Die Entwicklung der Gerber-Dateien markiert einen entscheidenden Wandel in der Landschaft der Leiterplattenproduktion. Vor ihrer Einführung führte das Fehlen einer standardisierten Richtlinie zu einem Labyrinth unterschiedlicher Inhaltsformate – von Grafik bis Text, von Bitmap bis Vektor – jedes mit seinen eigenen Herausforderungen. Inkompatibilitäten bei Abmessungen, Abmessungen und Positionierung führten häufig zu Verwirrung und Missverständnissen zwischen Kunden und Produktionsunternehmen. Mit der Einführung des Gerber-Formats brach jedoch eine neue Ära der universellen Kompatibilität an, die eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen PCB-Designern und -Herstellern ermöglichte. Ausgestattet mit einem von CAE/CAD-Software unabhängigen Dateiformat steuern Hersteller nun die Produktion mit neuer Klarheit und Präzision, rationalisieren Prozesse und sorgen für eine nahtlose Kommunikation während der gesamten Leiterplattenproduktion.
Was ist eine PCB-Gerber-Datei?
Eine PCB-Gerber-Datei ist ein Standarddateiformat, das in der Elektronikindustrie zur Übermittlung der für die Herstellung von Leiterplatten erforderlichen Designinformationen verwendet wird. Das von Gerber Scientific entwickelte Gerber-Dateiformat besteht aus einer Reihe von ASCII-Textdateien, die jeweils eine andere Ebene des PCB-Designs darstellen. Zu diesen Schichten gehören typischerweise:
Obere Kupferschicht: Enthält die Leiterbahnen und Pads auf der Oberseite der Leiterplatte.
Untere Kupferschicht: Enthält die Leiterbahnen und Pads auf der Unterseite der Leiterplatte.
Lötmaskenschichten: Diese Schichten legen fest, wo die Lötmaske aufgetragen werden soll, um die Kupferleiterbahnen während des Lötens zu schützen.
Siebdruckebenen: Diese Ebenen definieren, wo Komponentenbezeichnungen, Logos und andere Markierungen angebracht werden sollen.
Bohrdatei: Diese Datei gibt die Positionen und Größen aller Löcher an, die in die Leiterplatte gebohrt werden sollen.
Das Format umfasst kein einzelnes Dokument, sondern eine Sammlung von Dateien, die gemeinsam den Entwurf für die Leiterplattenproduktion definieren. Diese Dateien beschreiben elektrische Verbindungen, Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und Pads und stellen vektorbasierte Anweisungen in Form von Grafikobjekten dar. Darüber hinaus liefern sie präzise Richtlinien für die Lochplatzierung auf der Leiterplatte und gewährleisten so eine genaue Reproduktion des beabsichtigten Designs während der Herstellung.
(Quelle:Höhe)
Heutzutage verlangen Leiterplattenhersteller lediglich diese Dokumentation von ihren Kunden. Gängige elektronische Designsoftware bietet die Möglichkeit, Designs in diesem Format zu exportieren. Daher ist es für Elektronikdesigner unerlässlich, die Verfügbarkeit in ihrer CAE-Software zu überprüfen. RS-274X, das aktuelle Standardformat, konsolidiert Konfigurationsparameter, Öffnungen, XY-Koordinaten, Zeichen- und Flash-Befehle in einem einzigen Dokument und bietet so eine leistungsstarke und umfassende Lösung für die Leiterplattenfertigung.
Gerber-Dateiformate
Gerber-Dateiformate beziehen sich auf die verschiedenen Standards und Versionen von Gerber-Dateien, die in der Leiterplattenfertigungsindustrie verwendet werden. Im Laufe der Zeit haben sich die Gerber-Dateiformate weiterentwickelt, um dem technologischen Fortschritt und der wachsenden Komplexität von PCB-Designs Rechnung zu tragen. Zu den gängigen Gerber-Dateiformaten gehören:
RS-274-D
RS-274-D, ein frühes Gerber-Dateiformat, standardisierte PCB-Designdaten für die Fertigung. ASCII-Textdateien stellen Leiterplattenschichten dar und beschreiben Elemente wie Kupferleiterbahnen und Löcher. Obwohl es häufig für einfachere Designs verwendet wird, fehlen Funktionen neuerer Formate wie Blendendefinitionen. Der Übergang zu neueren Formaten wie RS-274-X oder Gerber X2 bietet erweiterte Möglichkeiten für komplexe Designs.
RS-274-X
RS-274-X, auch bekannt als Extended Gerber, ist ein fortschrittliches Gerber-Dateiformat, das bei der Leiterplattenherstellung verwendet wird. Es baut auf RS-274-D auf und führt Funktionen wie Blendendefinitionen und eingebettete Blenden ein. Dies ermöglicht eine präzisere Darstellung von PCB-Designs, insbesondere bei komplexen Layouts. RS-274-X-Dateien sind ASCII-Textdokumente, die die Formen, Größen und Positionen von Elementen auf jeder Schicht der Leiterplatte beschreiben. Sie bieten eine verbesserte Kompatibilität mit moderner CAD/CAM-Software und werden in der Industrie häufig zur Herstellung hochwertiger Leiterplatten eingesetzt.
Gerber X2
Gerber Es enthält zusätzliche Informationen wie Stapeldaten, Komponentenplatzierung und Netzlisteninformationen. Gerber
ODB++
ODB++ ist ein umfassendes PCB-Herstellungsformat, das über Gerber-Dateien hinausgeht. Es umfasst nicht nur die Gerber-Daten, sondern auch zusätzliche Informationen wie Komponentenplatzierung, Netzlisten, Designregeln und Herstellungsanweisungen. ODB++ zielt darauf ab, den PCB-Herstellungsprozess zu rationalisieren, indem es ein einziges, einheitliches Format für alle erforderlichen Daten bereitstellt, die Kommunikation zwischen Designern und Herstellern verbessert und das Fehlerpotenzial während der Produktion reduziert.
IPC-2581
IPC-2581 ist ein umfassendes PCB-Herstellungsformat, das vom Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits (IPC) entwickelt wurde. Ziel ist es, den Austausch von PCB-Design- und Fertigungsdaten zwischen Designern, Herstellern und Montagehäusern zu standardisieren. IPC-2581 umfasst nicht nur Gerber-Daten, sondern auch zusätzliche Informationen wie Komponentenplatzierung, Netzlisten, Designregeln, Stapelinformationen und Montageanweisungen. Durch die Bereitstellung eines einheitlichen Formats für alle erforderlichen Daten rationalisiert IPC-2581 den PCB-Herstellungsprozess, verbessert die Kommunikation, reduziert Fehler und steigert die Gesamteffizienz in der Branche.
Generierung von Gerber-Dateien
Eines der beliebtesten CAD-Systeme verfügt über eine praktische SAP-Engine, mit der Sie eine SAP-Datei hochladen und schnell Dateien für Ihr Projekt generieren können.
In unserem Beispiel laden wir eine Gerber RS-274X SAP-Datei hoch und erhalten daraus fünf separate Gerber-Dateien für das LED-Blinker-Projekt, das wir in der Reihe „Grundlagen des PCB-Designs“ abgeschlossen haben.
So machen wir es:
Öffnen Sie die PCB-Designdatei (.brd) im CAD-Kontrollfeld.
Wählen Sie das CAM-Prozessor-Tool oben im Fenster aus oder wählen Sie Datei>> CAM-Prozessor, um das CAM-Prozessor-Dialogfeld zu öffnen.
Es wurde noch keine SAP-Aufgabe geladen, also fügen wir eine hinzu. Wählen Sie Datei >> Öffnen >> Job (Datei >> Öffnen >> Aufgabe). Navigieren Sie dann zum Standardprojektordner und wählen Sie gerb274x aus. Cam-Datei und klicken Sie auf Öffnen.
Wie Sie sehen, werden als Ergebnis dieser Aufgabe nun neue Registerkarten für jede SAP-Datei generiert. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Job verarbeiten“, um alle Gerber-Dateien zu erstellen.
Und das ist es! Per Knopfdruck generieren Sie alle benötigten Gerber-Dateien, die Sie dann an den Leiterplattenhersteller senden können. Wenn Sie zur CAD-Systemsteuerung zurückkehren, werden die neu erstellten Gerber-Dateien neben den vorhandenen Projektdateien aufgelistet.
Bildung von Lochdateien
Da die soeben erstellten Gerber-Dateien alle notwendigen Informationen enthalten, die ein Hersteller zur Herstellung jeder Leiterplattenschicht benötigt, enthalten sie keine Informationen über die zu bohrenden Löcher. Sie benötigen eine Datei, in der die Position und Größe jedes Lochs aufgeführt ist.
Glücklicherweise ist das Generieren einer solchen Datei in modernem CAD so einfach wie das Erstellen von Gerber-Dateien.
Das Verfahren ist wie folgt:
Wählen Sie das CAM-Prozessor-Tool oben im Fenster oder wählen Sie Datei>> CAM-Prozessor, um das Dialogfeld CAM-Prozessor zu öffnen.
Zuerst müssen Sie die SAP-Aufgabe zum Bohren von Löchern herunterladen. Wählen Sie Datei >> Öffnen >> Job (Datei >> Öffnen >> Aufgabe). Navigieren Sie dann zum Standardprojektordner und wählen Sie „Ausgezeichnet“ aus. Cam-Datei und klicken Sie auf Öffnen.
Jetzt gibt es nur noch eine Registerkarte, Bohrdaten generieren (Daten über die Löcher generieren), in der die Daten aus den Ebenen 44 Bohrer (44 Löcher mit Plattierung) und 45 Löcher (45 Löcher ohne Plattierung) zusammengefasst werden – genau das, was Sie brauchen brauchen. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Job verarbeiten“, um diese Datei zu erstellen.
Wie CAM-Engineering-Software Gerber-Dateien nutzt, um PCB-Designs zu erstellen
CAM-Engineering-Software ist bei der Erstellung von Leiterplattenentwürfen unverzichtbar und nutzt aus Gerber-Dateien extrahierte Fertigungsdaten, um komplexe zweidimensionale oder dreidimensionale Darstellungen zu erstellen. Diese Softwaresysteme dienen als Rückgrat der Leiterplattenfertigung und steuern entscheidende Prozesse wie das Ätzen von Kupferschichten, das Erstellen von Komponenten-Pads und Verbindungsbahnen, das Bohren erforderlicher Löcher und das Profilieren der Leiterplatte gemäß präziser Spezifikationen. Gerber-Dateien fungieren als Hauptkanal für die Übertragung von Designinformationen an CAM-Systeme und stellen umfassende Anweisungen bereit, die für jede Phase der PCB-Produktion erforderlich sind.
Beim Importieren von Gerber-Daten in CAM-Systeme werden die Dateien sorgfältig organisiert und beschriftet, um die Ausrichtung und Archivierung im Originalformat sicherzustellen. Anschließend übernehmen die Ingenieure wichtige Bearbeitungsaufgaben, um die Entwürfe für produktionsreife Layouts zu verfeinern, sei es einzeln oder innerhalb einer Array-Konfiguration. Reinigungsprozesse spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung einer fehlerfreien Produktion, wobei Ingenieure sowohl manuelle als auch automatisierte Reinigungsvorgänge auf jeder Ebene des PCB-Designs durchführen. Im Rahmen dieser akribischen Aufgaben werden die Entwurfsregelprüfungen sorgfältig auf Parameter kalibriert, die auf den spezifischen Typ der zu bewertenden Leiterplatte zugeschnitten sind, um mögliche Abweichungen bei der Herstellung zu verhindern.
Ingenieure verlassen sich bei der Bearbeitung der Daten in der CAM-Software auf Richtlinien und Referenzen, die in den Gerber-Dateien eingebettet sind. Diese Dateien dienen als umfassende Leitfäden während des gesamten Produktentwicklungslebenszyklus und erläutern die Anforderungen in jeder Phase der Leiterplattenherstellung und -montage. Durch ihre nahtlose Integration in die CAM-Engineering-Software optimieren Gerber-Dateien nicht nur den PCB-Designprozess, sondern dienen auch als unverzichtbare Werkzeuge zur Gewährleistung von Präzision, Genauigkeit und Einhaltung von Designspezifikationen sowohl im Herstellungs- als auch im Montageprozess.
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