Le fichier Gerber, outil essentiel à la conception de PCB

Hormis les repas festifs, les pulls colorés et les réjouissances familiales, quelle est la partie la plus importante d'une fête de Noël ?

Prendre des photos, bien sûr.

En me préparant pour une fête de Noël, j'ai récupéré mon appareil photo HD pour faire des photos de meilleure qualité que ce que mon téléphone pouvait être en mesure de me donner.

Mais en sortant mon appareil photo, j'ai réalisé depuis combien de temps je ne l'avais pas utilisé.

Comme c'est le cas pour tout appareil que vous n'auriez pas utilisé pendant un certain temps, j'avais complètement oublié comment transférer des fichiers images sur mon ordinateur.

Il ne m'a pas fallu longtemps pour me souvenir du port USB caché sur le côté, mais cela m'a fait penser à une chose amusante : imaginez quelqu'un impliqué dans le monde de la conception des PCB, et qui serait capable de comprendre l’arrière plan de ce processus.

Toutes ces pastilles et traces dans un système de CAO doivent être transformées en une véritable carte imprimée d'une manière ou d'une autre. 

Tout comme je ne me souvenais plus de comment accéder aux photos que j'allais prendre, je me demande combien de personnes ne comprennent pas ce qu'implique le transfert des données de conception des cartes imprimées à un fabricant.

En réalité, la meilleure façon de transférer vos données de conception à votre fabricant est d'utiliser un format de fichier appelé “Gerber”.

Tout comme vous passez les premières heures d'une fête à vous remémorer les bouffonneries de l'an dernier, il est préférable d'entrer dans le fichier Gerber avec quelques connaissances de base.

Avoir une idée de l'histoire du fichier Gerber vous permettra de mieux comprendre comment il s'est développé et à quoi pourrait ressembler son avenir.

Après avoir pris connaissance de son processus et de son développement, vous serez mieux équipé pour servir de lien entre un fabricant et une équipe de conception.

Le rôle du fichier Gerber dans la conception de PCB

Lorsque vous concevez une carte imprimée sur un système de CAO, le métal de la carte est représenté par différents styles de lignes et de formes.

D'une manière ou d'une autre, ces images graphiques doivent être reformatées en données que le fabricant de PCB peut utiliser pour créer la carte.

Voici le travail du fichier Gerber.

Un fichier Gerber est un fichier texte ASCII composé de quatre éléments :

1. Paramètres de configuration
2. Définitions de l'ouverture
3. Emplacement des coordonnées XY pour les commandes Draw et Flash
4. Codes de commande Draw et Flash

La plupart des systèmes de CAO pour PCB ont la capacité de générer des fichiers Gerber à partir de leurs données de conception.

Les pastilles rondes d'une broche à trous traversants seront représentées dans un fichier Gerber par une commande flash ainsi que quelques coordonnées d'emplacement.

Un tracé de ligne d'horloge sera représenté par un code de commande draw ainsi qu'une série d'emplacements de coordonnées pour chaque sommet du tracé.

Ces codes de commande existent parce que les fichiers Gerber ont été conçus à l'origine pour piloter un traceur qui créait les couches d'une carte de circuit imprimé sur film.

Ce phototraceur utilisait la lumière d'une lampe ou d'un laser pour exposer un film qui serait ensuite utilisé pour créer l'outillage dont le fabricant de PCB a besoin.

Les différents codes vont soit clignoter, soit dessiner avec la lumière, soit se déplacer sans la lumière. Il existait également des codes pour déterminer la taille et la forme de la lumièren-, connue sous le nom d'ouvertures.

Bien qu'encore largement utilisés aujourd'hui, les phototraceurs traditionnels commencent à être remplacés par des techniques d'imagerie laser directe (LDI) permettant de visualiser les informations Gerber directement sur les matériaux de la carte de circuit imprimé.

Les fichiers Gerber extraient les données de votre système CAO et les transmettent au fabricant

L'histoire du fichier Gerber

Les fichiers Gerber d’origine étaient connus sous le nom de format RS-274-D.

Ces premiers fichiers ne comprenaient que les coordonnées XY et les commandes draw et flash. Les concepteurs de PCB devaient attribuer manuellement des codes d'ouverture pendant le processus de création du fichier Gerber.

Par la suite, ils devaient extraire toutes les données d'ouverture dans un fichier séparé avec les paramètres de configuration. Il est essentiel de faire preuve de diligence dans l'attribution de bons codes afin de créer des fichiers Gerber précis.

Si aujourd'hui vous créez des fichiers Gerber à partir de votre système CAO, vous utilisez probablement le format RS-274-X. 

Cette version combine les quatre éléments des données Gerber (paramètres de configuration, ouvertures, coordonnées XY, commandes Draw & Flash) en un seul fichier.

Vous remarquerez également que votre système de CAO assignera probablement automatiquement des positions d'ouverture, éliminant ainsi le risque d'erreurs humaines de saisie.

Au cours des dernières années, une nouvelle version du format Gerber est devenue disponible et inclut des données supplémentaires. Les fichiers Gerber X2 comprendront des informations telles que la fonction de couche de ce fichier, les fonctions d’objet telles que les types de pastilles, l'emplacement des traces contrôlées par impédance, et bien plus encore.

L'objectif est d'améliorer le format Gerber afin qu'il ressemble davantage à une base de données comme ODB++, tout en conservant la capacité de gérer les phototraceurs et les systèmes LDI.

Vos fichiers Gerber seront utilisés pour créer des PCB nus comme ceux-cis

Quelles sont les implications du fichier Gerber ?

Le concepteur de PCB, ainsi que tous les membres de l'équipe de fabrication et de conception des PCB, doivent comprendre les besoins du fabricant et créer les fichiers Gerber et autres fichiers de sortie en conséquence.

Certains fabricants peuvent encore exiger des listes d'ouvertures séparées ou d'autres fichiers de données, et vous devez savoir à quoi servent ces fichiers et comment les créer.

Si de nos jours bon nombre de nos processus de conception sont automatisés, cela vaut quand même la peine de prendre le temps de mieux comprendre ce qui se passe derrière votre système CAO.

Une bonne pratique est de vous assurer que vous utilisez le meilleur système de CAO disponible pour concevoir votre carte. Non seulement ce dernier doit disposer de technologies de pointe en matière d'emplacement et de routage, mais il doit également être capable de créer vos fichiers Gerber et vos autres fichiers de sortie facilement et sans erreur dans les derniers formats.

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