Đối với bất kỳ bảng mạch in nào để được sản xuất thành công, dữ liệu thiết kế quan trọng phải được chuyển đổi một cách chính xác từ các tập tin thiết kế biểu đồ mạch và bố trí thành một định dạng sẵn sàng cho quy trình sản xuất PCB.
Loại tập tin đặc biệt này chứa tất cả nội dung đồ họa từng lớp liên quan được gọi là tập tin Gerber. Với vai trò là tập tin giao diện tiêu chuẩn giữa các nhà thiết kế PCB và nhà sản xuất, việc làm đúng định dạng đầu ra Gerber là rất quan trọng.
Bài viết này nhằm giải thích các thành phần chính của một tập tin Gerber, cách chúng được tạo ra từ các công cụ thiết kế, các kỹ thuật xem thông thường và các yếu tố làm cho định dạng RS-274X trở thành tiêu chuẩn ngành công nghiệp.
Với sự hiểu biết rõ ràng về Gerber, các nhà thiết kế có thể cung cấp một cách hiệu quả cho các cơ sở sản xuất dữ liệu đầy đủ để tái tạo bảng mạch theo ý tưởng được lên kế hoạch.
Các tập tin nào cần thiết cho Sản xuất PCB?
Khi sản xuất một bảng mạch in, có một vài loại tập tin quan trọng cần phải được gửi đến một nhà máy sản xuất PCB.
Quan trọng nhất trong số này là tập tin Gerber. Các loại tập tin phổ biến khác bao gồm tập tin Biểu đồ mạch, tập tin Vẽ lắp ráp và Danh sách vật liệu.
Tập tin Gerber PCB là gì?
Một tập tin Gerber PCB chứa dữ liệu thiết kế đồ họa cho mỗi lớp của thiết kế PCB.
Nó cung cấp một biểu đồ trực quan về nơi các dây dẫn đồng, linh kiện và các yếu tố thiết kế khác cần được đặt trên mỗi lớp riêng biệt của bảng mạch in.
Các lớp thông thường sẽ có tập tin Gerber riêng bao gồm lớp đồng trên cùng, lớp đồng dưới cùng, các lớp mask hàn, văn bản chú thích và vẽ khoan.
Tại sao tập tin Gerber quan trọng trong sản xuất PCB?
Mục đích chính của tập tin Gerber PCB là cung cấp cho nhà sản xuất PCB dữ liệu đồ họa của từng lớp để họ có thể sản xuất các công cụ như film hoặc mask ánh sáng.
Các công cụ này sau đó được sử dụng trong quá trình sản xuất để phơi các vật liệu khác nhau như đồng tráng và loại bỏ đồng từ các khu vực không mong muốn, tạo thành các mẫu PCB cần thiết.
Nếu thiếu một tập tin Gerber PCB chính xác, nhà sản xuất sẽ không thể sản xuất bảng theo ý định thiết kế ban đầu.
Một tập tin Gerber có bao nhiêu lớp?
Bộ tập tin Gerber PCB tiêu chuẩn chứa các tập tin riêng lẻ cho mỗi lớp của thiết kế PCB. Các lớp phổ biến bao gồm mask hàn, chú thích, đồng trên cùng và dưới cùng.
Các PCB đa lớp phức tạp hơn có thể chứa các lớp đồng nội bộ, khu vực giữ khoảng cách lắp ráp và các lớp khác. Hầu hết các thiết kế sẽ yêu cầu các tập tin Gerber riêng biệt cho ít nhất 4-5 lớp.
Sự khác biệt giữa Gerber và một tập tin mạch lược?
Một sơ đồ mạch lược hiển thị kết nối mạch và mối quan hệ giữa các linh kiện bằng các ký hiệu đồ họa.
Ngược lại, một tập tin Gerber PCB mô tả bảng mạch in vật lý với kích thước chính xác, đường viền và các dây dẫn/điểm đồng riêng lẻ cho mỗi lớp.
Sơ đồ mạch lược được sử dụng ở giai đoạn đầu của quá trình thiết kế, trong khi tập tin Gerber cần thiết sau đó cho quá trình sản xuất.
Làm thế nào để tạo một tập tin Gerber?
Thiết kế mạch lược mạch sử dụng phần mềm EDA
Trước hết, sử dụng một chương trình như Altium Designer, KiCad hoặc Eagle để vẽ biểu đồ mạch lược mạch. Xác định định danh linh kiện, kết nối chân và các yếu tố khác.
Tạo bố trí bảng PCB
Lấy netlist mạch lược và bắt đầu sắp xếp các lớp bảng mạch in trong phần mềm EDA. Đặt các linh kiện, vẽ các đường dẫn PCB, tạo vùng đồng.
Thiết lập các lớp thiết kế
Cấu hình các lớp bảng cần thiết như đồng trên cùng, đồng dưới cùng, mask hàn v.v. Gán các lớp net và các quy tắc thiết kế.
Chạy kiểm tra quy tắc thiết kế và tạo đầu ra sản xuất
Thực hiện kiểm tra quy tắc thiết kế để xác thực khả năng sản xuất PCB. Sau đó, tạo các đầu ra cần thiết cho sản xuất như ODB++, NC Drill và tập tin Gerber.
Xuất tập tin Gerber
Từ phần mềm EDA, điều hướng đến các công cụ tạo ra đầu ra. Chọn định dạng tập tin Gerber (thường là RS-274X) và tạo các tập tin Gerber riêng lẻ cho mỗi lớp thiết kế PCB.
Kiểm tra đầu ra Gerber
Sử dụng trình xem Gerber để kiểm tra từng tập tin lớp được xuất và kiểm tra nội dung phù hợp với bố trí PCB. Thực hiện các sửa đổi nếu cần thiết trước khi nộp tập tin.
Gửi công việc đến nhà sản xuất
Đóng gói tất cả các tập tin cần thiết như bộ Gerber, BOM, bản vẽ lắp ráp v.v. và nộp gói công việc cho nhà máy sản xuất PCB đã chọn để sản xuất.
Bằng cách tuân thủ các bước này trong phần mềm EDA và cẩn thận khi xuất và kiểm tra các tập tin Gerber, các nhà thiết kế có thể đảm bảo dữ liệu chính xác được gửi đến nhà sản xuất PCB để sản xuất chất lượng cao.
Làm thế nào để xem các tập tin Gerber?
Tải phần mềm xem Gerber
Các phần mềm xem phổ biến miễn phí và trả phí bao gồm GSK Citrix Viewer, Polar Viewer và ViewMate. Tải xuống và cài đặt trình xem mong muốn vào máy tính của bạn.
Mở các tập tin Gerber
Khởi chạy chương trình xem và chọn “Mở” sau đó định vị và mở từng tập tin Gerber riêng lẻ (.gbr, .gko v.v.) cho dự án.
Thiết lập tham số xem
Cấu hình các thiết lập như đơn vị đo lường, hệ số tỉ lệ, màu sắc v.v. cần thiết để xem rõ ràng các lớp.
Di chuyển giữa các lớp
Sử dụng các tab hoặc menu thả xuống để chuyển đổi giữa tất cả các tập tin Gerber đã mở, chỉ xem một lớp vào một thời điểm.
Điều chỉnh cửa sổ xem
Di chuyển và thu phóng bên trong cửa sổ xem bằng các công cụ hoặc chuột để tập trung vào chi tiết trên diện tích bảng.
Kiểm tra đồ họa & thông tin lớp
Kiểm tra mỹ thuật, các lỗ và dữ liệu vị trí trên mỗi lớp PCB để đảm bảo độ chính xác so với ý định thiết kế.
Xác nhận kích thước lỗ
Bạn có thể lấy thông tin về kích thước lỗ từ tập tin Gerber và kiểm tra lại kích thước lỗ khoan chẳng hạn.
So sánh các tập tin sửa đổi
Nếu xem hai sửa đổi thiết kế, chọn chế độ lớp chồng lên để xem sự khác biệt bằng cách sử dụng các công cụ hiển thị lớp và mã màu.
Lưu ảnh chụp màn hình
Sử dụng chức năng chụp màn hình tích hợp để lưu hình ảnh của bất kỳ lớp nào cần phê duyệt hoặc làm lại.
Khắc phục sự cố tập tin
Phần mềm xem cung cấp nhật ký lỗi có thể giúp gỡ lỗi các tập tin Gerber được định dạng kém hoặc không chính xác.
Dành thời gian để xem kỹ các đầu ra giúp kiểm tra dữ liệu Gerber trước khi tiến hành sản xuất.
Định dạng Gerber thông dụng là gì?
Định dạng Gerber phổ biến nhất được áp dụng trên toàn ngành thiết kế và sản xuất PCB được biết đến là RS-274X. Dưới đây là một số thông tin chi tiết về tiêu chuẩn này:
Thông số kỹ thuật: RS-274X được quy định chính thức bởi Hiệp hội Kết nối Công nghệ Điện tử (IPC). Nó định nghĩa cấu trúc tập tin, hệ thống tọa độ, lệnh và các yếu tố mở hình ảnh.
Tiêu chuẩn mở – Là một tiêu chuẩn mở, tài liệu quy định có sẵn miễn phí đã giúp thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi của nó. Các định dạng độc quyền thiếu tính mở này.
Phần mở rộng tập tin – Các tập tin tuân theo RS-274X sử dụng phần mở rộng tập tin .gbr hoặc đôi khi là .gml để chỉ ra định dạng.
Các thành phần – Dữ liệu được tổ chức thành các bản ghi tiêu đề mô tả các bảng/lớp. Bản ghi kích cỡ mô tả các yếu tố đồ họa như hình tròn/hình nhiều đỉnh. Bản ghi vẽ chứa các lệnh vẽ tọa độ.
Hệ thống tọa độ – Cả vị trí tuyệt đối (ICHIP) và tương đối (IPOS) có thể được sử dụng, với vị trí gốc được đặt ở góc dưới bên trái theo quy ước.
Các yếu tố được hỗ trợ – Các yếu tố như đường vẽ, pad đồng tròn và pad SMD đều có thể được đại diện cùng với các thuộc tính như chiều rộng, kích thước khoan v.v.
Khả năng tương thích với trình xem – Hầu hết các trình xem Gerber thương mại đều hỗ trợ natively cho RS-274X đảm bảo tính tương thích trên nhiều nền tảng để trao đổi dữ liệu thiết kế.
Những nguyên nhân thúc đẩy việc áp dụng – Tiêu chuẩn mở giúp đơn giản hóa việc trao đổi dữ liệu qua các công cụ và khu vực địa lý khác nhau. Sự chín chắn của nó đã phát triển từ những năm 1980 và giải quyết hầu hết các trường hợp sử dụng trong suốt những năm qua.
Mặc dù một số trường hợp sử dụng cổ điển hoặc đặc biệt có thể sử dụng các định dạng khác, RS-274X đã trở thành tiêu chuẩn mặc định mà đa số lớn các nhà thiết kế và nhà sản xuất PCB hiện đại dựa vào cho các dự án mới do được chấp nhận rộng rãi và được hỗ trợ liên tục trong ngành.
Kết luận
Tóm lại, tập tin Gerber của PCB chứa dữ liệu thiết kế đồ họa quan trọng tại mức lớp cần thiết cho các nhà sản xuất PCB.
Các nhà thiết kế phải cung cấp đầu ra Gerber chính xác để đảm bảo rằng các thiết kế mơ ước của họ được sản xuất đúng cách.
Hiểu các khía cạnh chính như các lớp điển hình, việc sử dụng trong sản xuất và quy trình tạo ra cho phép việc giao tiếp dựa trên Gerber với các nhà sản xuất được hiệu quả.
