Что такое гербер файлы
Создание производственных Gerber-файлов для изготовления плат из проектов Altium Designer
В данной статье рассказано, что такое файлы Gerber, их история и назначение для производства печатных плат и рассмотрено получение файлов Gerber из проектов плат Altium Designer.
Подробно рассмотрены настройки экспорта файлов Gerber и рекомендации по их выбору.
В процессе разработки печатной платы каждый сталкивается с тем, что в результате проектирования необходимо передать комплект производственных Gerber-файлов для последующего изготовления платы.
Формирование Gerber-файлов, это ответственная операция, в результате которой необходимо обращать внимание на требования изготовителя плат. Чтобы помочь в работе с созданием Gerber-файлов, Altium Designer включает в себя возможности управления процессом создания, о котором пойдет речь в данной статье.
Существует много форматов файлов, по которым выполняется производство платы, но самые основные это Gerber RS-274X, Gerber X2, NC Drill, IPC-2581 и ODB++. Самым популярным форматом, который используется по умолчанию во всех САПР проектирования печатных плат является формат Gerber RS-274X.
Этот формат полностью описывает изображение топологического рисунка который стал отраслевым стандартом и используется для изготовления подавляющего большинства (порядка 90%) печатных плат, разработанных во всем мире. Altium Designer позволяет выполнять экспорт файлов во всех вышеописанных форматах.
История формата RS-274
Формат файлов Gerber был разработан корпорацией Gerber Systems (сегодня Ucamco) в 1960-х годах. Формат был основан на подмножестве цифрового стандарта, известного как EIA RS-274-D. В 1980 году Gerber Systems опубликовала спецификацию под названием «Gerber Format: подмножество EIA RS-274-D; справочник по формату данных».
Этот формат, широко известный как Gerber RS-274D, или Standard Gerber, вскоре получил широкое распространение и стал де-факто стандартным форматом для векторных фотоплоттеров. В 1998 году Gerber Systems была приобретена Barco и включена в их подразделение PCB, Barco ETS, которое сегодня известно как Ucamco. Для поддержки новых растровых плоттеров Barco собрал все варианты из коллекции форматов Gerber в единый стандартный формат изображений, известный как Extended Gerber, или GerberX. Данное руководство обрисовало в общих чертах формат Gerber RS-274X, который мы используем сегодня.
Хронология развития формата GerberX
Экспорт файлов в Altium Desinger
По завершению проектирования печатной платы необходимо сформировать производственные файлы. Для этого можно воспользоваться средством пакетного формирования выходной документации OutputJob (*.OutJob) и включить вывод Gerber-файлов в него. Либо в документе платы выбрать соответствующую команду через главное меню File » Fabrication Outputs » Gerber Files. После чего, необходимо выполнить настройки экспорта Gerber-файлов в соответствующем диалоговом окне Gerber Setup.
Запуск экспорта Gerber-файлов
В открывшемся окне Gerber Setup необходимо задать конфигурацию Gerber-файлов. На первой вкладке General задать единицы измерения и формат вывода Gerber-файлов:
Область №1 Units – единицы измерения – дюймы или миллиметры. При одновременном присутствии в проекте компонентов с миллиметровым и дюймовым шагом, выбор единиц измерения зависит только от эстетического восприятия.
Область №2 Format – формат вывода – количество цифр в координатах элементов печатной платы (площадок, линий и т.п.) до и после десятичной запятой.
Рекомендуем использовать форматы вывода данных для дюймов: 2:4 или 2:5; для миллиметров: 4:4. При использовании второй цифры (кол-во знаков после запятой) менее 4-х, возможно уменьшение зазоров в топологии.
Окно Gerber Setup — вкладка General
Далее переходим к вкладке Layers, в которой необходимо сконфигурировать набор слоев, необходимых для изготовления печатной платы.
Для того, чтобы выбрать слой для передачи его на изготовление необходимо установить «флажки» в столбце Plot в списке слоев Layers To Plot.
В столбце Extension указано расширение файла в соответствии со стандартом Gerber-RS-274X. Для каждого слоя формируется отдельный файл со своим расширением.
Устанавливать «флажки» в столбце Plot в списке слоев Mechanical Layers(s) To All To All Plots не нужно, т.к. это приведет к копированию слоя во все выгружаемые слои.
Для многослойных печатных плат для того, чтобы в переходных отверстиях на всех внутренних слоях присутствовала площадка, необходимо включить параметр Include unconnected mid-layer pads. Это увеличивает надежность переходных отверстий, но при этом увеличивает и стоимость изготовления печатной платы. Компания Резонит рекомендует его включать.
Окно Gerber Setup — вкладка Layers
Столбец Mirror необходимо оставить пустым, т. к. для дальнейшей проверки на технологичность изготовления печатной платы требуется такое же ее представление, как и в проекте, а уже при выводе фотошаблонов производитель отразит зеркально требуемые слои самостоятельно, в зависимости от типа фотоплоттера.
Вкладка Drill Drawing необходима для установления соответствия диаметрам отверстий соответствующих символов для формирования графических карт сверления. Ее мы пропускаем, т. к. на современных производствах сверление выполняется на станках с ЧПУ и в картах сверления нет необходимости.
На вкладке Apertures необходимо включить параметр Embedded apertures (RS274X).
В результате список используемых апертур (набор примитивов) для формирования рисунка печатной платы будет располагаться в начале каждого Gerber-файла.
Окно Gerber Setup — вкладка Apertures
Закончить конфигурирование Gerber-файлов необходимо в вкладке Advanced
Окно Gerber Setup — вкладка Advanced
Для формирования файла с программой сверления в документе платы запускаем команду File » Fabrication Outputs » NC Drill Files
Запуск экспорта NC Drill файлов
В открывшемся диалоговом окне конфигурации программы сверления NC Drill Setup необходимо выполнить ряд настроек.
Единицы измерения (область Units) и Формат вывода (область Format) выбираются аналогично настройкам вывода Gerber-файлов.
Включить параметр Generate separate NC Drill files for plated & non-plated holes. Это позволит сформировать отдельные файлы для металлизированных и не металлизированных отверстий
Файлы с программой сверления имеют расширение txt для сквозных металлизированных и не металлизированных отверстий.
Окно NC Drill Setup
Настройка пути вывода файлов осуществляется в настройках проекта печатной платы, в диалоговом окне Project Options (Project » Project Options) на вкладке Options. В поле Output Path указан путь, по которому формируются все выходные файлы.
Если включить параметр Use separate folder for each output type, то для Gerber-файлов будет создана отдельная подпапка с названием Gerber Output.
Настройка пути вывода Gerber-файлов
В результате выполненных действий в папке Output сформируются все необходимые файлы для производства печатной платы и файлы отчетов:
Name.EXTREP – отчет о наборе Gerber-файлов;
Name.DRR – отчет о программе сверления.
Описание перечня формируемых файлов Gerber
В комплекте сформированных Gerber-файлов все файлы будут иметь различное расширение в зависимости от назначенных им слоям:
G1, G2, etc.
Mid-layer 1, 2, etc.
Описание назначения слоёв:
TopLayer / BottomLayer – слои топологии на верхней и нижней стороне печатной платы.
MidLayer – внутренние сигнальные слои топологии.
Internal Plane Layer – внутренние негативные слои топологии (слои питания).
TopOverlay / BottomOverlay – слои маркировки. Выводить их нужно, если на изготовленной печатной плате требуется соответствующая маркировка на верхней или нижней стороне соответственно.
TopPaste / BottomPaste – слои паяльной пасты для монтируемых на поверхность элементов. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны. Если требуется изготовление трафарета для последующего нанесения пасты, согласуйте с производителем необходимость предоставления этого файла, т. к. чаще всего при производстве трафаретов используются слои топологии.
Keep-Out Layer – слой ограничения размещения топологии на поле печатной плате. Для изготовления печатной платы этот слой не нужен (не нужно его выводить).
Mechanical Layer – слои для работы с конструктивом печатной платы – внешний контур, пазы, пропилы, границы установки компонентов и т. д.
Top / Bottom Pad Master – слои, определенные стандартом файлов Gerber-RS-274X и содержащие в себе информацию только о контактных площадках на монтажных слоях. Для изготовления печатной платы эти слои не нужны (не нужно их выводить).
Для структурирования механических слоев в проекте печатной платы рекомендуем назначать механические слои согласно их типа. Подробнее о типах механических слоев в Altium Designer в документации.
Подготовка производственных файлов. Часть 2.
Файлы Gerber – это стандартный для отрасли формат файлов для производителей печатных плат, который был разработан Gerber Systems Corp, теперь Ucamco, более 35 лет назад.
Формат Гербер можно разделить на две основные категории:
• Стандартный Gerber, или RS-274-D, который позднее был заменен на RS-274X.
• Расширенный Gerber, или RS-274X, широко используемый сегодня.
Разработка стандартного формата Gerber положила конец эпохи производства печатных плат с векторными фото плоттерами, но он быстро потерял популярность с развитием технологии и растущей популярностью растровых плоттеров. Расширенный Гербер был представлен в конце 90х годов, с целью преодолеть ограничения стандартного Гербера.
Стандартный Gerber (RS-274-D)
Стандартный Gerber, или RS-274-D, на настоящий момент является устаревшим и не должен больше использоваться для производства. Современные файлы Gerber должны быть созданы в RS-274X или Расширенном Gerber, версия 2, формате, так как эти файлы предоставляют более дательную и четкую информацию о вашей разработке для целей производства.
Расширенный Gerber (RS-274-X)
Расширенный Gerber 9 файл представляет серии отдельных независимых от разрешения изображений графических объектов. Собирая эти объекты вместе, данный тип файла предлагает объединенное изображение каждого слоя вашей платы, включая определение размеров, форм и локаций реальных компонентов.
Данный файл состоит из коллекции команд, которые контролируют и графическое состояние и графические объекты, используемые для создания изображения слоя вашей печатной платы.
Каждый файл в RS-274-X соответствует одному слою и содержит всю информацию, необходимую для создания этого слоя в его физической форме. Логические команды внутри каждого Гербер файла структурированы и выполнены в линейной манере, и данные команды манипулируют с графическими объектами и изменяют способ из создания. Эти команды можно разделить на два типа:
Данные команды манипулируют с различными графическими объектами, находящимися в каждом Расширенном Gerber файле, включая:
Все перечисленные выше команды и графические объекты взаимодействуют с апертурами в Расширенном Gerber файле, которые являются простыми двумерными геометрическими символами с начальной точкой, используемой для центрирования вдоль перечисленных координат. Существует два вида апертур, включая:
Когда используется апертура, она устанавливается как «текущая апертура» и добавляется к шаблонам. Каждая стандартная апертура используется для создания набора базовых элементов и может быть использована для создания макро апертур.
Вышеприведенные концепции соединяются, чтобы создать полное изображение всех слоев вашей платы, используя полярность. Есть два типа полярности, существующие в Расширенном Гербере, включая:
Полное изображение слоя платы получается после совмещения накладывающихся друг на друга графических изображений в комбинации с обеими этими полярностями.
Расширенный Gerber Версия 2 (X2)
Расширенный Gerber Версия 2, или X2, работает с использованием тех же принципов и концепций, что и Расширенный Гербер, и полностью обратно совместим с оборудованием Расширенного Гербера. Новые возможности в версии X2 включают метаданные для графических работ. Эти метаданные обеспечивают дополнительную информацию и детали о характеристиках компонентов и примеры использования, и помогают производителю беспрепятственно переходить от файлов проекта к физическому процессу изготовления и в конечном итоге сокращает время изготовления и ошибки.
Создание Gerber файлов
Формат 2:4/2:5 требуется, если вы используете решетку менее 1 мил, или объекты имеют разрешение менее 1 мил. Свяжитесь со своим производителем для уточнения точного формата и разрешения.
Каждый отдельный слой будет занесен в отдельный файл Гербер со своими индивидуальным уникальным расширением. Важно подтвердить, что каждый слой экспортируется в соответствующий Гербер файл, так как пропущенный или неправильно размещенный слой может создать проблемы для производственного процесса.
Создание производственных Gerber файлов для изготовления платы
Автор: Игорь Зырин, кандидат технических наук, технический специалист компании Altium, автор в Altium Universe
Существует много форматов файлов, по которым выполняется производство платы, но самые основные это Gerber RS-274X, Gerber X2, NC Drill, IPC-2581 и ODB++. Самым популярным форматом, который используется по умолчанию во всех САПР проектирования печатных плат является формат Gerber RS-274X. Этот формат полностью описывает изображение топологического рисунка который стал отраслевым стандартом и используется для изготовления подавляющего большинства (порядка 90%) печатных плат, разработанных во всем мире. Altium Designer позволяет выполнять экспорт файлов во всех вышеописанных форматах.
История формата RS-274
Формат файлов Gerber был разработан корпорацией Gerber Systems (сегодня Ucamco) в 1960-х годах. Формат был основан на подмножестве цифрового стандарта, известного как EIA RS-274-D. В 1980 году Gerber Systems опубликовала спецификацию под названием «Gerber Format: подмножество EIA RS-274-D; справочник по формату данных». Этот формат, широко известный как Gerber RS-274D, или Standard Gerber, вскоре получил широкое распространение и стал де-факто стандартным форматом для векторных фотоплоттеров. В 1998 году Gerber Systems была приобретена Barco и включена в их подразделение PCB, Barco ETS, которое сегодня известно как Ucamco. Для поддержки новых растровых плоттеров Barco собрал все варианты из коллекции форматов Gerber в единый стандартный формат изображений, известный как Extended Gerber, или GerberX. Данное руководство обрисовало в общих чертах формат Gerber RS-274X, который мы используем сегодня.
Хронология развития формата GerberX
Экспорт файлов в Altium Desinger
По завершению проектирования печатной платы необходимо сформировать производственные файлы. Для этого можно воспользоваться средством пакетного формирования выходной документации OutputJob (*.OutJob) и включить вывод Gerber файлов в него. Либо в документе платы выбрать соответствующую команду через главное меню File » Fabrication Outputs » Gerber Files. После чего, необходимо выполнить настройки экспорта Gerber-файлов в соответствующем диалоговом окне Gerber Setup.
Запуск экспорта Gerber файлов
В открывшемся окне Gerber Setup необходимо задать конфигурацию Gerber-файлов. На первой вкладке General задать единицы измерения и формат вывода Gerber-файлов:
Область №1 Units – единицы измерения – дюймы или миллиметры. При одновременном присутствии в проекте компонентов с миллиметровым и дюймовым шагом, выбор единиц измерения зависит только от эстетического восприятия.
Область №2 Format – формат вывода – количество цифр в координатах элементов печатной платы (площадок, линий и т.п.) до и после десятичной запятой.
Рекомендуем использовать форматы вывода данных для дюймов: 2:4 или 2:5; для миллиметров: 4:4. При использовании второй цифры (кол-во знаков после запятой) менее 4-х, возможно уменьшение зазоров в топологии.
Далее переходим к вкладке Layers, в которой необходимо сконфигурировать набор слоев, необходимых для изготовления печатной платы.
Для того, чтобы выбрать слой для передачи его на изготовление необходимо установить «флажки» в столбце Plot в списке слоев Layers To Plot.
В столбце Extension указано расширение файла в соответствии со стандартом Gerber-RS-274X. Для каждого слоя формируется отдельный файл со своим расширением.
Устанавливать «флажки» в столбце Plot в списке слоев Mechanical Layers(s) To All To All Plots не нужно, т.к. это приведет к копированию слоя во все выгружаемые слои.
Для многослойных печатных плат для того, чтобы в переходных отверстиях на всех внутренних слоях присутствовала площадка, необходимо включить параметр Include unconnected mid-layer pads. Это увеличивает надежность переходных отверстий, но при этом увеличивает и стоимость изготовления печатной платы. Компания Резонит рекомендует его включать.
Столбец Mirror необходимо оставить пустым, т. к. для дальнейшей проверки на технологичность изготовления печатной платы требуется такое же ее представление, как и в проекте, а уже при выводе фотошаблонов производитель отразит зеркально требуемые слои самостоятельно, в зависимости от типа фотоплоттера.
Вкладка Drill Drawing необходима для установления соответствия диаметрам отверстий соответствующих символов для формирования графических карт сверления. Ее мы пропускаем, т. к. на современных производствах сверление выполняется на станках с ЧПУ и в картах сверления нет необходимости.
На вкладке Apertures необходимо включить параметр Embedded apertures (RS274X).
В результате список используемых апертур (набор примитивов) для формирования рисунка печатной платы будет располагаться в начале каждого Gerber-файла.
Закончить конфигурирование Gerber-файлов необходимо в вкладке Advanced
Для формирования файла с программой сверления в документе платы запускаем команду File » Fabrication Outputs » NC Drill Files
Запуск экспорта NC Drill файлов
В открывшемся диалоговом окне конфигурации программы сверления NC Drill Setup необходимо выполнить ряд настроек.
Единицы измерения (область Units) и Формат вывода (область Format) выбираются аналогично настройкам вывода Gerber файлов.
Включить параметр Generate separate NC Drill files for plated & non-plated holes. Это позволит сформировать отдельные файлы для металлизированных и не металлизированных отверстий
Файлы с программой сверления имеют расширение txt для сквозных металлизированных и не металлизированных отверстий.
Окно NC Drill Setup
Настройка пути вывода файлов осуществляется в настройках проекта печатной платы, в диалоговом окне Project Options (Project » Project Options) на вкладке Options. В поле Output Path указан путь, по которому формируются все выходные файлы.
Если включить параметр Use separate folder for each output type, то для Gerber-файлов будет создана отдельная подпапка с названием Gerber Output.
Настройка пути вывода Gerber-файлов
В результате выполненных действий в папке Output сформируются все необходимые файлы для производства печатной платы и файлы отчетов:
Name.EXTREP – отчет о наборе Gerber-файлов;
Name.DRR – отчет о программе сверления.
Описание перечня формируемых файлов Gerber
В комплекте сформированных Gerber файлов все файлы будут иметь различное расширение в зависимости от назначенных им слоям: