Jak generovat soubory Gerber pro výrobu desek plošných spojů

Soubory Gerber jsou data pro jednotlivé vrstvy, která výrobce používá k sestavení desky. Jejich správné vygenerování je krokem mezi hotovým návrhem a vyrobitelnou objednávkou. Proces je podobný u všech nástrojů EDA – vytvoří se soubor Gerber pro každou vrstvu plus soubor NC pro vrtání a poté se ověří – ale detaily a výchozí nastavení se liší a malé chyby zde způsobují skutečná zpoždění. Tato příručka vás provede tím, jak vygenerovat kompletní a správnou sadu Gerber, co je třeba před odesláním zkontrolovat a jak společnost Highleap Electronics kontroluje vaše data před sestavením.

1. Které soubory tvoří kompletní balíček Gerber?

Kompletní balíček Gerber obsahuje jeden soubor Gerber na vrstvu – každou vrstvu mědi, pájecí masky a sítotisku, plus vrstvy obrysu desky a pasty – spolu s NC vrtacím souborem, který definuje každý otvor. Bez kompletní sady nemůže výrobce desku vyrobit a chybějící vrstva (nejčastěji soubor pájecí masky nebo pasty) je jedním z nejčastějších důvodů, proč se cenová nabídka zastaví.

U desky, která bude také sestavována, jsou soubory Gerberů a vrtacích prvků spojeny s daty pro sestavení: kusovníkem s čísly dílů výrobce, souborem pro výběr a umístění (centroid) a výkresem sestavení. Mnoho továren nyní také akceptuje ODB++ , jednu inteligentní datovou sadu, která sdružuje všechny informace o vrstvách a vrtacích prvcích a odstraňuje velkou část nejednoznačnosti při pojmenování vrstev, kterou mohou způsobit obyčejné Gerbery. Úplný obraz toho, co výrobce potřebuje, je uveden v tomto přehledu souborů pro návrh desek plošných spojů.

2. Jak generovat Gerber soubory v Altiu, KiCadu a EAGLE

Pro generování Gerberů použijte funkci pro výrobní výstup vašeho EDA nástroje – Fabrication Outputs v Altiu, Plot v KiCadu nebo CAM Processor v EAGLE – vyberte vrstvy k exportu a poté samostatně vygenerujte NC soubor pro vrtání. Postup je ve všech nástrojích stejný; názvy nabídek a výchozí nastavení se liší:

• Návrhář Altia. Otevřete desku plošných spojů, poté Soubor → Výstupy z výroby → Soubory Gerber; vyberte jednotky a přesnost, vyberte vrstvy a samostatně vygenerujte NC vrták.
• KiCad. V editoru desek plošných spojů vyberte Soubor → Plot pro výstup Gerberů pro vybrané vrstvy a poté „Generate Drill Files“. KiCad také obsahuje vestavěný prohlížeč (GerbView) pro kontrolu výsledku.
• OREL. Použijte CAM procesor se standardní úlohou RS-274X CAM; mějte na paměti, že ve výchozím nastavení se exportuje pouze horní sítotisk, takže pokud ho vaše deska potřebuje, přidejte spodní sítotisk.

Ať už používáte jakýkoli nástroj, princip je stejný: exportujte všechny požadované vrstvy a soubor s vrtacími vzory v moderním formátu s konzistentním nastavením. Stejné standardní soubory umožňují jakékoli výrobci postavit desku bez ohledu na použitý návrhový nástroj – a širší role CAM inženýra, který vaše data přijímá, stojí za pochopení, protože jeho úkolem je převést přesně tyto soubory do sestavy.

3. Nastavení exportu Gerber, která zabraňují výrobním chybám

Nastavení exportu, která zabraňují chybám, jsou: použití formátu RS-274X (nebo X2), nastavení konzistentních jednotek a dostatečné desetinné přesnosti, zahrnutí všech požadovaných vrstev a zarovnání souboru s vrtacím procesem ke stejnému počátku jako Gerbery. Většina problémů s „nesprávnou deskou“ má původ v jednom z těchto nastavení, nikoli v samotném návrhu. Udělejte to správně:

• Formát. Používejte moderní RS-274X (nebo novější X2), který vkládá data o cloně, spíše než zastaralé formáty, které vyžadují samostatné soubory s clonou.
• Jednotky a přesnost. Volte palce nebo milimetry konzistentně ve všech souborech s dostatečnou desetinnou přesností pro vaše nejlepší vlastnosti – nesoulad jednotek může ovlivnit celou desku.
• Kompletní sada vrstev. Exportujte všechny vrstvy mědi, masky, sítotisku, pasty a obrysu; ujistěte se, že žádná z nich není ve výchozím nastavení vypnuta.
• Zarovnání vrtáku. Vygenerujte NC vrták ze stejného počátku, aby se otvory kryly s mědí.

Upřednostňujte ODB++ tam, kde to vaše továrna podporuje, protože sdružování dat do jedné sady dat vyhýbá celé řadě chyb v pojmenování a zarovnání vrstev, které způsobují volné soubory Gerber.

4. Jak zkontrolovat soubory Gerber před odesláním

Před odesláním vždy otevřete vygenerované Gerbery v nezávislém prohlížeči a ověřte, zda jsou přítomny všechny vrstvy, že nic není zrcadleno, že vrták je zarovnán s kontakty a že obrys desky je správný. Interní náhled vašeho EDA nástroje se liší od toho, co továrna skutečně obdrží, takže rychlá externí kontrola je nejlevnější pojistkou v celém pracovním postupu. Ověřte:

• Všechny vrstvy jsou přítomny — každá vrstva mědi, masky a sítotisku byla exportována dle očekávání.
• Žádné zrcadlené vrstvy — horní sítotisk se čte správně shora.
• Zarovnání vrtáku — otvory dopadají na jejich plošky s rozumnými velikostmi.
• Správný obrys a měřítko — deska má správnou velikost a má výřezy tam, kde je to zamýšleno.

Pokud zde zachytíte zrcadlenou vrstvu nebo chybějící masku, z nahodilé dávky se stane dvouminutová oprava. Podrobnosti o tom, proč je to důležité, a hlubší pohled na samotný formát naleznete v kompletním průvodci soubory Gerber.

5. Běžné chyby souborů Gerber a jak je opravit

Nejčastějšími chybami Gerberu jsou chybějící vrstva, zrcadlená vrstva, nesoulad jednotek nebo měřítka, špatně zarovnaný vrtací soubor a chybějící otvory ze zastaralého formátu – a téměř všechny z nich jsou chyby v nastavení exportu, nikoli konstrukční vady. Protože jsou ve vašem CAD nástroji neviditelné a zobrazují se pouze v prohlížeči nebo ve výrobě, znalost opravy pro každou z nich ušetří čas na opětovné roztočení:

Jediný zvyk, který téměř všemu tomuto zabraňuje, je otevřít exportovanou sadu v nezávislém prohlížeči a před odesláním ověřit vrstvy, zrcadlení, zarovnání vrtání a obrys. Přechod na ODB++ zcela odstraňuje kategorie chybějící clony a pojmenování vrstev, protože data jsou sdružena do jedné inteligentní sady dat. Zbývající problémy – a mnoho z nich, které Gerbery nedokážou zobrazit, jako například okrajové rozteče – jsou zachyceny kontrolami DFM výrobce před sestavením desky.

6. Jak Highleap kontroluje vaše Gerbery před stavbou

Highleap před zahájením sestavení otevře a zkontroluje vaše Gerber data a data vrtání – ověří, zda jsou přítomny všechny vrstvy, nic není zrcadleno, vrtání je zarovnané a zda je návrh vyrobitelný – a poté označí vše, co by mohlo způsobit pozastavení. Toto je druhá bezpečnostní síť kromě vaší vlastní kontroly prohlížečem a u důvěrných návrhů se jedná o soukromou interní kontrolu, nikoli o veřejné nahrání.

Odtud stejné ověřené soubory řídí výrobu a v případě potřeby i montáž, takže obojí funguje z jedné revize. Předběžná kontrola vyrobitelnosti odhalí problémy, které samotné Gerbery neodhalí, jako jsou mezní rozteče nebo půdorys, který se nedaří dobře montovat. Pošlete čistou, prohlížečem zkontrolovanou sadu Gerberů (nebo ODB++) se souborem pro vrtání, obrysem desky, uspořádáním a množstvím a cenová nabídka a sestavení budou pokračovat bez dohadování až do konce montáže na klíč.

7. Často kladené otázky k generování souborů Gerber

Jak otevírám a prohlížím soubory Gerber?

Načtěte celou sadu do prohlížeče Gerber – mnoho nástrojů EDA jej obsahuje (KiCad má GerbView) a existují samostatné i online prohlížeče. V registraci překryjte všechny vrstvy a soubor s vrtacími údaji, poté přepněte vrstvy a přepněte horní/dolní pohled pro kontrolu.

Co znamená RS-274X a jak se liší od RS-274D?

RS-274X je moderní „rozšířený“ formát Gerber, který vkládá definice clon do každého souboru. Starší RS-274D vyžadoval samostatný seznam clon, což bylo častým zdrojem chyb, takže RS-274D je zastaralý a neměl by se používat.

Mám před odesláním zazipovat soubory Gerber?

Ano – zabalte kompletní sadu vrstev a soubor s vrtacími údaji do jednoho komprimovaného archivu, aby se během přenosu nic neztratilo ani neoddělilo. Zachovejte standardní názvy souborů nástroje a pokud některé názvy nejsou zřejmé, přiložte krátkou mapu vrstev.

Je vrtací pilník součástí Gerberů, nebo je oddělený?

Jedná se o samostatný soubor pro NC vrtání (Excellon), nikoli o vrstvu Gerber, ale je součástí kompletního výrobního balíčku. Musí sdílet stejný počátek jako Gerbery, aby se otvory správně shodovaly s mědí.

Mohu generovat soubory Gerber pomocí bezplatného softwaru?

Ano – KiCad je bezplatný, open source a exportuje standardní Gerbery a vrtací soubory, stejně jako bezplatné úrovně několika dalších nástrojů. Protože je výstup standardizovaný, desku navrženou ve svobodném softwaru může postavit jakýkoli výrobce.

Musím generovat Gerbery, když posílám ODB++?

Ne – ODB++ je samostatná kompletní datová sada pro výrobu, která zahrnuje všechny vrstvy a vrtací data, takže nepotřebujete samostatné Gerbery. Odešlete ODB++, pokud to vaše továrna podporuje; jinak odešlete kompletní sadu Gerberů a vrtací soubor.