Как сгенерировать файлы Gerber для производства печатных плат

Файлы Gerber — это данные, послойно моделирующие плату, которые использует производитель для её изготовления. Правильное создание таких файлов — это промежуточный этап между готовым проектом и заказом на производство. Процесс аналогичен для всех инструментов EDA: создание файла Gerber для каждого слоя плюс файл сверления для ЧПУ, а затем их проверка. Однако детали и настройки по умолчанию различаются, и даже небольшие ошибки приводят к значительным задержкам. В этом руководстве описано, как создать полный и корректный набор файлов Gerber, что нужно проверить перед отправкой и как компания Highleap Electronics проверяет ваши данные перед началом производства.

1. Какие файлы входят в состав полного пакета Gerber?

Полный комплект Gerber-файлов включает по одному Gerber-файлу на каждый слой — каждый слой меди, паяльной маски и шелкографии, а также контур платы и слои пасты — вместе с файлом для сверления отверстий, определяющим каждое отверстие. Без полного комплекта производитель не сможет изготовить вашу плату, а отсутствие слоя (чаще всего файла для паяльной маски или пасты) является одной из наиболее распространенных причин задержки в получении коммерческого предложения.

Для платы, которая также будет собираться, файлы Gerber и файл сверления дополняются данными для сборки: спецификацией материалов с номерами деталей производителя, файлом установки компонентов (центроидом) и сборочным чертежом. Многие производители теперь также принимают ODB++ , единый интеллектуальный набор данных, который объединяет всю информацию о слоях и сверлении и устраняет большую часть неоднозначности в именовании слоев, которую могут создавать обычные файлы Gerber. Полная картина того, что нужно производителю, представлена ​​в этом обзоре файлов проектирования печатных плат.

2. Как создавать файлы Gerber в Altium, KiCad и EAGLE

Для создания файлов Gerber используйте функцию вывода данных для производства в вашем инструменте EDA — «Вывод данных для производства» в Altium, «Печать» в KiCad или «CAM-процессор» в EAGLE — выберите слои для экспорта, а затем отдельно сгенерируйте файл сверления для ЧПУ. По сути, процесс одинаков для всех инструментов; различаются названия меню и значения по умолчанию:

• Альтиум Конструктор. Откройте печатную плату, затем выберите Файл → Выходные данные для изготовления → Файлы Gerber; выберите единицы измерения и точность, выберите слои и создайте отдельное устройство для сверления с ЧПУ.
• КиКад. В редакторе печатных плат выберите Файл → Построение, чтобы вывести файлы Gerber для выбранных слоев, затем выберите «Создать файлы сверления». KiCad также включает встроенную программу просмотра (GerbView) для проверки результата.
• ОРЕЛ. Используйте CAM-процессор со стандартным заданием CAM RS-274X; обратите внимание, что по умолчанию экспортируется только верхняя шелкография, поэтому добавьте нижнюю шелкографию, если она необходима для вашей платы.

Какой бы инструмент вы ни использовали, принцип одинаков: экспортируйте все необходимые слои, а также файл сверления, в современном формате, с согласованными настройками. Одни и те же стандартные файлы позволяют любому производителю изготовить плату независимо от используемого инструмента проектирования — и стоит понимать более широкую роль инженера CAM , который обрабатывает ваши данные, поскольку его задача состоит в том, чтобы превратить именно эти файлы в готовую сборку.

3. Настройки экспорта Gerber, предотвращающие производственные ошибки.

Настройки экспорта, предотвращающие ошибки, следующие: использовать формат RS-274X (или X2), установить согласованные единицы измерения и достаточную точность десятичных знаков, включить все необходимые слои и выровнять файл сверления по тому же началу координат, что и файлы Gerber. Большинство проблем с «неправильной платой» связаны с одной из этих настроек, а не с самой конструкцией. Убедитесь, что они верны:

• Формат. Используйте современный RS-274X (или более новый X2), который включает в себя данные об апертуре, вместо устаревших форматов, требующих отдельных файлов данных об апертуре.
• Единицы измерения и точность. Для всех файлов используйте единицы измерения дюймы или миллиметры с достаточной точностью до десятичных знаков для самых мелких деталей — несоответствие единиц измерения может привести к масштабированию всей доски.
• Полный набор слоев. Экспортируйте все слои меди, маски, шелкографии, пасты и контура; убедитесь, что ни один из них не отключен по умолчанию.
• Выравнивание сверла. Сформируйте сверло с ЧПУ, начиная с той же начальной точки, чтобы отверстия совпадали с медными поверхностями.

Если ваша фабрика поддерживает ODB++, отдавайте предпочтение этому языку, поскольку объединение данных в один набор данных позволяет избежать целого класса ошибок в именовании и выравнивании слоев, которые часто возникают при работе с отдельными файлами Gerber.

4. Как проверить файлы Gerber перед отправкой.

Перед отправкой всегда открывайте сгенерированные файлы Gerber в независимой программе просмотра и убедитесь, что все слои присутствуют, ничего не зеркально отображено, сверление совпадает с контактными площадками, а контур платы правильный. Внутреннее предварительное отображение в вашем инструменте EDA не совпадает с тем, что фактически получает завод, поэтому быстрая внешняя проверка — это самая дешевая страховка во всем рабочем процессе. Проверьте:

• Присутствуют все слои. — Каждый слой меди, маски и шелкографии экспортирован в соответствии с ожиданиями.
• Нет зеркальных слоев — Верхняя шелкография читается правильно сверху.
• выравнивание сверла — отверстия на их площадках имеют разумные размеры.
• Правильный контур и масштаб. — Доска подходящего размера, вырезы сделаны там, где и должны быть.

Обнаружение зеркального слоя или отсутствующей маски в этом месте превращает неудачный пакет в исправление за две минуты. Подробное объяснение того, почему это важно, и более глубокий анализ самого формата содержатся в полном руководстве по файлам Gerber.

5. Распространенные ошибки в файлах Gerber и способы их исправления.

Наиболее распространенные ошибки Gerber — это отсутствие слоя, зеркальное отображение слоя, несоответствие единиц измерения или масштаба, неправильное выравнивание файла сверления и отсутствие отверстий из-за устаревшего формата — и почти все они являются ошибками настроек экспорта, а не недостатками конструкции. Поскольку они невидимы внутри вашей САПР-системы и отображаются только в окне просмотра или на производстве, знание способа исправления каждой из них позволяет избежать повторной настройки:

Единственная привычка, предотвращающая почти все эти проблемы, — это открывать экспортированный набор данных в независимой программе просмотра и проверять слои, зеркальное отображение, выравнивание отверстий и контур перед отправкой. Переход на ODB++ полностью исключает категории отсутствующих апертур и именования слоев, поскольку данные объединены в один интеллектуальный набор данных. Оставшиеся проблемы — и многие из тех, которые не могут быть отображены в файлах Gerber, например, несоответствие размеров — выявляются при проверке DFM производителем до сборки платы.

6. Как Highleap проверяет ваши файлы Gerber перед сборкой.

Перед началом сборки Highleap открывает и проверяет ваши файлы Gerber и данные сверления — подтверждая наличие всех слоев, отсутствие зеркального отображения, выравнивание сверл и пригодность проекта для производства — а затем отмечает все, что может вызвать задержки. Это дополнительная мера безопасности в дополнение к вашей собственной проверке программой просмотра, и для конфиденциальных проектов это частная внутренняя проверка, а не публичная загрузка.

Затем те же проверенные файлы используются для изготовления и, при необходимости, сборки, поэтому оба процесса работают на основе одной версии. Предварительная проверка технологичности сборки выявляет проблемы, которые не обнаруживаются одними только файлами Gerber, такие как недостаточные зазоры или неподходящие для сборки посадочные места. Отправьте чистый, проверенный программой просмотра набор файлов Gerber (или ODB++) с файлом сверления, контуром платы, структурой слоев и количеством, и процесс составления сметы и сборки будет продолжен без лишних переговоров до завершения работ «под ключ».

7. Часто задаваемые вопросы о создании файлов Gerber

Как открыть и просмотреть файлы Gerber?

Загрузите весь набор файлов в программу просмотра Gerber-файлов — многие инструменты EDA включают такую ​​программу (KiCad имеет GerbView), также существуют автономные и онлайн-программы просмотра. Наложите все слои, включая файл сверления, в режиме совмещения, затем переключите слои и вид сверху/снизу для проверки.

Что означает RS-274X и чем он отличается от RS-274D?

RS-274X — это современный «расширенный» формат Gerber, в котором определения апертуры встраиваются в каждый файл. Более старый формат RS-274D требовал отдельного списка апертур, что часто являлось источником ошибок, поэтому RS-274D устарел и не должен использоваться.

Нужно ли архивировать файлы Gerber перед отправкой?

Да — упакуйте весь набор слоев и файл бурения вместе в один сжатый архив, чтобы ничего не было потеряно или разделено при передаче. Сохраняйте стандартные имена файлов вашего инструмента и добавьте краткую карту слоев, если какие-либо имена неочевидны.

Файл сверления является частью файлов Gerber или хранится отдельно?

Это отдельный файл для сверления на станке с ЧПУ (Excellon), а не слой Gerber, но он является частью полного комплекта для изготовления. Он должен иметь ту же точку отсчета, что и файлы Gerber, чтобы отверстия правильно совпадали с медными поверхностями.

Можно ли создавать файлы Gerber с помощью бесплатного программного обеспечения?

Да — KiCad — это бесплатная программа с открытым исходным кодом, которая экспортирует стандартные файлы Gerber и файлы для сверления, как и бесплатные версии ряда других инструментов. Поскольку выходные данные стандартизированы, плату, разработанную с помощью свободного программного обеспечения, может изготовить любой производитель.

Нужно ли мне генерировать файлы Gerber, если я отправляю ODB++?

Нет — ODB++ представляет собой полный набор данных для изготовления, включающий все слои и данные сверления, поэтому вам не нужны отдельные файлы Gerber. Отправляйте ODB++, если ваше производство его поддерживает; в противном случае отправляйте полный набор файлов Gerber плюс файл сверления.