Un file Gerber è l'immagine vettoriale di un singolo layer di un circuito stampato. Il software CAD esporta un file Gerber per ciascun layer: rame superiore (top copper), rame inferiore (bottom copper), ciascun layer interno, solder mask, serigrafia (silkscreen), lamina per pasta saldante e profilo meccanico (board outline). Il produttore carica il pacchetto nel software CAM, ricostruisce il circuito stampato layer per layer e impiega questi dati per generare i phototool, pilotare l'esposizione laser diretta (LDI) e pianificare foratura e fresatura. Il formato Gerber è lo standard industriale più diffuso per i dati di fabbricazione PCB.
Un set di file Gerber da solo non costituisce un ordine completo. I file di foratura (drill data), lo stackup e le specifiche di fabbricazione richiedono file separati. L'esportazione dei file Gerber rappresenta la fase conclusiva del processo di progettazione PCB. Di seguito vengono dettagliati l'impiego operativo dei file Gerber, le differenze tecniche tra RS-274X e Gerber X2, le estensioni convenzionali per layer, i dati accessori indispensabili e le modalità di verifica del pacchetto prima dell'invio in produzione.
Punti chiave
- Un file Gerber descrive l'immagine 2D di un singolo layer del circuito stampato. La produzione della scheda completa richiede l'intero set di file.
- L'Extended Gerber (RS-274X) rappresenta il formato standard di riferimento. Gerber X2 integra attributi che specificano al sistema CAM la funzione di ciascun file e oggetto. Il vecchio formato RS-274-D è obsoleto e non deve essere utilizzato.
- Le estensioni dei file variano a seconda del software CAD. L'estensione è una convenzione di denominazione, non una garanzia: assegnare nomi univoci ai layer o adottare Gerber X2.
- Trasmettere i file Gerber insieme ai file di foratura NC, allo stackup, al disegno costruttivo e, preferibilmente, a una netlist IPC-D-356. ODB++ e IPC-2581 rappresentano formati alternativi che integrano nativamente questi dati.
- Verificare sempre i file esportati con un visualizzatore Gerber prima dell'invio in produzione.
A cosa servono i file Gerber?
I file Gerber trasferiscono i dati grafici del circuito stampato dalla progettazione alla produzione. Presso il produttore, servono a:
- Eseguire il fototracciamento del rame su ciascun layer, tramite pellicole fotografiche (phototool) o laser direct imaging
- Definire le aperture del solder mask e la serigrafia
- Ricavare le aperture dello stencil per la pasta saldante dai layer della pasta
- Definire il profilo della scheda, le asole e le fresature interne
- Eseguire le verifiche DFM (Design for Manufacturing) su larghezza minima delle piste, isolamento e annular ring
- Pianificare la pannellizzazione e formulare l'offerta economica
Gli assemblatori utilizzano gli stessi dati Gerber per progettare gli stencil e confrontare la posizione dei pad con il file di posizionamento dei componenti. I sistemi di preventivazione leggono i Gerber per determinare dimensioni della scheda, numero di layer e densità delle piste; per questo la guida alla stima dei costi del circuito stampato da file Gerber parte proprio da questi file.
RS-274X vs Gerber X2: quale formato Gerber scegliere per il circuito stampato?
Il formato Gerber è gestito da Ucamco e pubblicato come specifica aperta. Nella pratica industriale contano tre versioni.
| Formato | Stato | Contenuto | Quando utilizzarlo |
|---|---|---|---|
| RS-274-D (Standard Gerber) | Obsoleto | Solo coordinate dell'immagine; forme delle aperture conservate in un file wheel separato | Non utilizzare. L'assenza dei dati di apertura causa errori di interpretazione |
| RS-274X (Extended Gerber, X1) | Standard di riferimento attuale | Immagine con definizioni delle aperture integrate, unità di misura e polarità in ciascun file | Accettato da quasi tutti i produttori |
| Gerber X2 | Attuale, raccomandato | RS-274X con attributi aggiuntivi: funzione del file (identificazione del layer), polarità, componenti e attributi degli oggetti come pad e vie | Preferibile quando supportato dal CAD; riduce gli errori di identificazione dei layer |
| Gerber X3 | Estensione attuale | X2 integrato con le informazioni sui componenti per l'assemblaggio | Utile quando l'assemblatore è in grado di elaborarlo; non ancora universale |
Il formato X2 garantisce la retrocompatibilità: un sistema CAM che non riconosce gli attributi interpreta comunque la grafica vettoriale come RS-274X. Il vantaggio operativo principale risiede nell'auto-identificazione della funzione del file: l'assegnazione del tipo di livello (ad esempio il solder mask superiore) non dipende dalla convenzione di denominazione del file. Se il tool CAD supporta X2, generare l'output in questo formato.
Gerber vs ODB++ e IPC-2581
Il formato Gerber descrive la grafica layer per layer. ODB++ e IPC-2581 sono formati dati intelligenti che raggruppano tracciati in rame, forature, stackup, netlist e dati dei componenti all'interno di un unico archivio strutturato. La maggior parte dei produttori, inclusa APTPCB, accetta tutti e tre i formati. Gerber rimane l'opzione con la più ampia portabilità, mentre ODB++ e IPC-2581 azzerano le ambiguità di allineamento e il rischio di file mancanti.
Estensioni dei file Gerber per layer
I diversi software CAD adottano convenzioni differenti per le estensioni. La tabella seguente elenca gli esempi più comuni, indica se il layer è necessario per un tipico circuito stampato rigido e descrive le conseguenze in caso di assenza. Le estensioni mostrate seguono le convenzioni tipiche di Protel/Altium e KiCad; altri strumenti CAD possono differire.
| Layer | Estensioni comuni | Necessario per la fabbricazione? | Se assente |
|---|---|---|---|
| Rame top (Top copper) | .GTL, -F_Cu.gbr | Sì | Impossibile produrre la scheda |
| Rame bottom (Bottom copper) | .GBL, -B_Cu.gbr | Sì su schede a 2 o più layer | Impossibile produrre la scheda |
| Layer di rame interni | .G1, .G2, .GP1, -In1_Cu.gbr | Sì su schede multilayer | Layer mancante o ordine dei layer presunto |
| Solder mask top | .GTS, -F_Mask.gbr | Sì, salvo schede senza solder mask | Il produttore richiede chiarimenti o applica la solder mask su tutta la superficie |
| Solder mask bottom | .GBS, -B_Mask.gbr | Sì, salvo schede senza solder mask | Come sopra |
| Serigrafia top | .GTO, -F_Silkscreen.gbr | Opzionale | Nessuna legenda; ispezione dell'assemblaggio più complessa |
| Serigrafia bottom | .GBO, -B_Silkscreen.gbr | Opzionale | Nessuna legenda sul lato inferiore |
| Pasta saldante top | .GTP, -F_Paste.gbr | Necessario per lo stencil SMT | L'assemblatore non può tagliare lo stencil |
| Pasta saldante bottom | .GBP, -B_Paste.gbr | Necessario in presenza di componenti SMT bottom | Nessuno stencil per il lato bottom |
| Contorno scheda / profilo | .GKO, .GM1, -Edge_Cuts.gbr | Sì | Profilo presunto o ordine bloccato in fabbrica |
| Disegno di foratura (Drill drawing) | .GD1, .GG1 | Consigliato | Impossibile verificare visivamente i simboli dei fori |
| File foratura NC (non Gerber) | .DRL, .TXT, .XLN | Sì | Nessun foro generato; produzione bloccata |
Due aspetti critici:
- Le estensioni sono convenzioni. L'uso di file con estensione generica «.GBR» e nomi non standard costringe l'operatore CAM a identificare manualmente ogni singolo layer. L'adozione del formato Gerber X2 con attributi integrati o la presenza di un file readme dettagliato evita questo problema.
- I dati di foratura non sono generalmente in formato Gerber. La maggior parte dei tool CAD esporta i fori in formato NC drill Excellon, spesso separando i fori metallizzati (PTH) da quelli non metallizzati (NPTH). Il formato Gerber X2 supporta la definizione diretta dei dati di foratura, ma occorre verificare preventivamente il formato richiesto dal costruttore.
Cosa inviare insieme ai file Gerber
Il set di file Gerber descrive le geometrie dei layer, non le specifiche costruttive. Includere i seguenti file per consentire al produttore di preparare i dati CAM senza ambiguità:
- File di foratura NC (Excellon), con fori metallizzati e non metallizzati separati, e con unità di misura e formato numerico corrispondenti a quelli dei Gerber
- Stackup o sequenza dei layer, con indicazione del peso del rame, spessori dielettrici, materiali e spessore finale del circuito stampato (la guida alla documentazione dello stackup illustra i parametri necessari)
- Disegno di fabbricazione con quote e tolleranze, materiale e Tg, finitura superficiale, colori di solder mask e serigrafia, tabella delle impedenze e classe di accettabilità IPC
- Netlist IPC-D-356, indispensabile per confrontare i risultati del test elettrico con le netlist generate dal CAD
- File Readme o manifest con l'elenco di ciascun file, il layer corrispondente e la revisione
Per il montaggio, aggiungere la BOM, il file centroid (pick-and-place) e il disegno di assieme. La checklist per la richiesta di offerta PCB riporta i dettagli commerciali da integrare nella richiesta.
Checklist per il caricamento dei file
- Tutti i layer di rame, entrambi i layer di solder mask, i layer della pasta saldante, la serigrafia e il contorno scheda sono presenti
- L'ordine dei layer è definito chiaramente per i circuiti multistrato
- I file di foratura sono inclusi e allineati con i pad di rame
- Tutti i file utilizzano le stesse unità di misura e provengono dalla stessa revisione di progetto
- Il profilo scheda (outline) è una polilinea singola chiusa su un layer dedicato
- I file sono compressi in un unico archivio zip insieme a stackup, disegno di fabbricazione e readme
Come verificare i file Gerber prima dell'invio
L'esportazione non conclude il processo. Aprire l'output in un visualizzatore Gerber ed eseguire le stesse verifiche del fabbricante:
- Contare i layer. Verificare la presenza di tutti i layer previsti e l'assenza di duplicati.
- Sovrapporre rame e forature. Ciascun via e foro passante deve cadere al centro del rispettivo pad. Fori disallineati indicano solitamente una discrepanza nelle unità di misura o nell'origine delle coordinate.
- Verificare le aperture del solder mask. I pad devono presentare le aperture corrette; i via da coprire (tented) non devono averne.
- Esaminare il profilo della scheda (outline). Il perimetro deve essere chiuso, con asole e fresature interne disegnate come previsto.
- Ispezionare la serigrafia (silkscreen). Testi e riferimenti non devono sovrapporsi ai pad e devono risultare leggibili.
- Controllare la polarità dei piani. Se si impiegano layer di piano in negativo, verificare che gli isolamenti (clearance) appaiano conformi al progetto.
- Confrontare il risultato con il layout CAD. Controllare l'eventuale assenza di campiture di rame (copper pour), pad non generati o elementi esportati con dimensioni errate.
Il visualizzatore Gerber online carica il pacchetto Gerber compresso direttamente nel browser, consentendo di eseguire questi controlli prima dell'upload definitivo.
Da Gerber a PCB: cosa accade dopo il caricamento dei file
Alla ricezione dei file, il team CAM del produttore importa i dati, identifica ciascun layer e li confronta con il disegno di fabbricazione e lo stackup. I controlli DFM verificano la presenza di geometrie o parametri fuori dalla finestra di processo. Eventuali discrepanze vengono segnalate al progettista come engineering query prima dell'avvio della produzione. Ricevuta l'approvazione, i dati CAM vengono pannellizzati e rilasciati per le fasi di fotolito (imaging), foratura, laminazione, metallizzazione, incisione, applicazione del solder mask, finitura superficiale, fresatura, collaudo elettrico e ispezione finale. La pagina dedicata al processo di fabbricazione PCB descrive nel dettaglio ciascun passaggio.
File Gerber completi e privi di ambiguità riducono i tempi di lavorazione in questa fase. Layer etichettati in modo errato, file di foratura assenti e discrepanze tra le revisioni sono le cause principali di blocco dell'ordine in produzione.
Perché inviare i file Gerber ad APTPCB?
APTPCB accetta dati RS-274X e Gerber X2 con file di foratura Excellon NC separati, oltre a ODB++ e IPC-2581. Per gli ordini di PCB quick turn, la revisione CAM verifica layer, allineamento delle forature, contorno scheda e note di fabbricazione in base alla tipologia di circuito prima di avviare la produzione. In caso di incongruenze o dati mancanti, il team tecnico invia richieste di chiarimento mirate senza ricorrere ad assunzioni arbitrarie.
Standard di riferimento applicabili:
- The Gerber Layer Format Specification (Ucamco)
- IPC-2581: generic requirements for printed board assembly products manufacturing description data
- IPC-D-356: bare board electrical test data format
- IPC-2221: generic standard on printed board design
Domande frequenti
Che cos'è un file Gerber nella progettazione PCB?
Un file Gerber è un formato vettoriale che descrive un singolo layer di un circuito stampato (PCB), come il rame superiore, il solder mask o la serigrafia. Un set completo di file Gerber, corredato dei dati di foratura, consente al produttore di riprodurre l'intero layout del circuito stampato per la fabbricazione.
Qual è la differenza tra RS-274X e Gerber X2?
Lo standard RS-274X (Extended Gerber) contiene l'immagine grafica del layer e le definizioni delle aperture. Gerber X2 integra attributi che identificano la funzione di ciascun file e lo scopo dei singoli elementi, inclusi pad e via. X2 è retrocompatibile e riduce gli errori di interpretazione dei layer in fase CAM.
I file Gerber includono i dati di foratura?
Di norma no. La maggior parte dei tool CAD esporta le coordinate di foratura in file separati in formato Excellon NC drill, spesso suddivisi tra fori metallizzati (plated) e non metallizzati (non-plated). Gerber X2 supporta anche i dati di foratura, ma occorre verificare il formato richiesto dal produttore e allegare sempre i file di foratura completi.
Quali sono le estensioni dei file Gerber più comuni?
Tra le più diffuse figurano .GTL e .GBL per il rame superiore e inferiore, .GTS e .GBS per il solder mask, .GTO e .GBO per la serigrafia, .GTP e .GBP per la pasta saldante, e .GKO o .GM1 per il profilo della scheda (outline). Le estensioni variano in base al tool CAD impiegato; confermare l'assegnazione dei layer tramite un file readme o mediante gli attributi nativi di Gerber X2.
Come si apre un file Gerber?
Utilizzare un Gerber viewer dedicato. Software desktop gratuiti o visualizzatori via browser caricano l'archivio compresso dei Gerber, visualizzano ogni layer e sovrappongono i file di foratura, consentendo di verificare l'allineamento prima dell'invio al produttore.
ODB++ è preferibile al formato Gerber?
I formati ODB++ e IPC-2581 integrano layer, forature, stackup e netlist in un unico archivio strutturato, riducendo il rischio di file mancanti o disallineati. Gerber garantisce una compatibilità più universale. Entrambe le soluzioni risultano affidabili purché il pacchetto dati sia completo e coerente.
Un pacchetto Gerber completo accelera la quotazione
I file Gerber definiscono la geometria di ciascun layer. I file di foratura, lo stackup, il disegno costruttivo e la netlist specificano come fabbricare il circuito stampato. Esportare in formato RS-274X o Gerber X2, verificare l'intero set con un viewer e inviarlo insieme a questa documentazione di supporto. La revisione ingegneristica non dovrà basarsi su alcuna supposizione.