Formato Gerber

El formato Gerber es un formato vectorial abierto , ASCII , para diseños de placas de circuito impreso (PCB). ^{[ 1 ]} 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. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} La extensión de archivo estándar es o ^{[ 1 ]} aunque también se utilizan otras extensiones como , o . Está documentado por la Especificación del formato de capa Gerber y algunas extensiones relacionadas (pero con soporte menos universal) como los archivos de perforación XNC y GerberJob para transmitir información sobre toda la PCB, en lugar de capas individuales..GBR.gbr.GB.geb.gerber

Gerber se utiliza en los datos de fabricación de PCB. ^{[ 5 ]} Las PCB se diseñan en un sistema especializado de automatización del diseño electrónico (EDA) o en un sistema de diseño asistido por computadora (CAD). ^{[ 6 ]} Los sistemas CAD generan datos de fabricación de PCB para permitir la fabricación de la placa. Estos datos suelen contener un archivo Gerber para cada capa de imagen (capas de cobre, máscara de soldadura, leyenda o serigrafía ...). Gerber también es el formato de entrada de imagen estándar para todos los equipos de fabricación de placas desnudas que necesitan datos de imagen, como fotoplotters , impresoras de leyenda, sistemas de imagen directa o máquinas de inspección óptica automatizada (AOI), y para visualizar imágenes de referencia en diferentes departamentos. Para el ensamblaje, los datos de fabricación contienen las capas de pasta de soldadura y las ubicaciones centrales de los componentes para crear la plantilla y colocar y unir los componentes. ^{[ 7 ]}

Existen dos generaciones principales del formato Gerber:

• Gerber extendido, o RS-274X. Este es el formato Gerber actual. En 2014, el formato gráfico se amplió con la opción de agregar metainformación a los objetos gráficos. Los archivos con atributos se denominan archivos X2; los que no tienen atributos son archivos X1. ^{[ 8 ] [ 1 ]}
• Gerber estándar o RS-274-D. Este formato obsoleto fue revocado. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

El sitio web oficial contiene la especificación, ^{[ 12 ]} archivos de prueba, notas y el Visor Gerber de Referencia ^{[ 13 ]} para ayudar a los usuarios y especialmente a los desarrolladores de software Gerber. ^{[ 1 ]}

Las PCB se diseñan en un sistema especializado de automatización del diseño electrónico (EDA) o en un sistema de diseño asistido por computadora (CAD). ^{[ 6 ]} Los sistemas CAD luego generan datos de fabricación de PCB para permitir la fabricación de la placa. ^{[ 5 ]} Los datos de fabricación contienen un archivo Gerber para cada capa de imagen y rango de perforación (capas de cobre, máscara de soldadura, leyenda o serigrafía ...). (Por razones históricas, los datos de perforación también se transfieren en formatos NC , aunque los archivos Gerber suelen ser de mejor calidad). ^{[ 14 ]} Normalmente, todos estos archivos se " comprimen " en un solo archivo que se envía al taller de fabricación de PCB en bruto. El fabricante los carga en un sistema de fabricación asistida por computadora (CAM) para preparar los datos para cada paso del proceso de producción de PCB . ^{[ 15 ]}

El atributo .FileFunction es el método estandarizado para vincular cada capa de la PCB con su archivo Gerber correspondiente en los datos de fabricación. ^{[ 1 ] : Sección 5.6.3 de la versión 202308 de la Especificación del formato de capa Gerber}

Si no se admiten atributos, solo se pueden utilizar métodos informales. Un método informal sencillo consiste en indicar claramente la función del archivo en su nombre. En ocasiones, se abusa de la extensión del archivo para indicar su función; por ejemplo, .BOT para la capa inferior en lugar de la extensión estándar .GBR. ^{[ 10 ] [ 16 ]} En la industria, esto se considera una mala práctica y los ingenieros deberían utilizar el atributo X2 correspondiente.

Los datos de fabricación de PCB deben cumplir con una serie de reglas: todas las capas deben estar alineadas, se debe incluir una capa de perfil, etc. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

La lista de conexiones CAD puede estar integrada en los archivos Gerber. ^{[ 1 ] [ 19 ]} Sin embargo, por razones históricas, las listas de conexiones a menudo se describen en un archivo separado en IPC-D-356A, un formato de prueba eléctrica. ^{[ 20 ]}

La composición de los materiales, los componentes y los acabados se suelen proporcionar en archivos de texto o dibujos informales. ^{[ 21 ]} En 2018, Ucamco publicó una especificación para una extensión del formato Gerber que abarca esta documentación de fabricación. ^{[ 22 ]}

RS-274X, Gerber extendido o X-Gerber, se lanzó originalmente en septiembre de 1998. ^{[ 1 ]}

Es un formato ASCII legible para humanos. ^{[ 23 ]} Consiste en una secuencia de comandos que generan una secuencia ordenada de objetos gráficos. Los objetos gráficos pueden ser positivos o negativos. Al superponerse en el orden correcto, crean la imagen final.

Un archivo Gerber contiene la descripción completa de la imagen de una capa de PCB sin necesidad de archivos externos. Incluye todos los operadores de imagen necesarios para una imagen de PCB. Se puede definir cualquier forma de apertura. Los planos y las almohadillas se pueden especificar sin necesidad de pintar o rellenar con vectores, como en el Gerber estándar. (Sin embargo, algunas implementaciones aún utilizan pintura, lo que resulta problemático para los usuarios de esos archivos). ^{[ 24 ]}

Lanzado en febrero de 2014, Gerber X2 agrega metadatos adicionales a la imagen. ^{[ 25 ]} Los atributos permiten agregar metadatos a un archivo Gerber. Los atributos son similares a las etiquetas que proporcionan información asociada con los archivos de imagen o con las características que contienen. Ejemplos de metadatos transmitidos por los atributos son:

• La función del archivo. ¿El archivo es la máscara de soldadura superior, la capa de cobre inferior, etc.?
• La parte representada por el archivo. ¿Representa una sola placa de circuito impreso, una matriz o un cupón?
• La función de una almohadilla. ¿Es la memoria flash una almohadilla SMD, una almohadilla vía, una marca de referencia, etc.?

Para obtener más información sobre los atributos, consulte las preguntas frecuentes de X2 o el vídeo de introducción en los enlaces externos. ^{[ 1 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 8 ]}

En 2020 se presentó Gerber X3.

La documentación de fabricación, como el acabado, el espesor total y los materiales, se especifica en un archivo de trabajo Gerber independiente. ^{[ 1 ] [ 22 ]}

Un ejemplo de archivo Gerber:

G04 Versión corta, un archivo tomado del Ejemplo de trabajo 1, creado por Filip Vermeire, Ucamco*. %TF.FileFunction,Copper,Bot,L4*% %TF.FilePolarity,Positive*% %TF.Parte,Single*% %FSLAX36Y36*% %MAMÁ*% %TA.AperFunction,Conductor*% %ADD10C,0.15000*% %TA.AperFunction,ViaPad*% %ADD11C,0.75000*% %TA.AperFunction,ComponentPad*% %ADD12C,1.60000*% %ADD13C,1.70000*% G01* G75* %LPD*% D 10 * X 76649990 Y 36899980 D 02 * X 83949950 D 01 * X 84399990 Y 37349990 D 01 * X 93699990 D 01 * D 11 * X 76649990 Y 36899985 D 03 * X 83599990 Y 18749980 D 03 * X 98829985 Y 36504980 D 03 * D 12 * X 460298855 Y 784148855 D 03 * D 13 * X 107299765 Y 20629885 D 03 * X 109839765 D 03 * X 112379765 D 03 * M02* 

La especificación del formato se publica en el sitio web oficial. ^{[ 1 ] [ 12 ]}

El formato Gerber estándar fue revocado en 2014. Ya estaba obsoleto tras la introducción del mucho más capaz formato Gerber extendido en 1998. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El formato Gerber estándar era un formato de control numérico (CN) diseñado por Gerber Systems Corp. para controlar sus fotoplotters vectoriales para la industria de PCB en las décadas de 1960 y 1970. Era un subconjunto de la especificación RS-274-D de la Electronic Industries Association , un formato para controlar máquinas mecánicas de control numérico en una amplia gama de industrias. ^{[ 29 ]} Se utilizó ampliamente para controlar plotters vectoriales. El formato Gerber estándar era un formato ASCII simple que consistía en comandos y coordenadas XY. ^{[ 30 ]} Un ejemplo:

D 11 * X 1785250 Y 2173980 D 02 * X 1796650 Y 2177730 D 01 * X 1785250 Y 2181480 D 01 * X 1796650 Y 2184580 D 01 * D 12 * X 3421095 Y 1407208 D 03 * X 1785250 Y 2173980 D 03 * M02* 

Un Gerber estándar es un estándar NC, pero no un estándar de descripción de imágenes: la información esencial de la imagen, como la unidad de coordenadas y las definiciones de aperturas , no está estandarizada. (Las aperturas son las formas básicas, similares a las fuentes en un archivo PDF). Se describen en un archivo de texto auxiliar de formato libre destinado a la lectura humana, llamado archivo de apertura o archivo wheel . No existen estándares para los archivos wheel. El emisor y el receptor deben acordar su significado caso por caso. ^{[ 1 ] [ 30 ]}

El formato Gerber estándar solo admite los operadores de imagen simples que un trazador vectorial puede realizar: dibujar pistas y marcar aperturas. Esto es insuficiente para obtener datos eficientes para la fabricación de PCB. Los rellenos de cobre deben crearse pintándolos ( también conocido como trazado o relleno vectorial ) con una gran cantidad de pistas. Todas las almohadillas, excepto las más simples, también se pintan debido al costo de crear una apertura física correspondiente. El pintado crea la imagen deseada, pero da como resultado archivos muy grandes que requieren mucho tiempo para procesarse y necesitan trabajo manual propenso a errores en CAM. ^{[ 17 ] [ 24 ] [ 31 ] [ 32 ]}

El formato Gerber estándar se diseñó para un flujo de trabajo manual mediante una máquina de control numérico denominada fotoplotter vectorial: el operador del plotter carga la cinta de papel con el archivo Gerber estándar, ajusta manualmente la unidad de coordenadas en la consola de la máquina y monta la rueda de apertura descrita en el archivo correspondiente. (Una rueda de apertura es un disco giratorio sobre el que se montan las aperturas físicas; al girar la rueda, el fotoplotter selecciona la apertura que se va a utilizar). El formato Gerber estándar no es adecuado para la transferencia automatizada de datos entre diseñadores y fabricantes de PCB.

El formato de archivo Gerber recibe su nombre de Joseph Gerber , un empresario e inventor que fue pionero en los fotoplotters vectoriales. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

En 1980, Gerber Systems Corp. ^{[ 34 ]} publicó la primera edición del libro de referencia sobre el formato Gerber: un subconjunto de EIA RS-274-D; formato de datos de trazado ^{[ 35 ]} , un subconjunto de EIA RS-274-D que utilizaba para controlar su línea de fotoplotters vectoriales. Este formato se conoció como Gerber estándar y fue adoptado por varios otros fabricantes de fotoplotters. Gerber estándar se convirtió en el formato de imagen estándar de facto para la fabricación de PCB.

En 1991, con la disponibilidad de fotoplotters raster más avanzados, el formato Gerber se amplió con áreas poligonales y parámetros de masa. Estos permiten al usuario definir dinámicamente aperturas de diferentes formas y tamaños, así como definir rellenos de áreas poligonales sin necesidad de "pintar". Se convirtió en un superconjunto del estándar Gerber RS-274-D. El impulso para desarrollar parámetros de masa fue proporcionado por AT&T. ^{[ 36 ]} 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. ^{[ 34 ] [ 37 ]} En septiembre de 1998, Ucamco publicó la Guía del usuario del formato RS-274X , una especificación que unificó la familia de formatos en un único formato de imagen, eliminando un gran número de construcciones específicas de modelos. El formato se conoció como Gerber extendido o GerberX. Gerber extendido rápidamente reemplazó a Gerber estándar como el estándar de facto para datos de imagen 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".

En el transcurso 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 las prácticas actuales. Se eliminaron las construcciones que rara vez o nunca se usaban. Se aclararon las construcciones con interpretaciones poco claras. El documento de especificación se reorganizó y se mejoró su calidad. Esto dio como resultado las revisiones I1 a I4 de la especificación, publicadas 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. ^{[ 1 ] [ 9 ] [ 27 ] [ 38 ] [ 39 ]}

En junio de 2013, Ucamco publicó una propuesta para añadir tres nuevos comandos al formato Gerber que permiten incluir atributos de imagen que transmiten metadatos asociados a la imagen y sus componentes. Solicitó comentarios de los usuarios de Gerber antes de incorporar estas ideas a una especificación definitiva. Este proceso dio como resultado la revisión J1 en febrero de 2014, actualizada con revisiones posteriores hasta la revisión 2015.07. La inclusión de 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 denomina 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 versiones anteriores de X1, ya que los atributos no afectan a la imagen. Gerber X2 fue desarrollado por Karel Tavernier, Ludek Brukner y Thomas Weyn. ^{[ 1 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}

En septiembre de 2014, Ucamco revocó el estándar Gerber. ^{[ 1 ] [ 43 ]}

En agosto de 2015, Ucamco publicó un borrador de especificación que añadía pasos y repeticiones anidados y aperturas de bloques para hacer más eficientes las descripciones de los paneles, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. ^{[ 44 ]} La especificación final se publicó en noviembre de 2016 tras una importante contribución. Esta revisión fue desarrollada por Karel Tavernier y Rik Breemeersch. Poco después, el visor Cuprum Gerber desarrolló la primera implementación. ^{[ 45 ]}

En julio de 2016, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir información de lista de conexiones en Gerber, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. ^{[ 46 ]} Después de varias revisiones del borrador motivadas por los comentarios de los usuarios, el borrador se finalizó el 2 de octubre de 2016. ^{[ 1 ] [ 19 ]}

En marzo de 2017, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir documentación de fabricación en Gerber, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. ^{[ 47 ] [ 48 ]} Hubo un debate animado; el borrador pasó por siete revisiones públicas antes de ser finalizado a principios de abril de 2018. ^{[ 22 ]}

En junio de 2017, Ucamco puso a disposición un visor Gerber de referencia en línea gratuito ^{[ 13 ]} como complemento a la especificación. Se actualiza periódicamente con nuevas funcionalidades. ^{[ 49 ]}

En octubre de 2019, Ucamco publicó un borrador de especificación para incluir información de componentes en los datos Gerber, solicitando comentarios de la comunidad de usuarios. La propuesta reutiliza la sintaxis existente y, por lo tanto, es compatible con versiones anteriores. Si bien no introduce una sintaxis nueva, extiende Gerber a un nuevo dominio, y se sugiere el nombre Gerber X3. El borrador de especificación fue desarrollado por Karel Tavernier. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

A lo largo de los años se han realizado varios intentos de reemplazar Gerber por formatos que contienen más información que solo la imagen de la capa, por ejemplo, la lista de conexiones o la información del componente. ^{[ 34 ]} Ninguno de estos intentos ha sido ampliamente aceptado en la industria de fabricación de productos electrónicos, probablemente debido a la complejidad de los formatos. ^{[ 10 ]} Gerber sigue siendo el formato de transferencia de datos más utilizado. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

• IPC -D-350 C Descripción de la placa impresa en formato digital , 1989. Esta especificación se estandarizó como IEC 61182-1 en 1992 y se retiró en 2001. Se utiliza con poca frecuencia.
• DXF . A veces se utiliza. Estos archivos suelen estar construidos como dibujos, pero los objetos de la placa de circuito impreso (pistas y almohadillas) se pierden, lo que dificulta mucho su uso en CAM.
• PDF. A veces se usa.
• Formato DPF, ahora en la versión 7, un formato CAM de Ucamco. Se utiliza ocasionalmente.
• Formato de Intercambio de Diseño Electrónico , EDIF . Poco utilizado.
• ODB++ , un formato CAM de Mentor Graphics. A veces se utiliza, el formato no Gerber predominante. ^{[ 53 ]}
• GenCAM: IPC -2511A Requisitos genéricos para la implementación de la metodología de transferencia y datos de descripción de fabricación de productos , 2000. Poco utilizado.
• GenCAM: IPC -2511B Requisitos genéricos para la implementación de la metodología de esquema XML de transferencia y datos de descripción de fabricación de productos , 2002. Poco utilizado.
• Offspring: IPC -2581 Requisitos genéricos para la descripción de la fabricación de productos de ensamblaje de placas impresas y metodología de transferencia , 2004. Poco utilizado, pero que ha recibido mayor atención recientemente. ^{[ 54 ]}
• PASO AP210: ISO 10303-210 , Diseño de interconexión y empaquetado de ensamblajes electrónicos , primera edición 2001, segunda edición 2008 (pendiente de publicación)

• Sitio web oficial

• Documentos Gerber - Ucamco
• Visor de archivos Gerber - Ucamco
• Visor de archivos Gerber gratuito en línea - HQDFM