Gerber-Format - Gerber format

Gerber-Format
GbrX2 128x128 weiß bg.png
Dateinamenerweiterung
.gbr
Internet-Medientyp
application/vnd.gerber
Uniform Type Identifier (UTI) com.ucamco.gerber.image
Entwickelt von Ucamco
Erstveröffentlichung 27. August 1980 ; Vor 41 Jahren ( 1980-08-27 )
Neueste Erscheinung
Revision 2021.04
(30. März 2021 ; vor 5 Monaten ) ( 2021-03-30 )
Formattyp Bilddateiformat
Standard Gerber-Formatspezifikation
Webseite https://www.ucamco.com/de/gerber

Das Gerber-Format ist ein offenes ASCII- Vektorformat für Leiterplatten (PCB)-Designs. Es ist der De-facto-Standard, der von PCB-Industriesoftware verwendet wird, um die Leiterplattenbilder zu beschreiben: Kupferschichten, Lötstopplack, Legende, Bohrdaten usw.

Die offizielle Website enthält die Spezifikation, Testdateien, Hinweise und den Reference Gerber Viewer, um Benutzer und insbesondere Entwickler von Gerber-Software zu unterstützen.

Gerber wird in PCB-Fertigungsdaten verwendet. PCBs werden auf einem spezialisierten Electronic Design Automation (EDA) oder einem Computer Aided Design (CAD) System entworfen. Die CAD-Systeme geben PCB-Fertigungsdaten aus, um die Herstellung der Platine zu ermöglichen. Diese Daten enthalten typischerweise eine Gerber-Datei für jede Bildschicht (Kupferschichten, Lötstopplack, Legende oder Seide ...). Gerber ist auch das Standard-Bildeingabeformat für alle Geräte zur Bareboard-Fertigung, die Bilddaten benötigen, wie Fotoplotter , Legendendrucker, Direktimager oder automatische optische Inspektionsmaschinen (AOI) und zum Anzeigen von Referenzbildern in verschiedenen Abteilungen. Für die Montage enthalten die Fertigungsdaten die Lotpastenschichten und die zentralen Lagen der Bauteile, um die Schablone zu erstellen und die Bauteile zu platzieren und zu verkleben.

Es gibt zwei Hauptgenerationen des Gerber-Formats:

  • Erweiterter Gerber oder RS-274X. Dies ist das aktuelle Gerber-Format. 2014 wurde das Grafikformat um die Möglichkeit erweitert, den Grafikobjekten Metainformationen hinzuzufügen. Dateien mit Attributen werden als X2-Dateien bezeichnet; diejenigen ohne Attribute sind X1-Dateien.
  • Standard-Gerber oder RS-274-D. Dieses veraltete Format wurde widerrufen.

Die Standard-Dateierweiterung ist .GBR oder .gbr, obwohl auch andere Erweiterungen verwendet werden.

PCB-Fertigungsdaten

Ansicht einer Datei im Gerber-Format

PCBs werden auf einem spezialisierten Electronic Design Automation (EDA) oder einem Computer Aided Design (CAD) System entworfen. Die CAD-Systeme geben dann PCB-Fertigungsdaten aus , um die Herstellung der Platine zu ermöglichen. Fertigungsdaten enthalten eine Gerber-Datei für jede Bildschicht und Bohrspanne (Kupferschichten, Lötstopplack, Legende oder Seide ...) (Aus historischen Gründen werden Bohrdaten auch in NC-Formaten übertragen, obwohl Gerber-Dateien oft von besserer Qualität sind.) Typischerweise , werden alle diese Dateien in ein einziges Archiv " gezippt ", das an die PCB-Fertigungswerkstatt gesendet wird. Der Hersteller lädt sie in ein Computer-Aided Manufacturing (CAM)-System, um Daten für jeden Schritt des PCB-Produktionsprozesses aufzubereiten .

Das Attribut .FileFunction ist die standardisierte Methode, um jede Schicht in der Leiterplatte mit ihrer entsprechenden Gerber-Datei in den Fertigungsdaten zu verknüpfen. Wenn Attribute nicht unterstützt werden, stehen nur informelle Methoden zur Verfügung. Eine einfache informelle Methode besteht darin, die Dateifunktion deutlich im Dateinamen auszudrücken. Manchmal wird die Dateierweiterung missbraucht, um die Dateifunktion anzugeben - zB .BOT für die unterste Ebene anstelle der Standarderweiterung .GBR. In der Industrie gilt dies als schlechte Praxis und Ingenieure sollten stattdessen das entsprechende X2-Attribut verwenden.

PCB-Fertigungsdaten müssen eine Reihe von Regeln erfüllen: Alle Schichten müssen ausgerichtet sein, eine Profilschicht muss enthalten sein usw.

Die CAD-Netzliste kann in die Gerber-Dateien eingebettet werden. Aus historischen Gründen werden Netzlisten jedoch oft in einer separaten Datei in IPC-D-356A, einem elektrischen Testformat, beschrieben.

Der Materialaufbau, die Komponenten und die Oberflächen werden normalerweise in informellen Textdateien oder Zeichnungen bereitgestellt. Im Jahr 2018 hat Ucamco eine Spezifikation für eine Erweiterung des Gerber-Formats veröffentlicht, um diese Fertigungsdokumentation abzudecken.

Erweiterter Gerber

RS-274X, Extended Gerber oder X-Gerber, wurde ursprünglich im September 1998 veröffentlicht.

Es ist ein von Menschen lesbares ASCII- Format. Es besteht aus einem Strom von Befehlen, der einen geordneten Strom von Grafikobjekten erzeugt. Die Grafikobjekte können positiv oder negativ sein. In der richtigen Reihenfolge überlagert ergeben sie das endgültige Bild.

Eine Gerber-Datei enthält die vollständige Beschreibung eines PCB-Layer-Images, ohne dass externe Dateien erforderlich sind. Es verfügt über alle Bildgebungsoperatoren, die für ein PCB-Image benötigt werden. Jede Blendenform kann definiert werden. Ebenen und Pads können angegeben werden, ohne wie in Standard Gerber zu malen oder mit Vektoren auszufüllen . (Einige Implementierungen verwenden jedoch immer noch Malerei, was für die Benutzer dieser Dateien problematisch ist.)

Erschienen im Februar 2014, Gerber X2fügt dem Bild zusätzliche Metadaten hinzu. Attribute ermöglichen das Hinzufügen von Metadaten zu einer Gerber-Datei. Attribute ähneln Beschriftungen, die Informationen zu Bilddateien oder darin enthaltenen Merkmalen bereitstellen. Beispiele für Metadaten, die durch Attribute übermittelt werden, sind:

  • Die Funktion der Datei. Ist die Datei die obere Lötstoppmaske oder die untere Kupferschicht usw.?
  • Der von der Datei dargestellte Teil. Stellt es eine einzelne Leiterplatte, ein Array, einen Coupon dar?
  • Die Funktion eines Pads. Ist der Flash ein SMD-Pad, ein Via-Pad oder eine Passermarke usw.

Weitere Informationen zu Attributen finden Sie in den X2-FAQ oder im Intro-Video in den externen Links.

Die Fertigungsdokumentation wie Finish, Gesamtdicke und Materialien wird in einer separaten Gerber-Jobdatei angegeben.

Ein Beispiel für eine Gerber-Datei:

G04 Short version a file taken from the Example Job 1, created by Filip Vermeire, Ucamco*
%TF.FileFunction,Copper,Bot,L4*%
%TF.FilePolarity,Positive*%
%TF.Part,Single*%
%FSLAX36Y36*%
%MOMM*%
%TA.AperFunction,Conductor*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunction,ViaPad*%
%ADD11C,0.75000*%
%TA.AperFunction,ComponentPad*%
%ADD12C,1.60000*%
%ADD13C,1.70000*%
G01*
G75*
%LPD*%
D10*
X76649990Y36899980D02*
X83949950D01*
X84399990Y37349990D01*
X93699990D01*
D11*
X76649990Y36899985D03*
X83599990Y18749980D03*
X98829985Y36504980D03*
D12*
X460298855Y784148855D03*
D13*
X107299765Y20629885D03*
X109839765D03*
X112379765D03*
M02*

Die Formatspezifikation wird auf der offiziellen Website veröffentlicht.

Standard-Gerber (aufgehoben)

Standard Gerber wurde 2014 widerrufen . Es ist bereits seit der Einführung des wesentlich leistungsfähigeren Extended Gerber im Jahr 1998 veraltet.

Standard Gerber war ein numerisches Steuerungsformat (NC), das von Gerber Systems Corp entwickelt wurde, um ihre Vektor-Fotoplotter für die PCB-Industrie in den 1960er und 1970er Jahren zu betreiben. Es war eine Untermenge der RS-274-D- Spezifikation der Electronic Industries Association , einem Format zum Antrieb mechanischer NC-Maschinen in einer Vielzahl von Branchen. Es wurde häufig verwendet, um Vektorplotter anzusteuern. Standard-Gerber war ein einfaches ASCII-Format, das aus Befehlen und XY-Koordinaten bestand. Ein Beispiel:

D11*
X1785250Y2173980D02*
X1796650Y2177730D01*
X1785250Y2181480D01*
X1796650Y2184580D01*
D12*
X3421095Y1407208D03*
X1785250Y2173980D03*
M02*

Ein Standard-Gerber ist ein NC-Standard, aber kein Bildbeschreibungsstandard: Wesentliche Bildinformationen wie die Koordinateneinheit und die Blendendefinitionen sind nicht standardisiert. (Aperturen sind die Grundformen, ähnlich wie Schriftarten in einer PDF-Datei.) Sie werden in einer frei formatierten Sidecar-Textdatei beschrieben, die für das menschliche Lesen gedacht ist und als Blendendatei oder Raddatei bezeichnet wird . Es gibt keine Standards für Radfeilen. Sender und Empfänger müssen sich im Einzelfall über ihre Bedeutung einigen.

Standard-Gerber unterstützt nur die einfachen Abbildungsoperatoren, zu denen ein Vektorplotter fähig ist - das Zeichnen von Spuren und blinkende Blenden. Dies ist für effiziente PCB-Fertigungsdaten nicht ausreichend. Kupferguss muss durch Bemalen (auch bekannt als Streichen oder Vektorfüllung ) mit einer großen Anzahl von Spuren erzeugt werden. Alle bis auf die einfachsten Pads werden auch aus Kostengründen lackiert, wodurch eine entsprechende physikalische Öffnung entsteht. Beim Malen entsteht das beabsichtigte Bild, führt jedoch zu sehr großen Dateien, deren Verarbeitung lange dauert und die fehleranfällige manuelle Arbeit im CAM erfordern.

Standard Gerber war für einen manuellen Workflow mit einer NC-Maschine namens Vektor-Fotoplotter gedacht: Der Plotter-Bediener lädt das Papierband mit der Standard-Gerber-Datei auf den Plotter, stellt die Koordinateneinheit manuell auf der Maschinenkonsole ein und montiert das im beschriebene Blendenrad begleitende Raddatei. (Ein Blendenrad ist eine rotierende Scheibe, auf der physikalische Blenden angebracht sind, und durch Drehen des Rades wählt der Fotoplotter die zu verwendende Blende aus.) Standard-Gerber ist nicht für die automatisierte Datenübertragung zwischen PCB-Designern und -Herstellern geeignet.

Geschichte

Das Gerber-Dateiformat ist nach Joseph Gerber benannt , einem Unternehmer und Erfinder, der Pionierarbeit bei Vektor-Fotoplottern geleistet hat.

1980 veröffentlichte Gerber Systems Corp. die erste Ausgabe des Gerber-Formats: eine Untermenge von EIA RS-274-D; Plot-Datenformat-Referenzbuch , eine Untermenge von EIA RS-274-D, mit dem die Reihe von Vektor-Fotoplottern betrieben wurde. Dieses Format wurde als Standard-Gerber bekannt und wurde von mehreren anderen Fotoplotter-Anbietern übernommen. Standard Gerber wurde zum De-facto-Standard-Bildformat für die Leiterplattenherstellung.

1991 wurde mit der Verfügbarkeit der leistungsfähigeren Raster-Fotoplotter das Gerber-Format um Polygonflächen und "Massenparameter" erweitert. Diese ermöglichen es dem Benutzer, dynamisch Öffnungen unterschiedlicher Formen und Größen zu definieren sowie Polygonbereichsfüllungen zu definieren, ohne "malen" zu müssen. Es wurde eine Obermenge des RS-274-D-Standardgerbers. Den Anstoß zur Entwicklung von Massenparametern gab AT&T. Dadurch entstand eine Familie von Eingabeformaten, von denen jedes einem bestimmten Gerber-Plottermodell gewidmet ist.

Im April 1998 wurde Gerber Systems Corp. von Barco ETS, Barcos PCB-Division, die jetzt Ucamco heißt, übernommen. Im September 1998 veröffentlichte Ucamco das RS-274X Format User's Guide , eine Spezifikation, die die Familie von Formaten zu einem einzigen Bildformat vereinheitlicht und eine große Anzahl modellspezifischer Konstrukte aufhebt . Das Format wurde als Extended Gerber oder GerberX bekannt. Extended Gerber löste Standard Gerber schnell als De-facto- Standard für PCB-Bilddaten ab. Dies wurde zum De-facto-Image-Standard für die PCB-Industrie. Es wird manchmal als "das Rückgrat der Elektronikindustrie" bezeichnet.

Im Laufe des Jahres 2012 wurde das Format in der großen Reform umfassend überarbeitet . Eine repräsentative Bibliothek mit 10.000 Akten aus aller Welt wurde untersucht, um die aktuelle Praxis zu etablieren. Konstrukte, die selten oder nie verwendet wurden, waren veraltet. Konstrukte mit unklaren Interpretationen wurden geklärt. Das Lastenheft wurde neu organisiert und qualitativ verbessert. Daraus resultierte die Revision I1 bis I4 der Spezifikation, die ab Dezember 2012 veröffentlicht wurde. Das Ergebnis war ein einfaches, aber leistungsstarkes Format, das auf die aktuellen Anforderungen der Leiterplattenindustrie ausgerichtet ist. Diese Version des Gerber-Formats wurde von Karel Tavernier und Rik Breemeersch von Ucamco entwickelt.

Im Juni 2013 veröffentlichte Ucamco einen Vorschlag, dem Gerber-Format drei neue Befehle hinzuzufügen, die die Aufnahme von Bildattributen ermöglichen, die an das Bild und seine Komponenten angehängte Metadaten übermitteln. Es holte Feedback von den Gerber-Benutzern ein, bevor es diese Ideen in eine feste Spezifikation überführte. Dieser Prozess führte zu Revision J1 im Februar 2014, aktualisiert mit weiteren Revisionen bis Revision 2015.07. Das Einschließen von Metadaten fügt dem Format Intelligenz hinzu. Es wandelt ein reines Bildbeschreibungsformat in ein vollwertiges PCB-Datenübertragungsformat um. Dies wird als zweite Erweiterung bezeichnet und führt zu dem sogenannten Gerber X2 , wobei Gerber X1 das reine Bildformat ist. Gerber X2 ist vollständig abwärtskompatibel mit X1, da die Attribute das Bild nicht beeinflussen. Gerber X2 wurde von Karel Tavernier, Ludek Brukner und Thomas Weyn entwickelt.

Im September 2014 widerrief Ucamco Standard Gerber.

Im August 2015 veröffentlichte Ucamco einen Spezifikationsentwurf, der verschachtelte Step-and-Repeat- und Blockaperturen hinzufügte, um Panel-Beschreibungen effizienter zu gestalten, und forderte Kommentare von der Benutzergemeinschaft. Die endgültige Spezifikation wurde nach umfangreichen Beiträgen im November 2016 veröffentlicht. Diese Überarbeitung wurde von Karel Tavernier und Rik Breemeersch entwickelt. Kurz darauf entwickelte der Cuprum Gerber Viewer die erste Implementierung.

Im Juli 2016 veröffentlichte Ucamco einen Entwurf einer Spezifikation, um Netzlisteninformationen in Gerber aufzunehmen, und forderte den Beitrag der Benutzergemeinschaft. Nach einer Reihe von Überarbeitungen des Entwurfs, die durch Eingaben von Benutzern ausgelöst wurden, wurde der Entwurf am 2. Oktober 2016 fertiggestellt.

Im März 2017 veröffentlichte Ucamco einen Spezifikationsentwurf, um die Fertigungsdokumentation in Gerber aufzunehmen, und forderte Beiträge der Benutzergemeinschaft. Es gab eine lebhafte Diskussion, der Entwurf durchlief sieben öffentliche Überarbeitungen, bevor er Anfang April 2018 fertiggestellt wurde.

Im Juni 2017 wurde von Ucamco als Ergänzung zur Spezifikation ein kostenloser Online Reference Gerber Viewer zur Verfügung gestellt. Es wird von Zeit zu Zeit mit neuen Funktionen aktualisiert.

Im Oktober 2019 veröffentlichte Ucamco einen Spezifikationsentwurf, um Komponenteninformationen in Gerber-Daten aufzunehmen, und forderte Kommentare von der Benutzergemeinschaft. Der Vorschlag verwendet bestehende Syntax wieder und ist daher abwärtskompatibel. Obwohl es keine neue Syntax einführt, erweitert es Gerber in eine neue Domäne, und der Name Gerber X3 wird vorgeschlagen. Der Spezifikationsentwurf wurde von Karel Tavernier entwickelt.

Andere PCB-Formate

Im Laufe der Jahre gab es mehrere Versuche, Gerber durch Formate zu ersetzen, die mehr Informationen als nur das Schichtbild enthalten, zB Netzliste oder Komponenteninformationen. Keiner dieser Versuche wurde in der Elektronikfertigungsindustrie allgemein akzeptiert, wahrscheinlich weil die Formate komplex sind. Gerber bleibt das am weitesten verbreitete Datenübertragungsformat.

  • IPC -D-350 C Printed Board Description in Digital Format , 1989. Diese Spezifikation wurde 1992 als IEC 61182-1 standardisiert und 2001 zurückgezogen. Selten verwendet.
  • DXF Manchmal verwendet. Diese werden typischerweise als Zeichnungen erstellt, PCB-Objekte (Spuren und Pads) gehen verloren, was die Verwendung in CAM sehr schwierig macht.
  • PDF Selten verwendet. Sehr unpraktisch zu arbeiten, da PCB-Objekte (Spuren und Pads) verloren gehen.
  • DPF-Format, jetzt in v7, ein CAM-Format von Ucamco. Manchmal verwendet.
  • Das elektronische Design-Austauschformat , EDIF . Selten genutzt.
  • ODB++ , ein CAM-Format von Mentor Graphics. Manchmal wird das vorherrschende Nicht-Gerber-Format verwendet.
  • GenCAM: IPC -2511A Generic Requirements for Implementation of Product Manufacturing Description Data and Transfer Methodology , 2000. Selten verwendet.
  • GenCAM: IPC -2511B Generische Anforderungen für die Implementierung von Produktherstellungsbeschreibungsdaten und XML-Schema-Methodik zur Übertragung , 2002. Selten verwendet.
  • Nachkommen: IPC -2581 Generic Requirements for Printed Board Assembly Products Herstellungsbeschreibung Daten- und Transfermethodik , 2004. Selten verwendet, aber in letzter Zeit mehr Aufmerksamkeit erhalten.
  • STEP AP210: ISO 10303 -210, Electronic Assembly Interconnect and Packaging Design , Erstausgabe 2001, Zweitausgabe 2008 (wird veröffentlicht)

Verweise

Externe Links