一文讲清楚PCB板的Gerber文件每一层是什么含义

爱上半导体 2024-09-27 11:08

对于新手电子工程师,特别是没接触过PCB打板的,在听到Gerber文件、阻焊开窗、绿油黑油、开钢网,导出Gerber文件发给板厂,讲这些术语的时候是不是有些懵逼,不用怕。下面我将对Gerber文件进行分析,其他的也都会有提到,大家看完估计也就明白是怎么回事了。

先用AI回答Gerber是什么:PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的Gerber文件是一种标准的文件格式,用于描述PCB的各层图形信息。Gerber文件是制造PCB的关键文件,它包含了所有必要的信息,使得PCB制造商能够准确地生产出设计者所期望的电路板。

下面我来讲人话,以一份开源文件进行举例分析(欢迎大家一起交流,如有不当之处恳请请大家评论区指出,以便及时更正)。

1.如何导出Gerber文件

在PCBLayout完成,DRC检查无误后导出。

图片1.png

在导出Gerber文件时有两个选项:

一键导出:根据默认的设置,把全部的层和图元都导出,不包含钻孔表和独立的钻孔信息文件。

自定义配置:根据自行的需要进行修改配置。支持钻孔信息和钻孔表;支持新增不同的配置在左侧列表;支持选择导出的图层;图层镜像;支持选择导出的图元对象。导出的时候选择一个配置进行Gerber导出。

一般来说,直接一键导出就可以了。不必要纠结自定义配置里面的功能。

其他软件也都有Gerber导出功能,这里就不一一细讲了。

2.Gerber文件分析

我用的是嘉立创DFM进行分析(也可以用其他的Gerber查看器,或者CAM工具查看编辑),分析每一层对应什么含义,在实物中又是对应的电路板哪一层。

2.1.图层表格说明

图片2.png


图片3.png


图片10.png

2.2.感性分析

下面以顶层的丝印层、阻焊层、助焊层、顶层铜箔层进行分析,形成一个直观的感受。

2.2.1.2D仿真图顶层:

图片4.png

2.2.2.顶层线路层

图片5.png

2.2.3.顶层阻焊层(绿色的这一些)

图片6.png

阻焊层其实还可以叫开窗层、绿油层,它的英文名- solder mask。它是指pcb上要铺绿油的地方,而这阻焊层使用的是负片输出,所以在阻焊层的形状映射到板子上以后,并不是上了绿油阻焊,反而是露出了铜皮。露出铜皮,我们会习惯性叫开窗。

即这张图绿色的部分不会盖上油墨,没有绿色的部分就会盖上油墨,对照仿真图也可以看出。

2.2.4.助焊层(也叫锡膏层)(蓝色的这部分):

图片7.png

蓝色的部分会刷一层锡膏,同时可以看到在同一个焊盘位置,助焊层比阻焊层要略小一点。

2.2.5.顶层丝印层

图片8.png

黄色部分是丝印层。

此处要提一下底层丝印层,Gerber文件如下图所示(注意:底层丝印层在预览时看起来就是反的,这样印刷在实物上就是正的(和PCBlayout时看底层的器件和丝印都是反的是一个道理)。如果底层丝印预览时是正的(其实是不对的),那印刷在电路板上的时候就是反的):

图片9.png

2.2.6.小结

过孔层、内层、底层就不放图片展现了,大家可以打开一份Gerber文件自己进行分析(可以自己画完PCB板后导出Gerber文件,也可以问前辈要一份嘛,站在前人的肩膀上才能成长的更快。题外话题外话,哈哈)。大家Gerber分析后,可以直接打板,如果批量的还建议进行可制造性分析。

3.不同板层Gerber的区别

对于Gerber文件,高多层PCB板的Gerber会比单双层PCB板的Gerber要多一些内层文件。

最后再简单讲一下1层,2层,4,6,8等等层电路板的区别。

首先,高多层PCB的层数通常在4层以上,甚至可以达到20层或更多。这些额外的层数允许更高的布线密度和更复杂的电路设计,适用于需要高速信号传输和高频应用的场景。相比之下,单层和双层PCB的布线密度较低,适合简单电路和低速信号传输。

其次,高多层PCB的电气性能优异。多层结构可以优化电源和地平面的设计,减少信号干扰和电磁兼容性(EMC)问题,确保信号完整性。单层和双层PCB在这方面的能力有限,通常不适用于高性能和高可靠性的应用。(在降低寄生电感和减小布线空间这一块,我喜欢用JLC的6层板的盘中孔工艺,此工艺不仅提高我的电路板性能,且不加价,大家有其他各种现在的新工艺也可以提出来,大家伙们都来学习一下)。

在热管理方面,高多层PCB也具有优势。多层结构可以通过内层设计优化散热路径,提高散热效率,适合高功率和高热量的应用。单层和双层PCB的热管理能力较弱,通常只能通过简单的散热设计来满足需求。

制造工艺方面,高多层PCB的制造过程更加复杂,需要使用层压、盲埋孔、盘中孔等先进技术,制造成本较高。而单层和双层PCB的制造工艺相对简单,成本较低,适合大批量生产和快速交付。综上所述,高多层PCB与单层、双层PCB在层数、布线密度、电气性能、热管理和制造工艺等方面都有区别。高多层PCB适用于复杂、面积小的应用,而单层和双层PCB则适用于要压缩成本的应用。

4.最后闲谈

现在市面上啊,很多人说PCBlayout是做拉线工的活,我是不赞同的,其实我想说,拿个四层板或者6层板无脑增加电源层和地层,然后把线连通,这确实是拉线工(大家不要喷我)。但是如果在高多层板上要考虑信号完整性、电源完整性、电磁兼容、上电时序这些。或者在老板的要求下,使劲压缩成本,空间和层数都压缩(特别是消费类电子),这时候用单层板,双层板。这些对于布局布线的要求其实是很高的,技术含量不差的,你们公司负责PCBLayout的是拉线工呢,还是稳健的产品实现者?


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