วิธีการสร้างไฟล์ Gerber สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

ไฟล์ Gerber คือข้อมูลแบบทีละชั้นที่โรงงานผลิตใช้ในการสร้างแผงวงจรของคุณ และการสร้างไฟล์ Gerber อย่างถูกต้องเป็นขั้นตอนระหว่างการออกแบบที่เสร็จสมบูรณ์และการสั่งผลิต กระบวนการนี้คล้ายกันในเครื่องมือ EDA ต่างๆ — สร้างไฟล์ Gerber สำหรับแต่ละชั้น รวมถึงไฟล์เจาะ NC จากนั้นตรวจสอบความถูกต้อง — แต่รายละเอียดและค่าเริ่มต้นจะแตกต่างกัน และข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ในขั้นตอนนี้อาจทำให้เกิดความล่าช้าอย่างมาก คู่มือนี้จะอธิบายขั้นตอนการสร้างชุดไฟล์ Gerber ที่สมบูรณ์และถูกต้อง สิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนส่ง และวิธีที่ Highleap Electronics ตรวจสอบข้อมูลของคุณก่อนการผลิต

1. ไฟล์ใดบ้างที่ประกอบกันเป็นแพ็กเกจ Gerber ที่สมบูรณ์?

ไฟล์ Gerber ที่สมบูรณ์ประกอบด้วยไฟล์ Gerber หนึ่งไฟล์ต่อหนึ่งเลเยอร์ — ทุกเลเยอร์ทองแดง เลเยอร์มาสก์บัดกรี และเลเยอร์ซิลค์สกรีน รวมถึงเลเยอร์โครงร่างบอร์ดและเลเยอร์วางสาร — พร้อมด้วยไฟล์เจาะ NC ที่กำหนดตำแหน่งรูทุกรู หากไม่มีไฟล์ครบชุด โรงงานผลิตบอร์ดจะไม่สามารถผลิตบอร์ดของคุณได้ และเลเยอร์ที่ขาดหายไป (ส่วนใหญ่มักเป็นไฟล์มาสก์บัดกรีหรือไฟล์วางสาร) เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้การเสนอราคาล่าช้า

สำหรับแผงวงจรที่ต้องประกอบนั้น ไฟล์ Gerber และไฟล์เจาะรูจะถูกรวมเข้ากับข้อมูลการประกอบ ได้แก่ รายการวัสดุที่มีหมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต ไฟล์จุดวาง (centroid) และแบบร่างการประกอบ ปัจจุบันโรงงานผลิตหลายแห่งยังยอมรับODB++ซึ่งเป็นชุดข้อมูลอัจฉริยะชุดเดียวที่รวมข้อมูลเลเยอร์และข้อมูลการเจาะรูทั้งหมดไว้ด้วยกัน และขจัดความกำกวมในการตั้งชื่อเลเยอร์ที่อาจเกิดขึ้นจากไฟล์ Gerber ทั่วไป ภาพรวมทั้งหมดของสิ่งที่ผู้ผลิตต้องการนั้นครอบคลุมอยู่ในบทสรุปเกี่ยวกับไฟล์ออกแบบ PCBนี้

2. วิธีการสร้างไฟล์ Gerber ใน Altium, KiCad และ EAGLE

ในการสร้างไฟล์ Gerber ให้ใช้ฟังก์ชันการส่งออกข้อมูลสำหรับการผลิตของเครื่องมือ EDA ของคุณ — Fabrication Outputs ใน Altium, Plot ใน KiCad หรือ CAM Processor ใน EAGLE — เลือกเลเยอร์ที่จะส่งออก จากนั้นสร้างไฟล์เจาะ NC แยกต่างหาก ขั้นตอนการทำงานโดยหลักการแล้วจะเหมือนกันในทุกเครื่องมือ เพียงแต่ชื่อเมนูและค่าเริ่มต้นจะแตกต่างกัน:

• อัลเทียม ดีไซเนอร์ เปิดไฟล์ PCB จากนั้นไปที่ ไฟล์ → ผลลัพธ์การผลิต → ไฟล์ Gerber เลือกหน่วยและความแม่นยำ เลือกเลเยอร์ และสร้างดอกสว่าน NC แยกต่างหาก
• KiCad ในโปรแกรมแก้ไข PCB ไปที่ File → Plot เพื่อสร้างไฟล์ Gerber สำหรับเลเยอร์ที่เลือก จากนั้นเลือก “Generate Drill Files” KiCad ยังมีโปรแกรมดูไฟล์ GerbView ในตัวเพื่อตรวจสอบผลลัพธ์อีกด้วย
• นกอินทรี ใช้โปรแกรมประมวลผล CAM กับงาน CAM มาตรฐาน RS-274X โปรดทราบว่าโดยค่าเริ่มต้นจะมีการส่งออกเฉพาะลายสกรีนด้านบนเท่านั้น ดังนั้นหากแผงวงจรของคุณต้องการลายสกรีนด้านล่าง ให้เพิ่มลายสกรีนด้านล่างเข้าไปด้วย

ไม่ว่าคุณจะใช้เครื่องมือใด หลักการก็เหมือนกัน: ส่งออกทุกเลเยอร์ที่จำเป็น รวมถึงไฟล์เจาะรู ในรูปแบบที่ทันสมัย ​​ด้วยการตั้งค่าที่สม่ำเสมอ ไฟล์มาตรฐานเดียวกันนี้เองที่ทำให้โรงงานผลิตแผงวงจรสามารถสร้างแผงวงจรได้โดยไม่คำนึงถึงเครื่องมือออกแบบ และบทบาทที่สำคัญของวิศวกร CAMที่รับข้อมูลของคุณนั้นควรค่าแก่การทำความเข้าใจ เพราะงานของพวกเขาคือการเปลี่ยนไฟล์เหล่านี้ให้กลายเป็นชิ้นงานจริง

3. การตั้งค่าการส่งออก Gerber ที่ช่วยป้องกันข้อผิดพลาดในการผลิต

การตั้งค่าการส่งออกที่ช่วยป้องกันข้อผิดพลาด ได้แก่: ใช้รูปแบบ RS-274X (หรือ X2), ตั้งค่าหน่วยให้สม่ำเสมอและมีความแม่นยำทศนิยมที่เพียงพอ, รวมเลเยอร์ที่จำเป็นทั้งหมด และจัดตำแหน่งไฟล์เจาะรูให้ตรงกับจุดกำเนิดเดียวกับไฟล์ Gerber ปัญหา "แผงวงจรผิด" ส่วนใหญ่มักเกิดจากการตั้งค่าเหล่านี้มากกว่าตัวการออกแบบเอง ตั้งค่าเหล่านี้ให้ถูกต้อง:

• รูป ใช้ RS-274X รุ่นใหม่ (หรือ X2 รุ่นใหม่กว่า) ซึ่งฝังข้อมูลรูรับแสงไว้ในตัว แทนที่จะใช้รูปแบบเก่าที่ต้องใช้ไฟล์รูรับแสงแยกต่างหาก
• หน่วยและความแม่นยำ เลือกใช้หน่วยนิ้วหรือมิลลิเมตรให้สม่ำเสมอในทุกไฟล์ โดยมีความแม่นยำทศนิยมเพียงพอสำหรับรายละเอียดปลีกย่อยที่สุดของคุณ เพราะการใช้หน่วยที่ไม่ตรงกันอาจทำให้ขนาดของแผงวงจรทั้งหมดผิดเพี้ยนไปได้
• ชุดเลเยอร์ครบชุด ส่งออกเลเยอร์ทองแดง หน้ากาก ซิลค์สกรีน เพสต์ และเส้นขอบทั้งหมด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเลเยอร์ใดถูกปิดใช้งานโดยค่าเริ่มต้น
• การจัดแนวดอกสว่าน สร้างดอกสว่าน NC จากจุดกำเนิดเดียวกัน เพื่อให้รูเจาะตรงกับแผ่นทองแดง

หากโรงงานผลิตของคุณรองรับ ควรเลือกใช้ ODB++ เนื่องจาก1การรวมข้อมูลไว้ในชุดข้อมูลเดียวจะช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดเกี่ยวกับการตั้งชื่อเลเยอร์และการจัดเรียงที่มักเกิดขึ้นกับไฟล์ Gerber ที่แยกเป็นชุดๆ

4. วิธีตรวจสอบไฟล์ Gerber ก่อนส่ง

ควรเปิดไฟล์ Gerber ที่สร้างขึ้นในโปรแกรมดูไฟล์อิสระก่อนส่งเสมอ และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีเลเยอร์ครบถ้วน ไม่มีส่วนใดกลับด้าน รูเจาะตรงกับแผ่นรอง และโครงร่างของแผงวงจรถูกต้อง การแสดงตัวอย่างภายในของเครื่องมือ EDA ของคุณอาจไม่เหมือนกับสิ่งที่โรงงานได้รับจริง ดังนั้นการตรวจสอบภายนอกอย่างรวดเร็วจึงเป็นการประกันความปลอดภัยที่คุ้มค่าที่สุดในขั้นตอนการทำงานทั้งหมด ตรวจสอบ:

• มีทุกชั้น — ทุกชั้นของทองแดง หน้ากาก และซิลค์สกรีนถูกส่งออกไปตามที่คาดไว้
• ไม่มีเลเยอร์สะท้อน — ภาพพิมพ์สกรีนด้านบนอ่านได้ถูกต้องจากด้านบน
• การจัดแนวดอกสว่าน — รูที่ตกลงบนแผ่นรองมีขนาดที่เหมาะสม
• โครงร่างและมาตราส่วนที่ถูกต้อง — กระดานมีขนาดที่เหมาะสมและมีช่องเจาะตามที่ต้องการ

การตรวจพบเลเยอร์ที่สะท้อนหรือมาสก์ที่หายไปในขั้นตอนนี้ จะช่วยเปลี่ยนงานพิมพ์ที่ต้องทิ้งไปทั้งหมดให้กลายเป็นการแก้ไขภายในสองนาที รายละเอียดว่าทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ และการเจาะลึกรูปแบบไฟล์เอง สามารถดูได้ในคู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับไฟล์ Gerber

5. ข้อผิดพลาดทั่วไปของไฟล์ Gerber และวิธีแก้ไข

ข้อผิดพลาด Gerber ที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ เลเยอร์หายไป เลเยอร์สะท้อน หน่วยหรือมาตราส่วนที่ไม่ตรงกัน ไฟล์เจาะที่ไม่ตรงแนว และช่องเปิดที่หายไปจากรูปแบบที่ล้าสมัย ซึ่งเกือบทั้งหมดเป็นข้อผิดพลาดในการตั้งค่าการส่งออก ไม่ใช่ข้อบกพร่องในการออกแบบ เนื่องจากข้อผิดพลาดเหล่านี้มองไม่เห็นในโปรแกรม CAD ของคุณ และจะปรากฏเฉพาะในโปรแกรมดูภาพหรือที่โรงงานผลิต การรู้วิธีแก้ไขสำหรับแต่ละข้อผิดพลาดจะช่วยประหยัดเวลาในการผลิตซ้ำ:

วิธีง่ายๆ ที่ช่วยป้องกันปัญหาเหล่านี้ได้เกือบทั้งหมด คือ การเปิดไฟล์ที่ส่งออกในโปรแกรมดูไฟล์อิสระ และตรวจสอบความถูกต้องของเลเยอร์ การสะท้อนภาพ การจัดแนวรูเจาะ และโครงร่างก่อนส่ง การเปลี่ยนไปใช้ODB++จะช่วยขจัดปัญหาเรื่องช่องเปิดที่หายไปและการตั้งชื่อเลเยอร์โดยสิ้นเชิง เนื่องจากข้อมูลถูกรวมไว้ในชุดข้อมูลอัจฉริยะชุดเดียว ส่วนปัญหาที่เหลืออยู่ — และอีกหลายปัญหาที่ไฟล์ Gerber แสดงไม่ได้ เช่น ระยะห่างขอบ — จะถูกตรวจสอบโดยการตรวจสอบ DFM ของผู้ผลิต ก่อนที่จะสร้างแผงวงจร

6. Highleap ตรวจสอบแบบร่าง Gerber ของคุณอย่างไรก่อนทำการผลิต

Highleap จะเปิดและตรวจสอบไฟล์ Gerber และข้อมูลการเจาะของคุณก่อนทำการสร้างชิ้นงาน — เพื่อยืนยันว่าเลเยอร์ทั้งหมดมีอยู่ครบถ้วน ไม่มีส่วนใดกลับด้าน รูเจาะตรงกัน และแบบสามารถผลิตได้ — จากนั้นจะแจ้งเตือนหากมีสิ่งใดที่อาจทำให้เกิดปัญหา นี่คือระบบตรวจสอบความปลอดภัยอีกชั้นหนึ่ง นอกเหนือจากการตรวจสอบโดยโปรแกรมดูไฟล์ของคุณเอง และสำหรับแบบที่เป็นความลับ การตรวจสอบนี้จะเป็นการตรวจสอบภายในแบบส่วนตัว ไม่ใช่การอัปโหลดสู่สาธารณะ

จากนั้นไฟล์ที่ได้รับการตรวจสอบแล้วชุดเดียวกันนี้จะขับเคลื่อนกระบวนการผลิต และหากจำเป็น ก็รวมถึงการประกอบชิ้นส่วนด้วย ดังนั้นทั้งสองส่วนจึงทำงานจากเวอร์ชันเดียวกันการตรวจสอบความสามารถในการผลิต ก่อนการสร้าง จะช่วยตรวจจับปัญหาที่ไฟล์ Gerber เพียงอย่างเดียวไม่สามารถเปิดเผยได้ เช่น ระยะห่างที่จำกัด หรือรูปแบบการประกอบที่ไม่สมบูรณ์ ส่งชุดไฟล์ Gerber ที่สะอาดและได้รับการตรวจสอบโดยผู้ดู (หรือ ODB++) พร้อมไฟล์เจาะรู โครงร่างบอร์ด การจัดเรียงชั้น และจำนวน แล้วการเสนอราคาและการผลิตจะดำเนินต่อไปโดยไม่ต้องมีการส่งไปมาหลายรอบผ่าน กระบวนการประกอบ แบบครบวงจร

7. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการสร้างไฟล์ Gerber

ฉันจะเปิดและดูไฟล์ Gerber ได้อย่างไร?

โหลดไฟล์ทั้งหมดลงในโปรแกรมดูไฟล์ Gerber — เครื่องมือ EDA หลายตัวมีโปรแกรมนี้ให้ (KiCad มี GerbView) และยังมีโปรแกรมดูไฟล์แบบสแตนด์อโลนและแบบออนไลน์ให้เลือกใช้ ซ้อนทับเลเยอร์ทั้งหมดรวมถึงไฟล์ดอกสว่านให้ตรงกัน จากนั้นสลับเลเยอร์และมุมมองด้านบน/ด้านล่างเพื่อตรวจสอบ

RS-274X หมายถึงอะไร และแตกต่างจาก RS-274D อย่างไร?

RS-274X เป็นรูปแบบไฟล์ Gerber “แบบขยาย” ที่ทันสมัย ​​ซึ่งฝังค่ารูรับแสงไว้ในแต่ละไฟล์ ส่วน RS-274D รุ่นเก่าต้องใช้รายการค่ารูรับแสงแยกต่างหาก ซึ่งเป็นสาเหตุของข้อผิดพลาดบ่อยครั้ง ดังนั้น RS-274D จึงล้าสมัยและไม่ควรใช้

ฉันควรบีบอัดไฟล์ Gerber เป็นไฟล์ Zip ก่อนส่งหรือไม่?

ใช่แล้ว — ควรบรรจุชุดเลเยอร์ทั้งหมดและไฟล์เจาะไว้ในไฟล์บีบอัดเดียวกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ข้อมูลสูญหายหรือแยกจากกันระหว่างการส่ง ใช้ชื่อไฟล์มาตรฐานของเครื่องมือของคุณ และหากชื่อไฟล์ใดไม่ชัดเจน ควรแนบแผนผังเลเยอร์แบบย่อไว้ด้วย

ไฟล์เจาะรูเป็นส่วนหนึ่งของไฟล์ Gerber หรือแยกต่างหาก?

นี่คือไฟล์เจาะ NC (Excellon) แยกต่างหาก ไม่ใช่เลเยอร์ Gerber แต่เป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจการผลิตที่สมบูรณ์ ต้องมีจุดกำเนิดเดียวกันกับไฟล์ Gerber เพื่อให้รูเจาะตรงกับแผ่นทองแดงอย่างถูกต้อง

ฉันสามารถสร้างไฟล์ Gerber ด้วยซอฟต์แวร์ฟรีได้หรือไม่?

ใช่แล้ว KiCad เป็นซอฟต์แวร์ฟรี โอเพนซอร์ส และส่งออกไฟล์ Gerber และไฟล์เจาะรูมาตรฐาน เช่นเดียวกับเวอร์ชันฟรีของเครื่องมืออื่นๆ อีกหลายตัว เนื่องจากผลลัพธ์เป็นมาตรฐาน แผงวงจรที่ออกแบบด้วยซอฟต์แวร์ฟรีจึงสามารถนำไปผลิตได้โดยผู้ผลิตรายใดก็ได้

ฉันจำเป็นต้องสร้างไฟล์ Gerber หรือไม่ หากฉันส่งข้อมูลในรูปแบบ ODB++?

ไม่ — ODB++ เป็นชุดข้อมูลการผลิตที่สมบูรณ์ในตัวอยู่แล้ว โดยรวมเอาข้อมูลเลเยอร์และข้อมูลการเจาะทั้งหมดไว้ด้วยกัน ดังนั้นคุณจึงไม่จำเป็นต้องส่งไฟล์ Gerber แยกต่างหากอีก ส่ง ODB++ หากโรงงานผลิตของคุณรองรับ หรือไม่ก็ส่งชุดไฟล์ Gerber ทั้งหมดพร้อมไฟล์ข้อมูลการเจาะมาด้วย