Pliki Gerber

Gerbery to ustandaryzowany format plików używany w branży elektronicznej dla projektów płytek drukowanych (PCB). Wykorzystywany jest zarówno przez konstruktorów, jak i producentów obwodów do precyzyjnego przekazywania informacji o pożądanych parametrach PCB. Każda z warstw płytki jest osobnym plikiem w formacie Gerber. Otrzymujemy zatem: pliki warstwy miedzi, pliki warstwy soldermaski, pliki warstwy opisu, a także pliki wierceń oraz plik obrysu zewnętrznego PCB. Pliki takie są generowane przy użyciu oprogramowania do projektowania obwodów drukowanych (EDA- Electronic Design Automation), na przykład: Altium Designer, KiCad lub Eagle.

Pliki Gerber – standardy

Istnieje kilka standardów plików Gerber, które rozwijały się wraz z coraz bardziej zawansowanymi projektami PCB.

Najpopularniejsze standardy plików Gerber to:

• Gerber RS-274-D – standard obecnie wycofywany z użytku. Zakładał on ręczne definiowanie apertur, które musiały być dostarczane w osobnym pliku. Był to prosty format ACSCI składający się tylko z poleceń oraz współrzędnych XY.
• Gerber RS-274-X – standard wprowadzony w latach 90., obecnie najczęściej stosowany w branży elektronicznej. Zawiera w sobie wszystkie potrzebne opisy warstwy dla płytki drukowanej oraz nie wymaga przesłania dodatkowych plików apertur¹. Format ten wspiera również bardziej zaawansowane funkcje, takie jak wypełnienia poligonów².
• Gerber X2 – standard powstały w 2014 roku. Jest to wersja standardu RS-274-X zawierająca dodatkowe dane o lokalizacji warstw, padach, kontroli impedancji itd. Dzięki zastosowanemu nowemu standardowi komunikacja producenta z klientem może zostać ograniczona przez lepsze zrozumienie projektu.

Nazewnictwo plików Gerber w standardzie RS-274-X

Pliki Gerber w swoim rozszerzeniu definiują daną warstwę lub funkcję. Zastosowanie odpowiednich nazw plików minimalizuje ryzyko błędów podczas produkcji. Poniżej przykładowe rozszerzenia dla plików Gerber, mogą się one różnić w zależności od programu EDA, w którym został przygotowany projekt PCB:

• GTS / GBS – warstwa maski lutowniczej,
• GTL / GBL – warstwa miedzi,
• GTO / GBO - opisy komponentów (silkscreen),
• GKO – obrys PCB,
• GM1 – warstwa mechaniczna zawierające np. frezowanie,
• DRL - plik wierceń w formacie Excellon.

Programy do obsługi plików Gerber

Większość programów do projektowania płytek drukowanych posiada dedykowane moduły umożliwiające przeglądanie plików Gerber po ich wygenerowaniu. W niektórych z nich możemy także, w ograniczonym stopniu, edytować pliki po ich wygenerowaniu. Na rynku istnieją także programy wykorzystywane przez producentów PCB, które pozwalają przygotować produkcję PCB z otrzymanych przez klienta Gerberów. Zawierają one w sobie funkcje Design for Fabrication (DFF), które pozwalają zweryfikować projekt pod kątem wymagań producenta oraz pozwalają na wychwycenie ewentualnych błędów w projekcie np. nie połącznie ścieżki do padu SMD. Poniżej kilka przykładowych programów do obsługi plików Gerber:

• Gerbv – darmowe oraz open-source’owe narzędzie do przeglądanie plików Gerber. Dostępne także dla systemu Linux,
• KiCad moduł Gerber Viewer – darmowe narzędzie do projektowania PCB, posiada w sobie moduł do generowania plików oraz ich przeglądania. Program wspiera także pliki w standardzie Gerber X2, umożliwiając wyświetlanie metadanych,
• Altium Designer moduł CAMtastic – jedno z najbardziej zaawansowanych narzędzi do projektowania PCB posiada wbudowany moduł do weryfikacji oraz edycji plików Gerber. Za pomocą moduł CAMtastic możemy np. przygotować panel do produkcji automatycznej,
• CAM350 – profesjonalne narzędzie wykorzystane przez producentów PCB do przygotowania produkcji. Program ten posiada m.in. funkcje Design for Fabrication, pozwalające wykryć błędy przed startem produkcji PCB.

Najczęstsze błędy w plikach

Podczas generowania plików oraz wysłania ich do producenta obwodów drukowanych mogą wystąpić różne komplikacje, które będą skutkować błędami przy wykonaniu PCB lub przy późniejszym uruchomieniu modułów. Do najczęstszych błędów należą:

• brakujące warstwy – jest to jeden z najczęstszych problemów, może skutkować np. wyprodukowaniem PCB wielowarstwowego bez wewnętrznych warstw lub bez otworów, w zależności od tego, jaka warstwa została pominięta,
• użycie dwóch jednostek miar – zastosowanie dwóch różnych jednostek miar – metrycznych i calowych dla plików Gerber i wierceń mogą skutkować wyprodukowaniem PCB o niewłaściwym rozmiarze lub z niepoprawnie wywierconymi otworami,
• brak zdefiniowanego stack-up’u – jeżeli nie zamieścimy informacji o stosie warstw w plikach, producent wyprodukuje PCB na standardowym laminacie, co może powodować błędy podczas uruchomienia aplikacji np. w torze radiowym.

W celu uniknięcia błędów zaleca się przed wysłaniem plików skorzystać z narzędzi do weryfikacji projektu.

Podsumowanie

Obwody drukowane stają się coraz bardziej zawansowane w swej technologii. Dzięki zastosowaniu standardów dla plików Gerber w procesie projektowania i produkcji PCB, konstruktor może mieć pewność, że otrzyma płytkę drukowaną taką, jaką zaprojektował.

¹ Plik w którym definiuje się kształt oraz rozmiar elementów PCB np. padów.

² Poligon to obszar miedzi na PCB wykorzystywany do tworzenia połączeń, tak jak w przypadku klasycznego projektowania ścieżek. Może posiadać nieregularne kształty umożliwiając większą swobodę w projektowaniu, a także poprawiając integralność sygnału oraz rozprowadzanie temperatury w układzie elektronicznym. Ułatwia proces produkcji PCB. Najczęściej spotykany jest w postaci pola masy GND, bądź zasilania.