Las capas Gerber son archivos gráficos vectoriales individuales. Estos archivos indican el aspecto que tendrá su placa de circuito impreso (PCB). Los archivos Gerber muestran aspectos físicos como las pistas de cobre, las máscaras de soldadura y la serigrafía. Los fabricantes de PCB utilizan estos archivos para controlar cada paso de la producción. Estas capas se visualizan apiladas de arriba a abajo, con las capas inferiores reflejadas para una fabricación precisa.
Archivos individuales para cada capa
Cada pieza de tu PCB necesita su propio archivo Gerber. Por ejemplo, debes tener archivos separados para el cobre superior, el cobre inferior, la pintura para las máscaras de soldadura, las palabras serigrafiadas blancas y las capas de pasta. Si tu PCB es multicapa, también necesitas archivos para las capas internas de cobre. Cada capa es un archivo independiente. Esto facilita que la fábrica trabaje en cada pieza individualmente.
Visualización de capas Gerber
Al visualizar estos archivos con un visor en línea especial, el software los muestra todos apilados de arriba abajo. ¡Es como mirar a través de una placa de cristal transparente! Esta vista permite comprobar si los pads, las vías y las pistas están correctamente alineados en todas las capas. Esto es muy importante antes de enviar los archivos a la fábrica para su producción.
Imágenes de capas positivas y negativas
Las capas Gerber utilizan imágenes positivas o negativas. Las capas positivas muestran la presencia de cobre como áreas rellenas, algo común en las capas de cobre donde las pistas y los pads aparecen sólidos. Las capas negativas funcionan de forma opuesta: las áreas rellenas indican ausencia. Los archivos Gerber de la capa de máscara de soldadura utilizan imágenes negativas, lo que significa que las regiones rellenas representan aberturas donde el cobre permanece expuesto.
Convenciones de nomenclatura de capas y extensiones de archivo
Las extensiones de archivo Gerber estándar siguen patrones predecibles. El cobre superior generalmente usa .GTL, el cobre inferior usa .GBL y las máscaras de soldadura usan .GTS y .GBS. Diferentes herramientas de software emplean diversas convenciones de nomenclatura: las capas Gerber de Kicad usan un esquema, mientras que las capas Gerber de Altium siguen otro. Comprender estas convenciones evita confusiones al organizar el paquete de fabricación.
Capas de cobre
Capa superior de cobre
La capa superior de cobre Gerber contiene todas las características conductoras de la superficie superior de la placa. Esto incluye las trazas de señal, los pads de componentes, los vertidos de cobre y la parte superior de las vías. Al exportar las capas Gerber, el archivo GTL define dónde queda el cobre después del grabado.
Capa inferior de cobre
La capa inferior de cobre Gerber refleja la función de la capa superior, pero en la parte inferior del tablero. Esta capa aparece invertida horizontalmente desde la perspectiva superior. Todas las pistas, pads y rellenos de cobre de la parte inferior residen en esta capa.
Capas de señal interna
Las placas multicapa incluyen archivos Gerber de capa interna entre el cobre superior e inferior. Estas capas transportan señales adicionales o proporcionan espacio de enrutamiento dedicado. Se les asignan como G1, G2, G3, etc., según su posición en la pila. Cada capa de señal interna requiere su propio archivo Gerber para su fabricación.
Planos de potencia y tierra
Los planos de potencia y tierra suelen utilizar imágenes negativas. En estos archivos Gerber de la capa interna, las áreas rellenas representan la eliminación de cobre en lugar de su presencia. Este formato negativo describe eficazmente grandes vertidos de cobre con espacios libres para vías y trazas.
Qué contienen las capas de cobre
Todas las capas de cobre presentan cuatro tipos de características principales. Las pistas son las líneas estrechas que conectan los componentes. Las almohadillas proporcionan puntos de montaje para los cables de los componentes y las uniones soldadas. Las vías crean conexiones eléctricas entre capas. Los vertidos de cobre rellenan áreas más grandes para la distribución de energía, los planos de tierra o la gestión térmica.
Capas de máscara de soldadura
Capa superior de máscara de soldadura
La capa superior de máscara de soldadura (Gerber) indica la colocación del revestimiento protector en la superficie superior de la placa. Su propósito es evitar los puentes de soldadura durante el ensamblaje y proteger las pistas de cobre de la oxidación y el daño físico.
Capa de máscara de soldadura inferior
La máscara de soldadura inferior funciona de forma idéntica a la capa superior, pero protege la parte inferior. Ambas capas de máscara de soldadura siguen la misma convención de imagen negativa.
Comprender el concepto de imagen negativa
Las capas de máscara de soldadura confunden a muchos diseñadores porque utilizan imágenes negativas. Las áreas rellenas en los archivos Gerber de máscara de soldadura indican aberturas, es decir, lugares donde no se aplicará la máscara. Estas aberturas dejan expuesto el cobre para la fijación de componentes y los puntos de prueba.
Explicación de las aberturas de la máscara de soldadura
Las aberturas para la máscara de soldadura aparecen donde la placa requiere cobre expuesto. Los pads de los componentes necesitan aberturas para soldar. Los puntos de prueba requieren aberturas para acceder a las sondas. Los conectores de borde necesitan cobre expuesto para su acoplamiento. El software de diseño genera automáticamente estas aberturas según la ubicación de los pads y las vías.
Colores y acabados de máscaras de soldadura
Aunque los archivos Gerber definen las ubicaciones de las aberturas, los fabricantes determinan el color y el acabado por separado. El verde sigue siendo el color más común para la máscara de soldadura, aunque los fabricantes ofrecen rojo, azul, negro, blanco y otras opciones. La estructura del archivo Gerber permanece idéntica independientemente del color elegido.
Capas de serigrafía
Capa superior de serigrafía
La capa superior de serigrafía Gerber contiene marcas impresas visibles en el tablero terminado. Esta capa suele ser blanca o amarilla en tableros verdes, pero puede variar según el color de la máscara de soldadura.
Capa inferior de serigrafía
La serigrafía inferior cumple la misma función que la serigrafía superior, pero aparece en la cara inferior. Muchos diseños de una sola cara omiten esta capa por completo, ya que no aporta ningún valor funcional.
Contenido de serigrafía
Su capa de serigrafía Gerber es muy importante para los técnicos de montaje.
Esta capa tiene muchas cosas, como:
- Los nombres de las partes como R1, C2 y U3
- Las marcas de polaridad para diodos y condensadores.
- El indicador pin 1 para los chips principales.
- El logotipo propio de la empresa.
- Y instrucciones sobre cómo montar el tablero.
¿Por qué la serigrafía inferior aparece reflejada?
Al visualizar las capas Gerber desde la perspectiva vertical, la serigrafía inferior aparece invertida horizontalmente. Esta duplicación garantiza la correcta lectura del texto al voltear el tablero.
Cuando las capas de serigrafía son opcionales
Se pueden fabricar PCB sin capas de serigrafía. Los diseños sencillos, las placas con espacio limitado o los productos donde las marcas comprometen la estética pueden excluir por completo la serigrafía. Los fabricantes aceptan diseños sin serigrafía sin problema.
Capas de pasta de soldadura
Capa de pasta superior
La máscara de pasta superior Gerber define las aberturas de la plantilla para la aplicación automatizada de pasta de soldadura. Esta capa solo aparece en diseños que utilizan tecnología de montaje superficial (SMT).
Capa de pasta inferior
La capa de pasta inferior funciona de manera idéntica a la capa de pasta superior, pero define las aberturas de la plantilla para los componentes SMT del lado inferior.
Propósito en la fabricación de esténciles
Los fabricantes utilizan archivos Gerber de máscara de pasta para crear plantillas de metal y plástico. En el ensamblaje de PCB, los fabricantes alinean la plantilla con la placa. Aplican pasta de soldadura con una espátula a través de las aberturas sobre las almohadillas.
Diferencias de tamaño entre las aberturas de la máscara de pasta y de soldadura
Las aberturas de la capa de pasta suelen ser ligeramente menores que las de la máscara de soldadura. Esta reducción controla el volumen de pasta de soldadura, evitando un exceso que podría causar puentes. Algunos diseños dividen las almohadillas grandes en varias aberturas de pasta más pequeñas para reducir aún más el volumen de pasta.
Aplicaciones de ensamblaje SMT
Solo las placas que requieren ensamblaje automatizado necesitan capas de pasta. Los diseños con orificios pasantes o los prototipos ensamblados a mano pueden omitir estas capas. Al crear capas Gerber para producción SMT, incluya siempre ambas capas de pasta si tiene componentes en ambos lados.
Capas de perforación y ruta
Limas de perforación para agujeros pasantes chapadas
Las limas de perforación PTH especifican la ubicación y el tamaño de los orificios para los orificios chapados. Estos orificios reciben un recubrimiento de cobre durante la fabricación, lo que crea conexiones eléctricas entre capas. Los cables de componentes, las vías y los puntos de prueba utilizan orificios chapados.
Limas de perforación para agujeros pasantes sin revestimiento
Las limas de perforación NPTH definen orificios sin recubrimiento. Los orificios de montaje, los orificios de herramientas y los elementos mecánicos suelen utilizar orificios sin recubrimiento para evitar conexiones eléctricas no deseadas.
A través de capas de perforación
Los orificios pasantes aparecen en el archivo de perforación PTH, pero tienen una función específica: interconectar capas en lugar de montar componentes. Los archivos Gerber definen el tamaño de las almohadillas pasantes en las capas de cobre, mientras que las capas de perforación especifican el diámetro del orificio.
Ciego y enterrado a través de datos de perforación
Los diseños multicapa avanzados pueden incluir vías ciegas o enterradas. Estas requieren datos de perforación especiales que especifiquen las capas a las que conecta cada vía, lo que aumenta la complejidad y el coste de fabricación.
Limas de taladro NC vs. limas Gerber
La información de perforación se suele obtener en formato Excellon en lugar de Gerber. Estos archivos .drl o .txt utilizan una sintaxis diferente, pero cumplen la misma función: indicar a las máquinas perforadoras dónde realizar los agujeros y qué tamaño de broca utilizar.
Explicación del formato Excellon
El formato Excellon muestra las coordenadas de la broca y las asignaciones de herramientas en texto ASCII. Cada número de herramienta corresponde a un diámetro de broca específico. Este formato de archivo data de las antiguas máquinas de taladrado con control numérico, pero sigue siendo el estándar de la industria.
Capas mecánicas y de documentación
Capa de contorno del tablero
La capa de contorno de la placa define las dimensiones físicas y la forma de la PCB. Sin esta capa, los fabricantes no pueden determinar dónde enrutar las placas individuales desde los paneles de producción. Este archivo Gerber suele tener la extensión .GKO o .GM1.
Capas mecánicas para ranuras y recortes
Las capas mecánicas describen características no eléctricas como ranuras de montaje, grandes recortes para pantallas o conectores, y placas con formas complejas. Estas se incluyen en el paquete de fabricación junto con las capas Gerber estándar.
Capa de protección
Las capas de exclusión definen áreas restringidas donde no pueden existir componentes ni enrutamiento. Si bien se trata principalmente de una regla de diseño, los fabricantes pueden solicitar esta capa para comprender las restricciones de ensamblaje o los requisitos de diseño de los paneles.
Capas de documentación
Las capas de documentación proporcionan información legible que no se utiliza directamente en la fabricación. Pueden incluir indicaciones de dimensiones, notas o instrucciones de montaje que complementan la información serigrafiada.
Capas de dibujo de taladro
Los planos de perforación muestran la ubicación, el tamaño y el tipo de orificios en un formato visual que los ingenieros pueden interpretar fácilmente. Esta capa complementa los archivos de perforación legibles por máquina, lo que ayuda a los fabricantes a verificar la ubicación de los orificios antes de la producción.
Notas e instrucciones de fabricación
Puede incluir instrucciones de fabricación especiales como capas de texto o dibujo. Estas notas especifican materiales, acabados, requisitos de prueba u otros detalles de fabricación que no se incluyen en las capas Gerber estándar.
Capas Gerber especializadas
Capas de ensamblaje
Las capas de ensamblaje muestran los contornos de los componentes, los indicadores de referencia y la información de ubicación. Aunque son similares a la serigrafía, se utilizan para la fabricación, no para el marcado final de la placa. Normalmente, se exportan por separado de las capas Gerber estándar.
Capas de corte en V/marcado
Las capas de corte en V definen dónde los fabricantes deben marcar la tabla para facilitar su separación de los paneles. Estos cortes en ángulo permiten cortar las tablas a lo largo de líneas predeterminadas sin necesidad de fresar.
Capas de dedos de oro
Los diseños de conectores de borde requieren capas de oro que especifican qué almohadillas reciben un baño de oro duro. Este acabado especializado proporciona una resistencia superior al desgaste para conectores acoplados repetidamente.
Capas de revestimiento de bordes
Las capas de recubrimiento de cantos identifican los bordes de las placas que requieren cobre. Esta técnica crea superficies conductoras a lo largo del perímetro de las placas para blindaje o continuidad eléctrica.
Capas de puntos de prueba
Las capas de puntos de prueba identifican pistas o vías específicas designadas para pruebas automatizadas. Esta información ayuda a los fabricantes a programar accesorios de prueba y máquinas de sondas volantes.
Recuento de capas y complejidad de PCB
Archivos Gerber de PCB de una sola capa
Los diseños de una sola capa no requieren muchos archivos Gerber. Por ejemplo, incluyen una capa de cobre, una máscara de soldadura, serigrafía opcional, contorno de placa y lima de perforación. Por consiguiente, las placas simples son más económicas y se pueden producir más rápido.
Archivos Gerber de PCB de doble capa
Las placas de doble capa añaden cobre inferior, máscara de soldadura inferior y serigrafía inferior opcional al conjunto de limas. Esta configuración es ideal para la mayoría de los diseños comerciales de baja complejidad, tanto para aficionados como para aquellos que lo necesitan.
Archivos Gerber de PCB multicapa
¡Ahora, hablemos de lo que sucede cuando tu PCB tiene muchas capas!
Al tener más capas en una PCB, el paquete Gerber también aumenta. Una placa de seis capas incluye archivos para el cobre superior, cuatro capas internas y el cobre inferior, además de los archivos para la máscara de soldadura, la serigrafía y las capas de pasta. ¡Algunos diseños muy complejos también tienen 20 capas o más! Cada uno necesita su propio archivo Gerber.
Cómo el número de capas afecta la capacidad de diseño
Estas capas adicionales ofrecen más espacio para el enrutamiento. Esto permite acercar las piezas y crear circuitos más complejos. Las capas internas se pueden usar como planos especiales para la alimentación y la tierra. Esto mejora la calidad de la señal y ayuda a eliminar el ruido eléctrico.
Diferencias de rendimiento según el número de capas
Un mayor número de capas permite un enrutamiento de impedancia controlado, una mejor distribución de la potencia y una mayor integridad de la señal. Sin embargo, incrementa el coste, el tiempo de fabricación y la complejidad del diseño. Debe seleccionar el número de capas según los requisitos eléctricos, no según preferencias arbitrarias.
Extensiones comunes de archivos de capas Gerber
| Tipo de capa | Extension | Significado |
| Cobre superior | .GTL | Capa superior de Gerber |
| Fondo de cobre | .GBL | Capa inferior de Gerber |
| Máscara de soldadura superior | .GTS | Máscara de soldadura superior Gerber |
| Máscara de soldadura inferior | .GBS | Máscara de soldadura inferior Gerber |
| Serigrafía superior | .GTO | Superposición superior de Gerber |
| Serigrafía inferior | .GBO | Superposición inferior de Gerber |
| Pasta de soldadura superior | .GTP | Gerber Top Paste |
| Pasta de soldadura inferior | .GBP | Pasta de fondo Gerber |
| Esquema del tablero | .GKO | Gerber Keep-Out |
| Archivo de taladro | .DRL / .TXT | Datos de perforación |
Extensiones estándar
Las extensiones estándar de la industria indican la identidad de la capa. Por ejemplo, GTL indica el cobre superior, .GBL el cobre inferior, .GTS la máscara de soldadura superior, .GBS la máscara de soldadura inferior, .GTO la serigrafía superior y .GBO la serigrafía inferior. Las capas internas utilizan .G1, .G2, .G3, etc.
Extensiones de capa de KiCad
Al exportar capas Gerber desde KiCad, el software utiliza extensiones descriptivas. Estas son .F.Cu para cobre frontal, .B.Cu para cobre posterior, .F.Mask para máscara de soldadura frontal y .B.Mask para máscara de soldadura posterior. Esta convención de nomenclatura mejora la legibilidad, pero difiere de los estándares tradicionales.
KiCad utiliza un sistema de nombres muy lógico que incluye el nombre de la capa directamente en la extensión.
- Cobre: .F.Cu, .B.Cu
- Máscara para soldar: .F.Máscara, .B.Máscara
- Serigrafía: .F.SilkS, .B.SilkS
- Cortes de borde: .Cortes de borde
Extensiones de capa de Altium Designer
Altium generalmente sigue el estándar Protel pero utiliza .GM1, .GM2, etc., para Capas mecánicas. Generalmente se utiliza .GM1 para el contorno del tablero en lugar de .GKO.
Extensiones de capa de Eagle
La exportación de capas Gerber de Eagle utiliza .cmp para el cobre superior, .sol para el cobre inferior, .plc para serigrafía y .stc para máscara de soldadura. Estas extensiones provienen de la terminología antigua de PCB.
- Cobre superior: .cmp
- Cobre inferior: .Sol
- Serigrafía superior: .Sociedad Anónima
- Máscara de soldadura superior: .stc
Extensión genérica .GBR
Algunos programas exportan todas las capas con extensiones genéricas .gbr. Para identificar las capas, se basan en los nombres de archivo, no en las extensiones. Este enfoque requiere una organización cuidadosa de los archivos y una nomenclatura clara para evitar confusiones.
Debido a la confusión causada por todas estas diferentes extensiones, la industria creó Gerber X2.
- La extensión: Cada archivo termina en .GBR.
- Cómo funciona: La información sobre qué “es” la capa en realidad está escrita como metadatos dentro del archivo.
- Beneficio: No es necesario preocuparse por las extensiones: el software del fabricante lee las etiquetas internas para identificar las capas automáticamente.
Análisis de capas Gerber
Uso del software Gerber Viewer
Las herramientas gratuitas de visualización de capas Gerber le permiten inspeccionar sus archivos antes de la fabricación. Estas aplicaciones muestran capas individuales o vistas combinadas, lo que le ayuda a verificar la intención del diseño. Entre las opciones más populares se incluyen los visualizadores de archivos Gerber en línea y las aplicaciones de escritorio descargables.
Proceso de inspección capa por capa
Debe examinar cada capa por separado. Por ejemplo, verificará el ancho de las trazas, las holguras y la ubicación de las características. Compruebe que las capas de cobre contengan el trazado previsto, que las máscaras de soldadura tengan las aberturas adecuadas y que el texto serigrafiado sea legible y esté correctamente posicionado.
Comparación de capas para la alineación
La alineación de las capas Gerber es fundamental para las placas funcionales. Utilice el visor para superponer varias capas y comprobar que los pads estén alineados con las capas de cobre y máscara de soldadura, que las vías conecten las capas deseadas y que los orificios de perforación estén correctamente centrados en los pads.
Identificación de funciones de capa
A veces se reciben archivos Gerber con nombres poco claros. Un editor de capas Gerber ayuda a identificar las funciones de las capas examinando su contenido: las capas de cobre contienen trazas y almohadillas, las máscaras de soldadura muestran aberturas negativas, la serigrafía muestra texto y gráficos.
Visualización 2D vs. 3D
Los visores Gerber avanzados ofrecen visualización 3D, mostrando su placa tal como se verá una vez fabricada. Esta perspectiva ayuda a identificar problemas de espacio libre, conflictos entre componentes y aspectos estéticos invisibles en las vistas 2D.
Problemas comunes relacionados con las capas
Capas requeridas faltantes
El problema más común es la falta de capas Gerber en el paquete de fabricación. Los fabricantes no pueden continuar sin los archivos de contorno de la placa. La falta de archivos de máscara de soldadura o de perforación genera ambigüedad sobre sus intenciones. Antes de enviar el paquete, verifique que incluya todas las capas esenciales.
Polaridad de capa incorrecta
Los errores de polaridad de capa ocurren cuando las capas positivas se exportan como negativas o viceversa. Este error suele afectar las capas de máscara de soldadura, donde una polaridad incorrecta crea placas con una cobertura de máscara invertida: recubriendo donde debería abrirse y abriéndose donde debería recubrir.
Capas desalineadas
Las capas Gerber que no coinciden con los diferentes puntos de origen causan desalineación. Esto ocurre cuando algunas capas hacen referencia a un sistema de coordenadas mientras que otras utilizan orígenes diferentes. Como resultado, las almohadillas de cobre no se centran bajo las aberturas de la máscara de soldadura o los orificios perforados no se encuentran en sus posiciones previstas.
Nombre de capa incorrecto
Los nombres de archivo ambiguos causan confusión y posibles errores de fabricación. Cuando los fabricantes no pueden determinar qué archivo representa cada capa, la producción se detiene a la espera de una aclaración. Utilice convenciones de nomenclatura claras y estándar para evitar estos retrasos.
Confusión entre máscara de soldadura y capa de pasta
Los diseñadores a veces confunden la máscara de soldadura con las capas de pasta, enviando una cuando los fabricantes necesitan la otra. La máscara de soldadura define el recubrimiento permanente de la placa, mientras que las capas de pasta crean plantillas temporales para el ensamblaje. Ambas cumplen funciones completamente diferentes.
Mejores prácticas para la gestión de capas Gerber
Verificar que se incluyan todas las capas necesarias
Antes de enviar los archivos, cree una lista de verificación de las capas necesarias. Los requisitos mínimos incluyen el cobre superior, el contorno de la placa y la lima de perforación. Las placas de dos capas añaden cobre inferior y, por lo general, ambas máscaras de soldadura. Los diseños SMT requieren capas de pasta. Las placas multicapa necesitan todas las capas de cobre internas.
Uso de convenciones de nombres consistentes
Adopte un esquema de nombres claro y aplíquelo de forma coherente en todos los proyectos. Incluya la función de la capa y, si es necesario, el nombre del proyecto en cada nombre de archivo. Esta práctica evita confusiones al trabajar con varios diseños simultáneamente.
Directrices de documentación de capas
Cree un archivo de texto simple que incluya todas las capas Gerber incluidas, con sus descripciones. Este archivo Léame ayuda a los fabricantes a verificar que recibieron los paquetes completos y a comprender cualquier nomenclatura no estándar que haya empleado.
Comunicación de los requisitos de capa a los fabricantes
Contacte a su fabricante antes de finalizar las capas Gerber para la fabricación de PCB. Cada instalación tiene preferencias diferentes en cuanto a formatos de archivo, nombres y organización de paquetes. Cumplir con sus requisitos evita retrasos en la fabricación.
Controles de calidad antes del envío
Cargue su paquete Gerber completo en un visualizador y realice comprobaciones exhaustivas. Verifique que las dimensiones de la placa coincidan con su diseño. Confirme que todas las capas estén correctamente alineadas. Compruebe que las aberturas de la máscara de soldadura expongan los pads previstos. Asegúrese de que el texto serigrafiado no se superponga a los pads ni sobresalga de los bordes de la placa. Revise los orificios de perforación para comprobar que los tamaños y la ubicación sean correctos. Estas comprobaciones detectan la mayoría de los problemas de las capas Gerber antes de que afecten a la producción.
Conclusión
Cada capa Gerber tiene una función específica en la fabricación y el ensamblaje de PCB. Los archivos Gerber de cobre superior e inferior definen las vías conductoras. Las capas de máscara de soldadura protegen el cobre y exponen los puntos de conexión importantes. Las capas de serigrafía guían el ensamblaje y el mantenimiento. Las capas de pasta permiten la aplicación automatizada de la soldadura. Los archivos de perforación especifican las interconexiones entre capas. En conjunto, estas capas en formato Gerber proporcionan a los fabricantes instrucciones completas para construir sus placas.
