Як генерувати файли Gerber для виробництва друкованих плат

Файли Gerber – це дані, що пошарово зберігаються на фабриці для складання плати, а їх правильна генерація – це крок між готовим проєктом та придатним для виробництва замовленням. Процес схожий у всіх інструментах EDA – створюйте файл Gerber для кожного шару плюс файл свердління з ЧПУ, а потім перевіряйте їх, але деталі та налаштування за замовчуванням відрізняються, і невеликі помилки тут призводять до реальних затримок. У цьому посібнику пояснюється, як створити повний, правильний набір Gerber, що перевірити перед його надсиланням та як Highleap Electronics перевіряє ваші дані перед складанням.

1. Які файли складають повний пакет Gerber?

Повний пакет Gerber — це один файл Gerber на шар — кожна мідь, шар паяльної маски та шар шовкографії, а також шари контуру плати та пасти — разом із файлом для свердління з ЧПУ, який визначає кожен отвір. Без повного набору виробник не може зібрати вашу плату, а відсутній шар (найчастіше файл паяльної маски або пасти) є однією з найпоширеніших причин зупинки розгляду цінової пропозиції.

Для плати, яка також буде зібрана, файл Gerbers та свердління об'єднується з даними складання: специфікацією матеріалів з номерами деталей виробника, файлом центроїда (pick-and-place) та кресленням складання. Багато заводів зараз також приймають ODB++ , єдиний інтелектуальний набір даних, який об'єднує всю інформацію про шари та свердління та усуває значну частину неоднозначності назв шарів, яку можуть створювати звичайні Gerbers. Повне уявлення про те, що потрібно виробнику, наведено в цьому огляді файлів дизайну друкованих плат.

2. Як генерувати файли Gerber в Altium, KiCad та EAGLE

Щоб згенерувати гербери, скористайтеся функцією виробничого виводу вашого інструменту EDA — Fabrication Outputs (Виходи виробництва) в Altium, Plot (Побудова) в KiCad або CAM Processor (Процесор CAM) в EAGLE — виберіть шари для експорту, а потім окремо згенеруйте файл свердління NC. Послідовність дій однакова в усіх інструментах; назви меню та значення за замовчуванням відрізняються:

• Дизайнер Altium. Відкрийте друковану плату, потім Файл → Вихідні дані → Файли Gerber; виберіть одиниці вимірювання та точність, виберіть шари та окремо згенеруйте свердло з ЧПУ.
• КіКад. У редакторі друкованих плат виберіть Файл → Побудувати, щоб вивести гербери для вибраних шарів, а потім «Створити файли свердління». KiCad також містить вбудований переглядач (GerbView) для перевірки результату.
• ОРЕЛ. Використовуйте CAM-процесор зі стандартним завданням RS-274X CAM; зверніть увагу, що за замовчуванням експортується лише верхній шовкографічний друк, тому додайте нижній шовкографічний друк, якщо вашій платі це потрібно.

Яким би інструментом ви не користувалися, принцип однаковий: експортуйте кожен необхідний шар плюс файл свердління в сучасному форматі з однаковими налаштуваннями. Ті самі стандартні файли дозволяють будь-якому виробнику створювати плату незалежно від інструменту проектування, і варто розуміти ширшу роль CAM -інженера , який отримує ваші дані, оскільки його робота полягає в тому, щоб перетворити саме ці файли на збірку.

3. Налаштування експорту Gerber, що запобігають помилкам виробництва

Налаштування експорту, що запобігають помилкам: використання формату RS-274X (або X2), встановлення узгоджених одиниць вимірювання та достатньої десяткової точності, включення всіх необхідних шарів та вирівнювання файлу свердління з тим самим початком відліку, що й Gerbers. Більшість проблем з «неправильною платою» пов'язані з одним із цих налаштувань, а не з самим проектом. Зробіть це правильно:

• Формат. Використовуйте сучасний RS-274X (або новіший X2), який вбудовує дані діафрагми, а не застарілі формати, що потребують окремих файлів діафрагми.
• Одиниці вимірювання та точність. Вибирайте дюйми або міліметри послідовно для всіх файлів, з достатньою точністю до десяткових одиниць для ваших найкращих функцій — невідповідність одиниць вимірювання може масштабувати всю дошку.
• Повний набір шарів. Експортуйте кожен шар міді, маски, шовкографії, пасти та контуру; переконайтеся, що жоден з них не вимкнено за замовчуванням.
• Вирівнювання свердла. Згенеруйте свердло з ЧПУ з того ж початку координат, щоб отвори суміщалися з міддю.

Віддавайте перевагу ODB++, якщо ваша фабрика його підтримує, оскільки об'єднання даних в один набір даних дозволяє уникнути цілого класу помилок найменування шарів та вирівнювання, які можуть виникнути через втрачені файли Gerber.

4. Як перевірити файли Gerber перед надсиланням

Завжди відкривайте згенеровані Gerber-матриці в незалежному переглядачі перед надсиланням і переконайтеся, що всі шари присутні, нічого не дзеркально відображено, свердло вирівняно з контактними площадками, а контур плати правильний. Внутрішній попередній перегляд вашого EDA-пристрою відрізняється від того, що фактично отримує завод, тому швидка зовнішня перевірка — це найдешевша гарантія в усьому робочому процесі. Перевірте:

• Усі шари присутні — кожен шар міді, маски та шовкографії експортовано належним чином.
• Без дзеркальних шарів — верхній шовкографічний друк зчитується правильно зверху.
• Вирівнювання свердла — отвори приземляються на свої контактні площадки з розумними розмірами.
• Правильний контур і масштаб — дошка має правильний розмір і має вирізи там, де це передбачено.

Якщо ви помітили дзеркальний шар або відсутню маску, ви перетворюєте відірвану партію на двохвилинне виправлення. Детальніше про те, чому це важливо, та глибший огляд самого формату можна знайти в повному посібнику з файлів Gerber.

5. Поширені помилки файлів Gerber та як їх виправити

Найпоширенішими помилками Gerber є відсутній шар, дзеркальний шар, невідповідність одиниць вимірювання або масштабу, неправильно вирівняний файл свердління та відсутні отвори із застарілого формату — і майже всі вони є помилками налаштувань експорту, а не недоліками проектування. Оскільки вони невидимі всередині вашого інструмента CAD і відображаються лише у переглядачі або на виробництві, знання виправлення для кожної з них економить час на повторне обертання:

Єдина звичка, яка запобігає майже всьому цьому, полягає в тому, щоб відкривати експортований набір у незалежному переглядачі та перевіряти шари, дзеркалювання, вирівнювання свердління та контур перед надсиланням. Перехід на ODB++ повністю усуває категорії відсутньої діафрагми та назви шарів, оскільки дані об'єднуються в один інтелектуальний набір даних. Решта проблем — і багато з тих, які Gerber не можуть показати, як-от граничні відстані — виявляються перевірками DFM виробника до того, як плата буде сконструйована.

6. Як Highleap перевіряє ваші Gerbers перед будівництвом

Highleap відкриває та перевіряє ваші дані Gerber та свердління перед початком побудови — підтверджуючи наявність усіх шарів, відсутність дзеркальних відбитків, вирівнювання свердловин та придатність проекту до виробництва — потім позначає все, що може спричинити затримку. Це друга сітка безпеки на додаток до вашої власної перевірки за допомогою засобу перегляду, а для конфіденційних проектів це приватна внутрішня перевірка, а не публічне завантаження.

Звідти ті ж перевірені файли керують виготовленням і, де потрібно, складанням, тому обидва працюють з однієї редакції. Огляд технологічності перед складанням виявляє проблеми, які самі по собі Gerber не виявляють, такі як граничні відстані або посадкове місце, яке не призведе до належного складання. Надішліть чистий, перевірений за допомогою візуалізації набір Gerber (або ODB++) з файлом свердління, контуром плати, розташуванням елементів та кількістю, і кошторис та складання продовжаться без суперечок через складання "під ключ".

7. Генерація файлів Gerber. Найчастіші запитання

Як відкрити та переглянути файли Gerber?

Завантажте повний набір у програму перегляду Gerber — багато інструментів EDA включають її (KiCad має GerbView), а також існують автономні та онлайн-переглядачі. Накладіть усі шари плюс файл свердління під час реєстрації, потім перемикайте шари та перемикайте вигляд зверху/знизу для перевірки.

Що означає RS-274X і чим він відрізняється від RS-274D?

RS-274X – це сучасний «розширений» формат Gerber, який вбудовує визначення апертури в кожен файл. Старіший RS-274D вимагав окремого списку апертур, що було частим джерелом помилок, тому RS-274D застарів і не повинен використовуватися.

Чи варто мені заархівувати файли Gerber перед надсиланням?

Так — упакуйте повний набір шарів та файл свердління разом в один стиснутий архів, щоб нічого не втратилося та не розділилося під час передачі. Зберігайте стандартні назви файлів вашого інструменту та додайте коротку карту шарів, якщо якісь назви неочевидні.

Чи є файл для свердла частиною Gerbers чи є окремим?

Це окремий файл для свердління з ЧПУ (Excellon), не шар Gerber, але він є частиною повного пакету обробки. Він повинен мати той самий початок координат, що й Gerber, щоб отвори правильно збігалися з міддю.

Чи можу я створювати файли Gerber за допомогою безкоштовного програмного забезпечення?

Так — KiCad — це безкоштовний програмний продукт з відкритим вихідним кодом, який експортує стандартні файли Gerber та drill, як і безкоштовні рівні кількох інших інструментів. Оскільки вихідні дані стандартизовані, плату, розроблену у вільному програмному забезпеченні, може зібрати будь-який виробник.

Чи потрібно мені генерувати Gerbers, якщо я надсилаю ODB++?

Ні — ODB++ — це повний набір даних для виробництва, який об'єднує всі шари та дані свердління, тому вам не потрібні окремі Gerber-файли. Надсилайте ODB++, якщо ваш завод його підтримує; в іншому випадку надішліть повний набір Gerber-файлів плюс файл свердління.