Gerber-файл представляет собой векторное изображение отдельного слоя печатной платы. САПР экспортирует отдельный Gerber-файл для каждого слоя: верхнего и нижнего проводящих слоев, всех внутренних слоев меди, паяльной маски, шелкографии, паяльной пасты и контура платы. Завод загружает полученный пакет в CAM-систему, послойно восстанавливает топологию изделия и формирует управляющие программы для прямого лазерного экспонирования (LDI), фотошаблонов, сверления и фрезерования контура. Gerber остается основным промышленным стандартом передачи данных для производства PCB.
Одного набора файлов Gerber недостаточно для запуска заказа в работу. Координаты сверления, структура слоев (стекап) и технические требования передаются отдельными файлами. Экспорт Gerber-файлов завершает процесс проектирования PCB. Ниже рассмотрены назначение формата Gerber, различия между RS-274X и Gerber X2, стандартные расширения файлов по слоям, состав полного пакета документации и методика проверки файлов перед отправкой на производство.
Ключевые выводы
- Gerber-файл описывает 2D-геометрию отдельного слоя печатной платы. Для полного описания платы требуется комплект таких файлов.
- Базовым стандартом является Extended Gerber (RS-274X). Формат Gerber X2 дополнительно включает атрибуты, определяющие назначение каждого файла и объекта для CAM-системы. Устаревший RS-274-D использовать нельзя.
- Расширения файлов зависят от используемой САПР (CAD). Расширение — это лишь соглашение об именовании, а не гарантия содержимого, поэтому давайте слоям однозначные имена либо используйте Gerber X2.
- Передавайте Gerber-файлы вместе с данными сверления NC drill, структурой слоев (стекапом), чертежом платы и списком цепей IPC-D-356. ODB++ и IPC-2581 служат полноценными альтернативами, объединяющими все эти данные в едином архиве.
- Всегда проверяйте экспортированные файлы в автономном Gerber-вьюере перед отправкой на производство.
Для чего используются файлы Gerber?
Файлы Gerber передают топологию платы из САПР на производство. На заводе-изготовителе они применяются для следующих задач:
- Экспонирование медного рисунка каждого слоя с помощью фотошаблонов или прямого лазерного экспонирования (LDI)
- Формирование окон паяльной маски и элементов маркировки (шелкографии)
- Генерация апертур трафарета для паяльной пасты на основе слоев пасты
- Задание контура печатной платы, пазов и внутренних вырезов для фрезерования
- Проведение DFM-контроля: проверка минимальной ширины проводников, зазоров и поясков отверстий (annular ring)
- Расчет мультиплицирования (панелизации) и калькуляция стоимости производства
Монтажные предприятия используют эти же Gerber-данные для заказа трафаретов и верификации контактных площадок по файлу координат компонентов. Системы автоматического расчета стоимости также считывают Gerber-файлы для определения размеров платы, числа слоев и плотности проводящего рисунка — именно поэтому руководство по расчету стоимости PCB по файлам Gerber начинается с анализа этих данных.
RS-274X против Gerber X2: какой формат Gerber-файлов выбрать?
Формат Gerber поддерживается компанией Ucamco и доступен как открытая спецификация. На практике значение имеют три версии.
| Формат | Статус | Содержимое | Область применения |
|---|---|---|---|
| RS-274-D (Standard Gerber) | Устарел | Только координаты графики; формы апертур хранятся в отдельном файле (wheel file) | Не использовать. Отсутствие данных об апертурах приводит к ошибкам интерпретации |
| RS-274X (Extended Gerber, X1) | Базовый стандарт | Графика плюс встроенные определения апертур, единицы измерения и полярность в каждом файле | Принимается практически всеми производителями |
| Gerber X2 | Актуальный, рекомендованный | Данные RS-274X плюс атрибуты: назначение файла (тип слоя), полярность, компоненты и атрибуты объектов (контактные площадки, переходные отверстия) | Оптимальный выбор при поддержке в CAD; исключает ошибки идентификации слоев |
| Gerber X3 | Актуальное расширение | Данные X2 плюс информация о компонентах для монтажа | Применяется, если монтажное производство поддерживает формат; пока не стал общепринятым |
Формат X2 обратно совместим: CAM-система, не поддерживающая чтение атрибутов, считывает графические данные как обычный RS-274X. Главное преимущество — явное указание назначения слоя внутри файла, поэтому идентификация вроде «верхняя паяльная маска» больше не зависит от правил именования файлов. Если CAD-система поддерживает выгрузку в X2, выбирайте именно его.
Gerber в сравнении с ODB++ и IPC-2581
Gerber описывает слои платы по отдельности в виде послойной векторной графики. Форматы ODB++ и IPC-2581 относятся к интеллектуальным структурам данных: они объединяют топологию проводников, сверление, структуру слоев, список цепей (netlist) и информацию о компонентах в единый структурированный набор файлов. Большинство производителей, включая APTPCB, принимают все три формата. Gerber остается наиболее универсальным вариантом с точки зрения совместимости, тогда как ODB++ и IPC-2581 снижают риск ошибок из-за несовпадения версий или отсутствия отдельных файлов в архиве.
Расширения файлов Gerber по слоям
Разные САПР используют различные схемы расширений. Ниже приведены типичные примеры обозначений (в стилях Altium/Protel и KiCad), их обязательность для стандартной жесткой печатной платы и последствия при отсутствии файла в проекте.
| Слой | Распространенные расширения | Требуется для производства? | Последствия при отсутствии |
|---|---|---|---|
| Top copper (верхняя медь) | .GTL, -F_Cu.gbr | Да | Изготовление платы невозможно |
| Bottom copper (нижняя медь) | .GBL, -B_Cu.gbr | Да (для 2 и более слоев) | Изготовление платы невозможно |
| Внутренние слои меди | .G1, .G2, .GP1, -In1_Cu.gbr | Да (для многослойных плат) | Потеря проводящего рисунка или неверный стек слоев |
| Top solder mask (верхняя маска) | .GTS, -F_Mask.gbr | Да (если плата с маской) | Запрос инженера CAM либо покрытие всей платы сплошной маской |
| Bottom solder mask (нижняя маска) | .GBS, -B_Mask.gbr | Да (если плата с маской) | Аналогично верхнему слою |
| Top silkscreen (верхняя шелкография) | .GTO, -F_Silkscreen.gbr | Нет | Отсутствие маркировки; усложнение монтажа и контроля |
| Bottom silkscreen (нижняя шелкография) | .GBO, -B_Silkscreen.gbr | Нет | Отсутствие маркировки на нижней стороне платы |
| Top paste (верхняя паста) | .GTP, -F_Paste.gbr | Необходим для трафарета SMT | Невозможно изготовить трафарет для пайки |
| Bottom paste (нижняя паста) | .GBP, -B_Paste.gbr | Необходим при наличии SMD снизу | Невозможно изготовить нижний трафарет |
| Контур платы (Board outline) | .GKO, .GM1, -Edge_Cuts.gbr | Да | Неопределенные границы фрезеровки, заказ приостанавливается |
| Чертеж сверления (Drill drawing) | .GD1, .GG1 | Рекомендуется | Невозможно перепроверить таблицу сверления и символы отверстий |
| NC drill (сверловка, не Gerber) | .DRL, .TXT, .XLN | Да | Отсутствие отверстий; остановка подготовки производства |
Два критических момента:
- Расширения файлов — это всего лишь соглашение. Пакеты файлов с одинаковым расширением «.GBR» и нетиповыми именами заставляют инженера CAM определять назначение слоев вручную. Применение формата Gerber X2 с встроенными атрибутами или сопроводительный файл Readme исключают эту проблему.
- Данные сверловки обычно не являются файлами Gerber. Большинство САПР экспортирует координаты и диаметры отверстий в формате Excellon NC drill, часто разделяя металлизированные (PTH) и неметаллизированные (NPTH) отверстия на разные файлы. Хотя стандарт Gerber X2 поддерживает описание отверстий, согласуйте поддерживаемый формат с конкретным заводом-изготовителем.
Что отправлять вместе с Gerber-файлами
Gerber-файлы описывают только топологию слоев, а не конструктив платы. Чтобы заводу не приходилось уточнять параметры вручную, прикладывайте к ним следующий комплект:
- Файлы сверловки NC Drill (Excellon) с разделением металлизированных и неметаллизированных отверстий; единицы измерения и числовой формат должны строго совпадать с Gerber-файлами
- Стек слоев (стекап) или порядок чередования слоев, включая толщину фольги, толщину диэлектриков, марки материалов и общую толщину готовой платы (требования подробно описаны в руководстве по документированию стекапа)
- Чертеж печатной платы с габаритными размерами и допусками, маркой материала и значением Tg, финишным покрытием, цветом паяльной маски и маркировки, таблицей импедансов и классом приемки по IPC
- Список цепей IPC-D-356 для сопоставления результатов электроконтроля с топологией САПР
- Файл Readme или манифест с перечнем всех файлов архива, их назначением по слоям и номером ревизии
Для поверхностного монтажа дополнительно передаются BOM, файл координат компонентов (centroid / pick-and-place) и сборочный чертеж. Коммерческие параметры, необходимые для расчета стоимости, приведены в чек-листе для запроса КП (RFQ).
Чек-лист перед отправкой
- Присутствуют все проводящие слои, оба слоя паяльной маски, слои трафарета (пасты), шелкография и контур платы
- Для многослойных плат указан порядок чередования слоев
- Файлы сверловки приложены и точно совмещены с контактными площадками
- Все файлы экспортированы в единой системе единиц и относятся к одной ревизии проекта
- Контур платы представляет собой единую замкнутую линию на отдельном слое
- Файлы упакованы в общий zip-архив вместе со стекапом, чертежом и описанием (readme)
Как проверить файлы Gerber перед отправкой
Экспорт файлов — не финальный шаг. Откройте полученный набор в Gerber-вьюере и проверьте проект так же, как это делает CAM-инженер на производстве:
- Пересчитайте слои. Убедитесь, что все требуемые слои присутствуют и среди них нет дубликатов.
- Совместите слои меди и сверловки. Каждое переходное и сквозное отверстие должно попадать точно в центр своей контактной площадки. Смещение отверстий обычно указывает на несовпадение единиц измерения или нулевой точки координат (origin).
- Проверьте вскрытия паяльной маски. Площадки под монтаж должны быть открыты; переходные отверстия, требующие тентирования (tented vias), не должны иметь окон в маске.
- Проверьте контур платы. Внешний контур должен быть замкнутым, а внутренние пазы и вырезы — отображаться в полном объеме.
- Оцените шелкографию. Маркировка не должна попадать на контактные площадки, а сам текст должен оставаться читаемым.
- Проверьте полярность внутренних полигонов. Если слои питания или заземления выведены в негативе, зазоры и термобарьеры должны отображаться корректно.
- Сравните результат с проектом в CAD. Обратите внимание на возможные пропавшие полигоны, нераспознанные контактные площадки или элементы, экспортированные с искажением размеров.
Онлайн-просмотрщик Gerber открывает zip-архив с файлами прямо в браузере, позволяя быстро провести этот контроль перед загрузкой в производство.
От Gerber до готовой платы: что происходит после отправки файлов
После получения файлов CAM-инженеры завода импортируют проект, идентифицируют каждый слой и сверяют данные с чертежом и стекапом. Затем проводится DFM-анализ для выявления элементов, выходящих за пределы технологических допусков производства. Любые расхождения направляются заказчику в виде инженерного запроса (engineering query) до запуска партии в работу. После согласования проект мультиплицируется на производственные панели и передается по технологическому маршруту: экспонирование, сверление, прессование, металлизация, травление, нанесение паяльной маски, финишное покрытие, фрезерование, электроконтроль и выходной контроль качества. Каждый этап подробно описан на странице производство печатных плат.
Корректный и полный комплект Gerber-файлов ускоряет запуск в производство. Неверная маркировка слоев, отсутствие файлов сверловки и несовпадающие ревизии — самые частые причины приостановки заказа.
Почему стоит передавать Gerber-файлы в APTPCB?
APTPCB принимает файлы в форматах RS-274X и Gerber X2 с отдельными файлами сверления Excellon NC, а также проекты в ODB++ и IPC-2581. При срочном производстве печатных плат CAM-инженеры перед запуском в тираж проверяют топологию слоев, совмещение сверловки, контур платы и технологические примечания с учетом типа платы. При обнаружении пропусков или неоднозначностей вы получаете конкретный технический запрос, исключающий работу на основе догадок.
Применяемые стандарты и спецификации:
- Спецификация формата Gerber Layer Format (Ucamco)
- IPC-2581: общие требования к описанию данных для производства печатных узлов
- IPC-D-356: формат данных для электрического контроля несмонтированных печатных плат
- IPC-2221: общий стандарт на проектирование печатных плат
Часто задаваемые вопросы
Что такое Gerber-файл в проектировании PCB?
Gerber-файл — это векторный файл, описывающий отдельный физический слой PCB: топологию меди, паяльную маску, шелкографию или паяльную пасту. Полный комплект Gerber-файлов вместе с данными сверления позволяет производителю точно воспроизвести геометрию платы при изготовлении.
В чем разница между RS-274X и Gerber X2?
Формат RS-274X (Extended Gerber) содержит графическое представление слоя и определения апертур. Gerber X2 дополнительно включает атрибуты, определяющие назначение каждого файла и функцию конкретных элементов — контактных площадок, переходных отверстий и трасс. Формат X2 обратно совместим с RS-274X и сводит к минимуму ошибки ручной идентификации слоев на производстве.
Содержат ли Gerber-файлы данные о сверлении?
Как правило, нет. Большинство CAD-систем экспортируют координаты отверстий в виде отдельных NC-файлов формата Excellon, разделяя металлизированные и неметаллизированные отверстия. Формат Gerber X2 способен содержать данные сверления, однако требования конкретного завода следует уточнять заранее и всегда прикладывать файлы сверловки к общему пакету.
Какие расширения файлов Gerber используются чаще всего?
Типичные примеры: .GTL и .GBL — для верхнего и нижнего слоев меди, .GTS и .GBS — для паяльной маски, .GTO и .GBO — для шелкографии, .GTP и .GBP — для паяльной пасты, .GKO или .GM1 — для контура платы. Расширения различаются в зависимости от CAD-системы, поэтому соответствие слоев необходимо подтверждать сопроводительным файлом readme либо атрибутами Gerber X2.
Чем открыть Gerber-файл?
Для этого используют специализированные программы просмотра — Gerber viewer. Бесплатные автономные утилиты и браузерные сервисы загружают архив с проектом, отображают каждый слой и совмещают данные сверления с топологией, позволяя проверить проект перед отправкой на производство.
Превосходит ли ODB++ формат Gerber?
ODB++ и IPC-2581 объединяют слои топологии, сверление, структуру слоев (стекап) и список цепей (нетлист) в единую структурированную базу данных. Это исключает риск потери или рассинхронизации отдельных файлов. Gerber остается более универсальным и распространенным форматом. Оба формата обеспечивают надежный результат при условии полноты и корректности переданного пакета данных.
Полный комплект Gerber ускоряет расчет стоимости
Файлы Gerber передают топологию каждого слоя, а файлы сверловки, стек слоев, чертеж и нетлист определяют параметры изготовления платы. Экспортируйте проект в формате RS-274X или Gerber X2, проверьте комплект во вьювере и отправляйте его вместе со всеми сопутствующими файлами. В этом случае инженерам на производстве не придется ничего додумывать при проверке проекта.