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PCB外发生产,不懂Gerber怎么行?一文帮你规避常见的Gerber错误

2023-02-03 15:07
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一起学习一、什么是Gerber 文件?

Gerber 文件是电路设计过程的输出,包含电路板制造商使用的各类细节,Gerber 文件用来 PCB 制造和组装过程。

Gerber 文件包括 PCB 层的物理属性、 PCB 图层等,根据这些信息用来 PCB 板的制造,例如:蚀刻、PCB板的大小尺寸、焊盘等。

分析了 Gerber 文件后,CAM将为各个制造部门生成输出文件,有几个输出文件,包括钻孔程序(子钻孔和主钻孔)、成像图、阻焊输出、路由文件等。

二、如何验证 Gerber 文件?

1、手动方式

使用 Gerber 查看器加载文件;以 1:1的比例打印文件;使用缩放版本的 PCB 电路板,将零件直接放在打印机上;特别检查 QFP 封装,因为一旦出错,就会有大的影响。检查走线和焊盘之间的间距是否足够。

2、自动化方法

这里就很明显了,就是将 Gerber 文件加载到 DFM 软件工具中,这里国产的 DFM软件也有很多,比如华秋、百芯 EMA 等。

DFM 可制造性分析软件会检查走线间隙、走线宽度、丝印、焊盘等等参数。

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DFM 可制造分析图(图片来源于百芯 EMA )

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DFM 可制造分析图(图片来源于百芯 EMA )

三、常见的Gerber 文件问题以及如何解决这些问题?

Gerber 文件中最常见的问题包括设计不匹配、间隙不足、文件格式过时或者不匹配、文件不完整等。

1、PCB 设计与制造商的能力不匹配

对于大部分工程师来说,都希望自己设计的电路板高效、利于制造、创新强。但是在设计的时候必须要注意必须要与预期制造商的制造能力和技术相匹配,不然的话,制造商可能会联系工程师更改设计,这就会导致是时间和精力都被浪费了。

2、走线与焊盘之间的间隙不足

工程师在设计过程中,必须要在走线之间,走线与焊盘之间、钻孔与铜区之间应该有足够的间隙。

如果没有足够的间隙可能会导致 PCB 板内部铜层短路,当钻孔与相邻内铜层之间的最小间隙小于要求值,也会出现类似的情况。

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走线与焊盘之间的间隙图

3、文件过时或者不匹配

目前使用的最常见的格式应该是 RS-274X Gerber 格式,如果用设计软件导出的文件可能因为版本不同而打不开,最好是事先和制造商沟通,确定他们可以接受的 Gerber 文件格式。

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Gerber 格式(图片来源于百芯 EMA )

4、钻孔文件格式不正确

没有正确格式的钻孔文件,制造商很难导入 Gerber 文件。钻孔文件用于识别必须钻孔的尺寸和位置,钻孔文件包含可以直接翻译到 CNC 机床的信息。

许多 CAD 软件包都有生成钻孔文件的选项,这些文件的标题都有指明格式,这种格式称为数控 (NC) 钻孔文件,通常具有 “.xln”或“.drl ”或“.ile”扩展名。

下面举一个典型的钻孔图示例,有钻孔也有锣槽:

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钻孔图示例

5、没有向制造商提供图纸

强烈建议向制造商提供制造图纸,因为制造图纸可能包含 Gerber 文件中不存在的详细信息,例如:电路板的整体尺寸、特殊切口和布线等信息。

除此之外,Gerber 文件还包含有关电路板制造的信息,例如文件名、材料厚度、材料类型、材料光洁度等。下图为例子说明:

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制造图纸示例图(图片来源于网络)

6、缺少 PCB 板轮廓

Gerber 文件应具有明确定义的电路板轮廓,电路板轮廓根据客户要求定义 PCB 的尺寸,提供了从面板布线单个板所需的板边缘的确切边界的信息。

如果没有提供电路板轮廓,制造商很有可能会暂停制造。

某些 CAD 软件包默认不生成轮廓,需要指示生成轮廓。它可以是 Gerber 文件或通用钻孔文件的一部分。

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Gerber 文件中定义的电路板轮廓(左边没有包含,右边包含)

7、杂乱无章的文件标签/名称

Gerber 文件标签应该始终用正确且易于理解的顺序进行命名,制造商可以理解的既定命名协议这样,将更容易识别所需的文件也不会产生歧义。

可以通过提供简单的 PCB 叠层和描述铜层的顺序来完成,这种叠加也可以包含在制造图纸中,或作为 PDF 文件或 Excel 文件,或作为 Gerber 文件中的图层。

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堆叠细节以确保层的顺序(上图没有顺序,下图有顺序)

8、损坏的 Gerber 文件

粗略地看一下 Gerber 数据中的一些错误,要获得详细分析,请使用 Gerber 文件查看器,以确保生成的文件与原始设计正确匹配。

如果 CAD 软件中的设置经过仔细设置,并且正确地提到了文件生成,则可以避免数据错误。

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损坏的 Gerber 文件

9、空 Gerber 文件

工程师最终可能会创建其中没有任何信息的 Gerber 文件,这些被称为零字节文件。读取这些文件的制造商将无法识别文件是否被错误添加或文件中的信息是否被意外删除。因此,检查每个 Gerber 文件是否包含所有相关信息非常重要。

10、设计文件不匹配

PCB 设计过程分多个阶段进行,在达到所需结果之前,会进行多次创作,这些可能会导致设计文件中的差异以及生产延迟。

因此,在提交电路板设计之前,请重新审视即兴创作、制造图、装配图和其他设计组件,这可以确保所有设计文件的匹配。

11、Gerber 查看器的 CAD 设置错误

某些 CAD 软件可能会将单个铜层拆分为多个 Gerber 文件,这在包含填充区域的层中很普遍,因为软件会生成一个用于覆铜的文件,一个用于走线的文件,一个用于间隙的文件。

因此,重要的是确保在提交之前,带有 Gerber 查看器的文件具有正确的 CAD 软件设置,错误的设置会导致单层文件的意外拆分。

12、复合层未映射到单个层

有时,复合层图像是在根据设计规范生成单个层的过程中创建的,在这些情况下,以一个 Gerber 文件映射到一个单层的方式组合图像以避免错误是至关重要的。

13、矢量化垫

矢量化焊盘出现在阻焊层或浆料掩膜层的表面贴装焊盘上。CAD 可能会生成一组小向量,这些向量绑定在一起形成一个焊盘,而不是将焊盘生成为一个实体对象(将与 Gerber 文件相关联)。

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Gerber 与矢量化焊盘有关的问题

这个问题可以解决,但是很费时间,一种有效的方法是将软件设置为生成“闪光焊盘”而不是“矢量焊盘”。

14、文件不完整

制造商需要了解与电路板相关的每个规格,从镀通孔的尺寸、层信息、电路板的尺寸等。如果遗漏了某些信息,将导致与所需规格不匹配。

因此,确保 Gerber 文件位于正确的位置并且易于访问。

15、多个孔径列表

Gerber 文件应该有一个包含制造商要求的详细信息的孔径列表。包括制造的每个阶段所需的工具,如果存在多个孔径列表,则可能会变得混乱、容易出错,并且会减慢制造过程。

Gerber 文件错误很容易避免,应特别注意确保解决上述问题。借助 CAD 和 DFM 产品等复杂工具,可以减少设计中的潜在错误。

以上就是关于 Gerber 文件简单的介绍,希望能够对大家有用,欢迎大家多多指教。

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