Was ist eine Gerber-Datei?

Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie alle Details Ihres PCB-Designs auf eine greifbare Kupferplatte übertragen werden? Lesen Sie weiter und erfahren Sie mehr über die entscheidende Rolle von Gerber-Dateien bei der PCB-Fertigung!

(3D-Ansicht eines PCB-Designs, das im KiCad 3D Viewer auf die Herstellung wartet)

Als PCB-Designingenieur investieren Sie in Ihr Design, um sicherzustellen, dass es den Design Rule Check (DRC), Electrical Rule Check (ERC), die Signal Integrity Analysis (SI) und sogar das Design for Manufacturing (DFM) besteht, damit Ihre Schaltung einwandfrei funktioniert. Für die Fertigung Ihres Designs sind jedoch effektive Fertigungsanweisungen erforderlich, die die Generierung des richtigen Gerber-Dateiformats für die Fertigung erfordern.

Eine Gerber-Datei ist für eine fertige Leiterplatte (PCB) das Gleiche wie ein Drehbuch für ein Theaterstück. So wie ein Drehbuch Schauspielern Textzeilen, Stichworte und Regieanweisungen liefert, liefert eine Gerber-Datei den Leiterplattenfertigungsmaschinen präzise Anweisungen für die exakte Umsetzung des vom Leiterplattenentwickler erstellten Designs.

(Vordere Kupferansicht einer mit einem Gerber-Viewer geöffneten Leiterplatte)

Obwohl die Gerber-Datei nicht die einzige Ausgabedatei in der Leiterplattenherstellung ist, gibt es auch andere wie ODB++ und IPC-2581. Die Interpretation ist jedoch schwierig. Das Gerber-Dateiformat ist nach wie vor das beliebteste. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über das Gerber-Dateiformat, seine einzigartige Rolle in der Leiterplattenherstellung und die Verwendung eines Gerber-Datei-Viewers.

Was ist eine Gerber-Datei?

Gerber-Dateien speichern in erster Linie alle Informationen zum PCB-Design-Layout in einer Form, die von der Computer Aided Manufacturing-Software (CAM) interpretiert werden kann.Die Daten in der Gerber-Datei umfassen die XY-Koordinate für den Zeichen- und Blitzbefehl, die Blendendefinition und den Zeichen- und Blitzbefehlscode (Konfigurationsparameter).

Vereinfacht ausgedrückt ist die Gerber-Datei die Abschrift eines PCB-Designs, die von Fertigungsmaschinen leicht verstanden werden kann. Zum Anzeigen oder Bearbeiten dieser Dateien verwenden Ingenieure Gerber-Datei-Viewer und Gerber-Datei-Editoren.

Das Gerber-Format und Erweiterungen

Entwicklung des Gerber-Formats

Das Gerber-Dateiformat wurde in den 1960er Jahren entwickelt von Gerber Systems Corporation, ein von Joseph Gerber gegründetes Unternehmen. Zu dieser Zeit übernahmen mehrere Unternehmen der Elektronikbranche schnell die Idee des PCB-Layouts für ihre Elektronikprodukte, was dem Gerber-Dateiformat in der Elektronikwelt zu Bekanntheit verhalf. Seit der Einführung der ersten Version des Gerber-Dateiformats hat es sich deutlich weiterentwickelt. Jedes Update bietet Designern, Herstellern und Entwicklern mehr Raffinesse, Genauigkeit und vereinfacht die Datenübertragung.

Die Weiterentwicklung des Gerber-Formats umfasst:

1. RSD-274-D

2. RS-274X

3. Gerber X2-Format

4. ODB++

Übersicht über verschiedene Gerber-Formate

1. RSD-274-D: Gerber Systems Corporation erstellt tDas RS-274-D-Gerber-Dateiformat diente in den 1960er Jahren hauptsächlich der Steuerung von Fotoplottern zur Filmerzeugung in der Leiterplattenproduktion. Dieses frühe Format verwendete die XY-Koordinatenpositionen neben Zeichen- und Flash-Befehlen zur Definition von Formen. Ingenieure mussten jedoch bei der Dateierstellung manuell Blendencodes speziell für die Blendendefinition zuweisen.

2. RS-274X: Später in den 1980er Jahren wurde das RS-274X-Gerber-Dateiformat eingeführt, um viele der Einschränkungen des früheren RS-274-D-Formats zu beheben. Eine wesentliche Verbesserung der späteren Version war die Möglichkeit, Blendeninformationen direkt in derselben Datei zu verarbeiten. Dadurch entfallen separate Blendendefinitionen. Trotz dieser Verbesserung erfordert das RS-274X-Gerber-Format weiterhin die Einbindung mehrerer anderer Dateien zur Darstellung verschiedener Leiterplattenlagen und Bohrdaten.

3. Gerber X2-Format: Das Die Einführung des Gerber-X2-Formats stellt einen bedeutenden Durchbruch in der Elektronikindustrie dar. Obwohl es mit den bestehenden RS-274X-Gerber-Dateiviewern und der Gerber-Software kompatibel ist, bietet es zusätzliche Eigenschaften und Funktionen, die den Prozess vom Design bis zur Fertigung nahtlos gestalten. Zu den wichtigsten Merkmalen der Gerber-Datei gehören

•  Definitionen des Layer-Stacks

•  Bohrdaten

•  Komponentendaten wie Teilenummern, Werte und Footprints

•  Impedanzregelung

•  Netzlistendaten

Abwärtskompatibilität (Dies bedeutet X2 bleibt mit vorhandenen RS-274X-Viewern und Gerber-Software kompatibel)

4. ODB++: Das ODB++-Format bettet alle notwendigen Daten für die Leiterplattenproduktion – einschließlich Schichtstrukturen, Bohrdaten, Materialaufbau, Netzliste mit Testpunkten, Stückliste der Komponenten (BOM), Komponentenplatzierung und Fertigungsdaten – in ein einziges Archiv ein.

Gerber-Dateierweiterung

So wie MP3-Dateien Audiodateien bezeichnen, beschreiben unterschiedliche Gerber-Dateierweiterungen unterschiedliche Ebenen und Funktionen in einem PCB-Design. Hier sind einige gängige Gerber-Dateitypen:

    • GEEIGNET: Aperture-Datei

    • Jahreszins: Aperture-Datei

    • Tagfahrlicht: Bohrdaten

    • DRR: Bohrwerkzeuggröße

    • EXTREP: Erweiterungsbericht von Gerber-Dateien

    • GBL: Gerber-Unterschicht

    • GBS: Untere Lötmaske

    • GBP: Bodenpaste

    • Bruttogewinn: Untere Überlagerung

    • Bruttogewinn: Pad Master Unten

    • G1, G2 usw.: Mittelschicht 1, 2 usw.

    • GD1, .GD2 usw.: Bohrzeichnung

    • GG1, .GG2 usw.: Bohranleitung

    • GM1, .GM2 usw.: Mechanische Schicht 1, 2 usw.

    • GP1, .GP2 usw.: Interne Ebenenschicht 1, 2 usw.

    • Torschützenkönig: Schicht draußen halten

    • GTL: Gerber-Oberschicht

    • GTP: Obere Paste

    • GPT: Pad Master Oberteil

    • AGB: Obere Überlagerung

    • GTS: Obere Lötmaske

    • LDP: Layer-Paare-Exportdatei für PCB

    • P01, P02 usw.: Gerber-Panels

    • WIEDERHOLUNG: Bericht über die Liste der verwendeten Blenden einzelner Ebenen

    • Regel: DRC-Regeln (Design Rule Check)

    • TXT: Bohrposition

Daten in Gerber-Dateien

Beim Öffnen einer Gerber-Datei wird eine Folge bekannter Zeichen angezeigt, darunter Buchstaben, Zahlen und Sonderzeichen. Die Frage bleibt: Welche Daten werden durch diese ASCII-Daten repräsentiert? Eine einfache Antwort darauf ist, dass die kodierten Daten wichtige Informationen über jede einzelne Lage des PCB-Layouts enthalten. Zu diesen Lagen gehören:

    • Oberes Kupfer (oberste Schicht)

    • Lötstoppmaske oben

    • Obere Pastenschicht

    • Siebdruck

    • Bohrdaten

• Board-Übersicht

(Mehrschichtansicht einer Gerber-Datei)

Wie öffnet man Gerber-Dateien?

Als Ingenieur müssen Sie Ihre Gerber-Datei möglicherweise aus verschiedenen Gründen öffnen. Dies kann zur Fehlerprüfung, zur Designanalyse oder sogar zum Informationsaustausch mit Ihrem Team dienen. Mit einem geeigneten Gerber-Datei-Viewer ist das Öffnen einer Gerber-Datei unkompliziert. Viele der vorhandenen Viewer dienen sogar als Gerber-Datei-Editoren, sodass Sie bei Bedarf entsprechende Anpassungen vornehmen können. Hier sind einige empfohlene Gerber-Viewer, die Sie als Ingenieur ausprobieren können:

·     Gerbv

·     KiCad

·     Altium Designer

·     OrCAD PCB-Designer

·     GerberViewer.org

·     PCBWay Online Gerber Viewer

(Gerber-Viewer-Software in KiCad)

Praktische Anwendung: Erstellen und Exportieren von Gerber-Dateien

Verwendung gängiger PCB-Designsoftware

Hier ist eine praktische Anwendungsanleitung zum Erstellen und Exportieren von Gerber-Dateien mit Eagle, Altium Designer und EasyEDA:

1. Adler:

1. Öffnen Sie das PCB-Projekt in EAGLE.

2. Führen Sie den Designregelprüfung (DRC), um sicherzustellen, dass das Layout alle Prüfungen besteht.

3. Gehen Sie zum Reichen Sie das und wählen Sie CAM-Prozessor.

4. Wählen Sie den vorkonfigurierten CAM-Job aus oder laden Sie bei Bedarf einen passenden.

5. Klicken Sie auf das Prozessauftrag Schaltfläche, um die Ausgabedateien zu generieren.

6. Geben Sie bei der entsprechenden Aufforderung ein Ausgabeverzeichnis an.

7. Überprüfen Sie die abschließende Zusammenfassung und klicken Sie auf OK zur Bestätigung.

8. Die Gerber-Dateien werden im definierten Ausgabeordner generiert.

9. Außerdem wird ein Jobbericht mit detaillierten Angaben zu den Dateiausgaben erstellt.

2. Altium Designer:

1. Öffnen Sie Ihr PCB-Projekt in Altium Designer.

2. Navigieren Sie zu Datei > Fertigungsergebnisse > Gerber-Dateien.

3. Im Gerber-Setup Wählen Sie im Dialogfeld die zu plottenden Layer aus, indem Sie auf Plotebenen und dann Wählen Sie „Gebraucht“.

4. Gehen Sie zum Erweitert , konfigurieren Sie die Einstellungen nach Bedarf und klicken Sie auf Tragen Sie.

5. Schließen Sie das Popup—Cam-Projekt Fenster ohne zu speichern.

6.   Gehe zur Datei > Fertigungsergebnisse > NC-Bohrdateien

7. um die Bohrdateien zu generieren.

8. Konfigurieren Sie die Bohreinstellungen im Dialogfeld NC-Bohrer-Setup und klicken Sie auf OK.

9. Die Bohrdaten importieren Fenster wird angezeigt, behalten Sie die Standardeinstellungen bei und klicken Sie auf OK.

10. Die Gerber- und Bohrdateien werden jetzt exportiert und sind im angegebenen Ausgabeordner verfügbar.

3. EasyEDA:

1. Öffnen Sie Ihr Projekt in EasyEDA.

2. Klicken Sie auf DokumentAAA und auswählen Fertigungsdatei (Gerber) generieren.

3. Klicken Sie bei entsprechender Aufforderung auf Nein, Gerber generieren fortfahren.

4. Klicken Sie auf Gerber generieren.

5. Speichern Sie die Datei am gewünschten Speicherort unter einem gewählten Dateinamen.

6. Die Software generiert eine .zip Datei, die alle erforderlichen Gerber-Dateien enthält.

7. Dies .zip Die Datei kann auf Plattformen wie Lion-Circuits bei der Bestellung.

Fehlerbehebung bei häufigen Problemen

Gerber-Dateifehler können verschiedene Ursachen haben. In den meisten Fällen wird die reibungslose Fertigung der Leiterplatte dadurch verhindert. Mögliche Fehler beim Öffnen einer Gerber-Datei sind:

    1. Fehlende Bohrdateien.

    2. Konturfehler, die möglicherweise zu falschen Platinenabmessungen führen.

    3. Nicht übereinstimmende Leiterplattengröße und Bohrloch.

    4. Fehler bei der Beschriftung der Schichten und der Anordnung der Komponenten.

    5. Mehrere Blendenlisten

Vergleich: Gerber-Dateien vs. CAD-Dateien

Gerber- und CAD-Dateien dienen unterschiedlichen Zwecken und unterscheiden sich in Ausgabeformat und Verwendung. Gerber-Dateien sind Standardausgaben, die hauptsächlich für die Leiterplattenherstellung entwickelt wurden. Sie enthalten detaillierte Daten für jede Leiterplattenlage, einschließlich Kupferleiterbahnen, Bohrungen und Lötstoppmasken. CAD-Dateien hingegen werden für das Leiterplattendesign verwendet und enthalten umfassendere Informationen wie Schaltpläne, Bauteilplatzierung und elektrisches Routing. CAD-Dateien sind in der Regel proprietär für die verwendete Designsoftware. Gerber-Dateien hingegen sind universell einsetzbar und dienen der Übermittlung von Fertigungsanweisungen in einer Weise, die von allen Fertigungswerkzeugen interpretiert werden kann.

CAD-Dateien werden typischerweise mit Designsoftware wie Altium Designer, KiCad oder Eagle erstellt. Diese Software ist hochentwickelt und bietet zahlreiche weitere Funktionen, darunter Simulation, Komponentenverwaltung und weitere. Nach Abschluss des Designprozesses exportiert die CAD-Software üblicherweise Gerber-Dateien speziell für die Fertigung. Zu diesem Zweck werden häufig Tools wie der CAM-Prozessor in Eagle oder der Gerber-Dateigenerator in Altium verwendet.

Fazit

Jede erfolgreich entworfene Leiterplatte basiert auf einer gut strukturierten Gerber-Datei mit allen notwendigen Daten wie Kupferleiterbahnen, Bohrdaten und Lötstoppmasken. Das Gerber-Dateiformat ist der universelle Standard für die Leiterplattenherstellung und gewährleistet branchenweit Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

Für Ingenieure ist es wichtig zu verstehen, was eine Gerber-Datei ist, wie man sie öffnet und einen Gerber-Datei-Viewer oder eine Gerber-Software zu verwenden. Durch die Einhaltung bewährter Methoden stellen Sie sicher, dass Ihre Gerber-Dateien fehlerfrei und bereit für die Fertigung sind.