在 PCB 设计和制造中使用的各种文件格式中，Gerber 文件是通用标准。了解 Gerber 文件是什么、如何使用以及如何生成它们对于任何 PCB 设计师或工程师来说都至关重要。本指南将带您了解有关 Gerber 文件及其在 PCB 制造中的作用的所有信息。
1.什么是 Gerber 文件？
Gerber 文件是一组标准化的数字文件，用于描述 PCB 的物理层。它们是制造商了解电路板设计及其组装方法的蓝图。Gerber 文件格式包含以下信息：
- 铜层：焊接元件的轨道和焊盘。
- 钻孔文件：为过孔和元件引线钻孔的位置。
- 丝网印刷层：用于标记组件标签、徽标和其他图形信息。
- 阻焊层：需要用保护层覆盖的区域，以防止在不需要的区域进行焊接。
- 组装层：包含用于组装的组件放置信息的层。
Gerber 文件不包含电气信息；它们仅描述物理特性以及 PCB 的制造方式。
2. 为什么 Gerber 文件很重要？
如果没有 Gerber 文件，PCB 制造几乎是不可能的。它们充当详细说明，告诉制造商如何构造电路板的每一层，确保成品符合设计师的意图。这就是为什么它们如此重要：
- 标准化： Gerber 文件是行业标准，受到所有 PCB 制造商（无论地区）的广泛支持。这种标准化确保设计可以在世界任何地方制造。
- 精度：这些文件提供了 PCB 每个特征（从走线宽度到孔位置）的精确坐标和尺寸。
- 易于使用： Gerber 文件可以通过 PCB 设计软件轻松生成，并且与大多数 CAD 程序和制造工具兼容。
- 错误预防：准确的 Gerber 文件通过向 PCB 制造商提供清晰、明确的说明，帮助最大限度地减少制造错误。
3. Gerber文件是如何生成的？
Gerber 文件通常由 PCB 设计软件（例如 Altium Designer、KiCad、Eagle 或 OrCAD）生成。这些程序允许设计人员定义 PCB 的各个层，然后以 Gerber 格式导出这些层。该过程通常涉及以下步骤：
- 设计 PCB：使用 PCB 设计工具，您可以放置组件、定义走线并设置其他设计元素。
- 生成图层：设计完成后，您将为每一层（铜、丝网印刷、阻焊层等）生成单独的文件。这些文件以 Gerber 格式（.gbr 或 .gerber）保存。
- 钻孔文件：这些文件定义了需要在 PCB 上钻孔的位置和大小。
- 附加文件：根据制造商的不同，您可能需要提供其他文件，例如物料清单 (BoM)、拾取文件（用于组件放置）和网络表（用于电气测试）。
4. Gerber 文件的类型
典型的 PCB 设计需要多个 Gerber 文件，每个文件对应电路板的不同层。以下是 PCB 制造中最常用的 Gerber 文件类型：
- 顶部和底部铜层：这些文件定义了承载电信号的导电铜线。
- 阻焊层：这些文件定义了需要覆盖保护层的区域，以防止意外焊接。
- 丝网印刷层：这些层包含印刷在电路板上的文字和符号。
- 钻孔文件：这些文件定义了在 PCB 上为通孔、元件引线或安装孔钻孔的位置。
- 边缘切割层：此文件定义 PCB 的轮廓，包括任何切口或特殊形状。
每个文件都包含有关其各自层的精确细节，通常使用矢量图形和机器可读代码的组合。
5. Gerber 文件准备的最佳实践
为了确保 PCB 制造顺利进行并尽量减少延迟或错误，在准备 Gerber 文件时遵循最佳实践非常重要。以下是一些重要提示：
- 验证设计：在生成 Gerber 文件之前，请彻底检查 PCB 设计中是否存在任何错误，例如未连接的走线、错误的元件放置或违反规则。许多设计工具都内置了设计规则检查器 (DRC) 来帮助解决此问题。
- 使用正确的文件格式： Gerber 文件必须以制造商可以读取的格式保存。Gerber 格式最常见的版本是 RS-274X 和 RS-274D。RS-274X 是目前使用最广泛的格式，支持嵌入式孔径数据。
- 检查单位：确保所有测量值都采用正确的单位，毫米 (mm) 或英寸 (in)，具体取决于制造商的规格。
- 包含所有必要的图层：确保生成所有必需图层的文件，包括铜、钻孔、阻焊层和丝网印刷层。缺少图层可能会延迟生产。
- 执行 Gerber 文件验证：在将文件发送给制造商之前，请通过 Gerber 文件查看器或验证工具运行它们以检查是否存在任何潜在问题。一些 PCB 制造商还提供免费的文件检查服务。
- 提供自述文件：包含一个简单的自述文件，描述 Gerber 文件以及制造商的任何特殊要求或说明。
6. 结论
通过遵循生成 Gerber 文件的最佳实践，您可以避免常见的陷阱并降低代价高昂的错误或生产延迟的风险。无论您是设计简单的单层 PCB 还是复杂的多层板，掌握 Gerber 文件都是 PCB 设计和制造工作流程中的关键步骤。
有了这些基本知识，您可以自信地准备并将 Gerber 文件提交给 PCB 制造商，确保您的设计符合最高的质量和精度标准。