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Gerber扩展文件简介

Gerber扩展文件简介|  手推车

您是否曾经看过一块印刷电路板,想知道制作一块电路板到底需要什么?在本文中,我们通过回答一系列主要关心的问题来解释Gerber和Gerber Extended Files,这是印刷电路板的蓝图。我们相信您想知道的有关Gerber文件的任何事情都与以下词语有关。

什么是Gerber文件?

Gerber或Gerber扩展文件是电子行业中用于存储和传达设计蓝图的标准文件格式。它们通常用于传达有关印刷电路板制造规格的信息。Gerber文件的核心就像电子制造业的PDF。您是否曾在骨头骨折的情况下在医院接受过X射线检查?您完全可以将Gerber文件想象成真实PCB的X射线图像。X射线图像仅显示骨骼的组织方式,而Gerber文件则指示电路在PCB中的引线方式。

什么是Gerber文件? |  Gerber文件定义|  手推车

美国信息交换标准码(ASCII)字符指定Gerber文件中的信息。由于计算机只能将信息理解为数字集,因此ASCII代码可以用作非数字符号(例如“ A”或@符号)的数字表示。

在创建Gerber文件时,Gerber文件使用ASCII字符串作为向称为“光绘机”的机器调出指令的方式,该机器将指令用作通过控制光源在胶片上曝光图片的方式。 ,这是PCB制造过程中的领先步骤之一

Gerber格式文件如何工作?

PCB制造和Gerber文件

那么,如何在PCB制造中使用Gerber文件?在减法的PCB制造方法中,PCB始于一侧或两侧都用铜包裹的基板材料片。Gerber文件用于提供PCB铜在工艺结束时应保留在何处的图片。

Gerber文件的使用方式  手推车

然后使用该图片指导创建通道以从板上除去铜,仅留下实际PCB使用的导电迹线。标准惯例是在没有铜的区域使用清晰的标记,在实际的铜迹线上使用黑色的标记。但这并不止于此。一旦标记出铜迹线,就可以在其上覆盖如阻焊层和丝印层之类的层。Gerber文件还将包含这些其他层的图片,电路板钻孔位置的表示,甚至是电路板尺寸的指定。

由于Gerber文件包含的信息太多,因此PCB Houses最多可以获取9个文件-尽管它们仅制作两层PCB。示例包括:
•电路板顶部的
铜走线•电路板下面的铜走线
•顶层的阻焊层
图片
•底层的阻焊层图片•丝网印刷成像顶层
•底层的丝印成像
•所有钻孔的坐标及其属性
•实体板的轮廓,其中标出了所有加工操作,例如刻痕,开槽和内部切口
•简单文本自述文件,说明所有文件的用途

Gerber文件的后期设计流程

多种软件应用程序导致创建Gerber文件的方法不同,包括Cadence和Altium Designer。设计完成后,光电绘图仪将Gerber转移到PCB上。照相绘图仪将每个文件打印在一张胶片上。

每个PCB层和随附的阻焊层都有自己的薄片,因此,一个简单的两层PCB至少需要四层薄膜-一层和一层分别用于顶部和底部走线层,一层对应于阻焊层。

印刷后,光绘仪在排列好的胶片上打一个“套准孔”。定位孔用作将薄膜碎片对准铜层和基板层的导向,因此薄膜覆盖基板面板。

然后,由一层紫外线硬化的化学物质组成的感光膜覆盖PCB蓝图。这种被称为“抗蚀剂”的胶卷使PCB制造商可以获得与Gerber文件中的照片完全匹配的照片。

一旦使用较早的定位孔将抗蚀剂和基板层对齐,它们就会接收一束紫外线,该紫外线穿过薄膜的半透明部分,从而使光致抗蚀剂硬化。这表明铜迹线的区域应保留为通路。相比之下,黑色墨水可防止任何光线进入不应硬化的区域,以便以后可以将其除去。

对于包括阻焊层和丝网印刷层在内的每一层都重复此过程。在设计Gerber文件并将其传输到PCB时,设计师需要考虑两个注意事项。

1.遗留问题

Gerber文件格式最初用于驱动数控照片绘图仪。当今的PCB打印机与现代的激光打印机更加吻合-Gerber文件格式并不是为处理而设计的,当文件与当前的光栅绘图仪一起使用以打印PCB时,这会引起问题:
•孔数据可能不存在,因为用于PCB制造的原始光电绘图仪没有钻孔。Excellon数控文件可用于扩充Gerber数据,但即使这样也不完整-不能区分通孔,盲孔或埋孔。读取数据的技术人员也不知道它们是正确偏移还是使用正确的刻度。
•没有功能定义或文件映射。Gerber文件本身没有任何内容告诉CAM技术人员是顶部文件,底部文件还是镜像文件。这就是为什么大多数当前Gerber文件都包含README的原因。

2.制造设计(DFM)问题

Gerber文件无法读取PCB的“意图”。也没有保护措施可以防止PCB设计人员构建很难甚至在功能上无法创建的PCB。PCB技术人员需要注意的最常见错误之一是缺少文件,但其他错误包括:
•将丝网印刷到PCB焊盘上
•将PCB的特征太靠近PCB的轮廓
•钻两次孔,使得他们不必要的大

常见的PCB技术员错误|  手推车

只要设计人员和技术人员意识到这些问题和其他问题,Gerber文件格式就可以并且将用于将来的PCB设计和制造。

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RS-274D和RS-274X文件格式有什么区别?

由于当今的激光照相绘图仪将ASCII Gerber文件更像是现代图像文件,因此为什么不切换到PostScript这样的当前格式呢?答案是有点不对劲-现代照相绘图仪使用Gerber文件格式,因为大多数计算机辅助设计/绘图软件都以这种格式创建文件,而大多数计算机辅助软件则以Gerber格式创建文件,因为现代照相绘图仪使用它。

两种文件格式可以成为Gerber文件类型:
•RS-274D:RS-274D是两种Gerber文件格式标准中的较旧版本,它在两个单独的Gerber文件中分布单个层的信息。
•RS-274X:这是两种文件格式中的较新版本,RS-274X允许将单个图层的所有信息存储在一个文件中。

实际上这是什么意思?与RS-274X文件相比,由于其孔径文件的包装,RS-274D文件更容易出错。用于PCB制造的Aperture文件有多种类型,但是几乎所有文件都是其原始软件的专有文件,这意味着负责计算机辅助制造(CAM)的工程师必须手动键入它们。由于Gerber文件包含人类无法轻易阅读的ASCII文本,因此这是一个漫长且耗时的过程。

另一方面,对于工程师来说,使用RS-274X文件格式要简单得多。在RS-274X中,光圈文件作为文件数据的一部分嵌入,因此无需手动输入。使用RS-274X可使PCB设计人员在单个文件中定义基本代码块,例如宏,焊盘形状和线宽,而RS-274D则要求将这些块作为单独的文件。

RS-274X文件格式的优点|  手推车

RS-274X的起源源于对Gerber格式更大的灵活性的需求。随着激光/光栅照相绘图仪的出现,PCB制造商和设计人员能够使Gerber格式更加灵活,因此可以更好地满足持续的PCB设计要求。为了使文件格式与照相绘图仪的发展保持一致,EIA于1991年推出了RS-274X文件格式。

RS-274X文件格式允许设计人员以三种方式之一对任何形状进行成像-全垫,长轨迹或在平面或多边形上。由于光圈定义不需要照片图像上的物理轮,因此制造商可以在必要时提取CAD文件。现在,光圈和宏定义已作为标准输出包含在Gerber文件中,而以前它们是分开的文件。

1991年推出的RS-274X使其成为用于传输PCB层数据的标准文件格式。但是,某些PCB设计人员仍在使用RS-274D文件格式,尤其是当他们必须设计或复制较旧样式的PCB时。因此,来自可靠的PCB制造商的专业工程师仍然可以做些事情来弥补RS-274D的缺点。例如,面对RS-274D格式时,PCBCart的工程师通常手动输入D-Code以获取设计文件的完整内容。

如何为照片绘图仪翻译ASCII码?

不管格式如何,可以通过Gerber文件的ASCII代码将四种类型的指令传递给光绘仪:
•配置参数:以RS-274X标准中的%符号开头,此命令控制着图形的各个部分。渲染过程,包括颜色选择。
•宏和孔径定义:用于定义PCB的不同部分的形状。宏处理特殊的几何图形,例如徽标,注册标记或其他复杂形式。孔径用于确定大多数PCB上使用的焊盘的形状和厚度。
•绘图命令:四种样式之一-闪烁,线条,多边形填充和圆弧。
•每个功能的坐标信息:以XY格式表示。

Gerber文件的优缺点是什么?

与现有的其他文件格式一样,Gerber文件格式也有其优缺点。优点包括:
•易于构建和使用的
文件格式之一
•当今正在使用的最常见文件格式之一•由免费的文件查看软件支持

缺点包括:
•需要多个文件,具体取决于格式
•所有文件在制造前都需要检查

还有其他使用的文件格式。Gerber文件格式的主要竞争对手是ODB ++格式,该格式在其单文件性质方面具有优势-一个ODB ++文件包含堆叠PCB层,钻出必要的孔并执行任何遮罩所需的所有部件。

Gerber文件替代|  手推车

ODB ++也有其优点和缺点。像Gerber文件一样,ODB ++文件是常见的,要进行质量检查,并在制造程序中进行DFM检查。但是,可能会使制造商选择Gerber之上的ODB ++的原因之一就是易于导入到选定的制造商中,尤其是与Gerber的ASCII输出相比。

ODB ++的主要问题在于,它比Gerber更为复杂,因此在编码时可能更容易出错。另外,它被设计为不同的图像格式,这意味着某些可以使用Gerber .gbr文件的制造商可能无法使用ODB ++文件格式。

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