Gerber soubory pro výrobu PCB: referenční příručka

Gerber balíček je sada souborů, kterou posíláte továrně na montáž PCB, aby vyrobila vaši desku. Neúplný nebo nejednoznačný Gerber balíček vede k tomu, že továrna dělá domněnky — a tovární domněnky často produkují desky, které jsou technicky „dle výkresu”, ale funkčně chybné. Přesná znalost toho, co zahrnout a jak to specifikovat, eliminuje nejčastější chyby ve výrobě PCB. Pokud to vyřešíte správně už před sourcingem výrobce, ušetříte si nákladné revizní cykly později.

Přehled

Výrobní data PCB se vyvíjela přes tři hlavní formáty: starší Gerber (RS-274D, zastaralý), rozšířený Gerber (RS-274X, univerzální) a novější formáty jako ODB++ a IPC-2581, které zahrnují netlist a montážní data v jednom souboru. Většina čínských továren přijímá RS-274X jako svůj hlavní vstup; rostoucí počet preferuje ODB++ pro složité desky. Přijetí IPC-2581 roste v automobilovém a leteckém průmyslu, ale v zakázkové výrobě zůstává nezvyklé.

Gerber balíček popisuje pouze geometrii — kde je jaká měď, kde jsou otvory v nepájivé masce, kam jdou potiskové značky. Inherentně nepopisuje, jaké materiály použít, jaký povrch nanést nebo jaké standardy kvality splnit. Tyto informace patří do výrobních poznámek, výkresů skladby vrstev a vaší objednávky. Úkolem továrny je vyrobit to, co říká Gerber; vaším úkolem je zajistit, aby Gerber plus poznámky říkaly to, co skutečně chcete.

Co zahrnout do výrobního balíčku

Povinné soubory:

Doporučené doplňky:

• Montážní výkres (referenční označení, obrysy součástek)
• Výkres impedanční skladby (pro desky s řízenou impedancí)
• Specifikace IPC-4761 pro typ výplně prokovu (pokud relevantní)
• 3D model (STEP soubor) pro mechanickou kontrolu

Formát Gerber: RS-274X

Vždy exportujte RS-274X (rozšířený), nikdy RS-274D (zastaralý). Rozdíl: RS-274X zahrnuje vložené definice otvorů v hlavičce souboru, takže CAM software továrny dokáže soubor zpracovat bez samostatného seznamu otvorů. RS-274D vyžaduje samostatný soubor D-kódů, který téměř žádný moderní CAM systém nečte správně.

V RS-274X ověřte:

• Jednotky: milimetry (doporučeno) nebo palce — uveďte explicitně ve výrobních poznámkách, nespoléhejte pouze na hlavičku souboru
• Rozlišení souřadnic: použijte alespoň formát 4.6 (4 číslice před desetinnou čárkou, 6 za) pro milimetrové soubory, abyste se vyhnuli zaokrouhlovacím chybám na padech s jemnou roztečí
• Polarita Gerberu: tmavá = měď (standard), světlá = otvor v masce — potvrďte u továrny, pokud nestandardní

Vrtací soubor Excellon

Soubory pozic vrtů používají formát Excellon. Časté problémy:

• Jednotky: Excellon soubory mohou být metrické nebo imperiální a deklarace v hlavičce někdy chybí nebo je ignorována. Vždy uveďte jednotky vrtů ve výrobních poznámkách a ověřte, že je továrna potvrdí.
• Tabulka vrtů: zahrňte tabulku vrtů jako Gerber překryv nebo PDF ukazující každý symbol vrtu, dokončenou velikost otvoru, počet vrtů a status pokovení (PTH vs NPTH)
• Minimální velikost otvoru: potvrďte u továrny — standardní způsobilost je 0,30 mm dokončený, některé továrny dělají 0,20 mm, ale za příplatek
• Frézování drážek: Gerber soubor obrysu nebo samostatný frézovací soubor pro drážky; formát Excellon pro drážky je méně standardizovaný — ověřte preferovaný formát továrny

Formát ODB++

ODB++ (Open Database++) je adresářová struktura obsahující všechna data desky v jediném komprimovaném archivu. Výhody oproti Gerberu: registrace vrstev je přesná (není potřeba samostatný soubor obrysu), vrtací a měděná data jsou v jednom konzistentním souřadnicovém systému, netlist je zahrnut (umožňuje elektrickou DRC v továrně), data knihovny součástek jsou vložena. Pokud CAM systém vaší továrny podporuje ODB++ (většina moderních systémů Valor/Genesis ano), preferujte jej pro složité vícevrstvé desky. Z Altia exportujte nativně; KiCad vyžaduje plugin.

IPC-2581

Formát založený na XML kombinující všechna data desky plus úplný netlist. Nejlepší pro desky vyžadující striktní dohledatelnost a kde továrna spustí ve svém CAM systému analýzu DFM/DFA. Stále častěji vyžadován dodavateli Tier 1 v automobilovém průmyslu a v letectví. Pro většinu komerční elektroniky postačuje RS-274X nebo ODB++.

Výrobní poznámky — co specifikovat

Toto je nejdůležitější dokument v balíčku. Každý parametr, který není v geometrii Gerberu, zde musí být napsán.

Vyžadované parametry:

Počet vrstev: 4
Tloušťka desky: 1,60 mm ± 0,15 mm
Rozměry desky: 85,0 × 60,0 mm
Hmotnost mědi: Vnější vrstvy 1 oz (35 µm), Vnitřní vrstvy 0,5 oz (17,5 µm)
Minimální spoj/rozteč: 0,10/0,10 mm
Minimální vrt (dokončený otvor): 0,30 mm
Výplň prokovu: Žádná (otevřený prokov, zatentovaný maskou)
Povrchová úprava: ENIG — nikl 3–6 µm, zlato 0,05–0,10 µm dle IPC-4552A
Nepájivá maska: Zelená, LPI, obě strany
Potisk: Bílý, pouze horní strana
Materiál desky: Shengyi S1141 high-Tg FR4, Tg ≥ 170°C, Td ≥ 310°C
Vyžadováno značení UL: Ano (číslo souboru UL na desce)
Řízení impedance: Ano — viz výkres skladby
  Vrstva 1: 50 Ω single-ended, 100 Ω diferenciální (referencováno k vrstvě 2)
Množství: 500 panelů (2 desky na panel, V-score)
Třída IPC: Třída 2 dle IPC-6012
Testovací metoda: E-test (100% kontinuita a izolace)

Rozšíření nepájivé masky: výchozí tovární rozšíření (typicky 75–100 µm na stranu od okraje měděného padu) může být příliš velké pro footprinty QFP s roztečí 0,4 mm. Specifikujte „rozšíření nepájivé masky 50 µm od okraje padu”, pokud máte součástky s jemnou roztečí.

Tloušťka povrchové úpravy: tloušťka ENIG se mezi továrnami výrazně liší. Specifikujte dle IPC-4552A: Ni 3–6 µm, Au 0,05–0,10 µm. Tenčí Au (<0,05 µm) způsobuje problémy s pájitelností; silnější Ni (>6 µm) ovlivňuje registraci vrtů u jemných prokovů.

Konvence pojmenování

Používejte popisné, verzované názvy souborů. Špatně: copper_top.gbr. Dobře: PCB_SmartSensor_v1.2_2026-05-08_Cu_F.gbr. Celý balíček by měl být: PCB_NazevProjektu_vX.Y_RRRR-MM-DD.zip obsahující všechny soubory v ploché adresářové struktuře (některé továrny nezvládnou vnořené podadresáře v zip archivech).

Kontrola návrhových pravidel před odesláním

Před exportem spusťte DRC ve svém CAD nástroji. Časté problémy, které jsou čisté z hlediska DRC, ale problematické pro výrobu:

• Měděné prvky mimo obrys desky (některé nástroje to nezachytí)
• Obrys desky není uzavřená smyčka (CAM systém továrny jej nemusí zpracovat)
• Vrty bez mezikruží na vnitřních vrstvách
• Potiskový text pod součástkami (neviditelný po montáži, plýtvá potiskovým průchodem)
• Chybějící nebo nesymetricky umístěné fiduciální značky

Před odesláním také spusťte vizuální kontrolu Gerberu v samostatném prohlížeči Gerberu (Gerbv, FAB3000 nebo prohlížeč vašeho CAM nástroje). Vizuální kontrola zachytí chyby polarity vrstev (invertovaná maska, chybějící měď) a chyby jednotek souřadnic, které DRC mine.

Co specifikovat při objednávce z Číny

• Vyžádejte si DFM zprávu před zahájením výroby: většina továren poskytuje bezplatnou DFM kontrolu do 24–48 hodin — projděte ji a reagujte písemně před schválením zahájení výroby
• Potvrďte jednotky Gerberu: uveďte jednotky explicitně ve výrobních poznámkách A ověřte, že je továrna potvrdí ve své DFM zpětné vazbě
• Požadavek na impedanční kupón: pro desky s řízenou impedancí vyžadujte impedanční kupón na každém panelu (nebo každém N-tém panelu) a specifikujte, že výrobní panely musí měřit do ±10 % cíle, než se bude pokračovat
• E-test (elektrický test): pro jakýkoli objem nad 50 desek specifikujte 100% test elektrické kontinuity a izolace — přidá $0,05–0,20/deska, ale zachytí přerušení a zkraty z výroby před montáží
• Schválení první série: vyžadujte, aby továrna předložila první desku z nářadí k vašemu schválení (nebo schválení vašeho inspektora) před pokračováním k plné výrobě

Časté problémy

Nesoulad jednotek vrtacího souboru: Továrna interpretuje palce jako milimetry. Všechny vrty jsou posunuty o 25,4×. Každý otvor je ve špatné pozici. Deska je zmetek. Stává se to častěji, než by mělo. Prevence: zahrňte PDF s tabulkou vrtů s dokončenými velikostmi otvorů v mm i palcích a ověřte, že pozice vrtů odpovídají vašim měděným padům v DFM zpětné vazbě.

Chybějící obrys desky: Továrna extrapoluje okraj desky z keepout zón mědi nebo z ohraničujícího obdélníku všech Gerberů. Výsledkem je často deska o 0,5–1,0 mm větší, která nemusí pasovat do pouzdra. Vždy zahrňte vyhrazenou vrstvu Edge.Cuts nebo mechanickou vrstvu s čistým uzavřeným obrysem.

Potisk zasahující na pady: Továrna odstraní potisk z oblastí padů dle IPC-7527 (potisk nesmí krýt pájitelné povrchy), ale ořez mění čitelnost potisku — referenční označení se částečně ořezávají. Spusťte DRC potisku a před exportem odsuňte text z padů.

Související zdroje

• Substrátové materiály PCB — parametry materiálu, které patří do výrobních poznámek
• DFM pokyny — návrhová pravidla k ověření před exportem Gerberu
• Proces SMT montáže — co se s deskou děje po výrobě
• Checklist pro audit továrny
• Sourcing a párování dodavatelů
• Sourcing výroby PCB a SMT
• Průvodce kupujícího PCB montáží v Číně