了解 PCB 布局的 Gerber 文件格式的詳細(xì)信息，包括功能、通用層、文件名、擴展名和 Gerber 標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

因此，您已經(jīng)完成了印刷電路板設(shè)計，并準(zhǔn)備將其送去制造。晶圓廠要求提供設(shè)計的 Gerber 文件，您已經(jīng)弄清楚了如何從 EDA 包中導(dǎo)出它們。但實際上什么是 Gerber 文件？如果未正確導(dǎo)出它們怎么辦？你怎么能檢查它們？

即使您的電路板設(shè)計通過了所有設(shè)計規(guī)則檢查，并且在 EDA 工具中是完美的， 也不能保證這是您從制造商那里得到的.是制造商的錯嗎？可能不是。Gerber 文件的黑匣子可能會出很多問題，盲目地將它們發(fā)送給制造商是自找麻煩。

什么是 Gerber文件？

Gerber 文件是傳輸 PCB 數(shù)據(jù)以用于制造的事實標(biāo)準(zhǔn)。這些文件包含生產(chǎn)用于打印電路板所有層的薄膜所需的所有數(shù)據(jù)。Gerber 文件使用包含坐標(biāo)和基本逐行指令的二進(jìn)制矢量格式從字面上繪制 PCB 的層。

Gerber 文件的歷史

約瑟夫·格伯（Joseph Gerber）開發(fā)了格式和術(shù)語。Gerber 和他的公司 Gerber Scientific Instrument 開發(fā)了許多光繪機系統(tǒng)，用于控制窄光源以曝光膠片上的區(qū)域（圖 1）。

今天，Gerber 文件格式繼續(xù)由 Ucamco 更新和維護(hù)。有關(guān)舊版本和新版本的信息可以在他們的網(wǎng)站上找到。

Gerber 文件是 ASCII 文本文件

該格式有意保持簡單，并使用 ASCII 字符來保持其人類可讀性，以便于調(diào)試。如圖 2 所示，您可以在文本編輯器中查看 Gerber 文件。

四個基本的 Gerber 單層命令

雖然機器已經(jīng)進(jìn)步，但想想約瑟夫·格伯（Joseph Gerber）早期的光繪機可以幫助可視化Gerber文件中的命令的含義。圖 3 提供了左側(cè)的 ASCII 代碼示例和右側(cè)的描述性注釋示例。

來自 Ucamco 最新規(guī)范的 Gerber 坐標(biāo)數(shù)據(jù)的描述

在圖 3 的示例中，您可以看到長 x-y 坐標(biāo)后跟一個 D0# 命令，該命令指示照相繪圖儀執(zhí)行以下操作：

• D01：在快門打開（繪制）的情況下移動到 x-y。

• D02：在快門關(guān)閉的情況下移動到 x-y（不繪制）。

• D03：打開和關(guān)閉快門（閃光燈）。

絕大多數(shù) PCB 都是使用這三個基本繪圖命令繪制的。D01 用于繪制描摹和文本。D02 將把表格移動到新位置而不繪制。例如，D03 用于對焊盤或熱敏元件的孔徑進(jìn)行單次打印。

在圖 3 中，有一行只寫著“D11*”。只有字母“D”字母后跟數(shù)字的線是 D 代碼，它需要特定的光圈。光圈的大小和形狀在文件的標(biāo)題中定義。例如，D11 可以是圓形，D12 可以是正方形、橢圓形、熱形狀或其他自定義形狀。

只有 X 或 Y 的線表示只有一個坐標(biāo)值發(fā)生變化。這可用于為只有 x 坐標(biāo)可能更改的芯片創(chuàng)建芯片焊盤。當(dāng)光繪圖儀只能處理幾個字節(jié)的數(shù)據(jù)時，這些方法有助于保持 Gerber 文件的小型化。該規(guī)范的內(nèi)容比上面的介紹要多得多，但從中，我們可以看到 Gerber 文件是如何用于繪制二進(jìn)制 2D 圖形數(shù)據(jù)的指令的。

制作 PCB 需要哪些 Gerber 文件？

顯然，一層不足以定義 PCB 所需的所有銅、阻焊層、絲網(wǎng)印刷和機械數(shù)據(jù)，因此典型的指令集由多個 Gerber 文件組成，每個文件代表 PCB 中的一層。制造商根據(jù)它們包含的信息分別處理這些層。當(dāng)這些層組合在一起時，它們就形成了電路板。

當(dāng)我們談?wù)?PCB Gerber 層時，我們不是在談?wù)?PCB 疊層或 FR4 基板。相反，我們指的是需要自定義打印和處理的層。這包括電路層、阻焊層、絲印層和機械層，它們描述了有關(guān)電路板尺寸和形狀的所有信息，包括內(nèi)部切口。

雙面雙層板的 Gerber 層文件示例

對于雙面兩層板，頂部和底部都將有三個獨特的圖案層：

1. 電路

2. 阻焊層

3. 絲網(wǎng)印刷

因此，總共有六個文件，其中三個用于 PCB 的頂部，三個用于 PCB 的底部。此外，通常需要機械層或輪廓層來顯示 PCB 板的輪廓和任何切口。將電路板輪廓數(shù)據(jù)放置在其他層中可能會引起混淆，因此始終建議將其放置在單獨的機械層中。

最后，可能還需要鉆銼來鉆孔以連接頂層和底層。從技術(shù)上講，Drill 文件不是 Gerber 文件，但它們非常相似。坐標(biāo)標(biāo)記鉆孔命中的 x-y 位置，刀具尺寸在文件頭中定義。

鉆孔文件由 NC（數(shù)控）機床處理，因此您可能會聽到它們被稱為 NC 鉆頭或 Excellon NC 鉆頭文件，并且許多 EDA 軟件包將它們導(dǎo)出為單獨的步驟。當(dāng)您聽到人們請求“Gerber 文件”時，99% 的時間實際上是指 Gerber 和鉆孔文件，即使鉆孔文件不是 Gerber。

將所有這些放在一起，對于一個典型的兩層板，我們需要 8 個 Gerber 文件，其中包含“打印”PCB 板的所有說明（圖 4）。對于多層板，任何額外的電路層都在它們自己的 Gerber 層中定義。

EDA軟件可以導(dǎo)出其他Gerber文件，例如用于制作模板的粘貼文件或?qū)⑵渌麛?shù)據(jù)傳達(dá)給制造商或裝配廠的文件，例如組件輪廓，安裝說明等，但這些通常不是生產(chǎn)普通PCB板所必需的。

如何識別和命名 Gerber 文件

為了確定哪個文件代表哪個圖層，EDA 工具將使用文件名和/或文件擴展名來標(biāo)記文件。這些非常重要，因為它們告訴您的制造商如何生產(chǎn) PCB.錯誤標(biāo)記的文件會使整個電路板變得無用。幸運的是，大多數(shù)現(xiàn)代 EDA 工具都遵循不言自明的命名約定。

表 1 提供了六種常用 PCB EDA 工具的默認(rèn)命名約定：

• 普羅特爾

• 基卡德

• 鷹

• Altium Designer（阿爾泰姆設(shè)計器）

• 墊

• 電路向?qū)?/p>

我們用于創(chuàng)建這些示例的 PCB 設(shè)計被命名為“mypcb”，您可以在表中的許多 Gerber 文件名中看到它。

請注意，有些文件名和擴展名是不言自明的，但有些則不然。許多包含 PCB 文件名，這可能很有幫助，但也可能很長。Protel 的 GT- 和 GB- 文件擴展名在業(yè)內(nèi)普遍了解，但需要您有可見的文件擴展名。PADS輸出的文件名起初有點混亂，但可以識別。Circuit Wizard 的擴展根本沒有幫助，很可能不會被制造商接受。

您可能認(rèn)為帶有層名稱的長標(biāo)簽再清楚不過了，但如果您將 Gerbers 發(fā)送給海外制造商，他們可能聽不懂您正在使用的語言（圖 5）。

你能猜出這些名字代表哪些 Gerber 文件嗎？

例如，在日語中，術(shù)語“阻焊劑”比“阻焊層”使用得更多，而模板通常被稱為金屬掩模。如有疑問，請堅持使用清晰的英語。

如果您的文件命名約定與制造商的命名約定不匹配，只要名稱合乎邏輯且清晰，它幾乎總是可以的，因為工程師可能已經(jīng)看到了這些命名格式數(shù)百次。生命太短暫了，不能在每次需要構(gòu)建 PCB 時都重命名 8 個或更多文件！

更改 Gerber 文件擴展名

請注意，盡管文件擴展名不同，但文件的格式和內(nèi)容仍然相同。因此，如果您發(fā)現(xiàn)自己由于某種原因不得不更改擴展（也許您正在使用 Circuit Wizard），請不要擔(dān)心類似于圖 6 的警告消息。

更改 Gerber 文件擴展名時的警告消息示例

同樣，將擴展名更改為上述縮寫不會將您的文件“轉(zhuǎn)換”為 Gerber 格式。

Gerber 文件格式變體

正如我們之前所討論的，Gerber 文件只是文本，但您可能會遇到子格式 RS-274D、RS-274x 和 X2（擴展）格式。讓我們逐一回顧一下。

標(biāo)準(zhǔn) Gerber

RS-274D 標(biāo)準(zhǔn) Gerber 已被撤銷，不再被視為 Gerber 格式。此標(biāo)準(zhǔn) Gerber 格式的文件在標(biāo)題中沒有孔徑信息。他們只有坐標(biāo)數(shù)據(jù)。因此，RS-274D 文件必須使用 aperture 文件（通常擴展名為 .apr）打開。

這是一種過時的格式，因此往往存在許多錯誤。如果您有 RS-274X 或其他更新的導(dǎo)出選項，切勿在 RS-274D 中導(dǎo)出。大多數(shù)最新的 EDA 工具甚至不再將 RS-274D 作為選項。

格柏 X1

RS-274X 格式被稱為 X1 Extended Gerber，在一個文件中具有孔徑和坐標(biāo)數(shù)據(jù)。RS-274X文件完全可用，可以滿足90+設(shè)計要求。它經(jīng)過反復(fù)試驗和測試，兼容性問題最少。

格柏 X2

X2 Extended Gerber 將額外的板信息添加到 RS-274X 文件的標(biāo)頭中，如圖 7 所示。如果得到電路板制造商的支持，這會很方便。它不會更改實際數(shù)據(jù)本身。它也被稱為“具有屬性的 Gerber”。雖然它應(yīng)該是向后兼容的，但較舊的軟件將無法識別新命令，因此可能無法讀取文件。

突出顯示屬性的 X2 Gerber 文件的標(biāo)頭

格柏 X3

Gerber X3 于 2020 年發(fā)布，以兩個附加組件層的形式添加了裝配信息。通過重用許多以前格式的命令，它保持了與以前 Gerber 格式的向后兼容性。

在所有這些子格式中，基本坐標(biāo)和孔徑形狀和大小數(shù)據(jù)都是相同的，對于基本的Gerber查看也是如此。只要您的軟件可以讀取您的文件，您通常不必?fù)?dān)心它們之間的細(xì)微差別，除非您遇到特定問題。不惜一切代價避免使用 RS-274D Standard Gerber。