دور ملف Gerber في تصنيع PCB

ما هو ملف Gerber؟

Gerber هو تنسيق ملفات نستخدمه بكثرة في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). نستخدم ملف Gerber لوصف مختلف عناصر ومكونات لوحة الدوائر المطبوعة. يشمل ذلك طبقات الشرح، والمعدن المستخدم، وطبقات الموصلات، ووسادات الأسلاك، وطبقات قناع اللحام. طُوّرت صيغة Gerber وعُمّمت من قِبل شركة تُعرف باسم Gerber، ومن هنا جاء اسمها.

نصمم لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) باستخدام مجموعة خاصة من الأدوات. تشمل هذه الأدوات بشكل رئيسي CAD (التصميم بمساعدة الحاسوب) وEDA (أتمتة التصميم الإلكتروني). تساعدنا هذه الأدوات في توليد بيانات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الأساسية. ثم نبدأ تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة بناءً على هذه البيانات. إذا قدم العميل ملف تصميم لوحة الدوائر المطبوعة إلى المُصنِّع دون تضمين ملف Gerber، فسيواجه المُصنِّع صعوبات جمة. ويرجع ذلك إلى أن امتدادات ملفات Gerber تجريبية. تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لأنه يُمثل مجموعة من الإرشادات والمراجع. يعتمد المُصنِّعون على مُشاهد Gerber للوحات الدوائر المطبوعة لوصف وفهم مُعاملات تصميم وحدات مُختلفة من لوحات الدوائر. وبالتالي، يُمكننا استخدام ملف Gerber في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة و... تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

أهمية ملف جيربر

تصاميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أصبحت التصاميم المدمجة أكثر تعقيدًا وتتطلب استخدام مكونات صغيرة. ونتيجةً لذلك، لم تعد أدوات رسم المتجهات الضوئية المستخدمة سابقًا كافية، إذ كانت تقتصر على تتبع التصاميم أحادية الطبقة ومواقع المكونات. ومع ذلك، مع ظهور ملفات Gerber للوحات الدوائر المطبوعة، أصبح من الممكن تتبع حتى التصاميم التي تحتوي على أكثر من 20 طبقة بدقة. وهذا يجعل ملفات Gerber بالغة الأهمية لصناعة تصنيع وتجهيز لوحات الدوائر المطبوعة، إذ تتيح تتبع كل طبقة من طبقات البناء، بما في ذلك طبقات معجون اللحام ومواقع المكونات.

في السابق، كانت راسمات المتجهات تتطلب شعاعًا مركّزًا من الضوء يمرّ عبر فتحة لإظهار التصميم على الفيلم. إلا أن هذه الراسمات الضوئية لم تعد مناسبة لتصميمات لوحات الدوائر المطبوعة المعقدة وعالية الكثافة والمدمجة اليوم. وتستخدم ملفات Gerber راسمات الليزر، المثالية لتركيب مكونات عالية الكثافة على لوحات الدوائر المطبوعة، لتتبع موقع المكونات.

تُوفّر ملفات Gerber للوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) ميزة توفير الوقت. عند العمل على لوحة دوائر مطبوعة كبيرة تحتوي على العديد من خطوط التتبع ومواقع المكونات، قد يكون استخدام أداة Photo Plotter مهمةً مُستهلكة للوقت. لحسن الحظ، يُقلّل استخدام ملفات Gerber هذه العملية بشكل كبير إلى بضع دقائق فقط، بفضل كفاءة الراسمة الليزرية.

إذا دعت الحاجة إلى العودة إلى رسامات الصور التقليدية، فإن استرجاع المعلومات من ملفات Gerber عملية سهلة. يُساعد تحويل إحداثيات Gerber إلى ملف نقطي باستخدام رسامة ليزر على الحفاظ على تتبعات المعلومات لفترة طويلة. تُبرز هذه الإمكانيات الرائعة الدور المحوري الذي تلعبه ملفات Gerber للوحات الدوائر المطبوعة في عملية التصنيع. علاوة على ذلك، تتزايد أهميتها بفضل الميزات الإضافية المُلازمة لاستخدامها.

إصدارات مختلفة من ملفات Gerber

يتطور تنسيق ملفات Gerber باستمرار، وقد صدرت له إصدارات عديدة في الماضي. ومع ذلك، نستخدم اليوم ثلاثة إصدارات شائعة من ملف Gerber.

1) جيربر X2

هذا هو أحدث إصدار مجاني من برنامج Gerber Viewer. أفضل ما فيه هو دعمه لتراكم البيانات، بالإضافة إلى احتوائه على عدد من السمات المتقدمة.

2) RS-274-X

يتميز هذا الإصدار من ملف PCB Gerber بوظائفه الأكثر توسعًا. لذا، نستخدمه على نطاق واسع في عمليات التصنيع الروتينية عبر الإنترنت باستخدام عارض ملفات PCB.

3) RS-274-D

هذا الإصدار من عارض Gerber عبر الإنترنت هو الأقدم، ولا يزال يستخدمه معظم مصنعي لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) التقليديين. مع ذلك، يحل الإصداران الآخران محله تدريجيًا.

أنواع ملفات Gerber وتنسيقها

1) pcbname.GTL

نستخدم هذا النوع من الملفات لتخزين البيانات المتعلقة بطبقة النحاس العليا.

2) pcbname.GTS

نحن نستخدم هذا النوع من الملفات بشكل متكرر لتخزين البيانات ذات الصلة بطبقة قناع اللحام العلوي.  

3) pcbname.GTO

نحن غالبًا ما نستخدم هذا النوع من الملفات في عمليات تصنيع PCB الروتينية لتخزين البيانات ذات الصلة بالشاشة الحريرية العلوية.

4) pcbname.GBL

يستخدم معظم مصنعي لوحات الدوائر المطبوعة هذا النوع من الملفات في إعداداتهم لتخزين المعلومات والبيانات ذات الصلة بطبقة النحاس السفلية.

5) pcbname.GBS

يعد هذا النوع من التنسيق مناسبًا جدًا لتخزين المعلومات والتفاصيل حول طبقة قناع اللحام السفلية.

6) pcbname.GBO

يعد هذا التنسيق مثاليًا لحفظ سجل المعلومات ذات الصلة بالشاشة الحريرية السفلية.

7) pcbname.TXT

نستخدم هذا النوع من الملفات أو التنسيقات غالبًا لحفظ معلومات الحفر. ويتعلق هذا بشكل رئيسي بالبيانات المتعلقة بالثقوب والخصائص الأخرى التي سنحفرها في لوحات الدوائر المطبوعة.

8) pcbname.GML/GKO

يعد تنسيق الملف هذا مناسبًا جدًا لتخزين المعلومات ذات الصلة بمخطط لوحة PCB.

9) pcbname.GL2

نستخدم هذا النوع من الملفات فقط في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات. فهو يوفر لنا معلومات تتعلق بالطبقة الداخلية الثانية.

10) pcbname.GL3

هذا النوع من الملفات مخصص أيضًا للوحات PCB متعددة الطبقات. نستخدمه لتخزين المعلومات المتعلقة بالطبقة الداخلية الثالثة.

كيفية إنشاء ملف Gerber من Eagle؟

يُعدّ برنامج Autodesk Eagle أداةً فعّالة لتصميم وتخطيط لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). فهو يحتوي على ميزات برمجة نصية تُمكّننا من أتمتة عملية التصميم الإلكتروني. بعد الانتهاء من تصميم لوحة الدوائر المطبوعة في Autodesk Eagle، تبدأ الخطوة التالية بإنشاء ملف Gerber. سيتعيّن عليك إرسال هذا المثال مع ملفات التصميم الأخرى إلى مُصنّع لوحة الدوائر المطبوعة. من أفضل ميزات Autodesk Eagle أنه يتضمن معالج CAM سهل الاستخدام. تتيح لنا هذه الوحدة استيراد أي ملف CAM، ثم إنشاء أي نوع من الملفات التي قد تحتاجها للوحة الدوائر المطبوعة فورًا. لذا، يمكنك استخدام هذه الوظيفة لإنشاء ملف Gerber المطلوب.

1) افتح معالج CAM

يجب عليك أولاً استيراد ملف تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وفتحه في برنامج Autodesk Eagle. يحتوي ملف تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة على امتداد (.brd). لفتحه، يمكنك النقر على زر CAM. أو يمكنك القيام بذلك بالنقر أولاً على "ملف" ثم الانتقال إلى معالج CAM. سيؤدي ذلك إلى فتح معالج CAM الذي سنستخدمه لإنشاء ملفات Gerber.

2) انتقل إلى الوظيفة

الخطوة التالية هي الانتقال إلى الوظيفة. يمكنك القيام بذلك بالنقر على "ملف" ثم "فتح". ثم فعّل زر "الوظيفة".

2) افتح ملف gerb274x.cam

يجب عليك أولاً الانتقال إلى مجلد CAM الافتراضي لبرنامج Autodesk Eagle. من هناك، يمكنك اختيار ملف gerb274x.cam. بعد ذلك، يمكنك اختيار "فتح".

3) أضف طباعة حريرية ثانية

إذا تصفحتَ علامات التبويب في برنامج Autodesk Eagle، فستلاحظ عدم وجود أي ملف لطبقة الطباعة الحريرية السفلية. وذلك لأنه في لوحات الدارات المطبوعة البسيطة، عادةً ما نضع الطباعة الحريرية على الطبقة العلوية فقط. أما إذا كانت لديك لوحة دارات مطبوعة معقدة وترغب في إضافة طبقة طباعة حريرية إضافية على الطبقة السفلية، فيمكنك القيام بذلك أيضًا.

• أولاً، سيكون عليك النقر فوق إضافة.
• بعد ذلك، سيتعين عليك تغيير القسم. يمكنك استخدام أي مصطلح مناسب، مثل "أسفل الشاشة الحريرية".
• بعد ذلك، سيكون عليك تغيير الملف إلى "%N.pls"
• ثم سيكون عليك إلغاء تحديد جميع الطبقات
• ثم حدد هذه الطبقات: 26 "bNames"، و20 "Dimension"، و22 "bPlace"

4) إنشاء ملف Gerber

يمكنك الآن إنشاء ملف Gerber المطلوب. للقيام بذلك، انقر على زر "معالجة المهمة". بعد ذلك، ستجد ملف Gerber المطلوب مُنشأً في مجلد المشروع بلوحة تحكم Eagle.

5) إرسال ملف Gerber إلى MOKO Technology

بمجرد إنشاء ملفات Gerber، سيتعين عليك إرسالها إلى تكنولوجيا موكو حتى نتمكن من بدء معالجة طلبك. لهذا الغرض، عليك جمع جميع ملفات Gerber وضغطها في مجلد واحد. بعد ذلك، يمكنك تحميل هذا الملف المضغوط إلى صفحة طلب MOKO Technology. سيسمح لنا هذا باستلام ملفات Gerber مع مواصفات طلبك. لذا، سنبدأ العمل عليه فورًا.

الأخطاء الشائعة في ملف Gerber من Eagle وكيفية حلها

1) ملفات الحفر المفقودة

نحتاج هذه الملفات لتحديد موقع وحجم الثقوب التي سنحفرها في لوحة الدوائر المطبوعة. إذا نسيتَ إرفاق هذه الملفات، فقد يواجه مُصنِّع لوحة الدوائر المطبوعة صعوبةً كبيرة.  

2) طبقات قناع اللحام المفقودة

إذا كانت لوحة دارات مطبوعة لديك تحتوي على طبقتين أو أكثر، فيجب أن تحتوي الملفات على طبقتي قناع لحام. إحداهما للطبقة العلوية والأخرى للطبقة السفلية.

3) الخطوط العريضة المفقودة أو المزدوجة

من أكثر الأخطاء شيوعًا إنشاء ملفات تفتقر إلى الخطوط العريضة. تُعد هذه الخطوط العريضة مهمة لتحديد مكان قطع لوحات الدوائر المطبوعة. أحيانًا يُنشئ البعض ملفات تتضمن مربعين أو أكثر حول لوحة الدوائر المطبوعة. في كلتا الحالتين، قد يواجه مُصنّعو لوحات الدوائر المطبوعة مشاكل جسيمة.  

4) عدم تطابق حجم لوحة الدوائر المطبوعة

غالبًا ما لا تتوافق أبعاد لوحة الدوائر المطبوعة المُدخلة في الطلب مع الأبعاد المُدخلة في ملف Gerber. يُنصح بتجنبها لتجنب أي تأخير كبير في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة.

5) وضع ثقوب الحفر المقطوعة في التتبع

أحيانًا يُخطئ البعض في وضع ثقوب الحفر بطريقة تُعيق مسار الدائرة. علاوة على ذلك، ينسون إعادة توجيه المسار حول الثقب. يجب تجنب ذلك للحفاظ على أداء لوحة الدوائر المطبوعة.

6) لم يتم تحديد الثقوب المطلية وغير المطلية بوضوح في ملف Gerber

أحيانًا يفتقر الناس إلى فهم أساسي لكيفية تمييز برنامج Gerber PCB بين NPTH وPTH. في برنامج Autodesk Eagle، يمكنك إنشاء NPTH باستخدام أداة الثقب. من ناحية أخرى، يجب عليك استخدام أداة Via لإنشاء PTH.