Gerber-Format

Das Gerberformat oder Gerber-Format, umgangssprachlich manchmal auch als Gerber-Norm bezeichnet, ist eine Standard-Dateistruktur im ASCII-Format, die den Datenaustausch zwischen CAD (Entwicklung) und CAM (Produktion) ermöglicht. Es wird vor allem im Bereich von elektronischen CAD-Programmen (EDA - Electronic Design Automation) zur Ausgabe der Layoutdaten bei Leiterplatten verwendet. Dieses Dateiformat enthält Informationen über die Blenden und Koordinaten der Polygone (Leiterzüge) zur Ansteuerung von Fotoplottern, welche damit Filme belichten. Diese Filme werden in Folge zur Herstellung der gedruckten Schaltung (Leiterplatte) verwendet.

Allgemein

Das Gerber-Format wurde um 1980 von dem Unternehmen Gerber Scientific entwickelt. Mit diesen Dateien wurden die Fotoplotter dieses Unternehmens angesteuert. Später übernahmen auch andere Unternehmen dieses Format und es entwickelte sich zum Quasi-Standard für den Datenaustausch zwischen EDA-Software und der Produktion. Gerber Scientific wurde 1998 von Barco ETS übernommen, die den RS-274X Format User’s Guide heraus brachten. Nach verschiedenen Umstrukturierungen wird das Gerber-Format nun von Ucamco NV gepflegt.

Eine Gerber-Datei enthält die Anweisungen, nach der ein Fotoplotter die Belichtungsmaske, die für das fotolithografische Herstellungsverfahren einer Leiterplatte erforderlich ist, herstellt. Dabei können eine Reihe von Blenden eingesetzt werden, die dann bei der Belichtung verschiedene geometrische Formen erzeugen. Diese können durch einen einzelnen Lichtblitz ('Flash') erzeugt werden, oder es werden Linien und Kurven damit gezeichnet.

Jede Gerberdatei in der Version Standard-Gerber enthält immer nur eine Schicht (engl. 'Layer'). Besteht eine Leiterplatte aus mehreren Schichten, z.B. zwei Layer für die Abbildung der elektrischen Verbindungen in Kupfer, zwei Layer für den Lötstopplack und ein Layer für den Textaufdruck auf der Leiterplatte, sind dafür in Summe fünf verschiedene Gerberdateien notwendig. Die Blendeninformation wird in jedem Gerberdatensatz in Form sogenannter D-Code-Listen übermittelt.

Manchmal wird das GDSII-Format ("Graphic Data System"), das im IC-Entwurf und in der Halbleiter-Fertigung Verwendung findet, unkorrekterweise auch als Gerber bezeichnet.

Alle gängigen CAD-Programme erlauben einen Export des Designs im Gerber-Format. Verschiedene Anbieter bieten auch Gerber-Viewer an.

Aufbau

Vier Lagen (Layer) im Gerberformat

Struktur

Die einzelnen Elemente (Leiterbahnen, Pads usw.) einer Leiterplatte werden mit x-y-Koordinaten positioniert. Die Koordinaten können in absoluten oder inkrementalen Werten angegeben sein. Als Einheiten sind mm oder Inch möglich. Die Koordinaten werden in ganzen Zahlen angegeben, für feinere Strukturen muss eine Skalierung angegeben werden. Führende oder angehängte Nullen können unterdrückt werden, um Speicherplatz zu sparen. Die grundsätzliche Struktur eines Gerberfiles ist:

Formatbeschreibung (absolut oder inkremental, Unterdrückung von Nullen)
Einheitenbeschreibung (mm/Inch, Skalierung)
Plotanweisungen
 1. Block 
 | Werkzeug | X-, Y-Koordinate | Steuerfunktionen | Blockende | 
 2. Block 
 | Werkzeug | X-, Y-Koordinate | Steuerfunktionen | Blockende | 
usw... 

D-Code-Liste

Die Wahl der Steuerfunktion und des Werkzeugs erfolgt über die D-Code-Liste (auch: Blendentabelle). Die D-Code-Liste beschreibt die in einem Gerber-File eingesetzten graphischen Werkzeuge (Kreise, Kreisringe, Rechtecke). Sie beschreibt die Zuordnung aller in den Gerberdaten vorhandenen D-Codes zu einer geometrischen Blendenform und einer mechanischen Blendengröße. D1 bis D3 sind reservierte Codes; sie bezeichnen keine Blende, sondern das Ein- und Ausschalten der Lichtquelle des Fotoplotters. Dabei sind:

• D1: ziehe eine Linie mit eingeschaltetem Licht. Achtung: heißt nicht einfach „Licht an“, sondern „ziehe eine Linie“. Das ist ein wichtiger Unterschied.
• D2: Lichtquelle aus
• D3: Lichtimpuls ('Flash')

Versionen

Standard-Gerber

Der vollständige Dateisatz für die Beschreibung einer Leiterplatte besteht aus den Dateien der einzelnen Lagen, einer Datei mit einer D-Code-Liste und einer Datei, die den Lagenaufbau beschreibt. Dieses Format wird als RS-274-D bezeichnet. Die Datei für die D-Code-Liste hat kein festgelegtes Format, weshalb es hier immer wieder zu Inkompatibilitäten kommt. Nach dem Einlesen müssen die D-Codes deshalb oft von Hand in das CAM-Programm eingegeben werden, was fehleranfällig ist.

Extended-Gerber

Die einzelnen Lagendateien enthalten schon eine D-Code-Liste und einige weitere Informationen. Eine separate D-Code-Liste ist nicht mehr erforderlich. Dieses Format wird als RS-274X bezeichnet und kann vollautomatisch verarbeitet werden. Es erlaubt Positiv- und Negativ-Beschreibungen. Bei diesem Format ist es außerdem möglich, mehrere Datensätze zu einer Lage zusammenzufassen.

Gerber-Dateierweiterungen

Die Gerberdaten werden in der Regel in mehreren, verschiedenen Dateien abgespeichert (z.B. pro Layer) und unterscheiden sich durch ihre Erweiterung im Dateinamen. Es gibt zwar keine einheitliche Norm, trotzdem werden häufig folgende Erweiterungen benutzt:

• GBL, SOL - Lötseite (Gerber Bottom Layer)
• GTL, CMP - Bestückungsseite (Gerber Top Layer)
• GBS, STS - Maske für Lötstopplack unten (Gerber Bottom Solder Resist)
• GTS, STC - Maske für Lötstopplack oben (Gerber Top Solder Resist)
• GBO, PLS - Bestückungsdruck unten (Gerber Bottom Overlay)
• GTO, PLC - Bestückungsdruck oben (Gerber Top Overlay)

• GTP, - (Gerber Top Paste Mask)
• GBP, - (Gerber Bottom Paste Mask)
• GM1, - (Gerber Mechanical Layer 1)
• GM2, - (Gerber Mechanical Layer 2), usw.
• GDD, - (Gerber Drill Drawing)
• GD1, - (Gerber Drill Drawing, Top To Mid 1)
• GD2, - (Gerber Drill Drawing, Mid 1 To Mid 2), usw.
• GDG, - (Gerber Drill Guide)
• GG1, - (Gerber Drill Guide, Top To Mid 1)
• GG2, - (Gerber Drill Guide, Mid 1 To Mid 2), usw.
• GPT, - (Gerber Top Pad Master)
• GPB, - (Gerber Bottom Pad Master)
• GKO, - (Gerber Keepout)
• PO1, - (Gerber Panels)
• REP, - (Report file)
• TXT, - (ASCII NC Drill)
• DRL, - (EIA NC Drill)
• DRR, - (NC Drill Report)
• APR, - (Aperature File)

Siehe auch

HPGL

Weblinks

• The RS-274X Format. The Extended Gerber Format. Ucamco NV, Dezember 2010, abgerufen am 27. Dezember 2010 (PDF, englisch). 
• TU Ilmenau: GERBER-Files und Kurze Beschreibung des Datenformats RS-274X
• www.artwork.com: D-Codes, Apertures and Plot Files (englisch)