Cos'è un file Gerber?

Ti sei mai chiesto come tutti i dettagli del tuo progetto PCB vengano trasferiti su una scheda di rame tangibile? Continua a leggere per scoprire il ruolo fondamentale dei file Gerber nella fabbricazione dei PCB!

(Vista 3D di un progetto PCB in attesa di fabbricazione in KiCad 3D Viewer)

Come progettista di PCB, l'impegno finale che dedichi al tuo progetto per fargli superare il Design Rule Check (DRC), l'Electrical Rule Check (ERC), l'Analisi dell'Integrità del Segnale (SI) e persino il Design for Manufacturing (DFM) è finalizzato a far funzionare il circuito in modo impeccabile. Tuttavia, affinché il tuo progetto possa essere realizzato, è necessario disporre di istruzioni di produzione efficaci, che richiedono la generazione del formato di file Gerber corretto per la fabbricazione.

Un file Gerber è come un circuito stampato (PCB) finito, proprio come un copione è come un'opera teatrale. Proprio come un copione fornisce agli attori battute, spunti e indicazioni di scena, un file Gerber fornisce alle macchine per la produzione di PCB istruzioni precise per realizzare esattamente il progetto creato da un progettista di PCB.

(Vista frontale in rame di un PCB progettato e aperto con un visualizzatore Gerber)

Sebbene il file Gerber non sia l'unico file di output utilizzato nella produzione di PCB, ne esistono altri come ODB++ e IPC-2581. Tuttavia, il formato Gerber rimane il più diffuso. In questo articolo, scoprirete il formato Gerber, il suo ruolo unico nella fabbricazione di PCB e come utilizzare un visualizzatore di file Gerber.

Cos'è un file Gerber?

I file Gerber memorizzano principalmente tutte le informazioni sul layout di progettazione del PCB in un formato che può essere interpretato dal software di produzione assistita da computer (CAM)I dati nel file Gerber includono le coordinate XY per il comando di disegno e flash, la definizione di apertura e il codice del comando di disegno e flash, ovvero il parametro di configurazione.

In parole povere, il file Gerber è la trascrizione di un progetto PCB facilmente comprensibile dalle macchine di fabbricazione. Per visualizzare o modificare questi file, gli ingegneri utilizzano visualizzatori ed editor di file Gerber.

Il formato Gerber e le estensioni

Evoluzione del formato Gerber

Il formato file Gerber è stato sviluppato negli anni '1960 da Gerber Systems Corporation, un'azienda fondata da Joseph Gerber; a quel tempo, diverse aziende del settore elettronico stavano rapidamente adottando l'idea del layout PCB per i loro prodotti elettronici, rendendo il formato file Gerber famoso nel mondo dell'elettronica. Dalla prima versione introdotta fino a oggi, il formato file Gerber si è evoluto in modo significativo, con ogni aggiornamento che ha portato maggiore sofisticatezza, precisione e facilità di trasferimento dati, dai progettisti ai produttori.

L'evoluzione del formato Gerber include:

1. RSD-274-D

2. RS-274X

3. Formato Gerber X2

4. ODB++

Panoramica dei diversi formati Gerber

1. RSD-274-D: Gerber Systems Corporation creato tIl formato di file Gerber RS-274-D degli anni '1960 serviva essenzialmente a controllare i fotoplotter per la generazione di pellicole utilizzate nella produzione di PCB. Questo primo formato utilizzava le coordinate XY insieme ai comandi di disegno e flash per definire le forme. Tuttavia, gli ingegneri dovevano assegnare manualmente i codici di apertura specifici per la definizione dell'apertura durante la creazione del file.

2. RS-274X: Successivamente, negli anni '1980, fu introdotto il formato di file Gerber RS-274X per superare molte delle limitazioni del precedente formato RS-274-D. Un miglioramento significativo della versione successiva fu la possibilità di gestire direttamente le informazioni di apertura all'interno dello stesso file. Ciò eliminò la necessità di definizioni di apertura separate. Nonostante il miglioramento, il formato Gerber RS-274X richiede ancora l'inclusione di diversi altri file per rappresentare i diversi strati del PCB e i dati di foratura.

3. Formato Gerber X2: . L'introduzione del formato Gerber X2 rappresenta una svolta significativa nel settore dell'elettronica. Sebbene sia progettato per essere compatibile con i visualizzatori di file Gerber RS-274X e il software Gerber esistenti, offre attributi e funzionalità aggiuntivi che semplificano il processo dalla progettazione alla produzione. Le caratteristiche principali del file Gerber includono:

· XNUMX€  Definizioni dello stack di livelli

· XNUMX€  Dati di perforazione

· XNUMX€  Dati dei componenti come numeri di parte, valori e impronte

· XNUMX€  Controllo dell'impedenza

· XNUMX€  Dati della netlist

Compatibilità con le versioni precedenti (ciò implica X2 mantiene la compatibilità con i visualizzatori RS-274X e il software Gerber esistenti)

4. ODB++: Il formato ODB++ incorpora tutti i dati necessari per la produzione di PCB, tra cui strutture a strati, dati di foratura, accumulo di materiali, netlist con punti di prova, distinta base dei componenti (BOM), posizionamento dei componenti e dati di fabbricazione, in un unico archivio.

Estensione file Gerber

Proprio come i file .mp3 indicano i file audio, le diverse estensioni di file Gerber descrivono diversi livelli e funzioni nella progettazione di un PCB. Ecco alcuni tipi di file Gerber comuni:

    · XNUMX€ APPARTAMENTO: File di apertura

    · XNUMX€ aprile: File di apertura

    · XNUMX€ DRL: Dati di perforazione

    · XNUMX€ DRR: Dimensioni dell'utensile di perforazione

    · XNUMX€ EXTREME: Rapporto di estensione dei file Gerber

    · XNUMX€ GBL: Strato inferiore Gerber

    · XNUMX€ GBS: Maschera di saldatura inferiore

    · XNUMX€ STERLINA INGLESE: Pasta di fondo

    · XNUMX€ GBO: Sovrapposizione inferiore

    · XNUMX€ GPB: Pad Master Bottom

    · XNUMX€ G1, G2, ecc.: Strato intermedio 1, 2, ecc.

    · XNUMX€ GD1, .GD2, ecc.: Disegno di perforazione

    · XNUMX€ GG1, .GG2, ecc.: Guida al trapano

    · XNUMX€ GM1, .GM2, ecc.: Strato meccanico 1, 2, ecc.

    · XNUMX€ GP1, .GP2, ecc.: Strato del piano interno 1, 2, ecc.

    · XNUMX€ GKO: Tieni fuori il livello

    · XNUMX€ GTL: Strato superiore Gerber

    · XNUMX€ GTP: Incolla in alto

    · XNUMX€ GPT: Pad Master Top

    · XNUMX€ GTO: Sovrapposizione superiore

    · XNUMX€ GTS: Maschera di saldatura superiore

    · XNUMX€ LDP: File di esportazione delle coppie di livelli per PCB

    · XNUMX€ P01,. P02, ecc.: Pannelli Gerber

    · XNUMX€ RAPPRESENTANTE: Report dell'elenco delle aperture utilizzate dai singoli livelli

    · XNUMX€ RUL: Regole DRC (controllo delle regole di progettazione)

    · XNUMX€ TESTO: Posizione di perforazione

Dati nei file Gerber

Letteralmente, ogni volta che si apre un file Gerber, si vede una sequenza di caratteri noti, che include alfabeti, numeri e caratteri speciali. La domanda rimane: che tipo di dati sono rappresentati da questi dati ASCII? Una risposta semplice è che i dati codificati visualizzati contengono in realtà informazioni critiche su ciascuno dei livelli del layout del PCB. Questi livelli includono:

    • Rame superiore (strato superiore)

    • Maschera di saldatura superiore

    • Strato di pasta superiore

    • Serigrafia

    • Dati di perforazione

• Schema del consiglio

(Visualizzazione a più livelli di un file Gerber)

Come aprire i file Gerber?

Come ingegnere, potresti aver bisogno di aprire il tuo file Gerber per diversi motivi. Potrebbe essere per il controllo degli errori, l'analisi del progetto o anche per la condivisione di informazioni con il tuo team. Con un visualizzatore di file Gerber adatto, aprire un file Gerber è semplice. Infatti, molti dei visualizzatori esistenti fungono anche da editor di file Gerber, consentendoti di apportare le modifiche necessarie. Ecco alcuni visualizzatori Gerber consigliati che puoi provare come ingegnere:

·     gerbv

·     KiCad

·     Progettista Altium

·     Progettista PCB OrCAD

·     GerberViewer.org

·     Visualizzatore Gerber online PCBWay

(Software di visualizzazione Gerber in KiCad)

Applicazione pratica: creazione ed esportazione di file Gerber

Utilizzo del software di progettazione PCB più diffuso

Ecco una guida pratica per la creazione e l'esportazione di file Gerber utilizzando Eagle, Altium Designer e EasyEDA:

1. Aquila:

1. Aprire il progetto PCB in AQUILA.

2. Esegui il Controllo delle regole di progettazione (DRC) per garantire che il layout superi tutti i controlli.

3. Vai al Compila il menu e seleziona Processore CAM.

4. Selezionare il lavoro CAM preconfigurato o caricarne uno adatto, se necessario.

5. Fare clic su Processo di lavoro pulsante per generare i file di output.

6. Specificare una directory di output quando richiesto.

7. Rivedi il riepilogo finale e fai clic OK per confermare.

8. I file Gerber vengono generati nella cartella di output definita.

9. Viene inoltre creato un report del lavoro che descrive in dettaglio i file di output.

2. Altium Designer:

1. Apri il tuo progetto PCB in Progettista Altium.

2. Vai a filetto > Output di fabbricazione > File Gerber.

3. Nel Configurazione Gerber finestra di dialogo, seleziona i livelli da tracciare facendo clic Livelli di trama e poi Seleziona Usato.

4. Vai al Filtri scheda, configurare le impostazioni come richiesto e fare clic APPLICA.

5. Chiudere il pop-up—Progetto Cam finestra senza salvare.

6.   Vai al file > Output di fabbricazione > Lime per trapano NC

7. per generare i file di perforazione.

8. Configurare le impostazioni di perforazione nella finestra di dialogo Impostazione perforazione NC e fare clic su OK.

9. Il Importa dati di perforazione si aprirà una finestra, mantieni le impostazioni predefinite e fai clic OK.

10. I file Gerber e drill vengono ora esportati e disponibili nella cartella di output specificata.

3. EasyEDA:

1. Apri il tuo progetto in Facile EDA.

2. Fare clic su funzionalità di e seleziona Genera file di fabbricazione (Gerber).

3. Se richiesto, fare clic su No, genera Gerber procedere.

4. Fare clic su Genera Gerber.

5. Salvare il file nella posizione preferita con il nome file scelto.

6. Il software genererà un file .zip file contenente tutti i file Gerber necessari.

7. Questo file .zip il file può essere caricato su piattaforme come Circuiti del Leone al momento dell'effettuazione di un ordine.

Risoluzione dei problemi comuni

Gli errori nei file Gerber possono verificarsi per diversi motivi. Nella maggior parte dei casi, la fabbricazione del PCB non è ottimale. Alcuni dei possibili errori che potresti riscontrare durante l'apertura di un file Gerber includono:

    1. File di trapano mancanti.

    2. Errori di contorno che potrebbero comportare dimensioni della scheda errate.

    3. Dimensioni del PCB e fori non corrispondenti.

    4. Errori di etichettatura degli strati e di disposizione dei componenti.

    5. Elenchi di aperture multiple

Confronto: file Gerber vs. file CAD

I file Gerber e CAD hanno scopi diversi e differiscono nei formati di output e nell'utilizzo. I file Gerber sono output standard progettati principalmente per la produzione di PCB. Il file Gerber contiene dati dettagliati per ogni strato della scheda, inclusi tracce di rame, fori di foratura e maschere di saldatura. D'altra parte, i file CAD vengono utilizzati per la progettazione di PCB e contengono informazioni più complete, come schemi elettrici, posizionamento dei componenti e routing elettrico. I file CAD sono generalmente proprietari del software utilizzato per la progettazione. Al contrario, i file Gerber sono universali e mirano a trasmettere le istruzioni di produzione in modo che tutti gli strumenti di fabbricazione possano interpretarle.

Per quanto riguarda il processo di generazione, i file CAD vengono in genere creati da software di progettazione come Altium Designer, KiCad o Eagle. Questi software sono piuttosto sofisticati e sono in grado di svolgere numerose altre funzioni, tra cui la simulazione, la gestione dei componenti e altre ancora. Una volta completato il processo di progettazione, il software CAD di solito esporta i file Gerber specificamente per la fabbricazione. Strumenti come il processore CAM di Eagle o il generatore di file Gerber di Altium sono comunemente utilizzati a questo scopo.

Conclusione

Ogni PCB progettato con successo si basa su un file Gerber ben strutturato contenente tutti i dati Gerber necessari, come tracce di rame, dati di foratura e maschere di saldatura. Il formato Gerber è lo standard universale per la produzione di PCB, garantendo precisione e affidabilità in tutto il settore.

Capire cos'è un file Gerber, sapere come aprirlo e utilizzare un visualizzatore di file Gerber o un software specifico sono passaggi cruciali per gli ingegneri. Seguendo le best practice, puoi garantire che i tuoi file Gerber siano impeccabili e pronti per la produzione.