Gerber 扩展属性

文章由Karel Tavernier 发表于 Printed Circuit Design & Fab

针对老式的格式描述层结构，特征和功能的最新扩展。

Gerber 格式是PCB行业数据传输的标准格式，任何PCB设计和工程系统都可以输出和读取，其功能简单而强大，是完整和准确描述复杂文件/层设计的图像描述语言，采用了机器和人工都可以读取的结构。

Gerber 格式形象地描述了PCB的所有层，钻孔和铣数据来处理CAD-CAM档案中最大，最复杂的部份。但是目前还无法传输PCB设计档案中包含的以下数据：

• 网表.
• 图像和钻孔文件的功能.
• 叠层，材料和颜色.
• 各种制造指令.

表面上看起来很容易解决，可事实上，Netlists一直是由众所周知的IPC-365A输式传输的。而实践当中，IPC-365-A文件经常丢失或无法使用，给CAM工程师带来了很多不便及额外的工作。但是精确的IPC-365A格式却可以完美地处理这部份文档。

其他信息，如图像功能和像元，叠层，材料，颜色和一般指令等信息在没有标准的情况下，工程师不得不去搜索，解析或猜测设计人员的意图。因此，设计人员只能把这些信息添加到文件中，或嵌入图像中。有时候会在 Gerber 图像的右上角看到一个顶部焊层的注释，提示阻焊是蓝色的，或者没有任何提示。关于层的信息可能在独立的PDF文件里， 图层或者文本文件里，也可能根本不存在。所有这些不必要的工作都会增加制造成本和时间，甚至导致产品报废或性能低下。

早期有篇文章探讨了如何通过调试行业已经认可和使用的 Gerber 和 IPC-2581 格式来弥补这个缺口，完美无缺地引进之种改进的方式又不会影响这些格式的使用。该文章解释了CAD-CAM传输的图像部份不会被损坏，损坏的只是补充的书面指令，功能和描述性数据部份。

只要做一点改动，IPC-25814就可以保留Gerber作为图像格式的标准方式传输叠层，组件及其他文档数据。这样，CAD和CAM人员，以及他们的系统制造商都将受益于这种改进后可靠的档案传输方式，又省去了繁杂的测试和审批程序。

二次 Gerber扩展

我们正在准备提交修改传输图形密切相关的补充信息功能的 Gerber格式。这次修改将以明确的程序和结构取代当前的混乱做法。这与我们1月份提交的与上文中提到的IPC-2581的修改完全一致，这将是一个强大的，独立发展的开发平台。这也意味 Gerber 和 IPC-2581 有80%的可能性会被合并。

新的修改为设计人员提供了通过备忘录来确保发送到CAM的档案包括了所有必备数据的标准方法，同时也提供了描述层结构和PCB图形描述以及它所包含的特征的方法，CAM软件可以马上识别。不论制造过程，产品，地域或语言有多少差异，所有人员都可以通过这种方式进行无障碍沟通。

更重要的是修改后的描述性数据或以象 Gerber 图像数据一样由机器读取，这将大幅提升自动化的程序。

此次扩展只对现有的CAD和CAM系统做了很少的调整，不会影响现有的工作流程。如果软件不支持新的功能，用户仍然可以继续使用以前的工作流程。

目前被扩展的 Gerber 格式还会增加一个二次扩展进去，草案规范正在筹备中。我们把目前扩展的 Gerber 格式称为X1，二次扩展后的 Gerber 格式称为X2。

下面就让我们来看看X2的工作的理。

属性
X2的核心是属性的使用。这些属性都是类似于提供和图像文件相关联的信息或他们包含的特征的标记。使用属性的好处是这些属性都是CAD和CAM专业人士和软件开发人员所熟知的图像描述术语，同时也适用于CAD和CAM系统的功能。

X2将通过一系列对于高效CAD-CAM通讯最重的系列属性来扩展当前的GERBER规范。

文件—特定 属性  正如上文所述，GERBER数据被传输到一个包含多个文件的档案，包括了PCB每一层的图像文件，钻孔数据，以及一些文本文件和提供补充信息的图层。CAM工程师收到PCB设计档案后的第一件事就是依次把铜箔，阻焊，丝印字符，钻孔和其他层的层文件分配到能反映PCB构建的规则里。由于目前还没有这种文件分配的标准，CAM工程师不知道文件里是否包含了铜箔或阻焊层的文件。他们不得不打开文件查看图像，搜索补充文件或联系客户来得到这些信息。

针对上述问题，解决的方案就是采用标准的文件功能属性，机器和人工都可以读取完整的文件里包含的图像功能。X2已经采用了这种方法，因为它的简单性以及和现有CAD和CAM系统的兼容性。例如，AF陈述，文件功能，阻焊，添加到Geber文件的标题都会显示图像功能是顶部阻焊的图像。支持属性的CAM系统会自动把文件分配到层结构的顶部阻焊槽；不支持属性的CAM系统会发出一个象“未知参数”的提示，但是仍然可以象X1一样正确地读取图像。即使错误码信息提醒CAM操作人员他们正在提交什么样的文件，CAM工程师也不用搜索整个档案来找到此信息。

所有的功能层都可以通过这种方式被识别，甚至带有生产指令的附加图层也会被CAM系统识别并处理。

文件背景属性提供了详细的信息，因此，当软件找到AF属性，File Context ，试样时，它知道这个文件描述了一个测试试样而不是单个的PCB或生产板等。X2提供的属性是高度联接的，这为CAM软件和工程师提供了一目了然的信息。

Object属性: 就象层可以用属性标明一样，属性里的各种objects的重要部份就是FLASH,图层,区域. 例如, 每次CAM系统读取到和AO陈述，焊盘功能，导通孔相关的属性的圆形焊盘时，系统就会把它们当作导通孔焊盘来处理。CAM需要知道导通孔的位置以便在处理阻焊时以特定的方式处理和堵孔。

通用兼容性：制作工业CAD和CAM系统X2, 需要在供应商的CAD和CAM系统里做一些小的调整. 通过CAD和CAM专业人士的不懈努力终于有了一个全面的提升. 调整后的系统,允许用户标准化和自动化文档创建和输入. 但是 X2文件也兼容于未调整的CAD和CAM系统， 因为即使他们支持图像,新的参数也无法影响它。 在这种情况下,可以象处理X1文件一样轻松地处理X2文件, 并且生成正确的图像。CAM工程师使用未做调整的系统也会受益于接收到的X2的包含的文件，即使CAM系统无法识别象“文件功能里的顶部铜层”的属性陈述，X2里面的文件却可以识别，简易化了传入档案的管理。

X2格式节省了设计人员和CAM工程师的时间并且提供了更快的要求和命令转出. 即使CAM系统不支持属性, 操作人员依然可以按照既定工作流程进行操作.

这种方法的主要优点就是图像传输的几何部分保持了原样,因为图像是PCB描述最复杂的部份.但是几何软件很难得到正确的资料，而且需要长时间的调试。The Algorithm Design Manual2里写道“实现基本的几何图元是一项很冒险的工作，需要投入很多精力”。我们已经实现了CAD-CAM的转变，但是存在于图像里的错误，却很难被发现，这又很容易引起报废。通过这次修改，我们已经解决了这个难题。

X2解决了当前存在的问题，加强了设计人员和制造商之间的沟通能力。我们相信我们正在做的工作可以让PCB行业有一个更美好的未来。

更多详情，请阅读Extending the Gerber Format with Attributes新扩展的技术问题的详细资料. 同时,我们希望所有的PCB制造,设计和工程专业人士和我们一起为PCB行业的发展做出贡献.

参考信息：
1. Karel Tavernier, Kick-Starting a Revolution: Gerber Meets IPC-2581, January 2013
2. Steven S. Skiena, The Algorithm Design Manual, Springer-Verlag New York, 1998.

Karel Tavernier   Ucamco总经理; karel.tavernier@ucamco.com.