บทนำสู่ไฟล์ Gerber แบบขยาย

คุณเคยมองดูแผงวงจรพิมพ์แล้วสงสัยไหมว่าต้องทำอย่างไรถึงจะสร้างมันขึ้นมาได้? ในบทความนี้ เราจะอธิบายเกี่ยวกับไฟล์ Gerber และ Gerber Extended ซึ่งเป็นเสมือนพิมพ์เขียวของแผงวงจรพิมพ์ โดยการตอบคำถามหลายข้อที่เกี่ยวข้องเป็นหลัก เราเชื่อว่าสิ่งใดก็ตามที่คุณอยากรู้เกี่ยวกับไฟล์ Gerber ได้ถูกรวมไว้ในข้อความต่อไปนี้แล้ว

ไฟล์ Gerber คืออะไร?

ไฟล์ Gerber หรือ Gerber Extended File เป็นรูปแบบไฟล์มาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับจัดเก็บและสื่อสารแบบแปลนการออกแบบ มักถูกใช้เพื่อถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านการผลิตของแผงวงจรพิมพ์ โดยแก่นแท้แล้ว ไฟล์ Gerber ก็เปรียบเสมือนไฟล์ PDF สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ คุณเคยผ่านการตรวจเอกซเรย์ในโรงพยาบาลตอนที่กระดูกหักไหม? คุณสามารถจินตนาการถึงไฟล์ Gerber ว่าเป็นภาพเอกซเรย์ของแผงวงจรพิมพ์จริงได้เลย ภาพเอกซเรย์จะแสดงให้เห็นเพียงว่ากระดูกของคุณจัดเรียงตัวอย่างไร ในขณะที่ไฟล์ Gerber จะแสดงให้เห็นว่าลายวงจรถูกวางบนแผงวงจรพิมพ์อย่างไร

อักขระ American Standard Code for Information Interchange (ASCII) ใช้กำหนดข้อมูลภายในไฟล์ Gerber เนื่องจากคอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจข้อมูลได้เพียงในรูปแบบชุดของตัวเลข รหัส ASCII จึงทำหน้าที่เป็นการแทนค่าทางตัวเลขของสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่ตัวเลข เช่น "A" หรือสัญลักษณ์ @

ในช่วงเวลาที่ถูกสร้างขึ้น ไฟล์ Gerber ใช้สตริงของ ASCII เป็นวิธีในการส่งคำสั่งไปยังเครื่องที่เรียกว่า “โฟโตพลอตเตอร์” ซึ่งใช้คำสั่งเหล่านั้นเป็นวิธีในการฉายภาพลงบนแผ่นฟิล์มโดยการควบคุมแหล่งกำเนิดแสงซึ่งเป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญของกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB).

ไฟล์รูปแบบ Gerber ทำงานอย่างไร?

การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และไฟล์ Gerber

แล้วไฟล์ Gerber ถูกใช้อย่างไรในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB)? ในวิธีการผลิต PCB แบบลบเนื้อวัสดุ แผงวงจรพิมพ์จะเริ่มต้นเป็นแผ่นของวัสดุฐานหุ้มด้วยทองแดงที่ด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน ไฟล์ Gerber ใช้เพื่อแสดงภาพตำแหน่งที่ทองแดงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ควรคงอยู่เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ

จากนั้นภาพจะถูกใช้เพื่อเป็นแนวทางในการสร้างช่องสำหรับกำจัดทองแดงออกจากแผ่น เพื่อให้เหลือไว้เพียงร่องรอยตัวนำไฟฟ้าที่ใช้ในแผงวงจรพิมพ์จริง ตามธรรมเนียมมาตรฐานจะใช้การทำเครื่องหมายแบบโปร่งใสสำหรับบริเวณที่ไม่มีทองแดง และใช้การทำเครื่องหมายสีดำสำหรับร่องรอยทองแดงจริง แต่กระบวนการไม่ได้จบแค่นั้น เมื่อร่องรอยทองแดงถูกกำหนดไว้แล้ว ชั้นต่าง ๆ เช่น โซลเดอร์มาสก์และซิลค์สกรีนจะถูกเคลือบทับลงไป ไฟล์ Gerber ยังมีภาพสำหรับชั้นอื่น ๆ เหล่านี้ การแสดงตำแหน่งรูเจาะของแผ่นวงจร และแม้กระทั่งการกำหนดขนาดของแผ่นวงจรด้วย

เนื่องจากไฟล์ Gerber มีข้อมูลจำนวนมาก โรงงานผลิตแผงวงจรจึงได้รับไฟล์มากถึง 9 ไฟล์ แม้ว่าพวกเขาจะผลิตเพียงแผงวงจรสองชั้นเท่านั้น ตัวอย่างได้แก่:
• รอยทองแดงสำหรับด้านบนของแผงวงจร
• ลายทองแดงสำหรับด้านล่างของแผงวงจร
• รูปภาพของซอลเดอร์มาสก์สำหรับเลเยอร์ด้านบน
• รูปภาพของซอลเดอร์มาสก์สำหรับเลเยอร์ด้านล่าง
• การทำภาพซิลค์สกรีนสำหรับชั้นบนสุด
• การทำภาพซิลค์สกรีนสำหรับเลเยอร์ด้านล่าง
• พิกัดของหลุมเจาะทั้งหมด รวมถึงคุณสมบัติของหลุมเจาะเหล่านั้น
• เค้าโครงของบอร์ดจริงพร้อมระบุงานจักรกลทั้งหมด เช่น การเซาะร่อง การทำช่อง และการตัดเว้า 내부
• ไฟล์ README ข้อความแบบง่ายที่อธิบายการใช้งานของไฟล์ทั้งหมด

กระบวนการหลังการออกแบบสำหรับไฟล์ Gerber

แอปพลิเคชันซอฟต์แวร์หลายตัวนำไปสู่วิธีการต่าง ๆ ในการสร้างไฟล์ Gerberรวมถึง Cadence และ Altium Designer หลังจากการออกแบบแล้ว โฟโตพล็อตเตอร์จะถ่ายโอนไฟล์ Gerber ไปยังแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โฟโตพล็อตเตอร์จะพิมพ์ไฟล์แต่ละไฟล์ลงบนฟิล์มหนึ่งแผ่น

แต่ละชั้นของแผ่น PCB และเลเยอร์มาสก์บัดกรีที่สอดคล้องกันจะมีฟิล์มของตัวเอง ดังนั้นแผ่น PCB แบบสองชั้นธรรมดาจึงต้องใช้ฟิล์มอย่างน้อยสี่แผ่น ได้แก่ ฟิล์มสำหรับเลเยอร์ลายวงจรด้านบนและด้านล่างอย่างละหนึ่งแผ่น และฟิล์มสำหรับเลเยอร์มาสก์บัดกรีที่สอดคล้องกันอย่างละหนึ่งแผ่น

หลังจากการพิมพ์แล้ว เครื่องโฟโตพล็อตเตอร์จะเจาะ “รูลงทะเบียน” ผ่านฟิล์มที่จัดเรียงไว้ รูลงทะเบียนนี้ใช้เป็นตัวช่วยในการจัดแนวชิ้นฟิล์มให้ตรงกับชั้นทองแดงและชั้นวัสดุรองรับ เพื่อให้ฟิล์มครอบคลุมแผงวัสดุรองรับ

ฟิล์มไวแสงที่ประกอบด้วยชั้นของสารเคมีที่แข็งตัวด้วยรังสียูวีจะถูกนำมาปิดทับบนแบบพิมพ์ของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ฟิล์มนี้เรียกว่า “เรซิสต์” ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์สามารถสร้างภาพที่ตรงกับไฟล์รูปภาพใน Gerber ได้อย่างสมบูรณ์

เมื่อสารเรซิสต์และชั้นของแผ่นฐานถูกจัดแนวให้ตรงกันโดยใช้รูลงทะเบียนจากขั้นตอนก่อนหน้าแล้ว พวกมันจะถูกฉายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตที่ผ่านส่วนโปร่งแสงของฟิล์ม ทำให้โฟโตเรซิสต์แข็งตัว ซึ่งจะแสดงบริเวณของลายทองแดงที่ต้องการให้คงอยู่เป็นเส้นทางการนำไฟฟ้า ในทางตรงกันข้าม หมึกสีดำจะป้องกันไม่ให้แสงผ่านไปยังบริเวณที่ไม่ควรแข็งตัว เพื่อให้สามารถถูกกำจัดออกได้ในภายหลัง

กระบวนการนี้จะทำซ้ำสำหรับแต่ละเลเยอร์ รวมถึงเลเยอร์มาสก์บัดกรีและเลเยอร์ซิลค์สกรีน เมื่อพูดถึงการออกแบบไฟล์ Gerber และการถ่ายโอนไปยังแผ่น PCB นักออกแบบจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยอยู่สองประการ

1. ปัญหาที่ตกค้างจากอดีต

รูปแบบไฟล์ Gerber เดิมทีถูกใช้เพื่อควบคุมเครื่องถ่ายฟิล์มแบบควบคุมเชิงตัวเลข (numerically controlled photoplotters) ปัจจุบันเครื่องพิมพ์แผงวงจรพิมพ์ลาย (PCB printers) มีลักษณะการทำงานใกล้เคียงกับเครื่องพิมพ์เลเซอร์สมัยใหม่มากกว่า ซึ่งเป็นสิ่งที่รูปแบบไฟล์ Gerber ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้รองรับ ส่งผลให้เกิดปัญหาเมื่อไฟล์เหล่านี้ถูกใช้กับเครื่องพล็อตแบบราสเตอร์ในปัจจุบันเพื่อพิมพ์แผงวงจรพิมพ์ลาย (PCBs):
• ข้อมูลรูอาจไม่มีอยู่ได้ เนื่องจากเครื่องโฟโตพล็อตเตอร์ดั้งเดิมที่ใช้ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ไม่ได้ทำการเจาะรู ไฟล์ควบคุมเชิงตัวเลขแบบ Excellon สามารถใช้เพื่อเสริมข้อมูล Gerber ได้ แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังไม่สมบูรณ์ เพราะมันไม่แยกความแตกต่างระหว่างรูทะลุทุกชั้น รูบอด หรือรูฝัง ช่างเทคนิคที่อ่านข้อมูลก็ไม่ทราบเช่นกันว่ารูเหล่านั้นถูกเยื้องตำแหน่งอย่างถูกต้องหรือไม่ หรือกำลังใช้สเกลที่ถูกต้องหรือเปล่า
• ไม่มีคำจำกัดความด้านการทำงานหรือการระบุหน้าที่ของไฟล์อย่างชัดเจน ไม่มีสิ่งใดในไฟล์ Gerber เองที่บอกให้ช่าง CAM ทราบว่าเป็นไฟล์ด้านบน ด้านล่าง หรือไฟล์ที่ถูกกลับด้าน นี่คือเหตุผลที่ไฟล์ Gerber ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมักจะมีไฟล์ README แนบมาด้วย

2. ประเด็นด้านการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM)

ไฟล์ Gerber ไม่มีวิธีใดในการอ่าน “เจตนา” ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) นอกจากนี้ยังไม่มีการป้องกันไม่ให้นักออกแบบ PCB สร้างแผงวงจรที่ผลิตได้ยาก หรือแม้กระทั่งไม่สามารถผลิตให้ใช้งานได้จริง หนึ่งในข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดที่ช่างเทคนิค PCB ต้องระวังคือไฟล์ที่ขาดหายไป แต่ข้อผิดพลาดอื่น ๆ ก็รวมถึง:
• การวางซิลค์สกรีนลงบนแผ่นแพดของ PCB
• การวางฟีเจอร์ต่าง ๆ ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ไว้ใกล้กับเส้นขอบของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มากเกินไป
• การเจาะรูซ้ำสองครั้ง ทำให้รูมีขนาดใหญ่โดยไม่จำเป็น

ตราบใดที่นักออกแบบและช่างเทคนิคตระหนักถึงประเด็นเหล่านี้และประเด็นอื่น ๆ รูปแบบไฟล์ Gerber ก็สามารถและจะยังคงถูกใช้สำหรับการออกแบบและการผลิตแผงวงจรพิมพ์ต่อไปอีกยาวนานในอนาคต

PCBCart มีฟีเจอร์อัจฉริยะระบบตรวจสอบ DFMซึ่งสามารถดำเนินการตรวจสอบ DFM บนแบบมาตรฐานได้โดยอัตโนมัติเมื่อมีการนำเข้าไฟล์ออกแบบ PCB ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความแม่นยำ นอกจากนี้ การตรวจสอบ DFM ที่เรามอบให้ยังฟรีทั้งหมดอีกด้วย!

ความแตกต่างระหว่างรูปแบบไฟล์ RS-274D และ RS-274X คืออะไร?

เนื่องจากเครื่องถ่ายฟิล์มเลเซอร์ในปัจจุบันจัดการไฟล์ Gerber แบบ ASCII คล้ายกับไฟล์รูปภาพสมัยใหม่ ทำไมเราไม่เปลี่ยนไปใช้ฟอร์แมตที่ทันสมัยอย่าง PostScript แทน? คำตอบคือมันเป็นสถานการณ์แบบกลืนไม่เข้าคายไม่ออกเล็กน้อย – เครื่องถ่ายฟิล์มสมัยใหม่ใช้ฟอร์แมตไฟล์ Gerber เพราะซอฟต์แวร์ออกแบบ/เขียนแบบด้วยคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่สร้างไฟล์ในฟอร์แมตนั้น และซอฟต์แวร์ช่วยออกแบบส่วนใหญ่ก็สร้างไฟล์ในฟอร์แมต Gerber เพราะเครื่องถ่ายฟิล์มสมัยใหม่ใช้ฟอร์แมตนี้

รูปแบบไฟล์สองประเภทสามารถสร้างไฟล์ Gerber ได้:
• RS-274D: มาตรฐานรูปแบบไฟล์ Gerber ที่เก่ากว่าจากสองแบบคือ RS-274D ซึ่งกระจายข้อมูลของหนึ่งเลเยอร์ออกเป็นสองไฟล์ Gerber แยกจากกัน
• RS-274Xรูปแบบไฟล์ที่ใหม่กว่าสองรูปแบบนี้ RS-274X ช่วยให้สามารถรวมข้อมูลทั้งหมดของเลเยอร์เดียวไว้ในไฟล์เดียว

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ? เมื่อเปรียบเทียบกับไฟล์ RS-274X แล้ว ไฟล์ RS-274D มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดมากกว่ามาก เนื่องจากวิธีการจัดแพ็กเกจไฟล์อะเพอร์เจอร์ของมัน ไฟล์อะเพอร์เจอร์สำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มีหลากหลายประเภทมาก แต่เกือบทั้งหมดเป็นรูปแบบเฉพาะของซอฟต์แวร์ต้นทาง ซึ่งหมายความว่าวิศวกรคอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต (CAM) ที่รับผิดชอบต้องพิมพ์ข้อมูลเหล่านั้นด้วยตนเอง เนื่องจากไฟล์ Gerber ประกอบด้วยข้อความ ASCII ที่มนุษย์ไม่สามารถอ่านได้อย่างง่ายดาย กระบวนการนี้จึงยาวนานและใช้เวลามาก

ในทางกลับกัน รูปแบบไฟล์ RS-274X นั้นใช้งานได้ตรงไปตรงมามากกว่าสำหรับวิศวกร ใน RS-274X ไฟล์อะเพอร์เจอร์จะถูกฝังเป็นส่วนหนึ่งของข้อมูลไฟล์ จึงไม่จำเป็นต้องป้อนข้อมูลด้วยตนเอง การใช้ RS-274X ช่วยให้ผู้ออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถกำหนดบล็อกโค้ดที่จำเป็น เช่น แมโคร รูปร่างแพด และความกว้างของเส้น ได้ภายในไฟล์เดียว ในขณะที่ RS-274D จะต้องให้บล็อกเหล่านี้อยู่ในไฟล์แยกต่างหาก

จุดกำเนิดของ RS-274X เกิดจากความต้องการความยืดหยุ่นที่มากขึ้นสำหรับรูปแบบ Gerber ด้วยการมาถึงของเครื่องถ่ายฟิล์มเลเซอร์/ราสเตอร์ ผู้ผลิตและผู้ออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถทำให้รูปแบบ Gerber มีความยืดหยุ่นมากขึ้น เพื่อให้ตอบสนองความต้องการของการออกแบบ PCB ที่พัฒนาอย่างต่อเนื่องได้ดียิ่งขึ้น เพื่อให้รูปแบบไฟล์สอดคล้องกับความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเครื่องถ่ายฟิล์ม EIA จึงเปิดตัวรูปแบบไฟล์ RS-274X ในปี 1991

รูปแบบไฟล์ RS-274X ทำให้นักออกแบบสามารถสร้างภาพรูปร่างใด ๆ ได้สามวิธี ได้แก่ เป็นแผ่นแพดเต็ม เป็นลายทองแดงยาว หรืออยู่บนเพลนหรือโพลิกอน เนื่องจากการกำหนดหน้าต่างรูรับแสง (aperture) ไม่จำเป็นต้องใช้ล้อจริงบนอุปกรณ์ถ่ายภาพ ผู้ผลิตจึงสามารถดึงไฟล์ CAD มาใช้ได้เมื่อจำเป็น การกำหนดค่า aperture และมาโครในปัจจุบันถูกรวมอยู่ในไฟล์ Gerber เป็นเอาต์พุตมาตรฐาน ในขณะที่ก่อนหน้านี้เคยเป็นไฟล์แยกต่างหาก

การเปิดตัว RS-274X ในปี 1991 ทำให้มันกลายเป็นรูปแบบไฟล์มาตรฐานสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลเลเยอร์ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างไรก็ตาม รูปแบบไฟล์ RS-274D ยังคงถูกใช้งานโดยนักออกแบบ PCB บางราย โดยเฉพาะเมื่อพวกเขาต้องออกแบบหรือคัดลอกแผงวงจรพิมพ์แบบเก่า ดังนั้น วิศวกรมืออาชีพจากผู้ผลิต PCB ที่เชื่อถือได้จึงยังสามารถทำบางอย่างเพื่อชดเชยข้อเสียของ RS-274D ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเผชิญกับรูปแบบ RS-274D วิศวกรจาก PCBCart มักจะป้อน D-Code ด้วยตนเองเพื่อให้ได้เนื้อหาไฟล์ออกแบบที่สมบูรณ์

จะแปลรหัส ASCII สำหรับเครื่องโฟโตพลอตเตอร์ได้อย่างไร?

มีคำสั่งสี่ประเภทที่สามารถส่งไปยังเครื่องถ่ายฟิล์มด้วยรหัส ASCII ของไฟล์ Gerber ได้ ไม่ว่าจะเป็นรูปแบบใดก็ตาม:
• พารามิเตอร์การกำหนดค่า: เริ่มต้นด้วยสัญลักษณ์ % ตามมาตรฐาน RS-274X นี่คือคำสั่งที่ควบคุมส่วนต่าง ๆ ของกระบวนการเรนเดอร์ รวมถึงการเลือกสี
• คำจำกัดความของมาโครและรูรับแสง: ใช้สำหรับกำหนดรูปร่างของชิ้นส่วนต่าง ๆ บนแผ่น PCB แมโครใช้สำหรับจัดการรูปทรงพิเศษ เช่น โลโก้ เครื่องหมายลงทะเบียน หรือรูปทรงซับซ้อนอื่น ๆ ช่องเปิด (Apertures) ใช้เพื่อกำหนดรูปร่างและความหนาของแผ่นรอง (pads) ที่ใช้บนแผ่น PCB ส่วนใหญ่
• คำสั่งการวาด: มาในสี่สไตล์ให้เลือก ได้แก่ แฟลช เส้น การระบายรูปหลายเหลี่ยม และส่วนโค้ง
• ข้อมูลพิกัดสำหรับแต่ละฟีเจอร์: จดบันทึกในรูปแบบ X-Y

ข้อดีและข้อเสียของไฟล์ Gerber คืออะไร?

เช่นเดียวกับรูปแบบไฟล์อื่น ๆ ทั้งหมดที่มีอยู่ รูปแบบไฟล์ Gerber ก็มีข้อดีและข้อเสีย ข้อดีได้แก่:
• หนึ่งในรูปแบบไฟล์ที่สร้างและใช้งานได้ง่ายที่สุด
• หนึ่งในรูปแบบไฟล์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน
• รองรับโดยซอฟต์แวร์ดูไฟล์ฟรี

ข้อเสียได้แก่:
• ต้องใช้หลายไฟล์ ขึ้นอยู่กับรูปแบบ
• ต้องตรวจสอบไฟล์ทั้งหมดก่อนการผลิต

ยังมีรูปแบบไฟล์อื่นที่ใช้งานอยู่เช่นกัน คู่แข่งหลักของรูปแบบไฟล์ Gerber คือรูปแบบ ODB++ ซึ่งมีข้อได้เปรียบตรงที่เป็นไฟล์เดี่ยว — ไฟล์ ODB++ เพียงไฟล์เดียวจะมีข้อมูลครบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการซ้อนชั้นของแผ่น PCB การเจาะรูตามที่ต้องการ และการทำมาสก์ต่าง ๆ

ODB++ ก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเองเช่นกัน เช่นเดียวกับไฟล์ Gerber ไฟล์ ODB++ เป็นไฟล์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ผ่านการตรวจสอบคุณภาพ และมีการตรวจสอบ DFM เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต อย่างไรก็ตาม หนึ่งในปัจจัยที่อาจทำให้ผู้ผลิตเลือกใช้ ODB++ แทน Gerber คือความง่ายในการนำเข้าไปยังผู้ผลิตแผงวงจรที่เลือกใช้ โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับเอาต์พุตแบบ ASCII ของ Gerber

ปัญหาหลักของ ODB++ คือมันมีความซับซ้อนกว่า Gerber ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้นระหว่างการเข้ารหัส นอกจากนี้ มันยังถูกออกแบบให้เป็นรูปแบบภาพที่แตกต่างออกไป ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตบางรายที่สามารถใช้ไฟล์ Gerber .gbr ได้ อาจไม่สามารถใช้รูปแบบไฟล์ ODB++ ได้

PCBCart: ผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่คุณไว้วางใจ

PCBCart เชี่ยวชาญในการให้บริการลูกค้าทั่วโลกด้วยชุดบริการการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คุณภาพสูงในราคาที่เอื้อมถึง ตลอดเวลากว่าสองทศวรรษที่ผ่านมา เราได้ช่วยวิศวกร ครูอาจารย์ และธุรกิจต่าง ๆ พัฒนาแอปพลิเคชันนวัตกรรม เพื่อให้พวกเขาสามารถพลิกโฉมอุตสาหกรรมที่ตนดำเนินงานอยู่ ลูกค้าคือแรงขับเคลื่อนของเรา ดังนั้นเราจึงยึดมั่นในมาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวดที่สุดสำหรับบริการของเรา ความต้องการและความพึงพอใจของลูกค้าเป็นหัวใจสำคัญของธุรกิจเรา เรานำเสนอทางเลือกการผลิต PCB ที่หลากหลาย รวมถึง:
•การสร้างต้นแบบแผงวงจรพิมพ์แบบเร่งด่วน
•การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำนวนมาก
•การจัดหาชิ้นส่วน
•การประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบเทิร์นคีย์ครบวงจร

เราได้พบว่าไฟล์ Gerber เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) และหวังว่าคู่มือนี้จะเป็นประโยชน์กับคุณ!ดูเช็กลิสต์การสั่งจองล่วงหน้าของเราเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีเตรียมคำสั่งซื้อ และติดต่อเราเพื่อขอใบเสนอราคาวันนี้

ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ FR4 ของคุณ

ในย่อหน้าก่อนหน้านี้ เราได้กล่าวถึงความสำคัญและการใช้งานทั่วไปของไฟล์ Gerber แล้ว หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบ Gerber รวมถึงที่มาของชื่อ Gerber หลักการทำงานของเครื่อง photoplotter และกระบวนการพัฒนาของไฟล์ Gerber จนกลายมาเป็นรูปแบบอย่างที่เห็นในปัจจุบัน โปรดอ่านต่อ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบไฟล์ Gerber

การจัดแสงที่แตกต่างกันสำหรับภาพ

เครื่องถ่ายฟิล์มด้วยแสงรุ่นแรกใช้หลอดแฟลชที่ใช้ก๊าซซีนอนในการฉายภาพจากล้อรูรับแสงแบบหมุนลงบนแผ่นฟิล์มไวแสงหรือแผ่นกระจกไวแสง โคมไฟสร้างภาพจะเคลื่อนที่ไปเหนือกระจกหรือฟิล์มโดยไม่สัมผัสกับพื้นผิว ทำให้เกิดแสงสว่างสองประเภทที่แตกต่างกันตามระยะเวลาและลักษณะการเคลื่อนที่ของหัวสร้างภาพ ประเภทของการให้แสงทั้งสองคือ:
• การวาด ซึ่งเป็นเวกเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยการให้แสงอย่างต่อเนื่องบนวัสดุไวแสงขณะที่หัวสร้างภาพเคลื่อนที่ผ่านวัสดุนั้น
• แฟลช ซึ่งเป็นกราฟิกเดี่ยวแบบเรียบง่ายที่สร้างขึ้นในตำแหน่งหนึ่งโดยการส่องแสงผ่านช่องเปิดที่มีรูปร่างเหมาะสมในตำแหน่งที่กำหนด

ตรงกันข้ามกับอุปกรณ์รุ่นแรก ๆ ที่ใช้หลอดไฟและแสดงผลด้วยข้อความ ASCII เครื่องโฟโตพลอตเตอร์สมัยใหม่จะสแกนกราฟิกแบบแรสเตอร์หรือบิตแมป จากนั้นใช้เลเซอร์ ไดโอดเลเซอร์ หรือไดโอดเปล่งแสง (LED) ที่โฟกัสเป็นจุดหลายจุดบนวัสดุไวแสงเพื่อสร้างภาพที่ต้องการ

Gerber ค้นพบคำว่า "Gerber" ได้อย่างไร?

ไฟล์ Gerber เป็นผลงานความคิดของ เอช. โจเซฟ เกอร์เบอร์ ชาวออสเตรีย-อเมริกัน ผู้ซึ่งศึกษา วิศวกรรมศาสตร์ที่สถาบันโปลีเทคนิคเรนส์เซเลียร์ในรัฐนิวยอร์ก ขณะกำลังศึกษาระดับปริญญาด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ เกอร์เบอร์ได้ประดิษฐ์สเกลปรับค่าได้ขึ้นมาเพื่อช่วยทำงานที่ได้รับมอบหมาย

มาตราส่วนตัวแปรตัวแรกใช้ขอบเอวของกางเกงนอนยี่ห้อ Gerber ซึ่งสามารถถอดออกได้ตามสไตล์ยุโรปในยุคนั้น Gerber ทำเครื่องหมายมาตราส่วนลงบนสายคาดเอวและใช้มันช่วยในการวัด คำนวณ และวาดใหม่อันน่าเบื่อหน่ายที่จำเป็นต้องทำให้เสร็จตามงานที่ได้รับมอบหมาย

ศาสตราจารย์ของเกอร์เบอร์ได้สนับสนุนให้เขาจดสิทธิบัตรแนวคิดนี้ หลังจากสำเร็จการศึกษา เขาได้ก่อตั้งบริษัท Gerber Scientific Instrument Company เพื่อจำหน่ายอุปกรณ์ที่เขาออกแบบ เมื่อบริษัท Gerber Scientific Instruments Company เติบโตประสบความสำเร็จ เกอร์เบอร์ได้เดินทางไปทั่วสหรัฐอเมริกา พูดคุยกับลูกค้าและเรียนรู้เกี่ยวกับปัญหาที่พวกเขาเผชิญขณะทำงาน

การมีปฏิสัมพันธ์กับวิศวกรคนอื่น ๆ ทั้งหมดนี้ทำให้เกอร์เบอร์เกิดความสนใจในงานพล็อต เขาตระหนักว่าเครื่องพล็อตแบบแอนะล็อกที่มีอยู่ในขณะนั้นไม่มีความแม่นยำเพียงพอสำหรับข้อมูล จึงทำให้เขาพัฒนาเครื่องพล็อตแบบดิจิทัลเครื่องแรกขึ้นมา ในช่วงทศวรรษ 1950 เขาได้สร้างตารางพิกัดดิจิทัลแบบ X/Y ซึ่งต่อมาเขาได้นำมาใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเครื่องร่างแบบดิจิทัลเครื่องแรก

ไฟล์ Gerber Extended ถูกสร้างขึ้นอย่างไร และเริ่มใช้งานครั้งแรกที่ไหน?

ระหว่างการเดินทางไปยังสำนักงานใหญ่ของ RCA ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เกอร์เบอร์ได้ค้นพบการใช้งานอีกอย่างหนึ่งของโต๊ะพิกัด X/Y ที่เขาพัฒนาขึ้นเมื่อหลายปีก่อน นั่นคือการสร้างภาพถ่ายซึ่งจะใช้เป็นแบบพิมพ์เขียวสำหรับแผงวงจรพิมพ์ สิทธิบัตรสำหรับเครื่องถ่ายภาพลงแผ่นฟิล์มเครื่องแรก ซึ่งถูกตั้งชื่อว่า “อุปกรณ์เปิดรับแสงถ่ายภาพด้วยช่องรับแสงแปรผัน” ในเอกสารสิทธิบัตร ได้ยื่นจดทะเบียนในเดือนกันยายน ปี 1970 และได้รับอนุมัติในเดือนตุลาคม ปี 1972

เครื่องถ่ายฟิล์มด้วยแสงรุ่นแรกทำงานโดยการเลื่อนหัวหลอดไฟที่ใช้ก๊าซซีนอนให้ไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องเหนือฟิล์ม จากนั้นจึงหมุนล้อให้ช่องรับแสงที่ถูกต้องมาอยู่ในแนวเดียวกันใต้หลอดไฟ

แม้ว่าการประดิษฐ์โฟโตพล็อตเตอร์เครื่องแรกจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แต่ทีมงานของ Gerber Scientific ก็มีความสำคัญไม่แพ้กันต่อวงการการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ ภายใต้การนำของวิศวกรอาวุโส รอน เว็บสเตอร์ และหัวหน้าวิศวกร เดวิด โลแกน Gerber Scientific ได้เริ่มพัฒนาระบบทั้งชุดสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ระบบยุคแรกประกอบด้วย:
• ฟังก์ชันการทำงานของ CAD บางส่วน
• ระบบตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ
• ความสามารถด้านเครือข่าย

รูปแบบไฟล์เฉพาะของ Gerber Scientific (.gbr) ได้รับการพัฒนามาจากรูปแบบไฟล์ที่มีอยู่ก่อนแล้วคือ RS-274D ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของมัน ในปี 1980 สมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (EIA) ได้อนุมัติ RS-274D และนำมาใช้ในการควบคุมเครื่องพล็อตแบบควบคุมเชิงตัวเลข รวมถึงเครื่องที่สร้างโดย Gerber Scientific

ปัจจุบันไฟล์ Gerber ถูกใช้งานอย่างไร?

ด้วยการนำ RS-274D มาใช้เป็นรูปแบบไฟล์มาตรฐานในปี 1980 ระบบ CAD เริ่มแพร่หลายมากขึ้นและเริ่มเข้ามาแทนที่แบบพิมพ์เขียวที่ใช้การติดเทปด้วยมือในอัตราส่วนสองต่อหนึ่งที่เคยใช้กันมาก่อน โดยมีซอฟต์แวร์ CAD ช่วยให้สามารถใช้เครื่องถ่ายแบบภาพถ่าย (photoplotter) สร้างแบบพิมพ์เขียวจากภาพถ่ายได้ โดยการส่งออกข้อมูลไดรฟ์ไปยังเครื่องถ่ายแบบโดยตรง

เมื่อถึงเวลาที่ RS-274D กลายเป็นมาตรฐาน ผู้ผลิตโฟโตพลอตเตอร์รายอื่นก็เริ่มเข้าสู่ตลาด อย่างไรก็ตาม รูปแบบ RS-274D แบบฉบับของ Gerber กลับเหนือกว่า เนื่องจาก Gerber ได้เผยแพร่ข้อกำหนดฉบับสมบูรณ์ของรูปแบบนี้เมื่อออกมาในปี 1980

รูปแบบไฟล์ RS-274D มีข้อจำกัดที่สำคัญอย่างหนึ่งเมื่อใช้ในการถ่ายโอนภาพเลเยอร์ต่าง ๆ สำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) พื้นที่ที่มีอยู่บนล้อรูเปิด (aperture wheel) จำกัดขนาด รูปร่าง และจำนวนของรูเปิดที่ RS-274D สามารถใช้งานได้ในคราวเดียว

แม้ว่าวิธีนี้อาจใช้ได้กับการออกแบบที่ใช้คอมโพเนนต์แบบรูทะลุทั่วไป แต่การใช้แผ่นหมุนรูเปิดทำให้เครื่องพล็อตไม่สามารถรองรับคอมโพเนนต์แบบติดตั้งบนผิวหน้าแบบใหม่ได้ ระบบใหม่เหล่านี้ใช้แผ่นรองทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าหลายประเภทในหลากหลายขนาด ซึ่งทำให้เครื่องโฟโตพล็อตเตอร์วาดได้ยาก

การค้นหาแอปพลิเคชันที่ดีที่สุดสำหรับรูปแบบนี้

ด้วยรูปแบบ RS-274D วิศวกร CAD มีตัวเลือกเพียงอย่างเดียวคือใช้ชุดของการลากเส้นเพื่อสร้างเส้นเล็ก ๆ โดยการ “ระบายสี” ลงบนแพด ในทำนองเดียวกัน พล็อตเตอร์สามารถวาดเลเยอร์เพลนแบบง่าย ๆ ในลักษณะกลับด้านได้ — รูที่ใช้สำหรับระยะเคลียร์ในเพลนจะเป็นสีดำสำหรับการพล็อต และผู้ผลิตจะกลับขั้วให้เป็นสีขาวโดยใช้ระบบ CAM ด้านหน้า (front-end CAM system) หรือการพิมพ์แบบสัมผัส

อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับเลเยอร์ที่เป็นระนาบผสมหรือระนาบของเลเยอร์สัญญาณ — เลเยอร์เหล่านั้นจำเป็นต้องถูกระบายทับด้วยการวาดเหมือนกับแผ่นแพด ขั้นตอนนี้อาจใช้เวลามากกว่าหนึ่งวันสำหรับภาพขนาดใหญ่

กระบวนการสร้างแบบพิมพ์เขียวที่ยืดเยื้อของ RS-274D ทำให้เกิดปัญหา จึงได้มีการออกแบบเครื่องถ่ายฟิล์มแบบใหม่พร้อมกับรูปแบบไฟล์ใหม่ ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องถ่ายฟิล์มแบบราสเตอร์ ซึ่งใช้แสง เช่น ไดโอดเลเซอร์หรือ LED ในการสแกนฟิล์มอย่างต่อเนื่อง เลเซอร์บนเครื่องพล็อตแบบราสเตอร์จะได้รับคำสั่งเปิด/ปิดต่อเนื่องกันเป็นลำดับ เพื่อสร้างภาพแบบพิมพ์เขียวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ขึ้นมา

ด้วยการใช้พิกเซลแบบราสเตอร์ ผู้ผลิตสามารถทำแผงวงจรพิมพ์ให้เป็นได้ทุกทรงตามต้องการ ปัจจุบัน เครื่องถ่ายฟิล์มแบบราสเตอร์ได้กลายเป็นเครื่องมือมาตรฐานในการสร้างภาพสำหรับแผงวงจรพิมพ์แล้ว เครื่องถ่ายฟิล์มรุ่นปัจจุบันใช้ลำแสงมากกว่า 40 ลำแสง ซึ่งสามารถสวิตช์การทำงานได้อย่างอิสระและทำงานพร้อมกัน สิ่งนี้ทำให้นักออกแบบแผงวงจรพิมพ์สามารถพล็อตแบบบลูปรินต์ของตนได้ที่ความละเอียดสูงถึง 50,000 จุดต่อนิ้วหรือมากกว่านั้น

ติดต่อ PCBCart วันนี้เพื่อเริ่มต้นเลย!

PCBCart เป็นผู้ให้บริการที่เราไว้วางใจสำหรับการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)ติดต่อเราวันนี้เพื่อรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถในการผลิต PCB แบบเร่งด่วนของเราและราคาที่แข่งขันได้ หรือคุณสามารถขอใบเสนอราคาฟรีสำหรับการผลิต PCB ได้โดยคลิกที่ปุ่มด้านล่างนี้!

คุณอาจสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับ:
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นแบบกำหนดเอง พร้อมตัวเลือกเสริมมูลค่าหลากหลาย
•วิธีสร้างไฟล์ Gerber ตามซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ที่แตกต่างกัน
•ทำงานร่วมกับผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่ทำการตรวจสอบ DFM บนไฟล์ของคุณก่อนการผลิตแผงวงจรพิมพ์
•ข้อกำหนดของไฟล์สำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างมีประสิทธิภาพ
•รับราคาและสั่งผลิตแผงวงจรภายในไม่กี่วินาที