Come generare file Gerber per la produzione di PCB

I file Gerber sono i dati strato per strato che una fabbrica utilizza per costruire il tuo circuito stampato, e generarli correttamente è il passaggio fondamentale tra un progetto finito e un ordine di produzione. Il processo è simile per tutti gli strumenti EDA (Electronic Design Automation) – generare un file Gerber per ogni strato più un file di foratura NC, quindi verificarli – ma i dettagli e le impostazioni predefinite differiscono, e piccoli errori in questa fase possono causare ritardi significativi. Questa guida illustra come generare un set Gerber completo e corretto, cosa controllare prima di inviarlo e come Highleap Electronics esamina i tuoi dati prima della produzione.

1. Da quali file è composto un pacchetto Gerber completo?

Un pacchetto Gerber completo contiene un file Gerber per ogni strato: ogni strato di rame, maschera di saldatura e serigrafia, oltre al contorno del circuito stampato e agli strati di pasta saldante, insieme a un file di foratura NC che definisce ogni foro. Senza il set completo, il produttore non può realizzare il circuito stampato e la mancanza di uno strato (il più delle volte un file di maschera di saldatura o di pasta saldante) è una delle cause più comuni per cui un preventivo si blocca.

Per una scheda destinata anche all'assemblaggio, ai file Gerber e al file di foratura si aggiungono i dati di assemblaggio: una distinta base con i codici dei componenti del produttore, un file di posizionamento (centroide) e un disegno di assemblaggio. Molti produttori ora accettano anche ODB++ , un singolo dataset intelligente che raggruppa tutte le informazioni relative ai layer e alla foratura ed elimina gran parte dell'ambiguità nella denominazione dei layer che i semplici file Gerber possono introdurre. Un quadro completo di ciò di cui un produttore ha bisogno è disponibile in questa panoramica sui file di progettazione dei PCB.

2. Come generare file Gerber in Altium, KiCad ed EAGLE

Per generare i file Gerber, utilizza la funzione di output di produzione del tuo strumento EDA (Fabrication Outputs in Altium, Plot in KiCad o CAM Processor in EAGLE), seleziona i layer da esportare e genera separatamente il file di foratura NC. Il flusso di lavoro è sostanzialmente lo stesso per tutti gli strumenti; i nomi dei menu e le impostazioni predefinite differiscono.

• Altium Designer. Apri il PCB, quindi vai su File → Output di fabbricazione → File Gerber; scegli le unità e la precisione, seleziona i livelli e genera la foratura NC separatamente.
• KiCad. Nell'editor PCB, vai su File → Plot per generare i file Gerber per i layer selezionati, quindi su "Genera file di foratura". KiCad include anche un visualizzatore integrato (GerbView) per controllare il risultato.
• AQUILA. Utilizza il processore CAM con un lavoro CAM RS-274X standard; tieni presente che per impostazione predefinita viene esportata solo la serigrafia superiore, quindi aggiungi la serigrafia inferiore se la tua scheda ne ha bisogno.

Qualunque strumento si utilizzi, il principio è identico: esportare ogni strato necessario, incluso il file di foratura, in un formato moderno e con impostazioni coerenti. Sono gli stessi file standard che permettono a qualsiasi fabbrica di circuiti stampati di realizzare una scheda, indipendentemente dallo strumento di progettazione utilizzato. Vale la pena comprendere il ruolo più ampio dell'ingegnere CAM che importa i dati, perché il suo compito è proprio quello di trasformare questi file in un prodotto finito.

3. Impostazioni di esportazione Gerber che prevengono errori di produzione

Le impostazioni di esportazione che prevengono gli errori sono: utilizzare il formato RS-274X (o X2), impostare unità coerenti e una precisione decimale adeguata, includere tutti i layer richiesti e mantenere il file di foratura allineato alla stessa origine dei file Gerber. La maggior parte dei problemi relativi alla "scheda errata" è riconducibile a una di queste impostazioni piuttosto che al progetto stesso. Assicuratevi di impostarle correttamente:

• Formato. Utilizzate il moderno standard RS-274X (o il più recente X2), che incorpora i dati relativi all'apertura, anziché formati obsoleti che richiedono file di apertura separati.
• Unità di misura e precisione. Scegliete sempre pollici o millimetri come unità di misura in tutti i file, con una precisione decimale sufficiente per i dettagli più fini: un'incongruenza nelle unità può compromettere la scala dell'intera scheda.
• Set completo di strati. Esporta tutti i livelli di rame, maschera, serigrafia, pasta e contorno; verifica che nessuno sia disattivato per impostazione predefinita.
• Allineamento della punta del trapano. Genera la foratura NC dalla stessa origine in modo che i fori si allineino con il rame.

Se il vostro stabilimento di produzione lo supporta, preferite ODB++, poiché raggruppare i dati in un unico dataset evita un'intera classe di errori di denominazione e allineamento dei layer che i file Gerber separati possono causare.

4. Come controllare i file Gerber prima di inviarli

Aprite sempre i file Gerber generati in un visualizzatore esterno prima di inviarli e verificate che tutti i layer siano presenti, che non ci siano specchiature, che la foratura sia allineata con i pad e che il contorno del circuito stampato sia corretto. L'anteprima interna del vostro strumento EDA non corrisponde a ciò che la fabbrica riceve effettivamente, quindi un rapido controllo esterno è la soluzione più economica per garantire la qualità del flusso di lavoro. Verificate:

• Tutti gli strati presenti — ogni strato di rame, maschera e serigrafia è stato esportato come previsto.
• Nessun livello speculare — la serigrafia superiore si legge correttamente dall'alto.
• Allineamento della foratura — i fori atterrano sui loro supporti con dimensioni ragionevoli.
• Contorno e scala corretti — la tavola ha le dimensioni giuste e i ritagli sono posizionati come previsto.

Individuare un livello specchiato o una maschera mancante in questa fase trasforma un batch da scartare in una soluzione rapida. Per maggiori dettagli sul perché questo sia importante e per un'analisi più approfondita del formato stesso, consultate la guida completa ai file Gerber.

5. Errori comuni nei file Gerber e come risolverli

Gli errori più comuni nei file Gerber sono la mancanza di un layer, la sua specularità, un'errata corrispondenza di unità o scala, un file di foratura non allineato e la mancanza di aperture dovute a un formato obsoleto; quasi tutti questi errori sono dovuti a impostazioni di esportazione errate, non a difetti di progettazione. Poiché sono invisibili all'interno del software CAD e appaiono solo in un visualizzatore o in fase di produzione, conoscere la soluzione per ciascuno di essi consente di evitare una ristampa.

L'abitudine fondamentale che previene quasi tutti questi problemi è aprire il set di dati esportato in un visualizzatore indipendente e verificare i layer, il mirroring, l'allineamento dei fori e il contorno prima dell'invio. Il passaggio a ODB++ elimina completamente le categorie relative ad aperture mancanti e nomi di layer errati, poiché i dati vengono raggruppati in un unico dataset intelligente. I problemi rimanenti, molti dei quali non visibili nei file Gerber, come la spaziatura marginale, vengono individuati dai controlli DFM del produttore prima della realizzazione del circuito stampato.

6. Come Highleap esamina i tuoi file Gerber prima della compilazione

Highleap apre e controlla i file Gerber e i dati di foratura prima della stampa, verificando la presenza di tutti i layer, l'assenza di specchiature, l'allineamento delle forature e la fattibilità del progetto. Successivamente, segnala qualsiasi elemento che potrebbe causare un blocco. Si tratta di un ulteriore livello di sicurezza, che si aggiunge al controllo effettuato dall'utente, e per i progetti riservati si tratta di una revisione interna privata, anziché di un caricamento pubblico.

Da lì, gli stessi file verificati guidano la fabbricazione e, ove necessario, l'assemblaggio, quindi entrambi funzionano a partire da un'unica revisione. Una verifica di producibilità preliminare individua i problemi che i soli file Gerber non rivelano, come spaziature al limite o un ingombro che non si assembla correttamente. Invia un set Gerber (o ODB++) pulito e verificato dal visualizzatore, con il file di foratura, il contorno della scheda, lo stackup e la quantità, e il preventivo e la produzione procedono senza scambi di email, fino all'assemblaggio chiavi in ​​mano.

7. Domande frequenti sulla generazione di file Gerber

Come si aprono e si visualizzano i file Gerber?

Carica l'intero set in un visualizzatore Gerber: molti strumenti EDA ne includono uno (KiCad ha GerbView), e ne esistono anche di standalone e online. Sovrapponi tutti i layer, incluso il file di foratura, in modo che siano allineati, quindi attiva/disattiva i layer e passa dalla vista dall'alto a quella dal basso per ispezionare il tutto.

Cosa significa RS-274X e in cosa si differenzia da RS-274D?

RS-274X è il moderno formato Gerber "esteso" che incorpora le definizioni di apertura all'interno di ciascun file. Il vecchio formato RS-274D richiedeva un elenco di aperture separato, che era una frequente fonte di errori, quindi RS-274D è obsoleto e non dovrebbe essere utilizzato.

Devo comprimere i file Gerber prima di inviarli?

Sì, comprimete l'intero set di layer e il file di perforazione in un unico archivio compresso, in modo che nulla vada perso o separato durante il trasferimento. Mantenete i nomi dei file standard del vostro strumento e includete una breve mappa dei layer se alcuni nomi non sono immediatamente comprensibili.

Il file di foratura fa parte dei file Gerber o è separato?

Si tratta di un file di foratura NC (Excellon) separato, non di un layer Gerber, ma fa parte del pacchetto di fabbricazione completo. Deve condividere la stessa origine dei file Gerber affinché i fori si allineino correttamente con il rame.

Posso generare file Gerber con software gratuiti?

Sì, KiCad è gratuito, open source ed esporta file Gerber e di foratura standard, proprio come le versioni gratuite di molti altri strumenti. Poiché l'output è standardizzato, un circuito stampato progettato con un software libero può essere realizzato da qualsiasi produttore.

Devo generare i file Gerber se invio un messaggio ODB++?

No, ODB++ è un dataset di fabbricazione completo a sé stante, che include tutti gli strati e i dati di foratura, quindi non sono necessari file Gerber separati. Invia ODB++ se la tua fabbrica lo supporta; altrimenti invia un set Gerber completo più il file di foratura.