¿Qué son los archivos Gerber y cómo se utilizan en el proceso de fabricación de placas de circuito impreso?

Todos los pads y trazas de tu diseño de PCB tendrán que fabricarse en algún momento. ¿Cómo se traducen exactamente los datos de diseño del sistema CAD en instrucciones de fabricación? La respuesta es sencilla: generando archivos de salida en un formato adecuado. Hoy en día, existen múltiples opciones de archivos de salida que puede generar para su diseño, pero lo más probable es que su proyecto utilice el formato de archivo Gerber. Otros formatos de archivo de salida disponibles son ODB++ e IPC-2581.

¿Curioso sobre lo que es un archivo Gerber en electrónica? La mejor forma de enviar los datos de tu diseño al fabricante es mediante un formato de archivo denominado “Gerber” o "gbr" (llamados gerber file extensions en inglés). En este artículo vamos a explicar qué son los archivos Gerber, cómo han evolucionado y por qué siguen siendo importantes en el proceso de fabricación de PCB. Después de conocer el proceso y desarrollo, estarás mejor equipado para ser el puente entre el fabricante y el equipo de diseño.

En proyectos desarrollados en España, esta documentación cobra especial importancia cuando el diseño se comparte con fabricantes de PCB, ensambladores, laboratorios, universidades o empresas industriales que necesitan revisar el diseño antes de fabricar prototipos o series cortas.

El archivo Gerber, el primer paso en el proceso de fabricación de placas de circuito impreso.

Cuando diseñas una placa impresa en un sistema CAD, verás el metal de la placa representado por diferentes estilos de líneas y formas. De alguna manera, esas imágenes gráficas deben ser formateadas nuevamente en datos que el fabricante de placas de circuito impreso puede utilizar para crear la placa. Esta es la función del archivo Gerber (gbr).

¿Qué es un archivo Gerber?

Un archivo Gerber es un archivo de texto ASCII compuesto por cuatro elementos:

1. Parámetros de configuración
2. Definiciones de apertura
3. Ubicaciones de las coordenadas XY para comandos de dibujo y flash (parpadeo)
4. Códigos de comando para dibujo y flash (parpadeo)    

La mayoría de los sistemas CAD para placas de circuito impreso tienen la capacidad de generar archivos gbr desde sus datos de diseño. Los pads redondos del pin de un orificio de paso serán representados en un archivo Gerber mediante un comando de flash (parpadeo) en conjunto con algunas coordenadas de ubicación. Un trazo de línea para la señal de reloj será representado por un código de comando de dibujo en conjunto con una serie de coordenadas de ubicación para cada vértice del trazo.

El motivo de estos códigos de comando es que los archivos Gerber (con extensión gbr) fueron diseñados originalmente para impulsar un trazador que solía crear las capas de una placa de circuito impreso sobre una película. Este trazador, conocido como photoplotter (su nombre en inglés), solía utilizar la luz de una lámpara o láser para exponer la película que luego sería utilizada para crear el mecanizado requerido por el fabricante de placas de circuito impreso. Los distintos códigos podían hacer parpadear la luz, dibujar con la luz, o moverse sin la luz. También hubo códigos para determinar el tamaño y la forma de la luz, conocidos como aberturas. Aunque todavía se usan ampliamente en la actualidad, los photoplotters tradicionales han empezado a ser reemplazados por técnicas de formación de imagen directa mediante láser (LDI, por sus siglas en inglés) en las cuales la información Gerber es visualizada directamente sobre los materiales de la placa de circuito.

Los archivos Gerber sacan los datos de su sistema CAD y los ponen en manos del fabricante en el proceso de fabricación de placas de circuito impreso

Archivos Gerber y preparación de PCB para fabricantes en España

En España, los archivos Gerber siguen siendo una parte esencial del flujo de fabricación de PCB, tanto para prototipos como para tiradas de producción. Para fabricantes, ingenierías, universidades, startups de hardware y empresas industriales, estos archivos comunican al fabricante la geometría de las capas de cobre, máscara de soldadura, serigrafía, contorno de placa y taladros necesarios para producir el circuito impreso.

Esta precisión es especialmente importante cuando el proyecto se va a fabricar o revisar con proveedores locales. Algunos fabricantes españoles de PCB trabajan con prototipos y series de fabricación, y explican que para fabricar un prototipo PCB se necesitan archivos Gerber, BOM y especificaciones. Por eso, antes de enviar una PCB a fabricación en España, conviene validar que el paquete incluya todas las capas necesarias, archivos de taladros, contorno mecánico, notas de fabricación y datos coherentes con el montaje previsto.

Los archivos Gerber: pasado, presente y futuro

Los archivos Gerber originales eran conocidos como formato RS-274-D. Esos archivos tempranos solo estaban compuestos por las ubicaciones de las coordenadas XY y los comandos de dibujo y flash (parpadeo). Como diseñadores de placas de circuito impreso, teníamos que asignar manualmente los códigos de abertura durante el proceso de creación del archivo Gerber. Más adelante, deberíamos extraer todos los datos de abertura a un archivo por separado, en conjunto con los parámetros de configuración. El diseñador debía ser muy diligente en asignar los códigos correctos para crear archivos Gerber precisos.

Si estás creando archivos gbr hoy en día desde tu sistema CAD, probablemente estés utilizando el formato RS-274-X. Esta versión combina todos los cuatro elementos de los datos Gerber (parámetros de configuración, aberturas, coordenadas XY, comandos de dibujo y flash) dentro de un solo archivo. También notarás que es casi seguro que tu sistema CAD asigne de forma automática las posiciones de las aberturas, eliminando la posibilidad de errores humanos.

En los últimos años, se ha puesto a disposición una nueva versión del formato de archivo Gerber que incluye datos adicionales. Los archivos Gerber X2 incluirán información, como por ejemplo la función de capas de ese archivo, funciones de objetos tales como los tipos de pads, la ubicación de trazos controlados por impedancias, y mucho más. El objetivo es mejorar el formato Gerber para que se parezca más a una base de datos, como por ejemplo ODB++, sin dejar de tener la habilidad heredada de manejar photoplotters y sistemas LDI.

Si el diseño se va a enviar a un fabricante en España, conviene confirmar previamente qué formato acepta o prefiere: Gerber RS-274-X, Gerber X2, ODB++, IPC-2581 y archivos Excellon para taladros. Esta comprobación evita interpretaciones manuales, capas mal identificadas o consultas técnicas antes de producción.

Sus archivos Gerber serán utilizados para la fabricación de placas de circuito impreso

¿Qué significa esto para los diseñadores de PCB?

El diseñador de placas de circuito impreso (PCB), al igual que todos los miembros del equipo de fabricación y diseño de la placa de circuito impreso, deben entender las necesidades del fabricante y crear los archivos Gerber (gbr) y otros archivos de salida en consecuencia. Es posible que algunos fabricantes aún requieran listas de aberturas u otros archivos de datos, y debes saber la labor que desempeñan y cómo crearlos. Muchos de los procesos de diseño actuales son automatizados, pero aun es importante entender mejor lo que ocurre al interior de tu sistema CAD.

Una de las mejores cosas que puedes hacer es asegurarse que estás utilizando el mejor sistema CAD disponible para diseñar tu PCB. Este no solo debe tener tecnologías de colocación y enrutamiento de vanguardia, también debe poder crear tus archivos Gerber y demás archivos de salida fácilmente y sin errores en los formatos de última generación.

El software Altium Designer^® utiliza el Gerber RS-274-X como estándar y ya tiene incorporado el nuevo Gerber X2. Esto te ayudará a entregar a tu fabricante un diseño que funcionará con cualquier sistema de procesamiento de imágenes que el fabricante utiliza.

Para equipos que diseñan PCB en España, preparar archivos Gerber claros, revisados y acompañados de la documentación adecuada ayuda a reducir consultas técnicas, evitar errores de fabricación y pasar del diseño al prototipo con mayor fluidez.

¿Te gustaría saber más sobre cómo Altium te puede ayudar para crear estos archivos de salida de última generación? Ponte en contacto con un experto en Altium.

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