I file Gerber in un design PCB

Il formato Gerber è uno standard ASCII per la produzione di circuiti stampati. I file corrispondenti contengono le informazioni sui vari strati di rame, maschere di saldatura e foratura, pad componenti, il tutto ottenuto attraverso uno sbroglio circuitale con i software EDA. Gli standard maggiormente utilizzati sono Gerber X2, Extended Gerber o RS-274X e file di estensione GBR. Questi files vengono inviati ai costruttori di PCB per essere caricati nei software CAM. PCB Project ha il compito di seguire il progettista per una corretta realizzazione del circuito stampato.

Introduzione

I produttori di PCB hanno l’obiettivo di costruire un circuito stampato in accordo alle richieste di progettazione. Lo standard Gerber cerca di risolvere i problemi di trasmissione da utente a macchina che hanno rappresentato un problema fastidioso negli ultimi anni. Costruire il PCB nel formato giusto e con le giuste caratteristiche e vincoli elettrici e fisici, è senza dubbio una sfida che le principali aziende come PCB Project cercano di tenere bene in considerazione, offrendo nello stesso tempo una corretta lavorazione attraverso lo standard de facto dell’industria, ovvero i file Gerber. Questi ultimi rappresentano un classico modo per inviare algoritmi di descrizione del circuito stampato in tutte le sue parti al fine di rappresentare esattamente l’immagine PCB ottenuta con software EDA quali Eagle, Orcad, Altium etc. Questi software mettono a disposizione semplici tool per l'esportazione automatica dei file Gerber.

Il formato

Quando si progetta una scheda elettronica, i dati di forma Gerber sulla base del CAD sono utilizzati dai produttori di PCB per la relativa costruzione. Tutte le informazioni servono per automatizzare la fabbricazione di un circuito, rispettando le estreme richieste di design che il mercato richiede. Gerber è una famiglia di formati di file utilizzati soprattutto per descrivere i collegamenti elettrici di un circuito stampato (le tracce, vias, pad di componenti), nonché i dati di foratura e fresatura.

Ci sono due distinti formati Gerber: RS-274X e la ormai obsoleta RS-274-D. RS-274X o Gerber estesa o X-Gerber è lo standard per l'industria PCB; è un formato ASCII leggibile costituito da una sequenza di comandi e coordinate. Un file RS-274X contiene la descrizione completa di un'immagine PCB e non necessita di ulteriori file esterni, rappresentando, di fatto, uno standard completo adatto per il trasferimento dei dati veloce e sicuro e per flussi di lavoro affidabili e automatizzati.

Lo standard RS-274X è quello maggiormente preferito, e assegna automaticamente le varie impostazioni di default, mentre RS-274D richiede una configurazione manuale delle impostazioni. Un file Gerber crea un flusso ordinato di oggetti grafici, ovvero un insieme di oggetti visivi di un certo tipo ognuno corrispondente ad un'immagine nel piano. Ha una forma, dimensioni, posizione e una polarità (scuro o chiaro). Il flusso degli oggetti grafici forma l'immagine finale.  Le estensioni dei file sono .gbr, .GBX e .ART. In alcuni casi, possiamo avere .TOP, .BOT, .SMT e .SMB. L'estensione del file è gestita direttamente dal software EDA che rappresenta un mercato in piena evoluzione per garantire massima flessibilità offrendo accuratezza e precisione nel design (figura 1 e 2).

Figura 1: estensione dei file Gerber con il software Eagle

 

Figura 2: estensione dei file Gerber con il software Orcad

La conversione di un PCB a due strati, per esempio, genera quasi 9 file, tra cui:

  • File della parte superiore ed inferiore del circuito (Top e Bottom).
  • File della maschera di saldatura (SolderMask).
  • File di serigrafia (Silkscreen).
  • File per la posizione dei fori e il contorno del profilo (Drill).

I nomi dei file dovrebbero in qualche modo essere descrittivi in relazione all’immagine che si sta esportando. Il processo di esportazione include oltre a questi file anche un file txt per la descrizione dei relativi file Gerber che saranno inviati alla macchina CAM per la produzione del circuito (figura 3).

Figura 3: comunicazione file gerber e macchina CAM per la produzione dei circuiti stampati

Per una doppia faccia solitamente sono richiesti i seguenti file gerber:

  • gerber layer: top;
  • gerber layer: bottom;
  • gerber layer: solder top;
  • gerber layer: solder bottom;
  • gerber layer: serigrafia (silkscreen) top;
  • gerber layer: bordo.

Per una singola faccia in SMD, invece, sono richiesti:

  • gerber layer: top;
  • gerber layer: solder top;
  • gerber layer: serigrafia top;
  • gerber layer: bordo.

Inoltre, per una singola faccia in PTH (tradizionale) sono richiesti:

  • gerber layer: bottom;
  • gerber layer: solder bottom;
  • gerber layer: serigrafia top;
  • gerber layer: bordo.

Software

Il contenuto di un file Gerber è un testo ASCII (cioè lettere inglesi, numeri e alcuni caratteri speciali). Ogni file Gerber corrisponde ad un livello nella scheda fisica. Attraverso il software Altium, i file Gerber possono essere generati direttamente dal menù File » Fabrication Outputs » Gerber Files  (figura 4 e 5).

Figura 4: Menù Altium per la generazione dei file Gerber

 

Figura 5: Menù Altium per la scelta dei file Gerber da esportare

Con Eagle, è possibile utilizzare l’opzione CAM o scegliere la stessa opzione dal menù "CAM Processor". In questo modo si aprirà il menù per la generazione dei file gerber.  Per semplificare la creazione dei file, Eagle è dotato di un tool predefinito denominato gerb274x.cam (figura 6).

Figura 6: Menù di Eagle per la creazione dei file gerber. Il comando "Process job" avvierà la creazione dei corrispondenti file

In commercio ci sono molti tool online che vengono utilizzati per la verifica dei file Gerber ottenuti dai rispettivi software di design PCB come visto in precedenza. In particolare abbiamo Gerbv per piattaforme Unix, GerbTool ideale per gestire una vasta gamma di requisiti di verifica dei file Gerber, e GC-Prevue fornito gratuitamente per leggere tutte le uscite di produzione comune CAD tra cui Gerber, Barco DPF, Excellon, Sieb e Meyer, HPGL e HPGL2.

Conclusioni

I file Gerber forniscono un'immagine esatta del PCB, prodotti automaticamente dai vari software EDA che il mercato mette a disposizione. Il progettista, dopo aver ultimato lo sbroglio circuitale, dovrà semplicemente esportarli con l'apposito menù ed inviarli al costruttore per la relativa produzione. Tool online permettono di verificare ulteriormente lo standard Gerber visualizzando il PCB a partire dai file ottenuti.

PCB Project mette a disposizione la sua vasta esperienza nel campo PCB per una corretta realizzazione in linea con le aspettative del cliente.

 

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