文章來源：老虎說芯

原文作者：老虎說芯

本文主要講述PCB中的Gerber 文件是什么。

Gerber 文件是用于電子設(shè)計自動化(EDA)中，尤其是在印刷電路板(PCB)設(shè)計和制造過程中，傳遞電路圖層、焊盤、走線、元件布局等信息的標(biāo)準(zhǔn)格式。它在PCB制造的各個環(huán)節(jié)中扮演著至關(guān)重要的角色，幫助制造商從設(shè)計文件中獲得精確的生產(chǎn)信息。以下是對Gerber文件的詳細解釋，分步驟進行說明：

1. Gerber文件的基本概念

Gerber文件是一種用于傳輸電子設(shè)備制造圖案的標(biāo)準(zhǔn)格式，主要應(yīng)用于PCB制造中，用以描述電路板上的每個層次的設(shè)計信息，如銅層、焊盤、阻焊層、絲印層等。Gerber文件可以通過各種CAD工具生成，是從設(shè)計階段到生產(chǎn)階段的重要橋梁。

2. Gerber文件的結(jié)構(gòu)

Gerber文件通常包含多個文件，每個文件描述PCB的一個特定層。主要包括：

銅層(Copper Layers) ：描述PCB的電氣連接部分，包括信號層、電源層等。

阻焊層(Solder Mask Layer) ：定義哪些區(qū)域應(yīng)該被阻焊，哪些區(qū)域可以焊接元件。

絲印層(Silkscreen Layer) ：用于顯示組件標(biāo)識、文字和其他識別標(biāo)記。

鉆孔層(Drill Layer)

：指示PCB中需要打孔的地方，包括元件引腳孔、測試孔等。

封裝和布局層(Component Placement Layer) ：標(biāo)明元件的放置位置和方向。

3. Gerber文件的格式

Gerber文件采用的是一種類似矢量圖形的格式，每個文件包含著PCB圖層的路徑描述。常見的Gerber文件格式有：

RS-274X ：一種常用的Gerber文件格式，使用了"擴展"的文件格式，能夠包含更多的信息，如元件標(biāo)識、圖形細節(jié)等。

RS-274-D ：一種較老的Gerber格式，需要單獨的輔助文件來描述圖形中的補充信息，因此不如RS-274X格式常用。

Gerber文件是通過包含一系列指令來描述電路圖案的。例如，一條指令可能表示“繪制一條直線”或“繪制一個圓形”——這些指令共同構(gòu)成了PCB圖層的完整圖形。

4. Gerber文件的生成

生成Gerber文件通常通過電子設(shè)計自動化(EDA)軟件進行，如Altium Designer、Eagle、KiCad等。這些軟件在設(shè)計電路圖和布局之后，會根據(jù)設(shè)計的圖層輸出相應(yīng)的Gerber文件。生成過程中，設(shè)計人員需要確認以下幾個方面：

層次設(shè)置 ：確保每個設(shè)計層(如信號層、電源層、絲印層等)都被正確輸出。

精度要求 ：Gerber文件中定義了路徑的精度(通常是微米級別)，確保電路板的細節(jié)被準(zhǔn)確地傳達給制造商。

鉆孔信息 ：如果PCB上有需要打孔的位置(如元件引腳孔)，也會通過Gerber文件中的鉆孔圖層進行描述。

5. Gerber文件的應(yīng)用

Gerber文件是PCB制造和組裝過程中最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)格式，廣泛應(yīng)用于以下環(huán)節(jié)：

PCB制造

：制造商利用Gerber文件中的銅層、阻焊層等信息，進行PCB板的光刻和蝕刻等工藝處理。

元件放置與焊接 ：通過絲印層和元件放置層，制造商可以確定元件的放置位置和焊接的具體區(qū)域。

鉆孔加工 ：鉆孔層指示了PCB上應(yīng)打孔的位置，供鉆孔機使用。

6. Gerber文件的傳輸與驗證

一旦Gerber文件生成，它們將被傳輸給PCB制造廠。為了確保制造的準(zhǔn)確性，設(shè)計人員通常會使用“Gerber Viewer”工具來檢查文件，確認各層信息是否符合預(yù)期。這些工具可以模擬各層疊加后的效果，幫助識別潛在的設(shè)計錯誤，如走線錯誤、鉆孔位置錯誤等。

此外，很多公司還會使用設(shè)計文件驗證(DFM/DFA)工具對Gerber文件進行審查，以確保文件符合制造工藝要求，并優(yōu)化制造過程。

7. Gerber文件的挑戰(zhàn)

文件完整性與準(zhǔn)確性 ：由于Gerber文件包含復(fù)雜的圖形路徑和多個圖層，任何文件中的細小錯誤都可能導(dǎo)致PCB制造缺陷。因此，確保文件的準(zhǔn)確性和完整性是至關(guān)重要的。

版本兼容性 ：不同版本的Gerber文件可能會存在格式差異，因此在跨不同設(shè)計平臺和制造商之間傳輸時，需要確保版本兼容性，避免因格式不匹配而出現(xiàn)錯誤。

復(fù)雜性管理 ：隨著設(shè)計的復(fù)雜度提升(例如多層PCB、3D封裝等)，Gerber文件的復(fù)雜性和管理難度也隨之增加，設(shè)計人員需要更加精細地管理每個設(shè)計層。

8. 總結(jié)

Gerber文件是PCB設(shè)計和制造過程中至關(guān)重要的文件格式，用于精確描述每個PCB圖層的圖案。它為PCB制造商提供了設(shè)計者的詳細要求，確保從設(shè)計到生產(chǎn)的順利進行。通過準(zhǔn)確的Gerber文件生成、傳輸和驗證，可以大大減少設(shè)計錯誤，提高制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在現(xiàn)代集成電路封裝與制造中，Gerber文件依然是最廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式之一。