Pliki Gerber do produkcji PCB: przewodnik referencyjny

Pakiet Gerber to zestaw plików wysyłanych do fabryki montażu PCB w celu wyprodukowania płytki. Niekompletny lub niejednoznaczny pakiet Gerber powoduje, że fabryka dokonuje założeń — a założenia fabryki często dają płytki, które są technicznie „zgodne z rysunkiem”, ale funkcjonalnie błędne. Wiedza o tym, co dokładnie zawrzeć i jak to określić, eliminuje najczęstsze błędy produkcji PCB. Właściwe przygotowanie planu przed pozyskiwaniem producenta oszczędza kosztownych cykli rewizji.

Przegląd

Dane do produkcji PCB ewoluowały przez trzy główne formaty: starszy Gerber (RS-274D, przestarzały), rozszerzony Gerber (RS-274X, universalny) i nowsze formaty jak ODB++ i IPC-2581, które zawierają dane schematu elektrycznego i montażu w jednym pliku. Większość chińskich fabryk przyjmuje RS-274X jako główne wejście; rosnąca liczba preferuje ODB++ dla złożonych płytek. Adopcja IPC-2581 rośnie w motoryzacji i lotnictwie, ale pozostaje rzadka w produkcji kontraktowej.

Pakiet Gerber opisuje wyłącznie geometrię — gdzie jest miedź, gdzie są otwory w masce lutowniczej, gdzie idą oznaczenia sitodruku. Nie opisuje inherentnie jakich materiałów użyć, jakie wykończenie zastosować ani jakie standardy jakości spełnić. Te informacje trafiają do notatek produkcyjnych, rysunków układu warstw i zamówienia. Zadaniem fabryki jest wyprodukowanie tego, co mówi Gerber; twoim zadaniem jest upewnienie się, że Gerber plus notatki mówi to, czego faktycznie chcesz.

Co zawrzeć w pakiecie produkcyjnym

Pliki obowiązkowe:

Zalecane dodatki:

• Rysunek montażowy (oznaczenia referencyjne, kontury komponentów)
• Rysunek układu warstw z impedancją (dla płytek z kontrolowaną impedancją)
• Specyfikacja IPC-4761 dla typu wypełnienia przelotów (jeśli dotyczy)
• Model 3D (plik STEP) do sprawdzenia mechanicznego

Format Gerber: RS-274X

Zawsze eksportuj RS-274X (rozszerzony), nigdy RS-274D (przestarzały). Różnica: RS-274X zawiera osadzone definicje apertur w nagłówku pliku, więc oprogramowanie CAM fabryki może parsować plik bez osobnej listy apertur. RS-274D wymaga osobnego pliku D-kodów, który prawie żaden nowoczesny system CAM nie odczytuje prawidłowo.

W RS-274X należy zweryfikować:

• Jednostki: milimetry (zalecane) lub cale — podaj jawnie w notatkach produkcyjnych, nie polegaj wyłącznie na nagłówku pliku
• Rozdzielczość współrzędnych: używaj co najmniej formatu 4.6 dziesiętnego (4 cyfry przed przecinkiem, 6 po) dla plików milimetrowych, aby uniknąć błędów zaokrąglenia na padach fine-pitch
• Polaryzacja Gerber: ciemny = miedź (standard), jasny = otwór maski — potwierdź z fabryką przy niestandardowym

Plik wierceń Excellon

Pliki pozycji wierceń używają formatu Excellon. Typowe problemy:

• Jednostki: Pliki Excellon mogą być metryczne lub imperialne, a deklaracja nagłówka jest czasem brakująca lub ignorowana. Zawsze podaj jednostki wierceń w notatkach produkcyjnych i zweryfikuj, że fabryka je potwierdza.
• Tabela wierceń: dołącz tabelę wierceń jako nakładkę Gerber lub PDF pokazujący każdy symbol wiercenia, gotowy rozmiar otworu, liczbę wierceń i status metalizacji (PTH vs NPTH)
• Minimalny rozmiar otworu: potwierdź z fabryką — standardowa możliwość to gotowa dziura 0,30 mm, niektóre fabryki robią 0,20 mm, ale za wyższą cenę
• Trasowanie szczelin: plik konturu Gerber lub osobny plik trasowania dla szczelin; format Excellon dla szczelin jest mniej ustandaryzowany — zweryfikuj preferowany format fabryki

Format ODB++

ODB++ (Open Database++) to struktura katalogów zawierająca wszystkie dane płyty w jednym skompresowanym archiwum. Zalety nad Gerber: rejestracja warstw jest dokładna (nie potrzebny osobny plik konturu), dane wierceń i miedzi są w jednym spójnym układzie współrzędnych, schemat elektryczny jest dołączony (umożliwia elektryczne DRC w fabryce), dane biblioteki komponentów są wbudowane. Jeśli system CAM fabryki obsługuje ODB++ (większość nowoczesnych systemów Valor/Genesis obsługuje), preferuj go dla złożonych płytek wielowarstwowych. Eksport z Altium natywnie; KiCad wymaga wtyczki.

IPC-2581

Format oparty na XML łączący wszystkie dane płyty z pełnym schematem elektrycznym. Najlepszy dla płytek wymagających ścisłej identyfikowalności, gdzie fabryka przeprowadzi analizę DFM/DFA w swoim systemie CAM. Coraz bardziej wymagany przez dostawców Tier 1 dla motoryzacji i lotnictwa. Dla większości komercyjnej elektroniki RS-274X lub ODB++ jest wystarczający.

Notatki produkcyjne — co podać

To jest najważniejszy dokument w pakiecie. Każdy parametr, który nie jest w geometrii Gerber, musi być tutaj zapisany.

Wymagane parametry:

Liczba warstw: 4
Grubość płyty: 1,60 mm ± 0,15 mm
Wymiary płyty: 85,0 × 60,0 mm
Waga miedzi: Warstwy zewnętrzne 1 oz (35 µm), warstwy wewnętrzne 0,5 oz (17,5 µm)
Minimalna ścieżka/odstęp: 0,10/0,10 mm
Minimalne wiercenie (gotowy otwór): 0,30 mm
Wypełnienie przelotów: Brak (otwarty przelot, maskowany)
Wykończenie powierzchni: ENIG — Nikiel 3–6 µm, Złoto 0,05–0,10 µm wg IPC-4552A
Maska lutownicza: Zielona, LPI, obie strony
Sitodruk: Biały, tylko górna strona
Materiał płyty: Shengyi S1141 high-Tg FR4, Tg ≥ 170°C, Td ≥ 310°C
Wymagane oznaczenie UL: Tak (numer pliku UL na płycie)
Kontrola impedancji: Tak — patrz rysunek układu warstw
  Warstwa 1: 50 Ω jednoparowe, 100 Ω różnicowe (odniesione do Warstwy 2)
Ilość: 500 paneli (2 płytki na panel, V-score)
Klasa IPC: Klasa 2 wg IPC-6012
Metoda testu: E-test (100% ciągłość i izolacja)

Rozszerzenie maski lutowniczej: domyślne rozszerzenie fabryczne (typowo 75–100 µm na stronę od krawędzi miedziowego pada) może być za duże dla footprintów QFP 0,4 mm pitch. Podaj „rozszerzenie maski lutowniczej 50 µm od krawędzi pada”, jeśli masz komponenty fine-pitch.

Grubość wykończenia powierzchni: Grubość ENIG znacznie się różni między fabrykami. Podaj wg IPC-4552A: Ni 3–6 µm, Au 0,05–0,10 µm. Cieńsze Au (<0,05 µm) powoduje problemy ze spawalnością; grubszy Ni (>6 µm) wpływa na rejestrację wierceń na fine vias.

Konwencje nazewnictwa

Używaj opisowych, kontrolowanych wersją nazw plików. Złe: copper_top.gbr. Dobre: PCB_SmartSensor_v1.2_2026-05-08_Cu_F.gbr. Pełny pakiet powinien być: PCB_ProjectName_vX.Y_YYYY-MM-DD.zip zawierający wszystkie pliki w płaskiej strukturze katalogów (niektóre fabryki nie mogą obsłużyć zagnieżdżonych podkatalogów w archiwach zip).

Kontrola reguł projektowych przed wysyłką

Uruchom DRC w narzędziu CAD przed eksportem. Typowe problemy czyste dla DRC, ale problematyczne dla produkcji:

• Elementy miedzi poza konturem płyty (niektóre narzędzia tego nie wykrywają)
• Kontur płyty niebędący zamkniętą pętlą (system CAM fabryki może nie parsować go prawidłowo)
• Wiercenia bez pierścienia rocznego na warstwach wewnętrznych
• Tekst sitodruku pod komponentami (niewidoczny po montażu, marnuje przebieg sitodruku)
• Brakujące lub asymetrycznie umieszczone znaczniki fiducjalne

Przeprowadź również wizualną kontrolę Gerber w samodzielnej przeglądarce Gerber (Gerbv, FAB3000 lub przeglądarka twojego narzędzia CAM) przed wysłaniem. Kontrola wizualna wykrywa błędy polaryzacji warstw (maska odwrócona, brakująca miedź) i błędy jednostek współrzędnych, których DRC nie wykrywa.

Co podać przy zamawianiu z Chin

• Prośba o raport DFM przed rozpoczęciem produkcji: większość fabryk zapewnia bezpłatną kontrolę DFM w ciągu 24–48 godzin — przejrzyj ją i odpowiedz pisemnie przed zatwierdzeniem startu produkcji
• Potwierdzenie jednostek Gerber: podaj jednostki jawnie w notatkach produkcyjnych I zweryfikuj, że fabryka potwierdza je w informacji zwrotnej DFM
• Wymaganie kuponu impedancyjnego: dla płytek z kontrolowaną impedancją, wymagaj kuponu impedancyjnego na każdym panelu (lub co N-ty panel) i podaj, że panele produkcyjne muszą mierzyć w granicach ±10% celu przed przystąpieniem
• E-test (test elektryczny): dla dowolnego wolumenu powyżej 50 płytek, podaj 100% elektryczny test ciągłości i izolacji — dodaje 0,05–0,20 USD/płytkę, ale wychwytuje otwarte obwody i zwarcia z produkcji przed montażem
• Zatwierdzenie pierwszego artykułu: wymagaj, aby fabryka przedstawiła płytkę jako pierwszą z narzędzia do twojego zatwierdzenia (lub zatwierdzenia twojego inspektora) przed przystąpieniem do pełnej produkcji

Typowe problemy

Niezgodność jednostek pliku wierceń: Fabryka interpretuje cale jako milimetry. Wszystkie trafienia wierceń są przesunięte o 25,4×. Każdy otwór jest w złej pozycji. Płyta jest złomem. Dzieje się to częściej niż powinno. Zapobieganie: dołącz tabelę wierceń PDF z gotowymi rozmiarami otworów w obu mm i calach, i zweryfikuj, że pozycje wierceń odpowiadają twoim padom miedzi w informacji zwrotnej DFM.

Brakujący kontur płyty: Fabryka ekstrapoluje krawędź płyty z stref zakazu miedzi lub obwiedni wszystkich Gerberów. Wynikiem jest często płyta 0,5–1,0 mm za duża, która może nie pasować do obudowy. Zawsze dołączaj dedykowaną warstwę Edge.Cuts lub mechaniczną z czystym zamkniętym konturem.

Sitodruk najeżdżający na pady: Fabryka usuwa sitodruk z obszarów padów wg IPC-7527 (sitodruk nie może przykrywać powierzchni lutowanych), ale przycinanie zmienia czytelność sitodruku — oznaczenia referencyjne są częściowo przycinane. Uruchom DRC sitodruku, aby odsunąć tekst od padów przed eksportem.

Powiązane zasoby

• Materiały podłoży PCB — parametry materiałów trafiające do notatek produkcyjnych
• Wytyczne DFM — reguły projektowe do weryfikacji przed eksportem Gerber
• Proces montażu SMT — co dzieje się z płytką po produkcji
• Lista kontrolna audytu fabryki
• Pozyskanie i dopasowanie dostawców
• Zaopatrzenie w montaż PCB i SMT
• Przewodnik kupującego po montażu PCB w Chinach