فایل گربر چیست؟

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه تمام جزئیات طراحی PCB شما به یک برد مسی ملموس منتقل می‌شود؟ برای کشف نقش حیاتی فایل‌های Gerber در ساخت PCB، ادامه مطلب را بخوانید!

(نمای سه بعدی از طراحی برد مدار چاپی (PCB) که در انتظار ساخت در KiCad 3D Viewer است)

به عنوان یک مهندس طراحی PCB، تلاش نهایی که شما در طراحی خود برای قبولی در آزمون‌های بررسی قوانین طراحی (DRC)، بررسی قوانین الکتریکی (ERC)، تحلیل یکپارچگی سیگنال (SI) و حتی طراحی برای ساخت (DFM) انجام می‌دهید، در نهایت به این دلیل است که بتوانید مدار خود را بدون نقص کار کنید. با این حال، برای اینکه طرح شما ساخته شود، نیاز به دستورالعمل‌های تولید مؤثر وجود دارد که مستلزم تولید فرمت فایل Gerber مناسب برای ساخت است.

یک فایل Gerber برای یک برد مدار چاپی (PCB) تکمیل شده است، که مانند فیلمنامه برای یک نمایش است. همانطور که یک فیلمنامه دیالوگ‌ها، نشانه‌ها و مسیرهای صحنه را در اختیار بازیگران قرار می‌دهد، یک فایل Gerber به دستگاه‌های تولید PCB دستورالعمل‌های دقیقی برای تولید طرح دقیقی که توسط یک مهندس طراحی PCB ایجاد شده است، می‌دهد.

(نمای مسی جلویی از یک برد مدار چاپی طراحی شده که با نمایشگر Gerber باز شده است)

اگرچه فایل Gerber تنها فایل خروجی مورد استفاده در ساخت PCB نیست، فایل‌های دیگری مانند ODB++ و IPC-2581 نیز وجود دارند. با این حال، برای تفسیر آن، فرمت فایل Gerber همچنان محبوب‌ترین است. در این مقاله، فرمت فایل Gerber، نقش منحصر به فرد آن در ساخت PCB و نحوه استفاده از نمایشگر فایل Gerber را خواهید فهمید.

فایل گربر چیست؟

فایل‌های Gerber در درجه اول تمام اطلاعات مربوط به طرح طراحی PCB را به شکلی ذخیره می‌کنند که توسط نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر (CAM) قابل تفسیر باشد.داده‌های موجود در فایل Gerber شامل مختصات XY برای دستور draw and flash، تعریف Aperture و کد دستور draw and flash - پارامتر پیکربندی - است.

به عبارت ساده، فایل Gerber رونوشتی از طراحی PCB است که به راحتی توسط دستگاه‌های ساخت قابل درک است. برای مشاهده یا ویرایش این فایل‌ها، مهندسان از نمایشگرهای فایل Gerber و ویرایشگرهای فایل Gerber استفاده می‌کنند.

قالب و افزونه‌های Gerber

تکامل فرمت Gerber

فرمت فایل Gerber در دهه 1960 توسط ... توسعه داده شد. شرکت سیستم‌های گربر، شرکتی که توسط جوزف گربر تأسیس شد؛ در آن زمان، چندین شرکت در صنعت الکترونیک به سرعت ایده طرح‌بندی PCB را برای محصولات الکترونیکی خود پذیرفتند و باعث شدند فرمت فایل Gerber در دنیای الکترونیک مشهور شود. از اولین معرفی اولین نسخه فرمت فایل Gerber تا به امروز، این فرمت به طور قابل توجهی تکامل یافته است و هر به‌روزرسانی، پیچیدگی، دقت و سهولت بیشتری را برای طراحان انتقال داده به تولیدکنندگان به ارمغان می‌آورد.

تکامل فرمت Gerber شامل موارد زیر است:

۱. آر اس دی-۲۷۴-دی

۲. RS-2X

۳. فرمت Gerber X3

۴. او دی بی++

مروری بر فرمت‌های مختلف Gerber

1. RSD-274-D: شرکت سیستم‌های گربر ایجاد شده tفرمت فایل گربر RS-274-D در دهه 1960 اساساً برای کنترل فتوپلاتر برای تولید فیلم‌های مورد استفاده در تولید PCB استفاده می‌شد. این فرمت اولیه از مکان‌های مختصات XY در کنار دستورات ترسیم و فلش برای تعریف اشکال استفاده می‌کرد. با این حال، مهندسان مجبور بودند کدهای دیافراگم را به طور دستی برای تعریف دیافراگم در طول ایجاد فایل اختصاص دهند.

2. RS-274X: بعدها در دهه ۱۹۸۰، فرمت فایل گربر RS-1980X برای رفع بسیاری از محدودیت‌های فرمت قبلی RS-274-D معرفی شد. یکی از پیشرفت‌های قابل توجه در نسخه بعدی، توانایی آن در مدیریت مستقیم اطلاعات دیافراگم در همان فایل بود. این پیشرفت‌ها نیاز به تعاریف دیافراگم جداگانه را از بین می‌برد. با وجود این بهبود، فرمت گربر RS-274X هنوز هم برای نمایش لایه‌های مختلف PCB و داده‌های مته، نیاز به گنجاندن چندین فایل دیگر دارد.

3. قالب گربر X2: La معرفی فرمت Gerber X2 یک پیشرفت قابل توجه در صنعت الکترونیک است. اگرچه این فرمت به گونه‌ای طراحی شده است که با نمایشگرهای فایل Gerber RS-274X موجود و نرم‌افزار Gerber سازگار باشد، اما دارای ویژگی‌ها و امکانات اضافی است که فرآیند طراحی تا ساخت را یکپارچه می‌کند. ویژگی‌های کلیدی فایل Gerber عبارتند از:

•  تعاریف پشته لایه

•  داده‌های حفاری

•  داده های مؤلفه مانند شماره قطعات، مقادیر و ردپاها

•  کنترل امپدانس

•  داده‌های نت‌لیست

سازگاری با نسخه‌های قبلی (این به معنی X2 سازگاری با نمایشگرهای RS-274X موجود و نرم‌افزار Gerber را حفظ می‌کند.

۴. او دی بی پلاس پلاس: فرمت ODB++ تمام داده‌های لازم برای تولید برد مدار چاپی - شامل ساختارهای لایه‌ای، داده‌های مته، انباشت مواد، لیست شبکه‌ای با نقاط تست، لیست مواد قطعات (BOM)، جایگذاری قطعات و داده‌های ساخت - را در یک بایگانی واحد جاسازی می‌کند.

پسوند فایل گربر

درست همانطور که فایل‌های .mp3 فایل‌های صوتی را نشان می‌دهند، پسوندهای مختلف فایل Gerber لایه‌ها و عملکردهای مختلفی را در طراحی PCB توصیف می‌کنند. در اینجا برخی از انواع رایج فایل‌های Gerber آورده شده است:

    • APT: فایل دیافراگم

    • آوریل: فایل دیافراگم

    • DRL: داده‌های حفاری

    • دی آر آر: اندازه ابزار مته

    • اکسترپگزارش افزونه فایل‌های Gerber

    • جی بی ال: لایه زیرین گربر

    • جی بی اس: ماسک لحیم کاری پایین

    • پوند: خمیر زیرین

    • جی‌بی‌او: روکش پایین

    • جی پی بی: پد مستر پایین

    • جی۱، جی۲ و غیره: لایه میانی ۱، ۲ و غیره

    • GD1، .GD2 و غیره: طراحی مته

    • GG1، .GG2 و غیره: راهنمای مته

    • GM1، .GM2 و غیره: لایه مکانیکی ۱، ۲ و غیره

    • GP1، .GP2 و غیره: لایه صفحه داخلی ۱، ۲ و غیره

    • جی کی او: لایه بیرون نگه دارید

    • جی تی ال: لایه رویی گربر

    • GTP: خمیر بالا

    • GPT: پد مستر تاپ

    • GTO: روکش بالا

    • GTS: ماسک لحیم بالا

    • ال دی پی: فایل خروجی جفت لایه‌ها برای PCB

    • P01، P02 و غیره: پنل‌های گربر

    • هرزه: گزارش فهرست دیافراگم استفاده شده برای هر لایه به صورت جداگانه

    • قاعده: قوانین DRC (بررسی قوانین طراحی)

    • TXT: موقعیت مته

داده‌ها در فایل‌های Gerber

به معنای واقعی کلمه، هر زمان که یک فایل Gerber باز می‌شود، دنباله‌ای از کاراکترهای شناخته شده را مشاهده می‌کنید که شامل حروف الفبا، اعداد و کاراکترهای ویژه است. این سوال باقی می‌ماند: چه نوع داده‌ای توسط آن داده‌های ASCII نمایش داده می‌شود؟ یک پاسخ ساده به این سوال این است که داده‌های رمزگذاری شده مشاهده شده در واقع اطلاعات مهمی در مورد هر یک از لایه‌های طرح PCB دارند. این لایه‌ها عبارتند از:

    • مس رویه (لایه بالایی)

    • ماسک لحیم کاری بالا

    • لایه خمیری بالایی

    • ابریشم

    • داده‌های حفاری

• طرح کلی هیئت مدیره

(نمای چند لایه از یک فایل Gerber)

چگونه فایل‌های Gerber را باز کنیم؟

به عنوان یک مهندس، ممکن است به دلایل مختلف نیاز به باز کردن فایل Gerber خود داشته باشید. این می‌تواند برای بررسی خطا، تجزیه و تحلیل طراحی یا حتی به اشتراک گذاری اطلاعات با تیم شما باشد. با یک نمایشگر فایل Gerber مناسب، باز کردن یک فایل Gerber ساده است. در واقع، بسیاری از نمایشگرهای موجود به عنوان ویرایشگر فایل Gerber نیز عمل می‌کنند و به شما امکان می‌دهند در صورت نیاز تنظیمات لازم را انجام دهید. در اینجا چند نمایشگر Gerber توصیه شده وجود دارد که می‌توانید به عنوان یک مهندس آنها را بررسی کنید:

·     Gerbv

·     KiCad

·     طراح آلتیوم

·     طراح برد مدار چاپی OrCAD

·     GerberViewer.org

·     نمایشگر گربر آنلاین PCBWay

(نرم افزار نمایشگر گربر در KiCad)

کاربرد عملی: ایجاد و خروجی گرفتن از فایل‌های Gerber

استفاده از نرم‌افزارهای محبوب طراحی PCB

در اینجا یک راهنمای کاربردی برای ایجاد و خروجی گرفتن از فایل‌های Gerber با استفاده از Eagle، Altium Designer و EasyEDA ارائه شده است:

۱. عقاب:

۱. پروژه PCB را در باز کنید EAGLE.

۲. اجرا کنید بررسی قوانین طراحی (DRC) برای اطمینان از اینکه طرح از تمام بررسی‌ها عبور می‌کند.

۳. به پرونده منو و انتخاب پردازنده دوربین.

۴. کار CAM از پیش پیکربندی شده را انتخاب کنید یا در صورت نیاز، یک کار مناسب را بارگذاری کنید.

۵. روی کلیک کنید شغل فرآیند دکمه برای تولید فایل‌های خروجی.

۶. در صورت درخواست، دایرکتوری خروجی را مشخص کنید.

۷. خلاصه نهایی را مرور کنید و کلیک کنید OK برای تأیید.

۸. فایل‌های Gerber در پوشه خروجی تعریف‌شده تولید می‌شوند.

۹. همچنین یک گزارش کار با جزئیات خروجی‌های فایل ایجاد می‌شود.

۲. آلتیوم دیزاینر:

۱. پروژه PCB خود را در طراح آلتیوم.

۲. به مسیر زیر بروید پرونده > خروجی‌های ساخت > فایل‌های گربر.

۳. در راه اندازی گربر پنجره محاوره‌ای، لایه‌ها را برای رسم با کلیک کردن انتخاب کنید لایه‌های طرح و پس از آن انتخاب مورد استفاده.

۳. به بیشتر تب، تنظیمات مورد نیاز را پیکربندی کنید و کلیک کنید درخواست.

۵. پنجره بازشو را ببندید—پروژه دوربین پنجره بدون ذخیره.

6.   به پرونده بروید > خروجی‌های ساخت > فایل‌های مته NC

۷. برای تولید فایل‌های تمرین.

۸. تنظیمات مته را در پنجره تنظیمات مته NC پیکربندی کنید و کلیک کنید OK.

9. وارد کردن داده‌های حفاری پنجره‌ای ظاهر می‌شود، تنظیمات پیش‌فرض را نگه دارید و کلیک کنید OK.

۱۰. فایل‌های Gerber و drill اکنون در پوشه خروجی مشخص شده صادر و در دسترس هستند.

۳. ایزی ایدا:

۱. پروژه خود را در EasyEDA.

۲. کلیک کنید سند و انتخاب کنید تولید فایل ساخت (Gerber).

۳. در صورت درخواست، کلیک کنید نه، Gerber تولید کنید برای ادامه.

۲. کلیک کنید تولید گربر.

۵. فایل را در محل دلخواه خود با نام دلخواه ذخیره کنید.

۶. نرم‌افزار یک وبلاگ فایلی که شامل تمام فایل‌های ضروری Gerber است.

۷. این وبلاگ فایل را می‌توان در پلتفرم‌هایی مانند ... آپلود کرد. مدارهای شیر هنگام ثبت سفارش.

عیب یابی مسائل رایج

خطاهای فایل Gerber ممکن است به دلایل مختلفی رخ دهند. در بیشتر موارد، PCB از ساخت یکپارچه باز می‌ماند. برخی از خطاهای احتمالی که ممکن است هنگام تلاش برای باز کردن فایل Gerber با آنها مواجه شوید عبارتند از:

    ۱. فایل‌های حفاری گم شده.

    ۲. خطاهای طرح کلی که به طور بالقوه منجر به ابعاد نادرست تخته می‌شوند.

    ۳. اندازه PCB و سوراخ مته مطابقت ندارد.

    ۴. خطاهای برچسب‌گذاری لایه‌ها و چیدمان اجزا.

    ۵. فهرست‌های دیافراگم چندگانه

مقایسه: فایل‌های Gerber در مقابل فایل‌های CAD

فایل‌های Gerber و CAD اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند و در قالب‌های خروجی و کاربرد متفاوت هستند. فایل‌های Gerber خروجی‌های استانداردی هستند که عمدتاً برای ساخت PCB طراحی شده‌اند. فایل Gerber حاوی داده‌های دقیقی برای هر لایه برد، از جمله مسیرهای مسی، سوراخ‌های مته و پوشش‌های لحیم است. از سوی دیگر، فایل‌های CAD برای طراحی PCB استفاده می‌شوند و حاوی اطلاعات جامع‌تری مانند شماتیک، قرارگیری قطعات و مسیریابی الکتریکی هستند. فایل‌های CAD عموماً مختص نرم‌افزاری هستند که فقط برای طراحی استفاده می‌شود. در مقابل، فایل‌های Gerber جهانی هستند و بر انتقال دستورالعمل‌های تولید به روشی که همه ابزارهای ساخت بتوانند آن را تفسیر کنند، متمرکز هستند.

وقتی صحبت از فرآیند تولید می‌شود، فایل‌های CAD معمولاً توسط نرم‌افزارهای طراحی مانند Altium Designer، KiCad یا Eagle ایجاد می‌شوند. این نرم‌افزارها کاملاً پیچیده هستند و قادر به انجام کارهای زیادی از جمله شبیه‌سازی، مدیریت اجزا و سایر ویژگی‌ها می‌باشند. پس از اتمام فرآیند طراحی، نرم‌افزار CAD معمولاً فایل‌های Gerber را به‌طور خاص برای ساخت صادر می‌کند. ابزارهایی مانند پردازنده CAM در Eagle یا مولد فایل Gerber در Altium معمولاً برای این منظور استفاده می‌شوند.

نتیجه

هر PCB طراحی‌شده‌ی موفق، به یک فایل Gerber با ساختار مناسب متکی است که شامل تمام داده‌های Gerber لازم مانند مسیرهای مسی، داده‌های مته و پوشش‌های لحیم است. فرمت فایل Gerber استاندارد جهانی برای تولید PCB است که دقت و قابلیت اطمینان را در سراسر صنعت تضمین می‌کند.

درک اینکه فایل Gerber چیست، دانستن نحوه باز کردن فایل‌های Gerber و استفاده از یک نمایشگر فایل Gerber یا نرم‌افزار Gerber گام‌های مهمی برای مهندسان هستند. با پیروی از بهترین شیوه‌ها، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که فایل‌های Gerber شما بی‌عیب و نقص و آماده ساخت هستند.