Vóór de komst van Gerber-bestanden was er geen standaardrichtlijn voor de productie van printplaten. De documenten met de specificaties van de printplaten hadden een uiteenlopende inhoud. Grafische, tekstuele, descriptieve, bitmap- en vectorformaten beschreven het uiteindelijke project en gaven het goed weer, maar vaak was er sprake van incompatibiliteit van afmetingen, dimensies, positionering en dergelijke meer. Vaak was er verwarring en onbegrip tussen de klanten en de productiebedrijven. Met de invoering van het Gerber-formaat is er eindelijk een universele compatibiliteit tussen printplaatontwerpers en de fabrikanten ervan. Op deze manier kunnen de laatstgenoemden werken met een bestandsformaat dat volledig onafhankelijk is van de gebruikte CAE/CAD-software.
Het Gerber-formaat
Dit formaat identificeert niet één enkel document, maar vormt de standaard voor de productie van printplaten. De verschillende bestanden, die aan het einde van een project worden geëxporteerd, bevatten beschrijvingen van de elektrische aansluitingen, de sporen, de via’s en de pads. Het zijn vectordocumenten die bestaan uit een reeks commando's die een stroom van grafische objecten genereren. Zij bevatten ook de instructies voor de gaten die in de printplaat moeten worden gemaakt. Tegenwoordig vragen de bedrijven die printplaten produceren de klanten alleen nog maar om dit soort documentatie, niets anders. De belangrijkste elektronische ontwerpsoftware bevat en biedt de mogelijkheid om het hele werk in dit formaat te exporteren. Daarom is het eerste wat een elektronisch ontwerper moet controleren in zijn CAE-software of hij over dit formaat beschikt. Momenteel is het standaardformaat dat gebruikt wordt RS-274X. Het is een uiterst krachtige versie omdat het in één enkel document het volgende bevat:
- de configuratieparameters
- de openingen
- de XY-coördinaten
- de teken- en flitscommando’s
In de oude versies moest het meeste werk handmatig worden gedaan, met een grote kans op fouten. Het Gerber-bestandsformaat is zeer eenvoudig en tekstueel (ASCII), en kan met elke tekstverwerker worden bekeken. De inhoud ervan is uiteraard iets hermetischer en het is moeilijk te begrijpen, maar het coderingsproces moet met software worden gedaan, zodat er geen probleem is. Het Gerber X2-formaat is steeds populairder en nog rijker aan informatie. De bestanden die naar de productiebedrijven moeten worden verzonden, moeten de volgende elementen bevatten:
- Top Assembly (bovenmontage)
- Top Silk (zijdelaag aan de bovenkant)
- Top Mask (masker aan de bovenkant)
- Top Paste (pasta aan de bovenkant)
- Top/Top Copper (bovenkant)
- Bottom/Bottom Copper (onderkant)
- Bottom Paste (pasta aan de onderkant)
- Bottom Mask (masker aan de onderkant)
- Bottom Silk (zijdelaag aan de onderkant)
- Bottom Assembly (onder montage)
- Board Outline (plaatomtrek)
- Board (plaat)
- Top Dimension (afmetingen bovenkant)
- Bottom Dimension (afmetingen onderkant)
Als bepaalde informatie niet beschikbaar is (bijvoorbeeld als de ontwerper een enkelzijdige printplaat maakt zonder soldeermasker), hoeven sommige bestanden uiteraard niet te worden aangemaakt, ook al vragen sommige bedrijven er wel om. Een netlijst kan ook worden ingebed in Gerber-bestanden.
Voorbeeld van een bedradingsschema
Figuur 1 toont het bedradingsschema van een transistorversterker, samen met de 3D-assemblage. Het is een ongeordende realisatie, met discrete componenten en enkele in SMT. Het project bevat de volgende niveaus, die elementen, teksten, grafieken, componenten en meer bevatten:
- Top Silk: bevat de teksten, labels, patronen, afmetingen en referenties van de elektronische componenten, aan de bovenzijde;
- Top Mask: dit is het "soldeermasker"-niveau en wordt gegenereerd op basis van de pads;
- Top Paste: dit is een niveau dat gewoonlijk wordt gebruikt voor SMT-pads;
- Top (signaal): bevat de kopersporen van de bovenzijde;
- Board Cutout: definieert de fysieke vorm van de omtrek van de printplaat. Het wordt ook gebruikt om de 3D-vorm van de printplaat te maken.
Aangezien de schakeling is ontworpen om alleen op de bovenzijde te worden gebouwd, zijn de "Bottom"-niveaus niet gebruikt.
Figuur 1: bedradingsschema van een transistorversterker en de assemblage ervan
Top Silk
De inhoud van deze paragraaf is equivalent met die van het "Bottom Silk"-niveau. Zoals hierboven vermeld, toont dit niveau de elementen met betrekking tot de teksten, labels, patronen en afmetingen van de componenten en de zeefdruk in het algemeen, op de bovenzijde van het bord (zie figuur 2). Het geëxporteerde bestand heeft de extensie ".gbr", bijvoorbeeld TopSilk.gbr. De inhoud van het geëxporteerde bestand bevat een bepaalde codering die de elementen van het bovenste niveau perfect beschrijft. Het gedeelte van de inhoud van het bestand is opzettelijk verdeeld in verschillende kolommen voor de zichtbaarheid en leesbaarheid.
Figuur 2: Top Silk-voorbeeldweergave samen met de tekstuele codering
Top Mask
De exportfunctie creëert het "TopMask.gbr"-bestand. Verwijst naar de eventueel aan te brengen beschermende verf. Uiteraard is het mogelijk de naam van het doeldocument te wijzigen, maar het is aan te bevelen de door het systeem voorgestelde naam te behouden. De inhoud van het geëxporteerde bestand (zie figuur 3) bevat een codering van het geselecteerde niveau.
Figuur 3: Top Mask-voorbeeldweergave samen met de tekstuele codering
Top Paste
Verwijst naar het gebruik van SMT-componenten. De export functie creëert het "TopPaste.gbr"-bestand. Uiteraard is het mogelijk de naam van het doeldocument te wijzigen, maar het is aan te bevelen de door het systeem voorgestelde naam te behouden. De inhoud van het geëxporteerde bestand (zie figuur 4) bevat een codering van het geselecteerde niveau.
Figuur 4: Top Paste-voorbeeldweergave samen met de tekstuele codering
Top (of Top Copper)
Dit is een van de nuttigste en interessantste niveaus, omdat het de lay-out van de printplaatsporen bevat, gegenereerd door automatische of handmatige routing (zie figuur 5). Dezelfde procedure wordt gevolgd op het "Bottom"-niveau. Zoals te zien is op de velden zijn er geen gaten, omdat deze worden geëxporteerd naar een ander bestand en al dan niet bewerkt door het bedrijf, op verzoek van de klant. De naam van het bestand in kwestie is "Top.gbr".
Figuur 5: voorbeeldweergave van de sporen samen met de relatieve codering
Drill
Dit is het document voor de beschrijving van de boorspecificaties (figuur 6). Een voorbeeld van een bestandsnaam zou "Plated Through.gbr” zijn. Niet alle gaten worden gekenmerkt door dezelfde diameter en sommige kunnen gemetalliseerd zijn. Afhankelijk van het soort gat, veranderen ook de markeringen op de voorbeeldweergave. Zelfs als de elementen niet talrijk zijn, is de Gerber-codering complex. Het boren van de printplaat wordt uitgevoerd op verzoek van de klant met een professionele en snelle CNC-boor.
Figuur 6: voorbeeldweergave van het boorvlak, samen met de codering ervan
Board Outline
Dit is waarschijnlijk het eenvoudigste Gerber-bestand, omdat het alleen de omtrek van de printplaat bevat (zie figuur 7). De printplaat hoeft niet altijd rechthoekig of vierkant te zijn. Hij kan ook een andere vorm hebben en zelfs rond zijn.
Figuur 7: voorbeeldweergave van de omtrek van de printplaat samen met de codering ervan
Printplaatproductiebedrijven zijn uitgerust met uiterst gesofisticeerde en grote machines (zie figuur 8). De gebruikte CNC's kunnen alle taken samen uitvoeren of de meer gesofisticeerde modellen zijn gewijd aan één enkele procedure. Deze machines, die ook uitgerust zijn met processoren, kunnen de Gerber-bestanden van de klant direct decoderen en onmiddellijk doorgaan met de productieprocessen van de printplaten, zonder dat ze op een computer moeten worden aangesloten. Andere soorten machines, die altijd de richtlijnen van de Gerber-specificaties volgen, kunnen controles uitvoeren op de geproduceerde schakelingen en geautomatiseerde optische inspecties (AOI) uit te voeren.
Figuur 8: de meest recente machines kunnen de commando's in de Gerber-bestanden lezen en uitvoeren
Gebruik van teksten en lettertypes voor Gerber-export
Teksten en opschriften zijn een fundamenteel element voor uw printplaten. Ze zijn bedoeld om labels, merken, klemmenfuncties en diverse richtlijnen aan te geven en geven bovendien een vleugje klasse aan de printplaat (zie figuur 9). Veel printplaatfabrikanten raden hun klanten aan enkele strategieën te volgen voor het beste resultaat. Sommigen bevelen het gebruik van "VECTOR"-lettertypes aan, omdat deze direct naar het Gerber-bestand worden geëxporteerd, zonder geknoei en wijzigingen. De "True Type"-lettertypes daarentegen kunnen enkele incompatibiliteitsproblemen veroorzaken. Zelfs sommige fabrikanten accepteren geen tekstuele objecten op de "koperlagen". De bedrijven moeten altijd worden geraadpleegd, eventueel per telefoon of per e-mail, om het probleem in verband met deze aspecten op te helderen.
Figuur 9: hoewel True Type-lettertypes mooier zijn (op uw pc), is het beter te kiezen voor maximale systeemcompatibiliteit met VECTOR-lettertypes
Conclusies
Gerber-bestanden zijn nu een standaard die moet worden gevolgd voor de massaproductie van printplaten, omdat ze de exacte grafische beschrijving van de printplaat weergeven. Ze moeten naar de fabrikant gestuurd worden zodra het project voltooid is en grondig gecontroleerd is. De ontwerper kan alle geproduceerde Gerber-bestanden veilig verzenden met de export-functie, altijd met een voorafgaande overeenkomst met het bedrijf. Het is ook mogelijk om alle documenten te comprimeren in een enkel zipbestand, hoewel veel software automatisch exporteert naar dat soort archief. Veel bedrijven accepteren alleen één enkel gecomprimeerd bestand. Het is altijd een goede gewoonte om uw bestanden te testen en te controleren met verschillende Gerber-viewers, voordat u ze naar de producent verzendt. Dit is een uitstekende gewoonte die alle ontwerpers zouden moeten aannemen. Als het printbedrijf een eigen viewer heeft, is het beter die te gebruiken, om alle productieresultaten perfect op elkaar af te stemmen. Zelfs als de viewers dezelfde officiële RS-274X-specificaties gebruiken, kan het lezen van documenten soms tot incompatibiliteiten leiden. Voor een maximale controle is het mogelijk twee, drie of vier verschillende schermen te gebruiken (zie figuur 10) om de kwaliteit van het uitgevoerde werk te controleren en te bevestigen.
Figuur 10: het is raadzaam om uw Gerber-bestanden met verschillende viewers te controleren
