Gerber 파일이란 무엇이며 PCB 제작 과정에서 어떻게 사용되나요?

PCB 레이아웃의 모든 패드와 트레이스는 결국 제작되어야 합니다. CAD 시스템에서 레이아웃 데이터를 제조 지침으로 어떻게 변환할까요? 답은 간단합니다: 적절한 형식의 출력 파일을 생성합니다. 오늘날, 설계에 사용할 수 있는 출력 파일 옵션이 여러 가지 있지만, 대부분의 프로젝트에서는 Gerber 파일 형식을 사용할 가능성이 높습니다. 다른 사용 가능한 설계 출력 파일 형식에는 ODB++ 및 IPC-2581이 있습니다.

Gerber 파일이란 무엇이며 정확히 무엇을 전달하나요? 우리는 Gerber 데이터의 텍스트 및 그래픽 형식의 예제를 살펴보고, 제조업체가 PCB 제작 과정에서 이 정보를 어떻게 사용하는지 알아볼 것입니다.

Gerber 파일: PCB 제작 과정의 첫 단계

CAD 시스템에서 인쇄 회로 기판을 설계할 때, 보드에 있는 다양한 재료와 요소들이 다른 스타일의 선과 모양으로 표현되는 것을 볼 수 있습니다. 어떻게든, 그 그래픽 이미지들은 PCB 제조 회사가 베어 회로 보드를 생성할 수 있도록 데이터로 재포맷되어야 합니다. PCB 제작 과정에서의 이 전면 작업은 Gerber 파일로 수행됩니다.

그렇다면 Gerber 파일이란 무엇일까요?

Gerber 파일은 인쇄 회로 기판 레이아웃의 모든 형태와 위치 데이터를 저장합니다. 일반적으로 PCB 레이아웃 데이터의 각 레이어는 자체 Gerber 파일에 배치됩니다. 개별 레이어를 사용하여 제작 및 조립 과정의 각 단계에 대한 스텐실을 준비할 수 있다는 아이디어입니다. 드릴 도면을 생성하거나 Gerber 제작 도면을 만드는 경우와 같이, 여러 레이어를 기계적 레이어를 Gerber 출력에 반영하여 단일 파일로 병합할 수 있습니다.

Gerber 파일에 저장되는 데이터 측면에서, Gerber 파일의 데이터는 사람이 읽을 수는 있지만 반드시 해석할 수 있는 것은 아닙니다. Gerber 파일 데이터는 ASCII 텍스트 파일에 저장되며 다음 네 가지 요소를 포함합니다:

1. 구성 매개변수

2. 조리개 정의

3. 그리기 및 플래시 명령을 위한 XY 좌표 위치

4. 그리기 및 플래시 명령 코드

모든 레이어를 함께 모아서 Gerber 뷰어 애플리케이션으로 결합된 뷰에서 서로 위에 쌓으면 아래에 보이는 간단한 예와 같은 것을 얻을 수 있습니다.

이 보기에서, 우리는 Gerber 뷰어의 역할이 ECAD 소프트웨어에서 볼 수 있듯이 PCB 레이아웃의 모습을 재현하는 것임을 명확히 알 수 있습니다. 이것은 제조업체가 견적을 제공하기 전에 초기에 귀하의 보드를 검사하는 데 사용할 보기입니다. Gerber 파일을 위한 더 전문화된 CAM 소프트웨어는 주로 클리어런스와 관련된 다양한 DFM 검사를 수행하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 검사 결과는 PCB 제작을 진행하기 전에 필요한 업데이트를 위해 귀하에게 보고됩니다.

• Gerber 뷰어 유틸리티와 Gerber 파일 비교에 대해 자세히 알아보기

인터넷 포럼에서 자주 볼 수 있는 질문 중 하나는 Gerber 도면 파일에서 CAD 프로그램으로 PCB 레이아웃을 역설계하거나 재구성하는 방법입니다. Gerber 레이어(구리 대 실크스크린 등)의 정보와 BOM의 넷리스트 및 구성 요소 데이터를 해석함으로써, Gerber 파일과 기타 제작 데이터만으로 PCB 레이아웃을 재구성할 수 있습니다. 저는 이것을 할 필요도, 경향도 없었지만, Altium Designer에서 이를 수행하는 과정이 있습니다.

Gerber 파일의 데이터

Gerber 파일의 데이터 예시를 살펴보겠습니다. 텍스트 편집기에서 Gerber 데이터를 열면 파일 내의 ASCII 데이터를 읽고 직접 수정할 수 있습니다. 일부 제조업체는 설계 문제를 수정할 때 이를 수동으로 수행한 다음, Gerber 뷰어로 변경 사항을 확인합니다. PCB 레이아웃의 상단 오버레이 레이어에 대한 Gerber 파일(RS-274-X 형식)의 발췌본은 아래와 같습니다.

이 예제 Gerber 파일에서는 (헤더에 사용된 Altium Designer 태그에 주목하세요) 어느 정도 인간이 읽을 수 있는 것들이 있지만, 나머지는 반드시 인간이 읽을 필요가 없는 내용입니다. 정말 원한다면, Ucamco에서 제공하는 Gerber 파일 형식 가이드라인을 찾아 각 항목을 읽는 방법을 배울 수 있습니다.

Gerber 파일 보기

보드를 재현하기 위해 사용하는 뷰어 도구에 따라 보게 되는 정확한 인쇄 회로 기판(PCB) 뷰가 달라집니다. 대부분의 PCB CAD 시스템은 설계 데이터에서 Gerber 파일을 생성할 수 있는 기능을 가지고 있습니다. 스루홀 핀의 둥근 패드는 Gerber 파일에서 플래시 명령과 함께 일부 위치 좌표로 표현됩니다. 클록 라인 트레이스는 드로우 명령 코드와 트레이스의 각 꼭짓점에 대한 일련의 좌표 위치와 함께 표현됩니다.

이러한 명령 코드가 필요한 이유는 Gerber 파일이 원래 인쇄 회로 기판의 레이어를 필름에 생성할 플로터를 구동하기 위해 설계되었기 때문입니다. 이 포토플로터는 램프나 레이저에서 나오는 빛을 사용하여 필름을 노출시켜 PCB 제조업체가 필요로 하는 공구를 생성하는 데 사용될 필름을 만들었습니다. 다른 코드들은 빛을 플래시하거나, 빛으로 그리거나, 빛 없이 이동하는 기능을 했습니다. 또한 빛의 크기와 모양을 결정하는 조리개로 알려진 코드도 있었습니다. 전통적인 포토플로터는 여전히 오늘날 인쇄 회로 기판 제조에 널리 사용되고 있지만, Gerber 정보가 회로 기판 재료에 직접 이미징되는 레이저 직접 이미징(LDI) 기술로 점차 대체되기 시작하고 있습니다.

위의 정보를 Gerber 뷰어를 사용하여 그래픽으로 재현한다면, 아래에 보이는 출력을 얻게 될 것입니다. 우리가 볼 수 있듯이, 이 정보는 실크스크린 레이어(상단 오버레이 레이어)를 위한 것입니다.

이제, 이것이 실크스크린 레이어라는 점을 고려할 때, 위에 보이는 Gerber 도면에서 오류를 발견할 수 있나요? 보드 윤곽, 커넥터 윤곽, 패널 윤곽이 이 Gerber 파일에서 모두 명확하게 보입니다! 보통 이러한 것들은 각자의 레이어를 차지하고 자신의 Gerber 파일에 저장됩니다. 위의 문제는 Gerber를 사용하여 제작/조립 도면을 만들고자 할 때와 같이 의도적일 수도 있고, Gerber 파일 생성기의 설정으로 인한 실수일 수도 있습니다. 각 Gerber 파일이 하나의 레이어에만 해당해야 한다면, 이런 일이 어떻게 발생할 수 있을까요?

Gerber 파일 생성 도구로 할 수 있는 한 가지는 기계적 레이어를 모든 Gerber 파일에 반영하는 것입니다. 예를 들어, 보드 윤곽을 모든 Gerber에 배치하는 것이 유용할 수 있습니다. 특정 레이어 세트를 단일 Gerber 파일로 병합하여 설정할 수도 있으며, 이를 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 하나의 예는 제작 도면을 생성하는 것입니다; Gerber 도면은 DXF 파일과 같은 벤더 중립 파일 형식으로 내보낼 수 있습니다. 이를 통해 다른 도구 내에서 Gerber 도면을 사용하여 더 전문화된 Gerber 제작 또는 조립 도면을 생성할 수 있습니다.

Gerber 파일 형식

시간이 지남에 따라 Gerber 파일 형식은 데이터 구조 측면에서 변화했지만, 모두 보드를 재현하고 제작을 위한 스텐실을 생성하는 궁극적인 목표를 가능하게 합니다. 세 가지 기본 Gerber 파일 형식이 있습니다:

• RS-274-D
• RS-274-X
• Gerber X2 형식

원래의 게르버 파일은 RS-274-D 형식으로 알려져 있었습니다. 초기 파일들은 XY 좌표 위치와 그리기 및 플래시 명령만으로 구성되어 있었습니다. PCB 설계자로서, 우리는 게르버 파일 생성 과정에서 수동으로 조리개 코드를 할당해야 했습니다. 나중에, 모든 조리개 데이터는 구성 매개변수와 함께 별도의 파일로 추출되었습니다. 정확한 게르버 파일을 PCB 제조를 위해 생성하기 위해서는 올바른 코드를 할당하는 데 주의를 기울여야 했습니다.

오늘날 PCB 제조를 위해 CAD 시스템에서 게르버 파일을 생성하고 있다면, 아마도 RS-274-X 형식을 사용하고 있을 것입니다. 이 버전은 게르버 데이터의 네 가지 요소(구성 매개변수, 조리개, XY 좌표, 그리기 및 플래시 명령)를 하나의 파일로 결합합니다. 각 레이어의 기능은 파일 확장자에 의해 정의됩니다. 또한, CAD 시스템이 조리개 위치를 자동으로 할당할 가능성이 높으므로 인간의 입력 오류 가능성을 줄일 수 있음을 알게 될 것입니다.

지난 몇 년 동안 추가 데이터를 포함하는 새로운 버전의 Gerber 포맷이 사용 가능해졌습니다. Gerber X2 파일은 해당 파일의 레이어 기능, 패드 유형과 같은 객체 기능, 임피던스 제어 트레이스의 위치 등과 같은 정보를 포함할 것입니다. 레이어 기능과 관련하여, 이 정보는 레이어 유형을 나타내기 위해 특정 파일 확장자를 사용하는 대신 파일 내부에 작성될 것입니다. 목표는 Gerber 포맷을 ODB++과 같은 데이터베이스처럼 만들면서도 여전히 포토플로터와 LDI 시스템을 구동할 수 있는 레거시 기능을 갖추는 것입니다.

• Gerber 파일 포맷과 파일 확장자에 대해 더 알아보기

이것이 당신에게 무엇을 의미하나요?

대부분의 PCB 설계 소프트웨어 패키지는 내장된 Gerber 도면 뷰어나 Gerber 비교 기능이 없더라도 적어도 Gerber 파일을 내보낼 수 있습니다. PCB 설계자로서 여러분의 임무는 기본 Gerber 파일 확장자를 이해하고, 다른 Gerber 파일에 어떤 데이터가 포함되어 있는지 알고, 제작을 위해 보내기 전에 간단히 Gerber를 검토하는 것입니다. 일부 제조업체는 여전히 별도의 조리개 목록이나 다른 데이터 파일을 요구할 수 있으며, 이러한 파일이 무엇을 하는지와 어떻게 생성하는지 알아야 합니다. 제작으로 보내기 전에 Gerber 도면 파일을 빠르게 검토하면 제작 지연이나 완성된 보드의 전체 실패를 초래할 수 있는 오류를 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.

오늘날, Gerber 파일이 무엇인지 이해하고 제조업체와 PCB 제작 데이터를 공유하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다. Altium Designer^®는 내장된 CAM 도구 덕분에 Gerber 파일 뷰어를 포함하고 있으며, RS-274-X 또는 Gerber X2 파일 형식으로 Gerber 데이터를 자동으로 내보냅니다. 설계를 마치고 제조업체에 파일을 릴리스하고 싶을 때, Altium 365^™ 플랫폼은 프로젝트를 협업하고 공유하기 쉽게 만들어 줍니다.

우리는 Altium Designer와 Altium 365를 사용하여 가능한 것들의 겉면만 긁어봤습니다. 오늘 Altium Designer + Altium 365의 무료 체험을 시작하세요.

Altium Designer의 실제 사용 사례를 확인하세요...

강력한 PCB 설계