Полное Руководство по Gerber для Начинающих

О Полное Руководство по Gerber, В секции вопросов очень часто спрашивают о Gerber-файле.

Как преобразовать проект Eagle в Gerber-файл?
Как создать Gerber?
Что такое файл расширения?

Поэтому мы подготовили руководство, которое поможет вам стать экспертом в этой области.
Давайте начнём.

https://youtu.be/GKl8XsOAbfA

1. Вектор Печатной Платы в Файле Gerber

1. 1 Итак, Что Такое Печатные Платы (ПП)?

В первую очередь, печатные платы – это платы, изготовленные из прочного изоляционного материала, на которых установлены схемы для электронных компонентов (например, резисторы, ИС, конденсаторы). Схемы, установленные на платах, обычно рисуются с использованием таких проводящих материалов, как, к примеру медь. Поверх них накладываются дополнительные слои схем либо изоляционного материала.

Как я успел сказать во вступлении, они являются основой почти всей современной электроники. Именно поэтому вам стоит знать о платах как можно больше. Изобретение ПП и Интегральных Схем (ИС) было настоящей революцией, которая привела к уменьшению размеров современной электротехники.  

1.1.1 Нужны Ли Вам ПП? 

Несмотря на то, что ПП впервые начали использоваться в далеком 1936 году (Harper, 2004), трудно представить любой современный коммерчески жизнеспособный гаджет/проект, в котором эти платы не использовались бы. Возможно, вы уже успели заметить, что ПП являются основой любого современного электронного устройства. Поэтому, если вы хотите изучать электронику или заниматься её производствам, вам волей-неволей придется изучать ПП.

1.2 Что Означает “Gerber” или “Файловый Формат Gerber”?

По данным UCAMCO (компании, которой в настоящее время принадлежат права на Файловый формат Gerber), “Формат файла Gerber” – это стандарт хранения или передачи данных ПП. Его также можно описать как открытый векторный формат ASCII для представления двухмерных двоичных изображений. Файл Gerber описывает и передает составляющие изображения ПП, такие как количество медных слоев, паяльные маски и многие другие подобные атрибуты.   

Файлы Gerber также выступают в качестве входных файлов для устройств создания ПП, таких как фотоплоттеры и аппараты Автоматизированного Оптического Контроля (АОК), для печати или сравнения изображений печатных плат для различных устройств.

1.2.1 Форматы Файлов Gerber

Существует три поколения файлов Gerber:

• Стандартный Gerber или RS-274-D – старый формат файлов Gerber
• Расширенный Gerber или RS-274X
• Gerber X2 – формат нового поколения

Подробнее о каждом из этих форматов вы сможете узнать в Разделе 3. А пока давайте попробуем разобраться с простыми определениями.

1.3 Связь Gerber с ПП 

Мы уже успели поговорить о деталях ПП и их важности. Мы также попытались в двух словах объяснить, что такое файлы Gerber. Из этих двух определений видно, что файлы Gerber – это эскизы ПО, которые используются для передачи информации о составе печатных плат. Отличие состоит в том, что приложения занимаются обработкой файлов, в то время как ПП непосредственно содержит сами компоненты.  

Следующие разделы уделят больше внимания структуре Gerber-файлов и методам работы с ними.

Примечание:

     ►Важно отметить, что изначально печатные платы создавались без помощи программного обеспечения CAD и CAM. Следовательно, логично заключить, что ПП не ограничиваются платами, созданными в приложении CAM.

С возросшим спросом на ПП, появилась необходимость в создании производственных стандартов. Gerber возник как стандарт, способный упростить процесс разработки ПП. Поэтому давайте разберемся, что же означает понятие “Gerber”.

     ►В 2014 году, UCAMCO объявили Стандартный Gerber “технически устаревшим” и сделали Расширенный Gerber приоритетным форматом. Это было сделано, так как определения диафрагмы Стандартного формата не были стандартизированы. 

2. Файл Gerber 

2.1 Что Такое Файловый Формат Gerber?

Файл Gerber – это файл, который содержит информацию необходимую для производства ПП. Как вы могли заметить, формат файла Gerber – это, по сути, стандарт, определяющий двоичные 2D-изображения с использованием открытого векторного формата ASCII.

Современные файлы Gerber могут также включать метаданные (данные о других составляющих внутри файла), таких как паяльная маска, количество слоев меди и прочей важной при печати платы информации.

ПП создаются из файлов Gerber 274-X и файлов сверления с ЧПУ. Каждый файл соответствует одному слою физической платы – наложение элементов, верхний сигнальный слой, нижний сигнальный слой, слои припойной маски и т. д.

Поскольку на сегодняшний день существует множество версий файлов ПП, во избежание конфликта версий, мы требуем от наших клиентов предоставлять полный набор файлов Gerber и файлов для сверления с ЧПУ.

При отправке файлов Gerber, не лишним будет прикрепить текстовый файл, который содержит соответствующие требования и объяснения, отсутствующие в файлах Gerber.

Подобная информация, которую порой сложно идентифицировать представляет собой цвета паяльной маски и шелкографии, штрафные требования (если имеются), покрытие контактных пластин, толщину платы и вес меди.  

Также это могут быть требования относительно слотов и срезов ПП. Располагать подобную информацию лучше в механическом слое или текстовом файле.

Параметры настройки Gerber дают вам возможность на свое усмотрение настроить опции вывода Gerber-файлов.

Изначально Gerber был стандартом, который служил для инженеров своего рода ориентиром при производстве печатных плат. Однако он обобщал важную информацию, вместо её конкретизации.

Но в тоже время стандарты Gerber не устанавливали четких принципов производства, которые могли бы ограничить процесс изготовления ПП. В результате он стал широко использоваться инженерами и разработчиками для создания схем печатных плат.

2.1.1 Вот Почему Вам Не Стоит Пренебрегать Gerber …

В 2015 году UCAMCO подсчитали, что девять из десяти производимых ПП используют формат файла Gerber. В связи с ростом производства электронных устройств, возросло и количество производимых ПП.

Это требует постоянного и непрерывного улучшения Gerber-файлов. Теперь, из-за этой постоянной потребности в улучшении текущего дизайна и эффективности, знание файлов Gerber может сделать ваши навыки в области ПП более актуальными.

2.2 Программа Просмотра Файлов Gerber 

Программа Просмотра ФайловGerber – это приложение, помогающее просматривать содержимое файлов Gerber. В данный момент на рынке существует несколько похожих программ.

Некоторые из них требуют установки Some of these tools work by installation (как большая часть традиционного ПО), но остальные работают онлайн. Они позволяют загружать файлы и просматривать файлы Gerber в Интернете.

2.2.1 Ключевые Особенности при Выборе Программы для Просмотра Файлов Gerber 

Чтобы выбрать подходящую программу просмотра, вам стоит учесть три следующие особенности:

1. Поддержка современных файловых форматов: идеальное средство для просмотра файлов Gerber должно поддерживать современные форматы файлов, такие как HPGL/HPGL-2 и Excellon, а также прочие актуальные форматы.
2. Поддержка точности при просмотре: такой инструмент также должен поддерживать функции масштабирования и направляющих сеток, чтобы вы с легкостью могли вносить необходимые правки.
3. Совместимость с принтерами: программа для просмотра файлов Gerber обязана иметь совместимость с разными принтерами. Кроме того, она должна поддерживать различные варианты печати.

2.2.2 Лучшие Инструменты Просмотра

Из всех доступных на рынке инструментов для просмотра Gerber-файлов следующие три имеют наиболее высокий рейтинг:

2.2.3 Online Gerber Viewer

Online Gerber – это бесплатное средство, позволяющее вам просматривать и при необходимости исправлять ошибки в файлах Gerber. Оно довольно легкое и не требует установки на мощный и производительный компьютер.

Поддерживает как форматы Excellon 1 и 2, так и Gerber274X. Также средство позволяет вам масштабировать изображение платы в случае, если необходимо внести правки.  

Одна из причин по которой вы полюбите Online Gerber – это отсутствие ограничений для незарегистрированных пользователей, чего не имеют другие подобные программы.

2.3 EasyEDA Gerber Viewer

EasyEDA – это отличная онлайн-программа для просмотра Gerber-файлов, в которой есть почти все функции инструмента Online Gerber. Но в отличии от Online Gerber, EasyEDA позволяет вам просматривать слои загруженной/импортированной ПП, масштабировать и окрашивать их.

Она также обладает статистическими функциями, которые позволяют сравнивать формы и размеры отверстий платы. По окончании работы, EasyEDA предложит вам поделиться файлами с помощью URL-адреса.

2.4 Numerical Innovation Gerber Viewer

Numerical Innovation просто великолепно. Это средство обладает всеми необходимыми функциями, о которых мы говорили чуть выше и по сути является идеальным приложением для просмотра Gerber-файлов. Нужна чёткость? Есть. Как насчёт возможности увеличить изображение?

Готово. Поддержка файловых форматов? Есть. Честно говоря, работать с Numerical – само удовольствие. И Eagle, и Altium генерируют простые в использовании файлы. Для начинающих это средство будет просто незаменимо.

В следующем разделе мы поговорим о доступных расширениях Gerber-файлов и увидим, как с этими файлами можно работать.

3. Расширения Файлов Gerber (.gbr /.GBR)

В основном, файлы Gerber ассоциируют с расширением “.gbr” или .”GBR”. Однако, такие расширения как “.GBX”, “.Top”, и “.BOT” тоже используются для Gerber-файлов.

И даже в этом случае расширение «.gbr» не относится исключительно к файлам ПП. Иногда его используют и другие приложения, такие как GIMP для обозначения файлов кисти растровых изображений.

3.1 Откуда Такое Разнообразие?

Что ж, вы все еще помните о тех трёх форматах файлов Gerber? Отсюда берет свое начало история их расширений. Давайте начнём:

3.1.1 Стандартный Gerber (Или RS-274-D)

Это была самая старая форма репрезентации Gerber-файла, разработанный Gerber Systems Corp, в качестве формата Числового Управления (ЧУ), для управления фотоплоттерами 1960-х и 1970-х годов. RS-274-D поддерживает основные возможности построения графиков. Но он не определяет координаты и границы рисунка (Electronic Industries Association, 1979).

Со временем Стандартный Gerber стал непопулярным и в конце концов был отозван разработчиками в 2014 году. И тем не менее именно Стандартный Gerber дал начало расширению “.gbr”.

3.1.2 Расширенный Gerber (Или RS-274-X из семейства X—Gerber)

Этот формат был представлен компанией UCAMCO в 1998 году. Он использует команды ASCII, доступные к прочтению человеком, которые объединяются для создания двухмерной векторной графики. X-Gerber также использует метаданные для определения графики. Он ассоциируется с расширениями “.gbr” и “.gbx”.

3.1.3 Gerber X2

Это самый современный формат файлов Gerber format. Он содержит улучшения всех функций своих предшественников. Этот файловый формат поддерживает все сторонние расширения вроде “.top” и “.bot.” Он совместим с большинством современных CAM программ.

Теперь, когда мы уже коснулись программ, которые помогают в прочтении Gerber-файлов настало время поработать руками и разобраться, как работать с этими файлами. Вы готовы? 5, 4, 3, 2, 1…

4. Работа С Файлами Gerber

4.1 Создание Файла Gerber с Помощью Eagle 3.55

Этот раздел шаг за шагом научит вас, как использовать Eagle для создания или конвертации файлов Gerber и Excel.

Выбор надежного производителя – важный момент, после завершения процесса дизайна. Вот несколько факторов, которые стоит учитывать:

   1. Могут ли они быстро проверить ваш дизайн на наличие недостатков и ошибок?

   2. Могут ли они удовлетворить ваши требования относительно дизайна?

   3. Срок выполнения, Качество и Цена являются приемлемыми.

4.1.1 Файл Gerber

Прежде чем мы прейдем к следующему шагу, вам необходимо загрузить еще один файл определения: файл САМ.

EAGLE предоставляет файл CAM задания, который создаст Gerber-файл для двухслойной платы в два счёта. Пожалуйста, следуйте инструкции:

Для начала скачайте следующие файлы:

   1, eagle to gerber1.doc;(39.5 KB)

   2, Eagle user brochure.pdf; (289 KB)

   3, IPC-a-600.pdf(1.50 MB)

1. Выведите вашу плату на экран.

Вы можете сделать это с помощью Контрольной Панели Eagle, нажав Файл/Открыть/Плата и выбрав плату, которую будете использовать.

2. Щелкните по значку на верхней Панели инструментов с надписью ULP.

Когда появится диалоговое окно выбора ULP-файла, выберите файл DRILLCFG.ULP из каталога ULP. В течение пары секунд вы увидите сообщение, что ULP готов.

3. Теперь щелкните по значку с надписью CAM задания.

Это откроет экран CAM Processor. Теперь нажмите Файл/Открыть/Задание (если вас попросят сохранить “Modified Job”, нажмите НЕТ) и выберите САМ задание GERBER.CAM из каталога CAM и нажмите OK.

4. Нажмите на кнопку Process Job.

Вы увидите 2 сообщения. В первом будет написано: “Удалить файл $$$ после обработки”, так как это фиктивный файл, нажмите ОК. Во втором сообщении вы увидите следующее: “Активно несколько сигнальных слоев”, также нажмите ОК. В зависимости от размера и сложности платы обработка может занять от нескольких минут до пары часов.

5. Когда CAM Processor прекращает все процессы, значит он завершил обработку.

Этот процесс создает несколько файлов с тем же названием, что и у вашей платы, но с другими расширениями:

   .WHL Aperture Wheel File.PLC Silk Screen Component side

   .CMP Copper Component side        .STC Solder Stop mask Component side

   .SOL Copper Solder side          .STS Solder Stop mask Solder side

Далее вам необходимо заархивировать следующие файлы и передать их производителю ПП 

Gerber-файлы	Расширение
Top (copper) Layer	.GTL
Bottom (copper) Layer	.GBL
Top Overlay	.GTO
Bottom Overlay	.GBO
Top Paste Mask	.GTP
Bottom Paste Mask	.GBP
Top Solder Mask	.GTS
Bottom Solder Mask	.GBS
Keep-Out Layer	.GKO
Drill Drawing	.GD1
Drill Guide	.GG1
Internal Plane Layer1,2,…,16	.GP1, .GP2, … , .GP16

* Файл GTP не нужен для изготовления ПП, потому что он используется для создания трафарета (если в вашем дизайне были детали SMD).

4.1.2 Файлы Excellon

(Убедитесь, что вы выполнили шаг 1 и шаг 2, прежде чем перейти к файлам Excellon)

• Непосредственно из CAM processor нажмите Файл/Открыть/Задание и выберите CAM задание EXCELLON.CAM из каталога CAM, затем кликните OK.
• Теперь нажмите на небольшую кнопку Process. Это запустит процесс создания EXCELLON файла. Обычно этот процесс занимает несколько секунд.
• Следующие файлы будут созданы по завершению обработки:

.DRL Tool Rack File .DRD Excellon. Output.DRI Drill Information file

ИКОНКИ

CAM Processor User Language Program (ULP)

Добавление Слоев в существующий GERBER.CAM файл

(Отсылается к странице 86 руководства к EAGLE 3.55.

Первая страница этого документа научит вас создавать все необходимые Gerber-файлы для двухслойной платы. Но из-за возросшего спроса на платы с двумя и более слоями, мы решили добавить следующий материал.

Изначально GERBER.CAM самостоятельно генерирует отверстия, необходимые для двухсторонней платы. Изменяя процесс обработки Gerber.CAM, вы можете с легкостью добавить больше шагов в CAM processor, чтобы использовать дополнительные слои.

Давайте начнем:

1. На Контрольной Панели EAGLE нажмите Файл/Открыть/Плата и выберите нужную плату.

2. Нажмите на иконку CAM processor.

3. Теперь нажмите Файл/Открыть/Задания и выберите файл GERBER.CAM из каталога CAM. Если Eagle предлагает вам сохранить текущий процесс, нажмите НЕТ.

4. Обратите внимание на поле SECTION в окне CAM processor. Если секция “Generate a wheel file” не отображается, нажмите на стрелку внизу секции и выберите Generate a Wheel File.

5. С правой стороны экрана CAM processor вы увидите список слоев. Отметьте дополнительные слои, которые вы хотите: любые внутренние слои или нижние слои шелкографии (BPlace и BName). НЕ СНИМАЙТЕ ОТМЕТОК С ДРУГИХ СЛОЕВ. Нажмите Файл/Сохранить задание, чтобы сохранить, то, что мы уже сделали. Я бы посоветовал назвать это CAM задание иначе, к примеру “4Layer.cam”)

6. После выбора слоев, нажмите на стрелочку рядом с надписью SECTION и после выберите самый нижний параметр Solder Stop Mask SOL.

7. Нажмите кнопку ADD. Eagle попросит вас назвать новую секцию, которую вы создаете. Можете назвать ее на свое усмотрение, например inner POWER PLANE VCC, INNER SIGNAL Layer 2 или BOTTOM SILK SCREEN). По завершении нажмите ОК.

8. Теперь выберите соответствующий слой для этой секции. Внутренний слой мощности (например, $GND) самостоятельно выбирает только этот слой. Если это нижний слой шелкографии, то отметьте слои Dimension, BPlace, и BName. Если это обычный сигнальный слой, объедините его с PAD и VIA, НО УБЕДИТЕСЬ, ЧТО НЕ ОТМЕЧЕНЫ ДРУГИЕ СЛОИ.

9. Измените имя на выходе. Используйте таблицу внизу в качестве примера.

10. Создайте новую секцию для каждого нового слоя. Повторите шаги 7, 8, 9 и 10 для каждого нового слоя.

Перейдите к шагу 4 на странице 1.

Слои	Расширение
Supply Layer	Supply layer only ($GND).GND
Signal Layer	Signal layer, Pad, Via.LY3
Bottom Silk screen	Dimension, Bplace, Bname.PLS

4.2 Как Экспортировать Файлы Gerber Files Из Altium Designer

4.2.1 Создать Gerber

1: Выберите “File”, >> “Fabrication Outputs” >> “Gerber files”

2: в диалоговом окне выберите параметры измерения ПП.

3: Выберите слои: для двухслойной платы, уберите галочки со слоев G1, G2, G3 ….

4: Отметьте параметр Embedded Apertures

5: Как только вы убедитесь, что все параметры верны, нажмите “OK” чтобы создать Gerber.

4.2.2 Создание Excellon

1: Выберите “File”, >> “Fabrication Outputs” >> “NC Drill files”

2: Настройте параметры в соответствии таковым у Gerber-файла и нажмите “OК”, чтобы создать.

3: Переместите все файлы в архив .zip и отправьте их производителю.

4.3 Конвертация Файлов Gerber (“.gbr”) в файлы “.pcb”

4.3.1 Что Такое Файлы “.pcb”?

В двух словах, файлы в расширении “.pcb” ассоциируются с файлами, созданными программой CAD (Computer Aided Design). После проектирования схемы через программу вроде ULTIUM Designer, в этих файлах сохраняется информация, используемая при создании печатных плат.

4.3.2 Почему Это Так Важно?

Хотя инженерам и удобно работать с данными в PCB формате, так как его легче понять; производителям ПП могут понадобиться дополнительные указания к работе, вроде сверления. Эти параметры могут помешать успешному производству WellPCB. Мы предоставим вам комплексное обслуживание и высококачественные продукты. Вы можете отправить нам необходимые документы, и мы сразу же вышлем вам прайс-лист! Чего же вы ждете? Мы больше 10 лет занимаемся производством ПП.

4.3.3 Как Мне Их Конвертировать? : 12 Основных Шагов (С помощью LinkCAD)

• Сначала, загрузите LinkCAD с их официального вебсайта.
• Далее установите ее на свой компьютер (как любую другую программу). Вы получите доступ пятидневный бесплатный доступ к программе.
• Запустите LinkCAD.
• В открывшемся окне нажмите “Import Format” и выберите формат файла PCB (формат, который вы хотите конвертировать) из раскрывшегося списка.
• Выберите “Gerber” из списка “Export Format”.
• Уберите отметку с “Skip options”.
• Отметьте опцию “Ignore text” в окне “GDSII Import Options”.
• Отметьте необходимые изменения в появившемся окне “Export Options”.
• Выберите на своем компьютере “PCB” файл для конвертации.
• Нажмите кнопку “Next” в появившемся окне и подождите, пока файл конвертируется.
• Проверьте папку с оригинальным “PCB” файлом на наличие конвертированных Gerber-файлов.
• Если все в порядке, нажмите “Finish” и закройте программу.

Заключение

Итак, вы наконец освоили процесс создания файла Gerber, который поможет донести вашу идею до WellPCB. Мы предоставим вам комплексное обслуживание и высококачественные продукты. Вы можете отправить нам необходимые документы, и мы сразу же вышлем вам прайс-лист! Чего же вы ждете? Занимаясь производством ПП более десяти лет, мы не единожды сталкивались с трудностями на пути. Первым испытанием было изучение соответствующего ПО Computer Aided Manufacturing (CAM).

Это осложнение часто сопровождалась отсутствием списка отверстий или инструментов. Кроме того, задачу осложняла проблема совместимости программ САМ.

Однако, с течением времени этот процесс стал гораздо проще. Благодаря усовершенствованиям, внесенным в программные приложения CAM и репрезентацию таких файловых форматов, как Gerber; разработчики и дизайнеры теперь могут создавать ПП из заранее подготовленных данных.

Это создает интересную петлю, электроника зависит от ПП, ПП зависит от Gerber-файлов. Итак, для существования электроники должны существовать ПП, для их существования Gerber дизайн должен быть выше всяких похвал.

Для совершенствования файлов Gerber, должен быть спрос на улучшение электроники. Видите? Заметили эту забавную петлю? Вот почему будущее электроники будет неразрывно связано с Gerber-файлами. Что же еще вы можете сделать, кроме как освоить все самостоятельно?

Я уверен, что эта вам понравится эта часть.

Возможно, после прочтения этого руководства у вас развилось желание узнать больше о файлах Gerber и ПП. Перейдите на наш официальный вебсайт и просмотрите нашу коллекцию хитростей и уловок, которые помогут вам стать настоящим профи.

Кроме того, если вам удастся создать индивидуальную ПП для вашего проекта, можете смело выставить нам счёт. Мы будем рады протянуть вам руку помощи в начале вашего знакомства с Gerber.