Gerber-файлы для производства PCB: справочное руководство

Пакет Gerber — это набор файлов, которые вы отправляете заводу по производству PCB для изготовления вашей платы. Неполный или неоднозначный пакет Gerber вынуждает завод делать допущения — а допущения завода зачастую дают платы, которые технически «соответствуют чертежу», но функционально неправильны. Точное знание того, что включать и как это специфицировать, устраняет наиболее распространённые ошибки при производстве PCB. Правильная подготовка пакета до поиска производителя позволяет избежать дорогостоящих циклов доработок впоследствии.

Общая информация

Данные для производства PCB прошли через три основных формата: устаревший Gerber (RS-274D, устарел), расширенный Gerber (RS-274X, универсальный) и более новые форматы, такие как ODB++ и IPC-2581, включающие данные нетлиста и сборки в одном файле. Большинство китайских заводов принимают RS-274X как основной входной формат; всё больше заводов предпочитают ODB++ для сложных плат. Внедрение IPC-2581 растёт в автомобильной и аэрокосмической промышленности, но остаётся редкостью в контрактном производстве.

Пакет Gerber описывает только геометрию — где какая медь находится, где расположены вскрытия паяльной маски, где идут маркировки шелкографии. В нём нет описания применяемых материалов, финиша или стандартов качества. Эта информация содержится в технологических примечаниях, чертежах стекаппа и вашем заказе на покупку. Задача завода — изготовить то, что указано в Gerber; ваша задача — убедиться, что Gerber плюс примечания описывают именно то, что вам нужно.

Что включать в производственный пакет

Обязательные файлы:

Рекомендуемые дополнения:

• Сборочный чертёж (позиционные обозначения, контуры компонентов)
• Чертёж стекаппа с импедансом (для плат с контролируемым импедансом)
• Спецификация по IPC-4761 для типа заполнения переходных отверстий (при необходимости)
• 3D-модель (файл STEP) для механической проверки

Формат Gerber: RS-274X

Всегда экспортируйте RS-274X (расширенный), никогда RS-274D (устаревший). Отличие: RS-274X включает встроенные определения апертур в заголовок файла, так что CAM-программа завода может разобрать файл без отдельного списка апертур. RS-274D требует отдельного файла D-кодов, который почти ни одна современная CAM-система не читает корректно.

В RS-274X проверьте:

• Единицы измерения: миллиметры (рекомендуется) или дюймы — укажите явно в технологических примечаниях, не полагайтесь только на заголовок файла
• Разрешение координат: используйте формат не менее 4.6 (4 цифры до запятой, 6 после) для миллиметровых файлов во избежание ошибок округления на контактных площадках с мелким шагом
• Полярность Gerber: тёмный = медь (стандарт), светлый = вскрытие маски — подтвердите с заводом при нестандартном варианте

Файл сверления Excellon

Файлы позиций сверления используют формат Excellon. Типичные проблемы:

• Единицы измерения: файлы Excellon могут быть метрическими или дюймовыми, и объявление в заголовке иногда отсутствует или игнорируется. Всегда указывайте единицы сверления в технологических примечаниях и проверяйте, что завод подтверждает их в обратной связи по DFM.
• Таблица сверления: включайте таблицу сверления в виде оверлея Gerber или PDF с символом каждого сверла, готовым диаметром отверстия, количеством и статусом металлизации (PTH vs NPTH)
• Минимальный диаметр отверстия: уточняйте с заводом — стандартная возможность 0,30 мм в готовом виде, некоторые заводы делают 0,20 мм, но с доплатой
• Фрезерование пазов: контурный файл Gerber или отдельный файл фрезерования для пазов; формат Excellon для пазов менее стандартизирован — уточните предпочтительный формат завода

Формат ODB++

ODB++ (Open Database++) — структура директорий, содержащая все данные платы в одном сжатом архиве. Преимущества перед Gerber: регистрация слоёв точная (отдельный файл контура не нужен), данные сверления и меди находятся в одной согласованной системе координат, нетлист включён (обеспечивает электрический DRC на заводе), данные библиотеки компонентов встроены. Если CAM-система вашего завода поддерживает ODB++ (большинство современных систем Valor/Genesis поддерживают), предпочитайте его для сложных многослойных плат. Экспортируется из Altium нативно; KiCad требует плагина.

IPC-2581

Формат на основе XML, объединяющий все данные платы плюс полный нетлист. Лучший выбор для плат, требующих строгой прослеживаемости, когда завод будет проводить анализ DFM/DFA в своей CAM-системе. Всё чаще требуется поставщиками Tier 1 для автопрома и аэрокосмической промышленности. Для большинства коммерческой электроники достаточно RS-274X или ODB++.

Технологические примечания — что указывать

Это важнейший документ в пакете. Каждый параметр, не содержащийся в геометрии Gerber, должен быть записан здесь.

Обязательные параметры:

Количество слоёв: 4
Толщина платы: 1,60 мм ± 0,15 мм
Размеры платы: 85,0 × 60,0 мм
Толщина меди: Внешние слои 1 унция (35 мкм), Внутренние слои 0,5 унции (17,5 мкм)
Минимальная ширина проводника/зазор: 0,10/0,10 мм
Минимальное сверление (готовое отверстие): 0,30 мм
Заполнение переходных отверстий: Нет (открытое, перекрытое маской)
Поверхностный финиш: ENIG — никель 3–6 мкм, золото 0,05–0,10 мкм по IPC-4552A
Паяльная маска: Зелёная, LPI, с обеих сторон
Шелкография: Белая, только верхняя сторона
Материал платы: Shengyi S1141 FR4 с высоким Tg, Tg ≥ 170°C, Td ≥ 310°C
Маркировка UL обязательна: Да (номер файла UL на плате)
Контроль импеданса: Да — см. чертёж стекаппа
  Слой 1: 50 Ом несимметричный, 100 Ом дифференциальный (относительно слоя 2)
Количество: 500 панелей (2 платы на панели, V-скрайбирование)
Класс IPC: Класс 2 по IPC-6012
Метод испытаний: E-test (100% проверка непрерывности и изоляции)

Раскрытие паяльной маски: заводское раскрытие по умолчанию (обычно 75–100 мкм с каждой стороны от края медной площадки) может быть слишком большим для корпусов QFP с шагом 0,4 мм. Указывайте «раскрытие паяльной маски 50 мкм от края площадки» при наличии компонентов с мелким шагом.

Толщина поверхностного финиша: толщина ENIG существенно варьируется между заводами. Указывайте по IPC-4552A: Ni 3–6 мкм, Au 0,05–0,10 мкм. Более тонкое Au (<0,05 мкм) вызывает проблемы с паяемостью; более толстый Ni (>6 мкм) влияет на регистрацию сверления на тонких переходных отверстиях.

Соглашения об именовании

Используйте информативные, версионированные имена файлов. Плохо: copper_top.gbr. Хорошо: PCB_SmartSensor_v1.2_2026-05-08_Cu_F.gbr. Полный пакет должен быть: PCB_ProjectName_vX.Y_YYYY-MM-DD.zip, содержащий все файлы в плоской структуре директорий (некоторые заводы не могут обрабатывать вложенные поддиректории в zip-архивах).

Проверка DRC перед отправкой

Запустите DRC в вашем CAD-инструменте перед экспортом. Типичные проблемы, не обнаруживаемые DRC, но создающие сложности при производстве:

• Медные элементы за пределами контура платы (некоторые инструменты этого не выявляют)
• Незамкнутый контур платы (CAM-система завода может не разобрать его)
• Сверло без контактного кольца на внутренних слоях
• Текст шелкографии под компонентами (не виден после сборки, расходует проход шелкографии)
• Отсутствующие или несимметрично расположенные фидуциальные метки

Также запускайте визуальную проверку Gerber в отдельном просмотрщике Gerber (Gerbv, FAB3000 или просмотрщик вашего CAM-инструмента) перед отправкой. Визуальная проверка выявляет ошибки полярности слоёв (инвертированная маска, отсутствующая медь) и ошибки единиц координат, которые DRC не замечает.

Что указывать при заказе в Китае

• Запрашивайте отчёт DFM перед началом производства: большинство заводов предоставляют бесплатную проверку DFM в течение 24–48 часов — изучайте его и отвечайте письменно перед утверждением начала производства
• Подтверждайте единицы Gerber: указывайте единицы явно в технологических примечаниях И проверяйте, что завод подтверждает их в обратной связи по DFM
• Требование к купону импеданса: для плат с контролируемым импедансом требуйте купон импеданса на каждой панели (или через каждые N-е панели) и указывайте, что производственные панели должны измеряться в пределах ±10% от целевого значения перед продолжением
• E-test (электрическое испытание): для любого объёма свыше 50 плат указывайте 100% испытание на непрерывность и изоляцию — добавляет $0,05–0,20/плата, но выявляет обрывы и короткие замыкания от производства до сборки
• Утверждение первого артикула: требуйте, чтобы завод предоставил первую изготовленную плату на ваше утверждение (или утверждение вашего инспектора) перед переходом к полному производству

Типичные проблемы

Несоответствие единиц файла сверления: завод интерпретирует дюймы как миллиметры. Все попадания сверла смещены в 25,4 раза. Каждое отверстие находится в неправильном положении. Плата является браком. Это происходит чаще, чем должно. Профилактика: включайте таблицу сверления PDF с готовыми диаметрами отверстий в мм и дюймах, и проверяйте, что позиции сверления совпадают с медными площадками в обратной связи по DFM.

Отсутствующий контур платы: завод экстраполирует края платы из медных зон запрета или ограничивающего прямоугольника всех Gerber-файлов. Результат — плата обычно больше на 0,5–1,0 мм, что может не подойти для корпуса. Всегда включайте выделенный слой Edge.Cuts или механический слой с чистым замкнутым контуром.

Шелкография, перекрывающая площадки: завод удаляет шелкографию из зон площадок по IPC-7527 (шелкография не должна перекрывать паяемые поверхности), но обрезка изменяет читаемость шелкографии — позиционные обозначения частично обрезаются. Запускайте DRC шелкографии, чтобы отодвинуть текст от площадок перед экспортом.

Связанные ресурсы

• Материалы подложки PCB — параметры материалов для технологических примечаний
• Рекомендации DFM — правила конструирования для проверки перед экспортом Gerber
• Процесс SMT-сборки — что происходит с платой после изготовления
• Чек-лист аудита завода
• Поиск поставщиков и подбор партнёров
• Поставки PCB и SMT
• Руководство покупателя по PCBA в Китае