Le fichier Gerber, outil essentiel à la conception de PCB

Au-delà du repas de fête, des pulls bariolés et des retrouvailles en famille, quel est le moment le plus important d'une soirée de Noël ?

Les photos, évidemment.

Avant une soirée de Noël, j'ai ressorti mon appareil photo pour obtenir de meilleurs clichés qu'avec mon téléphone.

Mais en le prenant en main, j'ai mesuré le temps qu'il avait passé au placard.

Comme pour tout appareil resté longtemps inutilisé, j'avais oublié jusqu'à la manière de transférer mes photos sur l'ordinateur.

J'ai vite retrouvé le port USB dissimulé sur le côté, mais l'épisode m'a fait sourire et réfléchir : en dehors des spécialistes de la conception de PCB, qui comprend vraiment ce qui se passe en coulisses ?

Car toutes ces pastilles et ces pistes tracées dans un logiciel de CAO doivent bien, d'une façon ou d'une autre, devenir une véritable carte imprimée. 

Et de même que j'avais oublié comment récupérer mes propres photos, je me demande combien de personnes ignorent ce qu'implique réellement la transmission des données de conception d'un circuit imprimé à un fabricant.

Pour transmettre ces données à votre fabricant, le meilleur moyen reste un format de fichier appelé “Gerber”.

Connaître l'histoire du fichier Gerber permet de mieux saisir son évolution, et d'entrevoir ce que l'avenir lui réserve.

Une fois familiarisé avec son fonctionnement et son développement, vous serez bien mieux armé pour faire le lien entre une équipe de conception et son fabricant.

Le rôle du fichier Gerber dans la conception de PCB

Lorsque vous dessinez un circuit imprimé dans un logiciel de CAO, le cuivre de la carte est figuré par différents styles de lignes et de formes.

Ces représentations graphiques doivent ensuite être converties en données exploitables par le fabricant pour produire la carte.

C'est précisément le rôle du fichier Gerber.

Concrètement, un fichier Gerber est un fichier texte ASCII qui réunit quatre éléments :

1. Les paramètres de configuration
2. Les définitions des ouvertures
3. L'emplacement des coordonnées XY pour les commandes Draw et Flash
4. Les codes de commande Draw et Flash

La plupart des logiciels de CAO pour PCB savent générer ces fichiers directement à partir des données de conception.

Ainsi, la pastille ronde d'une broche traversante se traduit par une commande Flash accompagnée de quelques coordonnées.

Une piste d'horloge, elle, se traduit par une commande Draw suivie d'une série de coordonnées, une pour chaque sommet du tracé.

Ces codes de commande remontent aux origines du format : les fichiers Gerber servaient initialement à piloter un traceur qui reproduisait les couches du circuit imprimé sur un film.

Ce phototraceur exposait le film à la lumière d'une lampe ou d'un laser ; ce film servait ensuite à fabriquer l'outillage dont le fabricant a besoin.

Selon le code, la machine projetait un flash, traçait un trait lumineux ou se déplaçait sans éclairer. D'autres codes définissaient la taille et la forme du faisceau lumineux, ce que l'on appelle les ouvertures.

Encore très répandus, les phototraceurs traditionnels cèdent peu à peu la place à l'imagerie laser directe (LDI), qui inscrit les informations Gerber directement sur les matériaux de la carte.

Les fichiers Gerber transposent les données de votre logiciel de CAO pour les transmettre au fabricant

L'histoire du fichier Gerber

Les tout premiers fichiers Gerber répondaient au format RS-274-D.

Ils ne contenaient alors que les coordonnées XY et les commandes Draw et Flash : les concepteurs devaient attribuer eux-mêmes, à la main, les codes d'ouverture lors de la création du fichier.

Il fallait ensuite exporter l'ensemble de ces données d'ouverture dans un fichier distinct, accompagné des paramètres de configuration. Autant dire qu'une grande rigueur s'imposait pour attribuer les bons codes et obtenir des fichiers fiables.

Aujourd'hui, si vous générez vos fichiers Gerber depuis un logiciel de CAO, vous travaillez probablement au format RS-274-X. 

Cette version regroupe les quatre composantes des données Gerber:  paramètres de configuration, ouvertures, coordonnées XY et commandes Draw & Flash dans un seul et même fichier.

Vous constaterez aussi que votre logiciel attribue désormais les ouvertures de façon automatique, ce qui écarte le risque d'erreur de saisie.

Plus récemment, une nouvelle évolution du format est apparue, enrichie de données supplémentaires. Les fichiers Gerber X2 intègrent par exemple la fonction de la couche concernée, les attributs des objets (comme les types de pastilles), l'emplacement des pistes à impédance contrôlée, et bien d'autres informations encore.

L'idée est de faire évoluer le Gerber vers quelque chose de plus proche d'une base de données, à la manière d'ODB++, sans perdre sa compatibilité avec les phototraceurs et les systèmes LDI.

Vos fichiers Gerber serviront à fabriquer des PCB nus comme ceux-ci

Quelles sont les implications concrètes du fichier Gerber ?

Le concepteur, comme l'ensemble des équipes de conception et de fabrication, doit cerner les attentes du fabricant et produire les fichiers Gerber et les autres fichiers de sortie en conséquence.

Certains fabricants réclament encore des listes d'ouvertures séparées ou d'autres fichiers de données : mieux vaut savoir à quoi ils servent et comment les générer.

Même si une grande partie du processus de conception est aujourd'hui automatisée, il reste utile de comprendre ce qui se joue en coulisses de votre logiciel de CAO.

Le bon réflexe : vous appuyer sur le meilleur logiciel de CAO possible. Non seulement il doit offrir des technologies de pointe en matière de placement et de routage (en anglais), mais il doit aussi générer vos fichiers Gerber et vos autres sorties facilement en anglais), sans erreur et dans les formats les plus récents.

Altium Designer^® est un logiciel de conception de PCB qui prend déjà en charge le Gerber RS-274-X standard comme le nouveau Gerber X2 (en anglais). De quoi livrer à votre fabricant une conception compatible avec n'importe quel système d'imagerie.

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