Πώς να δημιουργήσετε αρχεία Gerber για κατασκευή PCB

Τα αρχεία Gerber είναι τα δεδομένα layer-by-layer που χρησιμοποιεί ένα εργοστάσιο για να κατασκευάσει την πλακέτα σας και η σωστή δημιουργία τους είναι το βήμα μεταξύ ενός ολοκληρωμένου σχεδιασμού και μιας κατασκευαστικής παραγγελίας. Η διαδικασία είναι παρόμοια σε όλα τα εργαλεία EDA — δημιουργήστε ένα αρχείο Gerber ανά layer συν ένα αρχείο NC drill και, στη συνέχεια, επαληθεύστε τα — αλλά οι λεπτομέρειες και οι προεπιλογές διαφέρουν και μικρά λάθη εδώ προκαλούν πραγματικές καθυστερήσεις. Αυτός ο οδηγός περιγράφει πώς να δημιουργήσετε ένα πλήρες, σωστό σύνολο Gerber, τι πρέπει να ελέγξετε πριν το στείλετε και πώς η Highleap Electronics εξετάζει τα δεδομένα σας πριν από την κατασκευή.

1. Ποια αρχεία αποτελούν ένα πλήρες πακέτο Gerber;

Ένα πλήρες πακέτο Gerber αποτελείται από ένα αρχείο Gerber ανά στρώση — κάθε στρώση χαλκού, μάσκας συγκόλλησης και μεταξοτυπίας, καθώς και τα στρώματα περιγράμματος και επικόλλησης της πλακέτας — μαζί με ένα αρχείο τρυπανιού NC που ορίζει κάθε τρύπα. Χωρίς το πλήρες σετ, το εργοστάσιο δεν μπορεί να κατασκευάσει την πλακέτα σας και ένα στρώμα που λείπει (συνήθως μια μάσκα συγκόλλησης ή ένα αρχείο επικόλλησης) είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους για τους οποίους μια προσφορά δεν λειτουργεί.

Για μια πλακέτα που θα συναρμολογηθεί επίσης, το αρχείο Gerber και το αρχείο τρυπανιού συνδέονται με τα δεδομένα συναρμολόγησης: έναν κατάλογο υλικών με τους αριθμούς εξαρτημάτων του κατασκευαστή, ένα αρχείο pick-and-place (κεντροειδές) και ένα σχέδιο συναρμολόγησης. Πολλά fabs δέχονται πλέον και ODB++ , ένα ενιαίο έξυπνο σύνολο δεδομένων που ομαδοποιεί όλες τις πληροφορίες στρώσεων και τρυπανιών και εξαλείφει μεγάλο μέρος της ασάφειας ονομασίας στρώσεων που μπορούν να εισαγάγουν τα απλά Gerber. Η πλήρης εικόνα των αναγκών ενός κατασκευαστή καλύπτεται σε αυτήν την επισκόπηση των αρχείων σχεδίασης PCB.

2. Πώς να δημιουργήσετε αρχεία Gerber σε Altium, KiCad και EAGLE

Για να δημιουργήσετε Gerbers, χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση κατασκευής-εξόδου του εργαλείου EDA — Fabrication Outputs στο Altium, Plot στο KiCad ή CAM Processor στο EAGLE — επιλέξτε τα επίπεδα που θα εξαχθούν και, στη συνέχεια, δημιουργήστε ξεχωριστά το αρχείο NC drill. Η ροή είναι η ίδια σε όλα τα εργαλεία. Τα ονόματα των μενού και οι προεπιλογές διαφέρουν:

• Σχεδιαστής Altium. Ανοίξτε την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), έπειτα Αρχείο → Έξοδοι κατασκευής → Αρχεία Gerber. Επιλέξτε μονάδες και ακρίβεια, επιλέξτε τα επίπεδα και δημιουργήστε το τρυπάνι NC ξεχωριστά.
• Κικάντ. Στον επεξεργαστή PCB, Αρχείο → Σχεδίαση για την έξοδο Gerber για τα επιλεγμένα επίπεδα και, στη συνέχεια, "Δημιουργία αρχείων άσκησης". Το KiCad περιλαμβάνει επίσης ένα ενσωματωμένο πρόγραμμα προβολής (GerbView) για τον έλεγχο του αποτελέσματος.
• ΑΕΤΟΣ. Χρησιμοποιήστε τον επεξεργαστή CAM με μια τυπική εργασία CAM RS-274X. Σημειώστε ότι από προεπιλογή εξάγει μόνο την επάνω μεταξοτυπία, οπότε προσθέστε την κάτω μεταξοτυπία εάν την χρειάζεται η πλακέτα σας.

Όποιο εργαλείο και αν χρησιμοποιείτε, η αρχή είναι η ίδια: εξαγωγή κάθε απαιτούμενου επιπέδου συν το αρχείο drill, σε σύγχρονη μορφή, με σταθερές ρυθμίσεις. Τα ίδια τυπικά αρχεία επιτρέπουν σε κάθε εργοστάσιο να κατασκευάσει έναν πίνακα ανεξάρτητα από το εργαλείο σχεδίασης — και ο ευρύτερος ρόλος του μηχανικού CAM που επεξεργάζεται τα δεδομένα σας αξίζει να κατανοηθεί, επειδή η δουλειά του είναι να μετατρέψει ακριβώς αυτά τα αρχεία σε μια κατασκευή.

3. Ρυθμίσεις εξαγωγής Gerber που αποτρέπουν σφάλματα κατασκευής

Οι ρυθμίσεις εξαγωγής που αποτρέπουν τα σφάλματα είναι: χρήση μορφής RS-274X (ή X2), ορισμός σταθερών μονάδων και επαρκούς δεκαδικής ακρίβειας, συμπερίληψη όλων των απαιτούμενων επιπέδων και διατήρηση της ευθυγράμμισης του αρχείου drill στην ίδια προέλευση με τα Gerber. Τα περισσότερα προβλήματα με «λάθος πλακέτα» ανάγονται σε μία από αυτές τις ρυθμίσεις και όχι στο ίδιο το σχέδιο. Διορθώστε τα:

• Μορφή. Χρησιμοποιήστε τη σύγχρονη RS-274X (ή τη νεότερη X2), η οποία ενσωματώνει δεδομένα διαφράγματος, αντί για παρωχημένες μορφές που χρειάζονται ξεχωριστά αρχεία διαφράγματος.
• Μονάδες και ακρίβεια. Επιλέξτε ίντσα ή χιλιοστό με συνέπεια σε όλα τα αρχεία, με αρκετή δεκαδική ακρίβεια για τα καλύτερα χαρακτηριστικά σας — μια αναντιστοιχία μονάδων μπορεί να κλιμακώσει ολόκληρο τον πίνακα.
• Πλήρες σετ στρώσεων. Εξαγωγή κάθε στρώσης χαλκού, μάσκας, μεταξοτυπίας, πάστας και περιγράμματος. Επιβεβαιώστε ότι καμία δεν είναι απενεργοποιημένη από προεπιλογή.
• Ευθυγράμμιση τρυπανιού. Δημιουργήστε το τρυπάνι NC από την ίδια προέλευση, έτσι ώστε οι οπές να ταιριάζουν με τον χαλκό.

Προτιμήστε το ODB++ όπου το υποστηρίζει το fab σας, καθώς η ομαδοποίηση των δεδομένων σε ένα σύνολο δεδομένων παρακάμπτει μια ολόκληρη κατηγορία λαθών ονομασίας επιπέδων και ευθυγράμμισης που προκαλούνται από χαλαρά αρχεία Gerber.

4. Πώς να ελέγξετε τα αρχεία Gerber πριν τα στείλετε

Να ανοίγετε πάντα τα Gerber που δημιουργείτε σε ένα ανεξάρτητο πρόγραμμα προβολής πριν τα στείλετε και να επιβεβαιώνετε ότι υπάρχουν όλα τα επίπεδα, ότι τίποτα δεν είναι κατοπτρισμένο, ότι το τρυπάνι ευθυγραμμίζεται με τα τακάκια και ότι το περίγραμμα της πλακέτας είναι σωστό. Η εσωτερική προεπισκόπηση του εργαλείου EDA σας δεν είναι η ίδια με αυτήν που λαμβάνει στην πραγματικότητα το εργοστάσιο, επομένως ένας γρήγορος εξωτερικός έλεγχος είναι η φθηνότερη ασφάλεια σε ολόκληρη τη ροή εργασίας. Επαληθεύστε:

• Όλα τα επίπεδα υπάρχουν — κάθε στρώμα χαλκού, μάσκας και μεταξοτυπίας εξήχθη όπως αναμενόταν.
• Χωρίς κατοπτρικά επίπεδα — η επάνω μεταξοτυπία διαβάζεται σωστά από πάνω.
• Ευθυγράμμιση τρυπανιού — τρύπες προσγειώνονται στα μαξιλαράκια τους με λογικά μεγέθη.
• Σωστό περίγραμμα και κλίμακα — η σανίδα έχει το σωστό μέγεθος με εγκοπές όπου προβλέπεται.

Η ανίχνευση μιας κατοπτρισμένης στρώσης ή μιας ελλείπουσας μάσκας εδώ μετατρέπει μια αχρησιμοποίητη παρτίδα σε μια διόρθωση δύο λεπτών. Οι λεπτομέρειες για το γιατί αυτό έχει σημασία, καθώς και μια βαθύτερη ματιά στην ίδια τη μορφή, βρίσκονται στον πλήρη οδηγό για τα αρχεία Gerber.

5. Συνηθισμένα σφάλματα αρχείων Gerber και πώς να τα διορθώσετε

Τα πιο συνηθισμένα σφάλματα Gerber είναι μια ελλείπουσα στρώση, μια κατοπτρισμένη στρώση, μια αναντιστοιχία μονάδων ή κλίμακας, ένα αρχείο τρυπανιού με εσφαλμένη ευθυγράμμιση και ελλείποντα διαφράγματα από μια παρωχημένη μορφή — και σχεδόν όλα αυτά είναι λάθη ρύθμισης εξαγωγής, όχι ελαττώματα σχεδιασμού. Επειδή είναι αόρατα μέσα στο εργαλείο CAD σας και εμφανίζονται μόνο σε ένα πρόγραμμα προβολής ή στο εργοστάσιο, η γνώση της διόρθωσης για κάθε ένα από αυτά εξοικονομεί χρόνο για επανάληψη περιστροφής:

Η μόνη συνήθεια που αποτρέπει σχεδόν όλα αυτά είναι το άνοιγμα του εξαγόμενου συνόλου σε ένα ανεξάρτητο πρόγραμμα προβολής και η επιβεβαίωση των επιπέδων, του κατοπτρισμού, της ευθυγράμμισης και του περιγράμματος πριν από την αποστολή. Η μετάβαση σε ODB++ καταργεί εντελώς τις κατηγορίες ελλείποντος διαφράγματος και ονομασίας επιπέδων, καθώς τα δεδομένα ομαδοποιούνται σε ένα έξυπνο σύνολο δεδομένων. Τα υπόλοιπα προβλήματα - και πολλά που ο Gerbers δεν μπορεί να δείξει, όπως η οριακή απόσταση - εντοπίζονται από τους ελέγχους DFM ενός κατασκευαστή πριν από την κατασκευή της πλακέτας.

6. Πώς η Highleap αξιολογεί τα Gerber σας πριν από την κατασκευή

Το Highleap ανοίγει και ελέγχει τα δεδομένα Gerber και drill πριν από την κατασκευή — επιβεβαιώνοντας ότι υπάρχουν όλα τα επίπεδα, τίποτα δεν είναι κατοπτρισμένο, τα drills ευθυγραμμίζονται και το σχέδιο είναι κατασκευαστικό — στη συνέχεια επισημαίνει οτιδήποτε θα μπορούσε να προκαλέσει αναμονή. Αυτό είναι ένα δεύτερο δίχτυ ασφαλείας επιπλέον του δικού σας ελέγχου θεατή και για εμπιστευτικά σχέδια πρόκειται για μια ιδιωτική εσωτερική αξιολόγηση και όχι για δημόσια μεταφόρτωση.

Από εκεί, τα ίδια επαληθευμένα αρχεία καθοδηγούν την κατασκευή και, όπου χρειάζεται, τη συναρμολόγηση, επομένως και τα δύο λειτουργούν από μία αναθεώρηση. Μια αξιολόγηση κατασκευασιμότητας πριν από την κατασκευή εντοπίζει τα προβλήματα που δεν αποκαλύπτει η Gerber από μόνη της, όπως η οριακή απόσταση ή ένα αποτύπωμα που δεν θα συναρμολογηθεί καλά. Στείλτε ένα καθαρό, ελεγμένο από τον θεατή σετ Gerber (ή ODB++) με το αρχείο τρυπανιών, το περίγραμμα της πλακέτας, την στοίβαξη και την ποσότητα, και η προσφορά και η κατασκευή προχωρούν χωρίς παλινδρομικές διαδικασίες μέχρι την ετοιμοπαράδοτη συναρμολόγηση.

7. Συχνές ερωτήσεις για τη δημιουργία αρχείων Gerber

Πώς μπορώ να ανοίξω και να δω αρχεία Gerber;

Φορτώστε το πλήρες σετ σε ένα πρόγραμμα προβολής Gerber — πολλά εργαλεία EDA περιλαμβάνουν ένα (το KiCad διαθέτει GerbView) και υπάρχουν αυτόνομα και online προγράμματα προβολής. Επικαλύψτε όλα τα επίπεδα συν το αρχείο drill στην εγγραφή και, στη συνέχεια, εναλλάξτε τα επίπεδα και αλλάξτε τις προβολές πάνω/κάτω για επιθεώρηση.

Τι σημαίνει το RS-274X και πώς διαφέρει από το RS-274D;

Η RS-274X είναι η σύγχρονη «εκτεταμένη» μορφή Gerber που ενσωματώνει ορισμούς διαφράγματος μέσα σε κάθε αρχείο. Η παλαιότερη RS-274D απαιτούσε ξεχωριστή λίστα διαφράγματος, η οποία ήταν συχνή πηγή σφαλμάτων, επομένως η RS-274D είναι ξεπερασμένη και δεν πρέπει να χρησιμοποιείται.

Πρέπει να συμπιέσω τα αρχεία Gerber πριν τα στείλω;

Ναι — συσκευάστε ολόκληρο το σύνολο επιπέδων και το αρχείο εξερεύνησης μαζί σε ένα συμπιεσμένο αρχείο, ώστε να μην χαθεί ή να διαχωριστεί τίποτα κατά τη μεταφορά. Κρατήστε τα τυπικά ονόματα αρχείων του εργαλείου σας και συμπεριλάβετε έναν σύντομο χάρτη επιπέδων εάν κάποια ονόματα δεν είναι προφανή.

Η λίμα τρυπανιού είναι μέρος των Gerber ή ξεχωριστή;

Είναι ένα ξεχωριστό αρχείο τρυπανιού NC (Excellon), όχι στρώμα Gerber, αλλά αποτελεί μέρος του πλήρους πακέτου κατασκευής. Πρέπει να έχει την ίδια προέλευση με τα Gerber, ώστε οι οπές να ταιριάζουν σωστά με τον χαλκό.

Μπορώ να δημιουργήσω αρχεία Gerber με δωρεάν λογισμικό;

Ναι — Το KiCad είναι δωρεάν, ανοιχτού κώδικα και εξάγει τυπικά αρχεία Gerber και drill, όπως και τα δωρεάν επίπεδα αρκετών άλλων εργαλείων. Επειδή η έξοδος είναι τυποποιημένη, μια πλακέτα σχεδιασμένη με ελεύθερο λογισμικό μπορεί να κατασκευαστεί από οποιονδήποτε κατασκευαστή.

Χρειάζεται να δημιουργήσω Gerbers αν στείλω ODB++;

Όχι — Το ODB++ είναι ένα πλήρες σύνολο δεδομένων κατασκευής από μόνο του, που συνδυάζει όλα τα επίπεδα και τα δεδομένα drill, επομένως δεν χρειάζεστε ξεχωριστά Gerber. Στείλτε το ODB++ όπου το υποστηρίζει το fab σας. Διαφορετικά, στείλτε ένα πλήρες σύνολο Gerber συν το αρχείο drill.