ملفات Gerber لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة: دليل مرجعي

حزمة Gerber هي مجموعة الملفات التي ترسلها إلى مصنع تجميع لوحات الدوائر المطبوعة لتصنيع لوحتك. حزمة Gerber غير المكتملة أو الغامضة تؤدي إلى قيام المصنع بافتراضات — وافتراضات المصنع غالباً ما تنتج لوحات “مطابقة للرسم” تقنياً لكنها غير صالحة وظيفياً. معرفة ما يجب تضمينه بالضبط وكيفية تحديده يقضي على أكثر أخطاء تصنيع PCB شيوعاً. إتقان هذا قبل البحث عن مورد يوفر دورات مراجعة مكلفة لاحقاً.

نظرة عامة

تطورت بيانات تصنيع PCB عبر ثلاثة تنسيقات رئيسية: Gerber القديم (RS-274D، مهمل)، وGerber الممدد (RS-274X، عالمي)، والتنسيقات الأحدث مثل ODB++ وIPC-2581 التي تتضمن بيانات netlist والتجميع في ملف واحد. تقبل معظم المصانع الصينية RS-274X كمدخل أساسي؛ ويفضل عدد متزايد منها ODB++ للوحات المعقدة. اعتماد IPC-2581 يتزايد في قطاعي السيارات والفضاء لكنه لا يزال غير شائع في التصنيع التعاقدي.

تصف حزمة Gerber الهندسة فقط — أين يوجد النحاس، وأين توجد فتحات قناع اللحام، وأين توضع علامات الطباعة الحريرية. وهي لا تصف بطبيعتها المواد المستخدمة، أو الطلاء النهائي المطلوب، أو معايير الجودة الواجب تحقيقها. هذه المعلومات توضع في ملاحظات التصنيع، ورسومات الطبقات المكدسة (stackup)، وأمر الشراء. مهمة المصنع هي تصنيع ما يقوله ملف Gerber؛ ومهمتك هي التأكد من أن ملف Gerber مع الملاحظات يقول ما تريده فعلاً.

ما يجب تضمينه في حزمة التصنيع

الملفات الإلزامية:

إضافات موصى بها:

• رسم التجميع (محددات مرجعية، حدود المكونات)
• رسم الطبقات المكدسة للممانعة (للوحات ذات الممانعة المضبوطة)
• مواصفة IPC-4761 لنوع ملء الـvia (إن وُجد)
• نموذج ثلاثي الأبعاد (ملف STEP) للفحص الميكانيكي

تنسيق Gerber: RS-274X

صدّر دائماً بصيغة RS-274X (الممدد)، وليس RS-274D (المهمل) أبداً. الفرق: RS-274X يتضمن تعريفات الفتحات (aperture) مضمّنة في ترويسة الملف، بحيث يمكن لبرنامج CAM في المصنع تحليل الملف دون قائمة فتحات منفصلة. أما RS-274D فيتطلب ملف D-code منفصلاً لا يستطيع أي نظام CAM حديث تقريباً قراءته بشكل صحيح.

في RS-274X، تحقق من:

• الوحدات: ملليمتر (موصى به) أو بوصة — اذكر ذلك صراحةً في ملاحظات التصنيع، ولا تعتمد على ترويسة الملف وحدها
• دقة الإحداثيات: استخدم تنسيقاً عشرياً 4.6 على الأقل (4 خانات قبل الفاصلة، 6 بعدها) للملفات بالميليمتر لتجنب أخطاء التدوير على الوسائد ذات الخطوة الدقيقة
• قطبية Gerber: داكن = نحاس (قياسي)، فاتح = فتحة قناع — أكد مع المصنع إذا كانت غير قياسية

ملف الحفر Excellon

تستخدم ملفات مواضع الحفر تنسيق Excellon. المشكلات الشائعة:

• الوحدات: يمكن أن تكون ملفات Excellon مترية أو إمبراطورية، وتصريح الترويسة مفقود أحياناً أو يتم تجاهله. اذكر دائماً وحدات الحفر في ملاحظات التصنيع وتحقق من أن المصنع يقرها.
• جدول الحفر: أرفق جدول حفر كطبقة Gerber إضافية أو PDF يوضح كل رمز حفر، وحجم الثقب النهائي، وعدد الحفر، وحالة الطلاء (PTH مقابل NPTH)
• الحد الأدنى لحجم الثقب: تأكد مع المصنع — القدرة القياسية هي 0.30 مم للثقب النهائي، بعض المصانع تصل إلى 0.20 مم ولكن بتكلفة أعلى
• توجيه الفتحات (slots): ملف حدود Gerber أو ملف توجيه منفصل للفتحات؛ تنسيق Excellon للفتحات أقل توحيداً — تحقق من التنسيق المفضل لدى المصنع

تنسيق ODB++

ODB++ (Open Database++) هو هيكل مجلدات يحتوي على جميع بيانات اللوحة في أرشيف مضغوط واحد. المزايا مقارنة بـ Gerber: تسجيل الطبقات دقيق (لا حاجة لملف حدود منفصل)، بيانات الحفر والنحاس في نظام إحداثيات واحد متسق، netlist مضمنة (تمكن من DRC كهربائي في المصنع)، بيانات مكتبة المكونات مضمّنة. إذا كان نظام CAM في مصنعك يدعم ODB++ (معظم أنظمة Valor/Genesis الحديثة تفعل)، فضّله للوحات متعددة الطبقات المعقدة. يصدر من Altium بشكل أصلي؛ KiCad يتطلب ملحقاً إضافياً.

IPC-2581

تنسيق قائم على XML يجمع جميع بيانات اللوحة مع netlist كاملة. الأفضل للوحات التي تتطلب تتبعاً صارماً وحيث سيجري المصنع تحليل DFM/DFA في نظام CAM الخاص به. مطلوب بشكل متزايد من قبل موردي السيارات من الدرجة الأولى وقطاع الفضاء. بالنسبة لمعظم الإلكترونيات التجارية، RS-274X أو ODB++ كافٍ.

ملاحظات التصنيع — ما يجب تحديده

هذا أهم مستند في الحزمة. كل معامل غير موجود في هندسة Gerber يجب كتابته هنا.

المعاملات المطلوبة:

عدد الطبقات: 4
سماكة اللوحة: 1.60 مم ± 0.15 مم
أبعاد اللوحة: 85.0 × 60.0 مم
وزن النحاس: الطبقات الخارجية 1 oz (35 µm)، الطبقات الداخلية 0.5 oz (17.5 µm)
الحد الأدنى للعرض/التباعد: 0.10/0.10 مم
الحد الأدنى للحفر (الثقب النهائي): 0.30 مم
ملء الـvia: لا شيء (via مفتوح، مغطى بقناع)
الطلاء النهائي: ENIG — نيكل 3–6 µm، ذهب 0.05–0.10 µm وفق IPC-4552A
قناع اللحام: أخضر، LPI، الجانبين
الطباعة الحريرية: أبيض، الجانب العلوي فقط
مادة اللوحة: Shengyi S1141 high-Tg FR4، Tg ≥ 170°C، Td ≥ 310°C
علامة UL مطلوبة: نعم (رقم ملف UL على اللوحة)
التحكم بالممانعة: نعم — راجع رسم الطبقات المكدسة
  الطبقة 1: 50 Ω طرف مفرد، 100 Ω تفاضلي (بالإشارة إلى الطبقة 2)
الكمية: 500 لوح (لوحتان لكل panel، V-score)
فئة IPC: الفئة 2 وفق IPC-6012
طريقة الاختبار: E-test (فحص التوصيل والعزل بنسبة 100%)

تمدد قناع اللحام: تمدد القناع الافتراضي للمصنع (عادة 75–100 µm لكل جانب من حافة وسادة النحاس) قد يكون كبيراً جداً لبصمات QFP بخطوة 0.4 مم. حدد “تمدد قناع اللحام 50 µm من حافة الوسادة” إذا كان لديك مكونات ذات خطوة دقيقة.

سماكة الطلاء النهائي: تختلف سماكة ENIG بشكل كبير بين المصانع. حدد وفق IPC-4552A: Ni 3–6 µm، Au 0.05–0.10 µm. الذهب الأقل (<0.05 µm) يسبب مشاكل في قابلية اللحام؛ النيكل الأكثر (>6 µm) يؤثر على تسجيل الحفر في الـ vias الدقيقة.

اصطلاحات التسمية

استخدم أسماء ملفات وصفية ومتحكم بها بالإصدارات. اسم سيء: copper_top.gbr. اسم جيد: PCB_SmartSensor_v1.2_2026-05-08_Cu_F.gbr. يجب أن تكون الحزمة الكاملة: PCB_ProjectName_vX.Y_YYYY-MM-DD.zip تحتوي على جميع الملفات في هيكل مجلدات مسطح (بعض المصانع لا تستطيع التعامل مع المجلدات الفرعية المتداخلة في أرشيفات zip).

فحص قواعد التصميم قبل الإرسال

قم بتشغيل DRC في أداة CAD قبل التصدير. المشكلات الشائعة التي تمر من DRC لكنها تسبب مشاكل في التصنيع:

• عناصر نحاسية خارج حدود اللوحة (بعض الأدوات لا تلتقط هذا)
• حدود اللوحة ليست حلقة مغلقة (قد يفشل نظام CAM في المصنع بتحليلها)
• ضربات حفر بدون حلقة حلقية (annular ring) على الطبقات الداخلية
• نص الطباعة الحريرية تحت المكونات (غير مرئي بعد التجميع، يهدر مرور الطباعة الحريرية)
• علامات fiducial مفقودة أو موضوعة بشكل غير متماثل

قم أيضاً بفحص Gerber بصرياً في عارض Gerber مستقل (Gerbv، FAB3000، أو عارض أداة CAM لديك) قبل الإرسال. الفحص البصري يلتقط أخطاء قطبية الطبقات (قناع معكوس، نحاس مفقود) وأخطاء وحدات الإحداثيات التي يفوّتها DRC.

ما يجب تحديده عند الطلب من الصين

• اطلب تقرير DFM قبل بدء الإنتاج: معظم المصانع توفر فحص DFM مجاني خلال 24–48 ساعة — راجعه ورد كتابياً قبل الموافقة على بدء الإنتاج
• أكد وحدات Gerber: اذكر الوحدات صراحةً في ملاحظات التصنيع وتحقق من أن المصنع يؤكدها في ملاحظات DFM الخاصة بهم
• متطلب عينة الممانعة (impedance coupon): للوحات ذات الممانعة المضبوطة، اطلب عينة ممانعة على كل panel (أو كل عدد N من الـ panels) وحدد أن الـ panels الإنتاجية يجب أن تقيس ضمن ±10% من القيمة المستهدفة قبل المتابعة
• E-test (الاختبار الكهربائي): لأي حجم فوق 50 لوحة، حدد اختبار التوصيل والعزل الكهربائي بنسبة 100% — يضيف $0.05–0.20 للوحة لكنه يلتقط القطع والفتحات الناتجة عن التصنيع قبل التجميع
• اعتماد العينة الأولى (first article): اطلب من المصنع تقديم لوحة first-off-tool لاعتمادك (أو اعتماد مفتشك) قبل المتابعة إلى الإنتاج الكامل

المشكلات الشائعة

عدم تطابق وحدات ملف الحفر: يفسر المصنع البوصات على أنها ملليمترات. جميع ضربات الحفر تزيح بمعامل 25.4×. كل ثقب في موضع خاطئ. اللوحة تصبح خردة. هذا يحدث أكثر مما ينبغي. الوقاية: أرفق جدول حفر PDF بأحجام الثقوب النهائية بالملم والبوصة معاً، وتحقق من أن مواضع الحفر تطابق وسائد النحاس في ملاحظات DFM.

حدود اللوحة مفقودة: يستنتج المصنع حافة اللوحة من مناطق نحاس العزل أو الصندوق المحيط بكل ملفات Gerber. النتيجة غالباً لوحة أكبر بـ 0.5–1.0 مم، مما قد لا يناسب الهيكل. أدرج دائماً طبقة Edge.Cuts أو طبقة ميكانيكية مخصصة بحدود نظيفة مغلقة.

الطباعة الحريرية تتعدى على الوسائد: يزيل المصنع الطباعة الحريرية من مناطق الوسائد وفق IPC-7527 (يجب ألا تغطي الطباعة الحريرية الأسطح القابلة للحام)، لكن القص يغير وضوح الطباعة الحريرية — المحددات المرجعية تُقص جزئياً. قم بتشغيل DRC للطباعة الحريرية لدفع النص بعيداً عن الوسائد قبل التصدير.

مصادر ذات صلة

• مواد ركيزة PCB — معاملات المواد التي توضع في ملاحظات التصنيع
• إرشادات DFM — قواعد التصميم الواجب التحقق منها قبل تصدير Gerber
• عملية تجميع SMT — ما يحدث للوحة بعد التصنيع
• قائمة تدقيق المصنع
• البحث عن الموردين والمطابقة
• تصنيع PCB وتوريد SMT
• دليل مشتري تجميع PCB في الصين