پاسخ مستقیم
تولید داده های Gerber از یک نرم افزار طراحی PCB متفاوت بدون توجه به ابزار ECAD که استفاده می کنید، از اصول اصلی یکسانی پیروی می کند. فرمت Gerber (RS-274X) یک فرمت برداری باز و استاندارد است که هر لایه از PCB شما را -مس، ماسک لحیم کاری، صفحه ابریشمی، مته و طرح کلی- به عنوان فایل های جداگانه توصیف می کند. تا زمانی که لایههای صحیح را با واحدهای مناسب، تنظیمات دیافراگم، و فایل مته NC را صادر کنید، Gerbers شما توسط Omini یا هر PCB fab دیگر قابل تولید خواهد بود. ابزارهای سوئیچینگ نیازی به یادگیری مجدد مفهوم ندارند. این در مورد نگاشت گزینه های صادرات نرم افزار جدید شما با الزامات جهانی Gerber است.
نکته کلیدی سازگاری است: همیشه خروجی Gerber خود را قبل از ارسال آن به کارخانه تأیید کنید. از یک نمایشگر Gerber رایگان مانند GerbView یا GC-Prevue برای بررسی تراز، کامل بودن و صحت هر لایه استفاده کنید. تأیید کنید که فایل مته شما با لایههای مسی در ثبت مطابقت دارد و لایههای ضروری - مس بالا/پایین، ماسک لحیم کاری، صفحه ابریشمی و طرح کلی تخته وجود دارد. حذف لایههای مکانیکی یا یادداشتهای ساخت معمولاً بیخطر است، مگر اینکه fab شما بهطور خاص آنها را درخواست کند، اما هرگز فایل مته را نادیده نگیرید یا منشا آن را با دادههای مسی نادرست تنظیم کنید. پس از تأیید، Gerberهای شما برای بررسی DFM Omini و گردش کار ساخت آماده هستند.
درک Gerber مبانی قالب
فایلهای Gerber یک فایل واحد نیستند، بلکه مجموعهای از فایلهای برداری مبتنی بر ASCII هستند که هر کدام یک لایه فیزیکی از PCB را نشان میدهند. استاندارد RS-274X، پرکاربردترین نوع، شامل تعاریف دیافراگم تعبیهشده است و از قطبیت مثبت/منفی پشتیبانی میکند که امکان نمایش کارآمد ریزشها، پدها و آثار مس را فراهم میکند. هنگامی که شما Gerbers را از ابزار ECAD خود تولید می کنید، اساساً پایگاه داده طراحی داخلی خود را به این قالب استاندارد شده ترجمه می کنید که تجهیزات ساخت می توانند مستقیماً تفسیر کنند.
هر فایل Gerber مربوط به یک لایه خاص است: GTL (مس بالا)، GBL (مس پایین)، GTS (ماسک لحیم بالا)، GBS (ماسک لحیم پایین)، GTO (صفحه ابریشمی بالا)، GBO (صفحه ابریشمی پایین)، و یک فایل مته (اغلب .drl یا txt.). طرح کلی تخته معمولاً در یک لایه مکانیکی یا به عنوان بخشی از طرح کلی Gerber (GM1، GM2، و غیره، یا گاهی اوقات در لایه طرح کلی فایلهای مسی) قرار میگیرد. برای موفقیت، حصول اطمینان از اینکه همه لایهها نقطه مبدا یکسانی دارند (معمولاً گوشه سمت چپ پایین تخته) و واحدها (میلیمتر یا اینچ) در بین فایلها یکسان هستند و به صراحت در یادداشتهای فاب ذکر شده است، بسیار مهم است. مبدا یا واحدهای نامتناسب منبع رایج خطاهای ثبت است که منجر به ناهمترازی vias، ویژگی های از دست رفته یا شورت می شود.
ابزارهای مدرن ECAD بسیاری از این فرآیند را خودکار می کنند، اما مهندس همچنان باید خروجی را تأیید کند. به عنوان مثال، برخی از ابزارها به طور پیشفرض نمودارهای منفی را برای ماسک لحیم یا صفحه ابریشمی ایجاد میکنند که برای RS-274X صحیح است اما اگر به درستی تفسیر نشود، میتواند بینندگان را گیج کند. برخی دیگر ممکن است فایل مته را حذف کنند، مگر اینکه صریحاً انتخاب شده باشند، یا ممکن است فایلهای جداگانهای برای سوراخهای آبکاری شده و غیرآبکاری شده بدون برچسبگذاری واضح ایجاد کنند. همیشه با راهنمای تولید Gerber نرم افزار خود مشورت کنید، اما آن را به عنوان نقطه شروع – نه تضمینی – برای صحت تلقی کنید.
گام به گام Gerber نسل در میان ابزارهای محبوب ECAD
در حالی که رابطها متفاوت هستند، گردش کار صادرات Gerber در ابزارهای اصلی طراحی PCB از یک منطق ثابت پیروی میکند. در Altium Designer، شما از دستور «File > Assembly Drawings > Generate Gerber Files» استفاده میکنید، که گفتگویی را باز میکند که در آن لایهها را انتخاب میکنید، واحدها را تنظیم میکنید (میلیمتر ترجیح داده)، تنظیمات دیافراگم (معمولاً بهطور خودکار تولید میشوند) و خروجی فایل مته را فعال میکنید. شما باید به صورت دستی اطمینان حاصل کنید که لایه مته گنجانده شده است و گزینه "Plot Drill Holes" علامت زده شده است. Altium همچنین به شما امکان میدهد یک فایل ODB++ را مستقیماً تولید کنید، که دادههای لایه، اطلاعات حفاری و استکآپ را در یک پوشه واحد جمعآوری میکند - برای طرحهای پیچیده مفید است اما برای Omini لازم نیست.
در KiCad، فرآیند از طریق "File > Plot" قابل دسترسی است. شما لایه هایی را برای رسم انتخاب می کنید (به عنوان مثال، F.Cu، B.Cu، F.Mask، B.Mask، F.SilkS، B.SilkS، Edge.Cuts)، Gerber را به عنوان قالب انتخاب می کنید، و فهرست خروجی را تنظیم می کنید. مهمتر از همه، شما باید به طور جداگانه در همان منو روی "Generate Drill Files" کلیک کنید تا فایل .drl تولید شود. KiCad پیشفرض میلیمتر است و از یک مبدأ ثابت استفاده میکند، که خطر تراز را کاهش میدهد، اما همچنان باید بررسی کنید که لایه Edge.Cuts بهطور دقیق طرح تخته را بدون خطوط یا قوسهای اضافی که ممکن است به اشتباه به عنوان مس تعبیر شوند، تعریف میکند.
برای Autodesk Fusion 360 (فضای کاری الکترونیک)، نسل Gerber تحت «ساخت > Gerber» است. شما لایه ها را انتخاب می کنید، واحدها را تعریف می کنید و خروجی مته را فعال می کنید. Fusion 360 در مورد تنظیمات دیافراگم مات تر است، اما به طور کلی فایل های معتبر RS-274X تولید می کند. با این حال، کاربران مشکلات گاه به گاه مربوط به پوسته پوسته شدن قلم صفحه ابریشمی یا از دست دادن برجستگی های حرارتی در ریختن را گزارش کرده اند، بنابراین بازرسی بصری ضروری است. به طور مشابه، در Zuken CR-8000 یا Cadence Allegro، خروجی Gerber قوی است اما اغلب در منوهای مخصوص CAM مدفون است. آلگرو از جریان «تولید > تولید/صادرات» با گزینههای نگاشت لایه گسترده استفاده میکند که به تنظیم دقیق برای جلوگیری از حذف سطوح داخلی یا برچسبگذاری اشتباه لایههای قدرت نیاز دارد.
صرف نظر از ابزار، مرحله تأیید غیرقابل مذاکره است. هر فایل Gerber را در یک نمایشگر باز کنید و لایهها را روشن و خاموش کنید تا تأیید کنید که ریزشهای مسی دست نخورده هستند، صفحه ابریشمی به صورت غیرضروری روی پدها همپوشانی ندارد، دهانههای ماسک لحیم کاری با اندازههای پد مطابقت دارند، و فایل مته سوراخهایی را در مکانهای صحیح نسبت به ویژگیهای مس نشان میدهد. یک لایه نادرست می تواند یک طرح کاربردی را به یک پانل ضایعاتی تبدیل کند.
لایه های اساسی و مواردی که باید شامل (یا حذف شوند)
دانستن اینکه کدام لایهها را شامل شود – و از کدام لایهها اجتناب کنید – برای تولید پاک Gerber بسیار مهم است. لایه های اجباری برای هر استاندارد سفت و سخت PCB عبارتند از:
- مس بالا (GTL یا cmp.)
- مس پایین (GBL یا .sol)
- ماسک لحیم کاری بالا (GTS یا .stc)
- ماسک لحیم پایین (GBS یا .sts) ساخت جعبه
- صفحه ابریشمی برتر (GTO یا plc.)
- صفحه ابریشمی پایین (GBO یا pls.)
- فایل مته (اغلب .drl، .txt، یا xnc.)
- طرح کلی تخته (معمولاً در یک لایه مکانیکی یا Edge.Cuts در KiCad)
لایه های اختیاری اما گاهی اوقات ضروری عبارتند از:
- هواپیماهای توان/زمین داخلی (اگر چند لایه، با نام GP1، GP2، و غیره، یا لایههای مس داخلی)
- یادداشتهای ساخت (بهعنوان یک فایل متنی جداگانه یا لایه Gerber—فقط در صورتی که fab شما آن را درخواست کند شامل میشود)
- نقشههای مونتاژ یا فایلهای انتخاب و قرار دادن (جدا از Gerbers، برای PCBA)
لایههایی که عموماً باید حذف شوند، مگر اینکه به صراحت توسط fab شما درخواست شود:
- لایههای مکانیکی با ابعاد، یادداشتها یا سوراخهای ابزارسازی (مگر اینکه بخشی از طرح اصلی)
- لایه های کج یا آینه
- لایههای خاص ساخت مانند مسیرهای مسیر یا خطوط امتیازدهی (مگر اینکه توسط fab ایجاد شده باشند)
- فایلهای مدل سه بعدی یا صادرات STEP (بخشی از مجموعه Gerber نیست)
گنجاندن لایههای غیر ضروری خطر سردرگمی یا تفسیر نادرست را در طول پردازش CAM افزایش میدهد. به عنوان مثال، یک لایه بعد با متن ممکن است با صفحه ابریشم اشتباه گرفته شود، یا یک لایه یادداشت با فلش می تواند به عنوان مس تفسیر شود. همیشه تنظیمات Gerber خود را به موارد ضروری حذف کنید، مگر اینکه در مستندات fab شما چیز دیگری مشخص شده باشد. گردش کار استاندارد Omini فرض می کند Gerber RS-274X با هفت لایه اصلی ذکر شده در بالا. لایههای اضافی فقط در صورتی استفاده میشوند که بهصراحت از قبل هماهنگ شده باشند.
تأیید خروجی Gerber: ابزارها و بررسی ها
تولید Gerbers تنها نیمی از کار است. اعتبار سنجی جایی است که از دوباره کاری پرهزینه جلوگیری می کنید. اولین مرحله بازرسی بصری با استفاده از یک نمایشگر Gerber است. ابزارهای رایگانی مانند GerbView (از GraphiCode)، GC-Prevue، یا نمایشگرهای آنلاین مانند Gerber Lookup به شما امکان می دهند هر لایه را بارگیری کنید و آنها را تغییر دهید تا تراز بودن را بررسی کنید. به دنبال:
- مس می ریزد که شکسته یا قطع شده است
- دهانه های ماسک لحیم کاری که خیلی کوچک هستند (باعث ایجاد پدهای مشخص از ماسک لحیم کاری می شوند) یا خیلی بزرگ (شلوارک خطرناک)
- صفحه ابریشمی که روی لنت ها یا ویاها همپوشانی دارد (که می تواند مونتاژ را مختل کند)
- سوراخ هایی را که گم شده اند یا اندازه آنها نادرست است ایجاد کنید
- طرح کلی تخته ای که تمام ویژگی های مسی را در بر نمی گیرد یا دارای خطوط سرگردان است
فراتر از بررسیهای بصری، تجزیه و تحلیل طراحی برای قابلیت تولید (DFM) را روی Gerbers خود اجرا کنید. بسیاری از ابزارهای ECAD دارای چک های داخلی DFM هستند، اما ابزارهای مستقل مانند Valor NPI، CAM350، یا حتی جایگزین های رایگان می توانند مشکلات غیرقابل مشاهده را تشخیص دهند. این موارد عبارتند از:
- نقض حلقه حلقوی (جایی که مته از لایه مسی می شکند)
- تلهها یا برشهای اسیدی (ویژگیهای مسی باریک که میتوانند بهطور ناهموار حکاکی شوند)
- وجود سدهای ماسک لحیم کاری بین پدهای با گام ظریف
- فاصله مس تا لبه کافی نیست
- مسائل مربوط به فاصله مته به مته یا مته به مس
Omini بررسی DFM خود را روی Gerberهای ورودی انجام می دهد، اما تشخیص زودهنگام این مشکلات باعث صرفه جویی در زمان و کاهش رفت و برگشت می شود. به عنوان مثال، یک نظارت رایج، ایجاد Gerbers با انبساط ماسک لحیم کاری روی صفر است که منجر به پدهای تعریف شده از ماسک می شود که تنوع مونتاژ را افزایش می دهد. یکی دیگر فراموش کردن فعال کردن چادر برای vias در مناطق BGA است، که می تواند منجر به فتیله شدن لحیم در طول جریان مجدد شود. از منابعی مانند راهنمای Omini در مورد مشکلات DFM رایج و نحوه اجتناب از آنها در طراحی PCB استفاده کنید تا چک های خود را با بهترین شیوه های صنعت هماهنگ کنید.
ملاحظات ویژه: طرحهای انعطافپذیر سخت، مس سنگین و فرکانس بالا
در حالی که PCBهای سفت و سخت استاندارد از قوانین Gerber که در بالا ذکر شد پیروی می کنند، طراحی های تخصصی نیاز به توجه بیشتری دارند. برای PCBهای انعطافپذیر صلب، باید مجموعههای Gerber جداگانهای را برای نواحی صلب و انعطافپذیر ایجاد کنید، یا از یک رویکرد لایهای استفاده کنید که در آن نواحی انعطافپذیر با لایههای خاصی تعریف میشوند (به عنوان مثال، پوشش انعطافپذیر، لایههای سفتکننده). نواحی خمیده به تعریف دقیق لایه نیاز دارند تا از ترک خوردن در حین خم شدن جلوگیری شود، و سفت کننده ها باید به وضوح در لایه Gerber خودشان مشخص شوند. صرفاً استفاده از همان تنظیمات Gerber به عنوان یک برد سفت و سخت منجر به از دست رفتن لایههای انعطافپذیر یا دهانههای پوشش نادرست میشود—قبل از صادرات، با راهنمای انعطافپذیری سخت فاب خود مشورت کنید.
مس سنگین PCBs (معمولاً 3 اونس/فوت مربع یا بیشتر) چالش های Gerber منحصر به فردی را ارائه می کند. افزایش ضخامت مس نیاز به فاصله ردیابی وسیع تری برای جلوگیری از مشکلات حکاکی دارد، و برجستگی های حرارتی باید بزرگتر باشند تا جرم حرارتی بالاتری را در حین لحیم کاری جای دهند. اگر فایلهای Gerber شما این تنظیمات را منعکس نمیکنند - مثلاً با استفاده از قوانین فاصلهگذاری استاندارد برای مس 1 اونس - در حین ساخت به خطر افتادن شورت یا اتصالات لحیم ضعیف در هنگام مونتاژ میشوید. به تجزیه و تحلیل Omini در مورد شکستهای رایج در مس سنگین PCB و نحوه اجتناب از آنها در مرحله طراحی برای مشکلات خاص مرتبط با Gerber مانند حلقههای حلقوی ناکافی-بازگشت زیاد یا از دست دادن مسیرهای بالا مراجعه کنید.
طرحهای فرکانس بالا نگرانیهایی را درباره یکپارچگی سیگنال ایجاد میکنند که بر تولید Gerber بهطور غیرمستقیم اما بهطور بحرانی تأثیر میگذارد. ردیابی های کنترل شده با امپدانس به عرض و فاصله دقیق نیاز دارند که باید در خروجی Gerber حفظ شود. هر گونه گرد کردن یا تقریب دیافراگم در فایل Gerber می تواند امپدانس را تغییر دهد. بعلاوه، ویزهای دوخت سطح زمین باید به درستی در فایل مته قرار داده شوند و اندازه آن ها برای جلوگیری از تشدید حفره ها باشد. در حالی که فرمت Gerber خود ویژگی های الکتریکی را رمزگذاری نمی کند، دقت هندسی داده های صادر شده بسیار مهم است. برای بینش عمیقتر، به نمای کلی Omini در مورد چالشهای طراحی فرکانس بالا PCB و نحوه غلبه بر آنها مراجعه کنید، که در مورد چگونگی تأثیر دقت Gerber بر عملکرد RF بحث میکند.
معیارهای پذیرش Omini و بهترین شیوه ها
Omini Gerber RS-274X را به عنوان قالب استاندارد برای اکثریت قریب به اتفاق پروژه ها، و ODB++ را برای کسانی که رویکرد تک بسته ای را با داده های stackup و drill تعبیه شده ترجیح می دهند، می پذیرد. هیچ کدام از این دو قالب ذاتاً برای طرح های با پیچیدگی پایه تا متوسط برتری ندارند. Gerber به طور گسترده پشتیبانی می شود، قابل خواندن برای انسان (تا حدی)، و زمانی که لایه ها به درستی تولید و تأیید شوند کافی است. ODB++ احتمال نگاشت اشتباه لایه را کاهش میدهد، اما از fab میخواهد که از واردات آن پشتیبانی کند—Omini این کار را انجام میدهد، اما Gerber پیشفرض ایمنتر باقی میماند، مگر اینکه طرح شما دارای لایههای انباشته پیچیده، ویوهای کور/دفن شده، یا تغییرات مواد باشد که از ابردادههای تعبیهشده سود میبرند.
صرف نظر از فرمت، همیشه یک فایل یادداشتهای fab (README.txt یا مشابه) قرار دهید که مشخص میکند:
- واحدهای استفاده شده (میلی متر یا اینچ)
- نگاشت لایه به فایل (به عنوان مثال، GTL = مس بالا)
- قالب و واحدهای فایل مته
- هر گونه الزامات خاص (به عنوان مثال، کنترل امپدانس، پرداخت سطح، مواد)
- اطلاعات تماس و شماره ویرایش شما
این فایل از تفسیر نادرست در حین راه اندازی CAM جلوگیری می کند. هرگز فرض نکنید که fab قرارداد نامگذاری لایه شما را می داند - نگاشت صریح بیمه ارزانی است. در نهایت، Gerbers خود را از طریق یک بررسی نهایی با استفاده از همان نمایشگری که برای بازرسی استفاده می کنید، اجرا کنید و تأیید کنید که خروجی دقیقاً با هدف طراحی شما مطابقت دارد. اگر ابزارهای ECAD را تغییر میدهید، اولین مجموعه Gerber را بهعنوان یک نمونه اولیه در نظر بگیرید: قبل از اینکه فرض کنید پیشفرضهای ابزار درست است، آن را بهطور کامل بررسی کنید. با انتخاب منظم لایه، تراز مبدا و اعتبارسنجی، تولید Gerbers از هر نرم افزار طراحی PCB به مرحله ای قابل اعتماد و قابل تکرار در گردش کار تولید شما تبدیل می شود.