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Gerber

Gerber是一種二維向量圖檔格式。[1] 它是印刷線路板行業軟件中用於描述印刷線路板圖像的標準格式，例如：線路層，阻焊層，字元層，鑽孔層等。[2][3][4]

Gerber file format
副檔名
.gbr
網路媒體型式application/vnd.gerber
開發者Gerber Systems Corp.,
現在 Ucamco
首次發佈1980年8月27日，​44年前​（1980-08-27）
最新版本
Gerber Format Specification 2016.01
2015年10月30日，
9年前​（2015-10-30）
格式類型圖檔格式
標準Ucamco Downloads

Gerber格式最初是由Gerber系統公司開發。因Ucamco公司其前身Barco公司收購了Gerber系統公司，Gerber格式現由Ucamco公司所有。[5][6] Ucamco公司不斷地更新Gerber規格說明書的版本。[7][8][9]

目前最新的Gerber檔案格式規格是於2014年2月發佈的J1版本，該版本增加了傳達PCB元資訊例如檔案所代表層類型的屬性。[10]最新的規格說明書可在 Ucamco網站下載頁面 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）免費下載。[1]

Gerber格式有兩個版本：

  • 擴充Gerber格式，或稱RS-274X格式，目前被廣泛使用。
  • 標準Gerber格式，或稱RS-274D格式，已被棄用並被RS-274X格式所取代。[9][11]

標準的副檔名是.GBR。[1]

使用

Gerber格式的應用之一是將PCB的設計數據從設計轉換到生產。PCB通常由線路板設計人員使用專業的電子設計自動化（EDA）或者電腦輔助設計（CAD）軟件進行設計， [12]然後輸出成Gerber格式檔案。Gerber檔案被送到PCB工廠，並被輸入到電腦輔助製造 CAM系統對設計資訊進行轉換，為PCB生產的每一道工藝流程提供數據。Gerber檔案亦被用作傳輸鑽孔資訊，然而因為歷史原因，鑽孔資料通常使用Excellon 格式。[13] [6][14]

另一個應用是傳輸單個圖像，CAM系統可輸出Gerber檔案為繪圖機提供數據。

交換PCB設計資訊

PCB設計是通過若干Gerber格式檔案和其它格式檔案進行描述。通常這些檔案會被壓縮成單個文件送到PCB工廠。 一個Gerber檔案定義單個線路層圖像或綠油層圖像。但它並不標明該檔案所代表的PCB層別。人們指明該檔案功能屬性所用的一個簡單方法就是將其屬性在檔名中清楚說明。然而一些設計人員使用模糊的檔名並記錄在任意文字格式中。這意味着製造廠商必須通過瀏覽封包中所有文件的內容尋找所需的檔案功能屬性。有些情況下，設計人員甚至會濫用副檔名去標明層的功能屬性，例如用.BOT而不是標準的副檔名表示底層。這時生產廠商必須打開檔案以查明檔案的格式。[11]

有時候設計人員使用筆畫填充而不是用單個外形去定義pad。這種技術被稱作筆畫填充。筆畫填充可以畫出所需的圖形但是會導致pad的形狀和位置資訊遺失。PCB製造廠商進行電測的時候需要pad的位置資訊。當PCB製造廠商收到的Gerber檔案是通過筆畫填充時，他們需要花費大量的時間把pad從筆畫填充恢復過來，這是一項非常耗時且易於出錯的工作。[15][16][17]

鑽孔資料可被視作一個圖形。因此Gerber檔案可以定義鑽孔數據。然而因為歷史原因，IPC-NC-349 或 Excellon格式更經常被用作鑽孔格式，儘管使用不同另外的格式會經常導致對位不準的問題。

一個Gerber檔案不包含網表數據。網表通常使用IPC標準IPC-D-356進行定義。[18]

設計人員通常會使用非正規的文字文件或圖紙提供層的功能屬性，板材疊層，部件以及元資訊。[19] Ucamco建議使用IPC-2581子集提供該類非圖形資訊。[11][20]

Ucamco於2013年12月發佈了擴充Gerber格式的規格草案，增加了轉移元資訊的屬性。Ucamco在將其正式加入規格說明書前，請求PCB界對此給予反饋意見。[21]

RS-274X 擴充Gerber格式

RS-274X Gerber格式，又稱擴充Gerber格式或X-Gerber，是一種二維向量圖形描述格式[1]

RS-274X是一種可讀的ASCII 格式。[22]它由一系列的命令和坐標組成。組成圖像的元素是在特定位置畫好外形的線和flash。正性和負性圖形對象可以合併使用。 以下是擴充Gerber檔案格式的一個例子：

G04 Gerber X2 樣板資料1的簡單版本 

%TF.FileFunction,Copper,L4*%
%TF.Part,Single*%
%FSLAX35Y35*%
%MOMM*%
%TA.AperFunction,Conductor,NotC*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunction,ViaPad*%
%ADD11C,0.75000*%
%TA.AperFunction,ComponentPad*%
%ADD12C,1.60000*%
%ADD13C,1.70000*%
%SRX1Y1I0.00000J0.00000*%
G01*
G75*
%LPD*%
D10*
X7664999Y3689998D02*
X8394995D01*
X8439999Y3734999D01*
X9369999D01*
D11*
X7664999Y3689998D03*
X8359999Y1874998D03*
X9882998Y3650498D03*
D12*
X4602988Y7841488D03*
D13*
X10729976Y2062988D03*
X10983976D03*
X11237976D03*
M02*

RS-274X文件包含了線路板各層圖像的完整描述，具有線路板圖形成像需要的所有元素，不需要外部檔案。RS-274X格式可定義任意形狀的Apterture。正極和負極的物件可以合併使用。銅皮或銅塊不需要定義為填充圖形。[15][16]

RS-274X格式是描述線路板各層的完整，強大且清晰的標準格式。它可以被自動輸入和處理。這使其非常適合快速安全的數據轉換以及可靠的自動化工作流程。 此格式規格已經發佈。[1]

RS-274-D 標準Gerber格式

標準Gerber格式已被擴充Gerber格式所取代。RS-274-D 標準Gerber格式是電子工業協會（EIA）RS-274-D格式規格的子集，[23] 是用於控制多領域數控機床的數據格式。Gerber RS-274-D用於控制向量光繪機，該機器是二維數控機床。

Gerber RS-274-D是包含了控制碼及X,Y坐標的ASCII格式。[24] 以下是RS-274-D 格式的例子： 

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

RS-274-D標準Gerber格式是在20世紀60，70年代設計出來，用於控制數控機床，例如向量光繪機。向量光繪機如今已經被激光光繪機所取代。標準Gerber格式非常適合於向量光繪機但是受當時的技術所限制。它適用於手工操作流程，不適合PCB設計及製造之間的全自動化數據轉換。 Gerber RS-274-D本身不能描述圖像資訊。它不包含坐標單位及Aperture資訊。（Aperture是物件的形狀說明，類似於PDF文件的字型）光繪機操作人員需手工設定坐標單位。坐標單位儲存在被稱作Aperture檔案或Wheel檔案的自由格式文字文件中，供操作人員閱讀。Wheel檔案沒有統一的標準格式。設計人員和光繪機操作人員必須根據實際情況對格式使用達成一致。因此標準Gerber格式是一個數控標準而不是一個圖形定義標準。[1][24]

標準Gerber格式只支援簡單的圖像操作。作為變通方法，設計人員通過使用大量的向量填充外形的方法去建立圖形。此方法被稱作圖形填充。儘管這種方法建立了所需的圖形，但是因為原始外形資訊的遺失，這種檔案在PCB CAM系統中非常難以處理。[15]

RS-274-D格式已被棄用。[11]

歷史

  • 1980年8月27日，作為EIA RS-274-D子集的Gerber格式第一版發佈；Gerber Systems Corporation發表了繪圖數據參考書[25]作為驅動其光繪機產品的規格。
  • 1986年，Gerber格式被擴充並加入對尺寸可變Aperture的支援，以繪製給定範圍內任意尺寸的長方形和錐形線。該功能在實際應用中已不再使用。
  • 20世紀80年代，Gerber格式為其他光繪機生產商和PCB製造中的CAM系統所採用。這時，Gerber格式已成為行業標準格式。
  • 1991年4月26日，隨着光柵掃描技術的實現，Gerber格式被擴充為支援多邊形和大量參數，允許用戶可動態地定義不同形狀、尺寸的Aperture，銅皮及多邊形，而不再需要使用「填充塊」。這大量的擴充參數最初是20世紀90年代由Gerber公司在AT&T的推動下設計開發的。[26]
  • 1994年8月16日，Gerber公司發表了最後版本的《Gerber格式指南》。
  • 1998年4月，Gerber系統公司被比利時Barco公司所合併。Barco公司的PCB部門即是如今的Ucamco（前身為Barco ETS）。
  • 1998年9月21日，Barco公司發表《RS-274X格式用戶指南》。
  • 2010年2月，Gerber格式規格更新到版本F。
  • 2010年12月，Gerber格式規格更新到版本G。[7]
  • 2012年1月，Gerber格式規格更新到版本H。[8]
  • 2013年2月，Gerber格式規格更新到版本I1。[9]
  • 2013年4月，Gerber格式規格更新到版本I2。[27]
  • 2013年6月，Gerber格式規格更新到版本I3。
  • 2013年6月，關於擴充Gerber格式以增加屬性的建議發佈。[10]
  • 2013年11月，Gerber格式規格更新到I4版本。[28]

相關格式

多年來人們多次嘗試用其它格式代替Gerber格式，以加入除層圖像以外的其它資訊，例如網絡(netlist)和電子元件資訊。[6]但可能因為這些格式過於複雜，它們都未被電子製造業所廣泛接受。現在Gerber格式仍是應用最廣泛的數據轉換格式。[11]

  • IPC-D-350 C 《印刷線路板數字格式描述》發表於1989年。此規格於1992年被標準化成IEC 61182-1文件，後來在2001年被取消。此格式很少被使用。
  • DXF 偶爾被使用。因為通常使用畫線進行構圖，PCB物件（線和盤）資訊會遺失，從而使其在CAM中應用非常困難。
  • PDF 格式很少被使用。因為PCB物件（線和盤）資訊會遺失而使其難以在實際中應用。
  • DPF 格式，來自Ucamco的一種CAM格式，目前最新版本為v7，偶爾被使用。
  • 電子設計交換格式, EDIF ,很少被使用。
  • ODB++格式，來自Mentor Graphics公司的一種CAM格式。偶爾被使用，是流行的非Gerber格式。[29]
  • GenCAM: IPC-2511A《產品製造描述數據實施的通用要求和轉換方法論》2000年版本，很少被使用。
  • GenCAM: IPC-2511B 《產品製造描述數據實施的通用要求和XML圖錶轉換方法論》 2002年版本，很少被使用。
  • Offspring: IPC-2581《印刷線路板裝配產品製造描述數據通用要求和轉換方法論》 2004版本。很少被使用，但近年來受到更多的關注。[30]
  • STEP AP210: ISO 10303-210, 《電子裝配互連和封裝設計 》第一版本2001， 第二版本2008。
  • Fujiko: JPCA-EB02,[31]基於日本福岡大學Tomokage教授的研究的日本新標準，很少被使用。[來源請求]

參考文獻

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  31. ^ JPCA Standards. [2014-05-08]. （原始內容存檔於2011-11-13）. 

外部連結

在線檢視 Gerber圖型 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

Gerber X2 影片（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

Gerber檔案格式規格及與檔案格式相關的各種文件 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

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