PCB設計製作的CAD與Gerber檔案差別在哪裡?

(這是一篇整理文,內容可能不是百分百正確,工作熊純粹是以使用的旁觀者角度來說明)

有接觸過PCB(Printed Circuit Board)的朋友應該都聽說過【Gerber】這個單字專有名詞,但你知道Gerber這個詞其實是來自一位名字叫Joseph Gerber的人及一家公司叫做「Gerber系統開發公司」所開發出來的一種描述PCB各圖層的向量影像檔案格式嗎?因為這種Gerber檔案格式的檔案小且可以讓繪圖機(plotter)以較不失真的方式來繪製出實際的圖層內容,後來得到大多數圖像繪圖機(photoplotter)公司的支援與採用,於是Gerber檔就成了一種通用的PCB檔案格式。

Gerber檔包含有哪些資訊?

Gerber其實是一種比較偏重於PCB製造與生產的描述檔,應該說它當初就是專門設計給繪圖機來用的,所以Gerber的內容基本上會包含有各銅箔線路層(copper layer)、阻焊層(solder mask layer)、絲印層(silkscreen layer)、文字層(legend layer)、鑽孔層(drill layer)等製造PCB所需要的資訊,甚至連錫膏印刷層(solder paste printing layer)影像辨識層(automated optical  inspection layer)、註解及生產注意事項(Notes)…等也都可以分層包含在其中。

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Gerber檔的優缺點

另外,Gerber並不適合被拿來當成現今PCB設計的儲存檔案格式。因為Gerber的檔案格式並未包含PCB各線路層之間的聯繫訊息,如果你仔細觀察Gerber的檔案結構,會發現它的每一圖層都是一個小檔案,也就是說Gerber在各圖層之間是彼此獨立而沒有關聯性的,它們就類似一張張各自獨立的圖紙,這個特性在早期PCB還只有單面或雙面的時候對佈線工程師的影響不大,但對於現在越來越複雜的多層PCB來說在設計、操作、除錯及驗證上則非常不利,所以現在幾乎已經沒有人用Gerber檔來當成PCB設計的檔案格式了。

也因為Gerber檔的訊息量較少,所以,其檔案大小相對其他用EDA或CAD軟體畫出來的設計檔就小了很多,而且其格式具有設計上較不可逆向性保護了原始設計,再加上其向量影像的分層格式仍然非常適合運用在PCB的製造上面,而現今PCB的生產大致上還是依循這種圖層將製程分成不同的階段來生產,所以Gerber檔至今依然被廣泛的應用於PCB的生產製造上。

因此,有些保密等級要求比較高的設計公司都會將設計檔轉成Gerber後再傳給PCB廠生產,盡量做到機密不外洩。

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Gerber檔可以轉出SMT需要的座標檔嗎?

工作熊建議最好由PCB的設計者來直接提供零件的座標檔給SMT設備使用,這樣比較不會出錯,而且要讓設計工程師養成習慣,輸出檔案時順便輸出座標檔,這只是幾秒鐘的事情。

不過你還是可以用Gerber檔來轉出SMT的座標檔,但是你必須要有CAM350或GC-PowerStation軟體才可以,或許還有別的軟體可以做到而沒被列出來,但都不是很方便就是了,比如說座標缺失、轉出來的零件編號(CRD, designator)錯置等問題,不過這樣遠沒有設計工程師使用原始檔來從源頭輸出座標檔來得正確,而且還得微調位置,因為零件的原點可能不一樣。

什麼是PCB的CAD檔?

目前在畫PCB佈線設計時所使用的【EDA (Electronic Design Automation,電子設計自動化)】及【CAD (computer aided design,電腦輔助設計)】軟體(例如,Candence Allegro PCB Designer)除了會包含有PCB各圖層的資訊外,還會包含有各層之間的聯絡資訊、元件資訊等,內容可說非常的全面,通稱為cad檔,一般也稱為原始設計檔,但是它的副檔名並非只有*.cad(*.cad通常是給fatemaster用的),而是依照各自的軟體來取名,如*.brd、*.pcb等副檔名。

而且大部分EDA軟體還可以直接吃OrCAD線路圖(schematic)的檔案,做到自動佈線,吃進來後再由佈線工程師手動調整,免去了手動輸入元件及聯絡線路的資訊,不僅縮短設計時間,也大大的降低了佈線的錯誤率。

結語:

你也可以將CAD檔理解成類似Microsoft Office軟體所儲存的檔案,雖然你也可以用Open Office之類的軟體來打開,但是開啟後可能會有些小問題,而Gerber就比較像是pdf檔案,幾乎所有的PCB軟體都可以開,但是如果你想要編輯,就有點給它困難了。


延伸閱讀:
什麼是PCB與PCBA?它們之間有什麼差異?區別是什麼?
名詞解釋:什麼是【Cross-board】【X-board】【打叉板】
名詞解釋:直通率(First Pass Yield, FPY)是什麼?該如何計算
Solder Mask(S/M)是什麼?對PCB有什麼用處?只有綠色嗎?

外部參考文章:
維基百科對Gerber的解釋

 
 
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