Formato Gerber

El formato Gerber es un formato vectorial ASCII abierto para diseños de placas de circuito impreso (PCB). Es el estándar de facto utilizado por el software de la industria de PCB para describir las imágenes de la placa de circuito impreso: capas de cobre, máscara de soldadura, leyenda, datos de perforación, etc. La extensión de archivo estándar es .GBR o .gbr aunque otras extensiones como .GB, .geb o .gerber también se utilizan.

Gerber se utiliza en datos de fabricación de PCB. Los PCB se diseñan en un sistema especializado de automatización de diseño electrónico (EDA) o de diseño asistido por computadora (CAD). Los sistemas CAD generan datos de fabricación de PCB para permitir la fabricación de la placa. Estos datos normalmente contienen un archivo Gerber para cada capa de imagen (capas de cobre, máscara de soldadura, leyenda o seda...). Gerber es también el formato de entrada de imágenes estándar para todos los equipos de fabricación de placas desnudas que necesitan datos de imágenes, como fototrazadores, impresoras de leyendas, generadores de imágenes directas o máquinas de inspección óptica automatizada (AOI) y para ver imágenes de referencia en diferentes departamentos. Para el ensamblaje, los datos de fabricación contienen las capas de soldadura en pasta y las ubicaciones centrales de los componentes para crear la plantilla y colocar y unir los componentes.

Hay dos generaciones principales de formato Gerber:

• Gerber extendido, o RS-274X. Este es el formato actual de Gerber. En 2014, el formato gráfico se extendió con la opción de añadir metainformación a los objetos gráficos. Los archivos con atributos se llaman archivos X2; aquellos sin atributos son archivos X1.
• Gerber estándar, o RS-274-D. Este formato obsoleto fue revocado.

El sitio web oficial contiene las especificaciones, archivos de prueba, notas y el Visor de referencia de Gerber para ayudar a los usuarios y especialmente a los desarrolladores del software Gerber.

Datos de fabricación de PCB

Los PCB están diseñados en un sistema especializado de automatización de diseño electrónico (EDA) o de diseño asistido por computadora (CAD). Los sistemas CAD generan datos de fabricación PCB para permitir la fabricación del tablero. Los datos de fabricación contienen un archivo Gerber para cada capa de imagen y taladro (capas de cobre, máscara de soldadura, leyenda o seda...) (Por razones históricas, los datos de perforación también se transfieren en formatos NC, aunque los archivos Gerber son a menudo de mejor calidad.) Típicamente, todos estos archivos son "zipped" en un solo archivo que se envía a la tienda de fabricación de tableros de PCB. El inventor los carga en un sistema de fabricación de equipo (CAM) para preparar datos para cada paso del proceso de producción de PCB.

El atributo.FileFunction es el método estandarizado para vincular cada capa en la PCB con su correspondiente archivo Gerber en los datos de fabricación. Si los atributos no son compatibles, sólo están disponibles métodos informales. Un método informal simple es expresar claramente la función del archivo en el nombre del archivo. A veces se abusa de la extensión del archivo para indicar la función del archivo, por ejemplo, BOT para la capa inferior en lugar de la extensión estándar.GBR. En la industria, esto se considera una mala práctica y los ingenieros deberían utilizar en su lugar el atributo X2 apropiado.

Los datos de fabricación de PCB deben cumplir una serie de reglas: todas las capas deben estar alineadas, se debe incluir una capa de perfil, etc.

El redlista CAD se puede incrustar en los archivos Gerber. Sin embargo, por razones históricas, los netlists a menudo se describen en un archivo separado en IPC-D-356A, un formato de prueba eléctrica.

La pila de materiales, los componentes y los acabados generalmente se proporcionan en archivos de texto o dibujos informales. En 2018, Ucamco publicó una especificación para una extensión del formato Gerber para cubrir esta documentación de fabricación.

Gerber extendida

RS-274X, Gerber extendido o X-Gerber, se lanzó originalmente en septiembre de 1998.

Es un formato ASCII legible por humanos. Consiste en un flujo de comandos que genera un flujo ordenado de objetos gráficos. Los objetos gráficos pueden ser positivos o negativos. Superpuestos en el orden correcto crean la imagen final.

Un archivo Gerber contiene la descripción completa de una imagen de capa de PCB sin necesidad de archivos externos. Tiene todos los operadores de imágenes necesarios para una imagen de PCB. Se puede definir cualquier forma de apertura. Los planos y pads se pueden especificar sin necesidad de pintar o rellenar vectores como en Standard Gerber. (Sin embargo, algunas implementaciones todavía usan pintura, lo que resulta problemático para los usuarios de esos archivos).

Gerber X2, lanzado en febrero de 2014, agrega metadatos adicionales a la imagen. Los atributos permiten agregar metadatos a un archivo Gerber. Los atributos son similares a etiquetas que proporcionan información asociada con archivos de imágenes o características dentro de ellos. Ejemplos de metadatos transmitidos por atributos son:

• La función del archivo. ¿Es el archivo la máscara de soldadura superior, o la capa de cobre inferior, etc.?
• La parte representada por el archivo. ¿Representa a un único PCB, un array, un coupon?
• La función de una almohadilla. Es el flash un SMD pad, o un via pad, o un fiducial, etc.

Para obtener más información sobre los atributos, consulte las preguntas frecuentes de X2 o el vídeo de introducción en los enlaces externos.

En 2020, se presentó Gerber X3.

La documentación de fabricación como acabado, espesor general y materiales se especifica en un archivo de trabajo Gerber separado.

Un ejemplo de un archivo Gerber:

G04 Versión corta un archivo tomado del Ejemplo Job 1, creado por Filip Vermeire, Ucamco*
%TF.FileFunction,Copper,Bot,L4*%
%TF.FilePolarity,Positive*%
%TF.Part,Single*%
%FSLAX36Y36*%
%MOMM*%
%TA.AperFunción,Conductor*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunción,ViaPad*%
%ADD11C,0,75000*%
%TA.AperFunción,ComponentePad*%
%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*

La especificación del formato está publicada en el sitio web oficial.

Gerber estándar (revocado)

Standard Gerber fue revocado en 2014. Ya estaba obsoleto después de la introducción del Extended Gerber, mucho más capaz, en 1998.

Standard Gerber era un formato de control numérico (NC) diseñado por Gerber Systems Corp para impulsar sus trazadores de fotografías vectoriales para la industria de PCB en las décadas de 1960 y 1970. Era un subconjunto de la especificación RS-274-D de la Asociación de Industrias Electrónicas, un formato para controlar máquinas mecánicas NC en una amplia gama de industrias. Fue ampliamente utilizado para controlar trazadores de vectores. Gerber estándar era un formato ASCII simple que constaba de comandos y coordenadas XY. Un ejemplo:

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

Un Gerber estándar es un estándar NC pero no un estándar de descripción de imagen: la información esencial de la imagen, como la unidad de coordenadas y las definiciones de aperturas, no están estandarizadas. (Las aperturas son las formas básicas, similares a las fuentes de un archivo PDF). Se describen en un archivo de texto complementario de formato libre destinado a la lectura humana, llamado archivo de apertura o archivo de rueda. . No existen estándares para las limas de ruedas. El remitente y el receptor deben ponerse de acuerdo caso por caso sobre su significado.

Standard Gerber solo admite los operadores de imágenes simples que un trazador vectorial es capaz de realizar: dibujar pistas y parpadear aperturas. Esto es insuficiente para obtener datos de fabricación de PCB eficientes. Los vertidos de cobre deben crearse pintándolos (también conocido como acariciando o rellenando vectores) con una gran cantidad de pistas. Todas las almohadillas, excepto las más simples, también se pintan debido al costo que genera la apertura física correspondiente. La pintura crea la imagen deseada, pero genera archivos muy grandes que tardan mucho en procesarse y necesitan un trabajo manual propenso a errores en CAM.

Standard Gerber fue diseñado para un flujo de trabajo manual utilizando una máquina NC llamada fotoplotter vectorial: el operador del plotter carga la cinta de papel con el archivo Standard Gerber en el plotter, establece manualmente la unidad de coordenadas en la consola de la máquina y monta la rueda de apertura descrita en el archivo de rueda acompañante. (Una rueda de abertura es un disco giratorio en el que se montan aberturas físicas, y girando la rueda el fotoplotter selecciona la abertura para usar.) Standard Gerber no es adecuado para la transferencia automática de datos entre diseñadores y fabricantes de PCB.

Historia

El formato de archivo Gerber lleva el nombre de Joseph Gerber, un empresario e inventor que fue pionero en los fototrazadores vectoriales.

En 1980, Gerber Systems Corp. publicó la primera edición del Formato Gerber: un subconjunto de EIA RS-274-D; libro de referencia de formato de datos de trazado, un subconjunto de EIA RS-274-D que utilizó para impulsar su línea de fototrazadores vectoriales. Este formato se conoció como Standard Gerber y fue adoptado por varios otros proveedores de fototrazadores. Standard Gerber se convirtió en el formato de imagen estándar de facto para la fabricación de PCB.

En 1991 con la disponibilidad de los fotoplotters de raster más capaces, el formato Gerber se extendió con áreas de polígono y "parámetros de masa". Esto permite al usuario definir dinámicamente aberturas de diferentes formas y tamaños, así como definir rellenos de polígono sin necesidad de "pintar". Se convirtió en un superset de RS-274-D estándar Gerber. El impulso para desarrollar parámetros de masa fue proporcionado por AT plagaT. Esto creó una familia de formatos de entrada, cada uno dedicado a un modelo específico de plotter Gerber.

En abril de 1998, Gerber Systems Corp. fue adquirida por Barco ETS, la división de PCB de Barco, que ahora se llama Ucamco. En septiembre de 1998, Ucamco publicó la Guía del usuario del formato RS-274X, una especificación que unificaba la familia de formatos en un único formato de imagen, revocando un gran número de construcciones específicas del modelo. El formato pasó a ser conocido como Extended Gerber o GerberX. Gerber extendido reemplazó rápidamente a Gerber estándar como el estándar de facto para datos de imágenes de PCB. Este se convirtió en el estándar de imagen de facto para la industria de PCB. A veces se le llama "la columna vertebral de la industria electrónica".

A lo largo de 2012 el formato fue revisado exhaustivamente en la gran reforma. Se investigó una biblioteca representativa de 10.000 archivos de todo el mundo para establecer la práctica actual. Las construcciones que rara vez o nunca se usaban quedaron obsoletas. Se aclararon constructos con interpretaciones poco claras. Se reorganizó el documento de especificaciones y se mejoró su calidad. Esto dio lugar a la revisión I1 a I4 de la especificación, publicada a partir de diciembre de 2012. El resultado fue un formato simple pero potente, centrado en las necesidades actuales de la industria de PCB. Esta versión del formato Gerber fue desarrollada por Karel Tavernier y Rik Breemeersch de Ucamco.

En junio de 2013, Ucamco publicó una propuesta para agregar tres nuevos comandos al formato Gerber que permiten la inclusión de atributos de imagen que transmiten metadatos adjuntos a la imagen y sus componentes. Solicitó comentarios de los usuarios de Gerber antes de comprometer estas ideas con una especificación firme. Este proceso dio como resultado la revisión J1 en febrero de 2014, actualizada con revisiones adicionales hasta la revisión 2015.07. Incluir metadatos añade inteligencia al formato. Convierte un simple formato de descripción de imagen en un formato completo de transferencia de datos de PCB. Esto se llama la segunda extensión y da como resultado lo que se conoce como Gerber X2, siendo Gerber X1 el formato de imagen puro. Gerber X2 es totalmente compatible con X1, ya que los atributos no afectan la imagen. Gerber X2 fue desarrollado por Karel Tavernier, Ludek Brukner y Thomas Weyn.

En septiembre de 2014, Ucamco revocó Standard Gerber.

En agosto de 2015, Ucamco publicó un borrador de especificación que agregaba pasos anidados, repeticiones y aperturas de bloqueo para hacer que las descripciones de los paneles fueran más eficientes, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. La especificación final se publicó en noviembre de 2016 después de importantes aportaciones. Esta revisión fue desarrollada por Karel Tavernier y Rik Breemeersch. Poco después, el visor Cuprum Gerber desarrolló la primera implementación.

En julio de 2016, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir información de netlist en Gerber, solicitando aportes de la comunidad de usuarios. Después de una serie de revisiones del borrador impulsadas por las aportaciones de los usuarios, el borrador se finalizó el 2 de octubre de 2016.

En marzo de 2017, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir documentación de fabricación en Gerber solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. Hubo una animada discusión y el borrador pasó por siete revisiones públicas antes de finalizarse a principios de abril de 2018.

En junio de 2017, Ucamco puso a disposición un Reference Gerber Viewer gratuito en línea como complemento a la especificación. Se actualiza con nuevas funciones de vez en cuando.

En octubre de 2019, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir información de componentes en los datos de Gerber, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. La propuesta reutiliza la sintaxis existente y, por tanto, es compatible con versiones anteriores. Aunque no introduce una nueva sintaxis, extiende Gerber a un nuevo dominio y se sugiere el nombre Gerber X3. El borrador del pliego de condiciones fue desarrollado por Karel Tavernier.

Otros formatos de PCB

A lo largo de los años, ha habido varios intentos de reemplazar Gerber por formatos que contienen más información que solo la imagen de la capa, p. lista de red o información de componentes. Ninguno de estos intentos ha sido ampliamente aceptado dentro de la industria de fabricación de productos electrónicos, probablemente porque los formatos son complejos. Gerber sigue siendo el formato de transferencia de datos más utilizado.

• IPC-D-350 C Descripción de la tabla impresa en formato digital, 1989. Esta especificación se estandarizó como IEC 61182-1 en 1992 y se retiró en 2001. Muy usado.
• DXF A veces se usa. Estos se construyen típicamente como dibujos, objetos PCB (flechas y almohadillas) se pierden, lo que hace que sean muy difíciles de utilizar en CAM.
• PDF A veces se usa.
• Formato DPF, ahora en v7, un formato CAM de Ucamco. A veces se usa.
• El Formato de intercambio de diseño electrónicoEDIF. Muy usado.
• ODB++, un formato CAM de Mentor Graphics. A veces se utiliza, el formato no-gerber predominante.
• GenCAM: IPC-2511A Requisitos genéricos para la implementación de la fabricación del producto Descripción Metodología de datos y transferencia, 2000. Muy usado.
• GenCAM: IPC-2511B Requisitos genéricos para la implementación de la fabricación del producto Descripción Datos y transferencia XML Schema Metodología, 2002. Muy usado.
• Offspring: IPC-2581 Requisitos Genéricos para Juntas Imprimidas Montaje Productos Fabricación Descripción Data and Transfer Methodology, 2004. Raramente utilizado, pero recibiendo más atención recientemente.
• AP210: ISO 10303-210, Diseño de interconexión y embalaje de montaje electrónico, primera edición 2001, segunda edición 2008 (a publicar)