادة ماستر توب

    • جي تي أو: الطبقة العلوية

    • جي تي اس: قناع اللحام العلوي

    • الحزب الليبرالي الديمقراطي: ملف تصدير أزواج الطبقات للوحة الدوائر المطبوعة

    • P01،. P02، وما إلى ذلك: ألواح جيربر

    • REP: تقرير عن قائمة الفتحات المستخدمة في الطبقات الفردية

    • القاعدة: قواعد DRC (فحص قواعد التصميم)

    • رسالة قصيرة: موضع الحفر

البيانات في ملفات Gerber

حرفيًا، عند فتح ملف Gerber، سترى سلسلة من الأحرف المعروفة، والتي تشمل حروفًا أبجدية وأرقامًا وأحرفًا خاصة. يبقى السؤال: ما نوع البيانات التي تمثلها بيانات ASCII هذه؟ الإجابة البسيطة هي أن البيانات المشفرة التي نراها تحتوي في الواقع على معلومات مهمة حول كل طبقة من طبقات تصميم لوحة الدوائر المطبوعة. تشمل هذه الطبقات:

    • النحاس العلوي (الطبقة العلوية)

    • قناع اللحام العلوي

    • طبقة المعجون العلوية

    • بالشاشة الحريرية

    • بيانات الحفر

• مخطط اللوحة

(عرض متعدد الطبقات لملف Gerber)

كيفية فتح ملفات Gerber؟

بصفتك مهندسًا، قد تحتاج إلى فتح ملف Gerber لعدة أسباب. قد يكون ذلك للتحقق من الأخطاء، أو تحليل التصميم، أو حتى لمشاركة المعلومات مع فريقك. باستخدام عارض ملفات Gerber مناسب، يصبح فتح ملف Gerber أمرًا سهلاً. في الواقع، تعمل العديد من عارضات الملفات الحالية أيضًا كمحررات لملفات Gerber، مما يسمح لك بإجراء التعديلات اللازمة حسب الحاجة. إليك بعض عارضات ملفات Gerber الموصى بها التي يمكنك استخدامها كمهندس:

·     جيربف

·     KiCad

·     مصمم ألتيوم

·     مصمم لوحات الدوائر المطبوعة من OrCAD

·     GerberViewer.org

·     عارض Gerber عبر الإنترنت PCBWay

(برنامج عرض Gerber في KiCad)

تطبيق عملي: إنشاء وتصدير ملفات Gerber

استخدام برامج تصميم PCB الشائعة

فيما يلي دليل تطبيق عملي لإنشاء ملفات Gerber وتصديرها باستخدام Eagle وAltium Designer وEasyEDA:

1. النسر:

1. افتح مشروع PCB في EAGLE.

2. قم بتشغيل التحقق من قواعد التصميم (DRC) للتأكد من أن التخطيط يجتاز جميع الفحوصات.

3. اذهب إلى قم بتقديم القائمة وحدد معالج كام.

4. حدد مهمة CAM المهيأة مسبقًا أو قم بتحميل مهمة مناسبة إذا لزم الأمر.

5. انقر فوق عملية الوظيفة زر لإنشاء ملفات الإخراج.

6. حدد دليل الإخراج عند مطالبتك بذلك.

7. راجع الملخص النهائي وانقر فوق OK للتأكيد.

8. يتم إنشاء ملفات Gerber في مجلد الإخراج المحدد.

9. يتم أيضًا إنشاء تقرير وظيفي يوضح مخرجات الملف.

2. ألتيوم ديزاينر:

1. افتح مشروع PCB الخاص بك في ألتيوم ديزاينر.

2. انتقل إلى ملف > مخرجات التصنيع > ملفات جيربر.

3. في إعداد جيربر الحوار، حدد الطبقات التي تريد رسمها بالنقر فوق طبقات الرسم البياني وثم حدد المستعمل.

4. اذهب إلى متقدم علامة التبويب، قم بتكوين الإعدادات حسب الحاجة، ثم انقر فوق تقديم.

5. أغلق النافذة المنبثقة—مشروع كام نافذة دون حفظ.

6.   انتقل إلى ملف > مخرجات التصنيع > ملفات الحفر NC

7. لإنشاء ملفات الحفر.

8. قم بتكوين إعدادات الحفر في مربع الحوار "إعداد الحفر NC" وانقر فوق OK.

9. ال استيراد بيانات الحفر ستظهر نافذة منبثقة، احتفظ بالإعدادات الافتراضية، ثم انقر فوق OK.

10. يتم الآن تصدير ملفات Gerber وdrill وهي متوفرة في مجلد الإخراج المحدد.

3. EasyEDA:

1. افتح مشروعك في EasyEDA.

2. انقر فوق وثيقة واختر إنشاء ملف التصنيع (Gerber).

3. إذا طُلب منك ذلك، انقر فوق لا، قم بإنشاء Gerber المضي قدما.

4. انقر فوق إنشاء جيربر.

5. احفظ الملف في الموقع المفضل لديك بالاسم الذي اخترته.

6. سيقوم البرنامج بإنشاء الرمز البريدي ملف يحتوي على جميع ملفات Gerber الضرورية.

7. هذا الرمز البريدي يمكن تحميل الملف إلى منصات مثل دوائر الأسد عند تقديم الطلب.

استكشاف المشكلات الشائعة وإصلاحها

قد تحدث أخطاء ملفات Gerber لأسباب متعددة. في معظم الحالات، يعيق تصنيع PCB بسلاسة. من بين الأخطاء المحتملة التي قد تواجهها أثناء محاولة فتح ملف Gerber:

    1. ملفات الحفر المفقودة.

    2. أخطاء الخطوط العريضة التي قد تؤدي إلى أبعاد اللوحة غير الصحيحة.

    3. عدم تطابق حجم لوحة الدوائر المطبوعة وفتحة الحفر.

    4. أخطاء تسمية الطبقات وترتيب المكونات.

    5. قوائم الفتحات المتعددة

مقارنة: ملفات Gerber مقابل ملفات CAD

تختلف ملفات Gerber وCAD في أغراضها وتنسيقات إخراجها واستخداماتها. ملفات Gerber هي ملفات إخراج قياسية مصممة أساسًا لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). تحتوي ملفات Gerber على بيانات مفصلة لكل طبقة من طبقات اللوحة، بما في ذلك خطوط النحاس، وثقوب الحفر، وأقنعة اللحام. من ناحية أخرى، تُستخدم ملفات CAD لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة، وتحتوي على معلومات أكثر شمولاً، مثل المخططات، وترتيب المكونات، والمسارات الكهربائية. عادةً ما تكون ملفات CAD خاصة بالبرنامج المستخدم للتصميم وحده. في المقابل، تتميز ملفات Gerber بكونها عالمية وتركز على نقل تعليمات التصنيع بطريقة يمكن لجميع أدوات التصنيع تفسيرها.

عند إنشاء ملفات CAD، عادةً ما تُنشأ بواسطة برامج تصميم مثل Altium Designer أو KiCad أو Eagle. تتميز هذه البرامج بتطورها الكبير، وقدرتها على القيام بالعديد من المهام الأخرى، بما في ذلك المحاكاة وإدارة المكونات وميزات أخرى. بعد اكتمال عملية التصميم، يُصدّر برنامج CAD عادةً ملفات Gerber خصيصًا للتصنيع. تُستخدم أدوات مثل معالج CAM في Eagle أو مُولّد ملفات Gerber في Altium لهذا الغرض.

الخاتمة

يعتمد كل تصميم ناجح للوحة الدوائر المطبوعة على ملف Gerber مُهيكل جيدًا يحتوي على جميع بيانات Gerber الضرورية، مثل آثار النحاس، وبيانات الحفر، وأقنعة اللحام. يُعد تنسيق ملفات Gerber المعيار العالمي لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، مما يضمن الدقة والموثوقية في جميع أنحاء الصناعة.

يُعد فهم ملفات Gerber، وكيفية فتحها، واستخدام عارض ملفات Gerber أو برنامج Gerber، خطوات أساسية للمهندسين. باتباع أفضل الممارسات، يمكنك ضمان خلو ملفات Gerber من العيوب وجاهزيتها للتصنيع.