A Gerber története

A PCB tervek több mint 95%-át Gerber formátumban továbbítják a tervezők a gyártókhoz. A legtöbb CAD rendszer automatikusan generálja a Gerber fájlokat, így a tervezőknek ritkán kell foglalkozniuk azzal, hogy ezek a fájlok miként rprezentálják az adatokat. Ez önmagában is bizonyítéka a formátum erejének és elterjedtségének. Néha azonban előfordulhatnak olyan helyzetek, amikor hasznos némi háttértudás – ráadásul a formátum további fejlesztései még hatékonyabbá teszik a jövőben.

A Gerber múltja

Miért “Gerber”?

Joe Gerber (1924–1996) egy osztrák származású amerikai feltaláló volt, aki 1940-ben menekült az Egyesült Államokba. Már egyetemi évei alatt érdeklődött a precíz adatrögzítés iránt, és az 1950-es években kifejlesztette a digitális XY koordinátatáblát, amely később vállalkozása, a Gerber Scientific alapja lett. Az első termék, amelyet az új koordinátatábla segítségével dobott piacra, a világ egyik első digitális rajzgépe volt. Későbbi fejlesztései között szerepelt az automata szövetvágó gép, amelyet a mai napig széles körben használnak a ruhaiparban. Az 1980-as években pedig számítógépes berendezést fejlesztett ki szemüveglencsék megmunkálására, amely szintén napjainkban is használatban van.

Az 1960-as években Gerber új felhasználási módot talált az XY táblájának: bemutatta a világ első numerikusan vezérelt (NC) fotóplotterét, amely PCB gyártáshoz szükséges fotósablonokat készített. A készülék működése során először egy fényforrást tartalmazó optikai fej mozdult a megfelelő helyre a plotter ágyán elhelyezett film fölött. Ezután egy különböző méretű és alakú lyukakat tartalmazó kör alakú tárcsa (apertúratárcsa) forgott el úgy, hogy a megfelelő nyílás kerüljön a fényforrás alá. Egy pad létrehozásához a fényforrás röviden felvillant, így exponálva a filmet az adott ponton. Egy vezetősáv esetében a fényforrás folyamatosan világított, miközben az optikai fej mozgott, és megrajzolta a vezetőt a filmen. Ebből eredően ma is használjuk az “apertúratáblázat” kifejezést, és bár ritkábban, de még előfordulnak a “flash” és “draw” kifejezések is. Ezeket a plottereket vektoros plottereknek nevezték, mivel a fej pontosan követte a PCB mintázatát. A készülék vezérlési formátuma egy korábban már létező szabványra, az RS-274-D-re épült, amelyet az Amerikai Elektronikai Ipari Szövetség (EIA) fejlesztett ki bármilyen NC gép vezérlésére. Az első Gerber fotóplotterek adatait lyukkártyák segítségével töltötték be.

Az RS-274-D átalakul RS-274X formátummá

Az 1980-as évekre egyre elterjedtebbé váltak a PCB tervező CAD rendszerek, amelyek leváltották a hagyományos, kézzel ragasztott 2:1 arányú tervrajzokat. A CAD rendszerek közvetlenül generálhattak vezérlési adatokat a fotóplotterek számára, hogy elkészítsék a szükséges fotósablonokat. Ebben az időszakban a legtöbb fotóplotter Gerber gyártmány volt. Bár más gyártók is beléptek a piacra, a Gerber cég 1980-ban nyilvánosságra hozta formátumának teljes specifikációját, így az RS-274-D formátum ipari szabvánnyá vált.

A régi formátumnak azonban volt egy jelentős korlátozása: az apertúrák mérete, formája és száma a fizikai apertúratárcsa kapacitásától függött. Ez még megfelelő volt a hagyományos furatszerelt alkatrészekhez, amelyek kerek vagy négyzetes padeket használtak, de már nem volt elegendő a felületszerelt technológiához (SMD), amely számos különböző méretű és formájú téglalap alakú padet igényelt. Az RS-274-D használatával az egyetlen megoldás az volt, hogy a padeket vékony vonalakkal formálták meg. Hasonlóan, egy egyszerű síkréteg (plane layer) megrajzolható volt inverz módon, vagyis a síkrétegben lévő kivágások (clearance holes) feketeként kerültek megrajzolásra, majd a PCB gyártó vagy a saját CAM-rendszerében fordította meg a polaritást, vagy fizikailag kontakt nyomtatással. Ez a módszer azonban nem működött vegyes síkrétegek vagy olyan síkrétegek esetében, amelyek jelrétegeken belül helyezkedtek el. Ezeket a sík területeket kizárólag vonásokkal lehetett kitölteni. Egy nagyobb kép, amely SMD padeket és síkrétegeket tartalmazott, akár 24 óráig is eltarthatott, mire elkészült egy ilyen típusú plotterrel.

A megoldás egy új típusú fotóplotter és egy új formátum bevezetése volt. A raszteres fotóplotter egy fényforrást, jellemzően egy lézert használt, amely folyamatosan pásztázta a filmet, miközben a kép lézer be- és kikapcsolásával épült fel. Így bármilyen forma létrehozhatóvá vált, pixelalapú ábrázolás segítségével. Ma ez az iparági szabványként használt eszköz a nyomtatott áramköri lapok fotóeljárásos képalkotásához. A lézeres fotóplotterek akár 48 egymástól függetlenül vezérelhető lézersugarat is használhatnak, és 50 000 dpi vagy annál nagyobb felbontásra képesek.

Ez lehetővé tette, hogy a Gerber formátum rugalmasabbá váljon. Az 1991-ben bevezetett RS-274X, más néven Extended Gerber, már lehetővé tette bármilyen alakzat definiálását és ábrázolását padként, vezetőként vagy poligonként (síkrétegként). Az apertúradefiníciók immár nem függtek a fizikai tárcsától, hanem automatikusan generálódtak a CAD rendszerben, és a kimeneti fájlok részévé váltak.

A Gerber napjainkban

Az RS-274X ma a PCB réteg képátviteli formátum ipari szabványa. Egyértelmű, jól olvasható és tartalmazza az összes szükséges információt a tervek pontos ábrázolásához.

Az régi Standard Gerber RS-274-D továbbra is használatban van, annak ellenére, hogy számos hátránya van. Nagyon korlátozott; külön apertúralistát igényel, amely gyakran elveszik; hatalmas és nehezen kezelhető fájlokat hoz létre; a kimenet esetenként pozitív és negatív képek egyesítését igényli, ami a legjobb esetben is jelentős utómunkát kíván, rosszabb esetben pedig nehezen észrevehető hibákat eredményezhet.

Az Eurocircuits még mindig elfogadja ezt a régebbi formátumot, például korábbi munkák esetén, bár a PCB Visualizerrel nem kompatibilis. Azonban az Extended Gerber, az RS-274X a preferált formátumunk, mivel nem rendelkezik az RS-274-D korlátaival, és mivel minden fájl teljes, beleértve a beágyazott apertúradefiníciót is, valamint kompatibilis a PCB Visualizerrel. Ez lehetővé teszi, hogy teljes mértékben kihasználja fejlett adatellenőrzési technológiánkat. Minden modern és a legtöbb régebbi CAD-rendszer képes RS-274X formátumban exportálni. Amennyiben az Ön CAD-rendszere még mindig a régi Gerber RS-274-D kimenetet hozza létre, érdemes ellenőrizni a beállításokat. Bizonyos esetekben át lehet váltani RS-274-D-ről RS-274X-re, bár a különböző rendszerek eltérő terminológiát használhatnak.

A bemeneti formátumokkal kapcsolatos további tanácsokért tekintse meg PCB tervezési útmutatónkat.

A Gerber jövője

Az Extended Gerber, RS-274X pontos és egyértelmű képet ad a PCB rétegeiről, azonban még mindig vannak olyan réteg-információk, amelyek szükségesek a gyártáshoz (különösen az automata adat-előkészítéshez), de nem szerepelnek a formátumban.

Példák erre:

A következő lépés az ilyen típusú információk beépítése az adattovábbítási formátumba. Bármilyen további kiterjesztésnek kompatibilisnek kell lennie a meglévő formátummal és a jelenlegi CAD-rendszerekkel. Bár léteznek más formátumok, amelyek nem képi információkat is tartalmazhatnak, a Gerber annyira elterjedt és hatékony, hogy – akárcsak a QWERTY, QWERTZ és AZERTY billentyűzetek – nem könnyen váltható le.

A Gerber formátumot ma a belga Ucamco vállalat fejleszti és tartja karban, amely 1997-ben megvásárolta a Gerber Scientific PCB Divízióját. Az Ucamco nemrégiben közzétette az RS-274X következő generációjának tervét, a Gerber RS-274X2-t. Ez az új verzió olyan attribútumokat ad a formátumhoz, amelyek tartalmazzák a fent említett információkat.

A fejlesztés részleteiről bővebben a Gerber X2 cikkünkben olvashat. Az Eurocircuits szorosan együttműködik az Ucamco-val az új formátum fejlesztésében, hogy még jobb eszközöket biztosítson az európai és globális PCB tervező közösség számára. Ahogy az új attribútumok megjelennek a CAD-rendszerekben, frissítjük adatbevitelünket és ellenőrzési folyamataikat, hogy ezeket kezelni tudjuk. Természetesen a régebbi Gerber formátumokat továbbra is elfogadjuk.