Pliki Gerber to fundament produkcji płytek drukowanych. W nich producent otrzymuje komplet informacji o kształcie ścieżek, padach, maskach lutowniczych i wszystkich warstwach płytki. Od jakości przygotowania Gerberów zależy nie tylko poprawność procesu technologicznego, ale także czas realizacji, koszty oraz ryzyko błędów produkcyjnych.

Zrozumienie, jak są wykorzystywane i dlaczego ich kompletność ma kluczowe znaczenie, pozwala klientom uniknąć problemów już na starcie oraz zapewnia płynne przejście z projektu do gotowej płytki PCB.

Pliki Gerber są podstawowym formatem danych używanym w produkcji płytek drukowanych (PCB). Nazwa pochodzi od Gerber Systems Corp, pierwszej firmy, która opracowała ten format. Pliki te zawierają wszystkie informacje o położeniu i kształcie elementów PCB, takich jak pady, ścieżki, maski lutownicze czy warstwy sitodruku. Ich głównym zadaniem jest przekształcenie projektu wykonanego w systemie CAD na instrukcje produkcyjne zrozumiałe dla fabryk PCB.

W typowym projekcie PCB każda warstwa ma swój własny plik Gerber, choć w bardziej zaawansowanych projektach dane z różnych warstw mogą być łączone, aby stworzyć bardziej złożone rysunki, takie jak dokumentacja fabrykacyjna czy montażowa.

Informacje zapisane są w formacie tekstowym ASCII, co oznacza, że plik zawiera zarówno parametry konfiguracyjne i definicje otworów oraz narzędzi rysujących, jak i współrzędne określające położenie elementów oraz polecenia sterujące ich rysowaniem.

Pliki Gerber mogą być przeglądane w specjalnych aplikacjach, które odtwarzają graficzny widok PCB, podobny do tego w oprogramowaniu CAD. Pozwala to producentom na wstępną inspekcję projektu przed produkcją oraz wykonanie kontroli DFM (Design for Manufacturing), np. weryfikacji odstępów między ścieżkami.

Pliki Gerber stanowią podstawę komunikacji pomiędzy projektantem a producentem płytek drukowanych. Bez nich dane projektowe istniałyby w zamkniętych, zależnych od konkretnego programu formatach, co uniemożliwiałoby ich bezpośrednie wykorzystanie przez zakłady produkcyjne.

To właśnie pliki Gerber przenoszą decyzje projektowe, informacje o geometrii ścieżek, padach, maskach lutowniczych oraz innych warstwach PCB w czytelny, jednoznaczny i niezależny od narzędzia sposób, eliminując ryzyko błędnych interpretacji oraz umożliwiając wierne odwzorowanie projektu.

Ich rola jest szczególnie istotna w automatyzacji produkcji PCB, gdzie każda warstwa płytki musi być odtworzona z precyzją rzędu mikrometrów. Pliki Gerber stanowią zestaw instrukcji dla maszyn CAM, laserów, wiertarek CNC i systemów montażowych SMT, które na ich podstawie tworzą fizyczną strukturę urządzenia elektronicznego. Są one również wykorzystywane w systemach kontroli jakości, takich jak AOI czy AXI, pozwalając na generowanie wzorców referencyjnych, dzięki którym możliwe jest wykrywanie odchyleń od projektu. Bez Gerberów niemożliwa byłaby dzisiejsza skala produkcji elektroniki – od prototypów po masową wytwórczość.

Z perspektywy firm świadczących usługi EMS, pliki Gerber pełnią funkcję dokumentacji produkcyjnej o strategicznym znaczeniu. To na ich podstawie planuje się procesy technologiczne, estymuje koszty i czasy realizacji oraz weryfikuje zgodność projektu z możliwościami produkcyjnymi. Każde niedociągnięcie, takie jak brak kompletnych warstw lub błędna struktura danych, może skutkować wstrzymaniem produkcji, koniecznością poprawek albo stratą materiału.

Właśnie dlatego właściwe przygotowanie plików Gerber stanowi kluczowy element sukcesu projektu — zapewnia płynne przejście od idei projektanta do fizycznej płytki, która stanowi fundament działania współczesnych urządzeń elektronicznych.

Pierwszym szeroko stosowanym formatem plików Gerber był RS-274-D, który zawierał jedynie współrzędne XY oraz podstawowe polecenia rysowania i błysku. W tym formacie użytkownik musiał ręcznie przypisywać apertury, co czyniło go podatnym na pomyłki i utrudniało automatyzację procesu.

Wraz z rozwojem technologii format ten został zastąpiony nowszą wersją RS-274-X, która zintegrowała wszystkie niezbędne dane w jednym pliku, eliminując konieczność ręcznej konfiguracji apertur i zdecydowanie ułatwiając pracę projektantom oraz producentom. Aktualnie jest to standardowy format oprogramowania do projektowania płytek drukowanych, wykorzystywany do produkcji około 90% wszystkich projektowanych obecnie na świecie PCB.

Najnowszym rozwinięciem formatu jest Gerber X2, który dodatkowo pozwala na zapis bardziej szczegółowych informacji, takich jak funkcje poszczególnych padów, typy warstw czy parametry związane z kontrolą impedancji ścieżek.

Pomimo tych zmian format Gerber pozostaje kompatybilny zarówno z tradycyjnymi fotoploterami, jak i nowoczesnymi systemami bezpośredniego obrazowania laserowego (LDI), dzięki czemu stanowi nieprzerwanie standard dokumentacji produkcyjnej PCB.

Proces generowania plików Gerber różni się w zależności od używanego oprogramowania CAD. Poniżej przedstawiono przykłady dla popularnych narzędzi.

1. KiCad

W KiCad 7 generowanie plików Gerber i Drill odbywa się w kilku krokach:

1. Sprawdzenie projektu – przed eksportem zaleca się uruchomienie DRC (Design Rule Check).
2. Wybór warstw – należy wybrać wszystkie warstwy potrzebne w produkcji, np. F.Cu, B.Cu, maski lutownicze i sitodruk.
3. Ustawienia Gerber – włączyć m.in. „Plot reference designators”, „Subtract soldermask from silkscreen” i zalecane rozszerzenia Protel.
4. Generowanie plików – kliknąć „Plot”, a następnie wygenerować pliki wiertła („Generate Drill Files”) oraz opcjonalny plik mapy wiertła (Drill Map).
5. Weryfikacja – sprawdzić wygenerowane pliki w przeglądarce Gerber, upewniając się, że kontur PCB, otwory i warstwy są poprawnie odwzorowane.
6. Kompresja – spakować pliki w jeden plik .zip przed wysłaniem do producenta.

2. Altium Designer

W Altium Designer:

1. Utworzyć nowy szablon OutJob i wybrać dokumenty produkcyjne.
2. Wybrać odpowiednie warstwy i format RS-274X lub Gerber X2.
3. Skonfigurować eksport – jednostki, format szablonu i warstwy do wyjścia.
4. Kliknąć „Generate” i zweryfikować pliki.

3. Eagle

W Eagle:

1. Sprawdzić, czy sitodruk obejmuje górną i dolną warstwę.
2. Uruchomić procesor CAM i wyeksportować pliki Gerber z pliku .brd.
3. Skonfigurować warstwy oraz parametry wiercenia.
4. Weryfikować warstwy i skompresować pliki w jeden plik .zip przed wysyłką do fabryki.

Pliki Gerber nie występują jako jeden dokument, lecz jako zestaw osobnych plików, z których każdy reprezentuje inną warstwę projektowanej płytki PCB. Funkcję konkretnej warstwy określa rozszerzenie pliku. Na przykład GTL oznacza górną warstwę miedzi, GBL odnosi się do warstwy dolnej, GTS i GBS definiują warstwy soldermaski, natomiast GTO i GBO opisują warstwy nadruków. Dane dotyczące wierceń zapisane są zwykle w plikach z rozszerzeniem TXT lub DRL, a rozszerzenie GBX pojawia się w bardziej rozbudowanych projektach, gdy warstwa zawiera informacje trudne do jednoznacznego sklasyfikowania.

Choć większość narzędzi projektowych stosuje podobne konwencje nazewnictwa, projektant powinien zawsze upewnić się, że producent poprawnie interpretuje znaczenie poszczególnych warstw. Każdy z plików jest bowiem analizowany przez system CAM, a niewłaściwe przypisanie funkcji może prowadzić do poważnych błędów, które na etapie produkcji okażą się niemożliwe do naprawienia.

Weryfikacja plików Gerber jest kluczowym etapem przed przekazaniem projektu do produkcji, ponieważ pozwala wykryć błędy, które mogłyby zatrzymać proces technologiczny lub doprowadzić do wykonania wadliwej płytki. Celem kontroli jest upewnienie się, że wszystkie warstwy są kompletne, mają poprawne nazwy i rozszerzenia oraz zawierają pełne dane niezbędne do wykonania soldermaski, opisów, wierceń i montażu. Równie istotne jest sprawdzenie zgodności formatu plików z wymaganiami producenta, aby maszyny CAM mogły je jednoznacznie zinterpretować.

Do weryfikacji używa się specjalistycznych przeglądarek Gerber, takich jak Gerbv, CAM350 czy Ucamco Gerber Viewer, które umożliwiają wizualne sprawdzenie każdej warstwy oraz analizę geometrii projektu. Dzięki tym narzędziom można wykryć niezgodności, takie jak błędnie przypisane dane pasty, brak soldermaski lub niewłaściwe rozmieszczenie otworów.

Odpowiednia analiza plików Gerber przed ich wysłaniem pozwala wyeliminować problemy, które w późniejszym etapie mogłyby generować straty materiałowe, opóźnienia lub konieczność powtórzenia produkcji.

Pliki Gerber umożliwiają producentom PCB dokładne odtworzenie projektu, tworzenie szablonów do wytwarzania i montażu, a także kontrolę jakości. Pomimo postępu technologicznego, nadal są podstawowym formatem wymiany danych produkcyjnych, kompatybilnym z plotrami laserowymi, LDI i nowoczesnymi metodami bezpośredniego obrazowania. Zrozumienie procesu tworzenia i weryfikacji plików Gerber jest niezbędne dla każdego projektanta PCB, aby uniknąć błędów w produkcji i zapewnić wysoką jakość finalnych płytek.