Os arquivos Gerber são arquivos gráficos vetoriais individuais. Eles definem a aparência da sua placa de circuito impresso (PCB). Os arquivos Gerber especificam aspectos físicos como trilhas de cobre, máscaras de solda e serigrafia. Os fabricantes de PCBs utilizam esses arquivos para controlar cada etapa da produção. Você visualiza essas camadas empilhadas de cima para baixo, com as camadas inferiores espelhadas para uma fabricação precisa.
Arquivos individuais para cada camada
Cada componente real da sua placa de circuito impresso (PCB) precisa de seu próprio arquivo Gerber. Por exemplo, você precisa de arquivos separados para a camada de cobre superior, a camada de cobre inferior, a tinta para as máscaras de solda, as letras brancas da serigrafia e as camadas de pasta de solda. Se a sua PCB for multicamadas, você também precisará de arquivos para as camadas de cobre internas! Cada camada individual é um arquivo separado. Isso ajuda a fábrica a trabalhar em cada componente individualmente.
Visualizando camadas Gerber
Ao visualizar esses arquivos usando um visualizador online específico, o software os exibe empilhados de cima para baixo. É como olhar através de uma placa de vidro transparente! Essa visualização ajuda a verificar se os pads, vias e trilhas estão alinhados corretamente em todas as camadas. Isso é muito importante antes de enviar os arquivos para a fábrica para produção.
Imagens de Camada Positiva vs. Negativa
Os arquivos Gerber utilizam imagens positivas ou negativas. As camadas positivas mostram a presença de cobre como áreas preenchidas — comum em camadas de cobre onde trilhas e pads aparecem sólidos. As camadas negativas funcionam de forma oposta — áreas preenchidas indicam ausência. Os arquivos Gerber da camada de máscara de solda utilizam imagens negativas, o que significa que as regiões preenchidas representam aberturas onde o cobre permanece exposto.
Convenções de nomenclatura de camadas e extensões de arquivo
As extensões de arquivo Gerber padrão seguem padrões previsíveis. O cobre superior geralmente usa .GTL, o cobre inferior usa .GBL e as máscaras de solda usam .GTS e .GBS. Diferentes ferramentas de software empregam convenções de nomenclatura variadas — as camadas Gerber do KiCad usam um esquema, enquanto as camadas Gerber do Altium seguem outro. Compreender essas convenções evita confusão ao organizar seu pacote de fabricação.
Camadas de Cobre
Camada Superior de Cobre
A camada Gerber de cobre superior contém todos os elementos condutores da superfície superior da sua placa. Isso inclui trilhas de sinal, pads de componentes, áreas de cobre e as porções superiores dos furos de passagem. Ao exportar as camadas Gerber, o arquivo GTL define onde o cobre permanece após a corrosão.
Camada inferior de cobre
A camada Gerber de cobre inferior espelha a função da camada superior, mas para a parte de baixo da placa. Essa camada aparece invertida horizontalmente quando vista de cima. Todas as trilhas, pads e preenchimentos de cobre da parte inferior estão localizados nessa camada.
Camadas de Sinal Interno
As placas multicamadas incluem arquivos Gerber de camadas internas entre as camadas de cobre superior e inferior. Essas camadas transportam sinais adicionais ou fornecem espaço de roteamento dedicado. Você as designa como G1, G2, G3 e assim por diante, com base em sua posição na pilha. Cada camada de sinal interna requer seu próprio arquivo Gerber para fabricação.
Planos de energia e terrestres
Os planos de alimentação e de terra frequentemente utilizam imagens negativas. Nesses arquivos Gerber da camada interna, as áreas preenchidas representam a remoção de cobre, e não a presença do mesmo. Esse formato negativo descreve com eficiência grandes áreas de cobre com folgas para vias e trilhas.
O que as camadas de cobre contêm
Todas as camadas de cobre descrevem quatro tipos principais de características. Trilhas são as linhas estreitas que conectam os componentes. Pads fornecem pontos de montagem para os terminais dos componentes e juntas de solda. Vias criam conexões elétricas entre as camadas. Áreas maiores preenchidas com cobre são destinadas à distribuição de energia, planos de aterramento ou gerenciamento térmico.
Camadas de máscara de solda
Camada superior da máscara de solda
O arquivo Gerber da camada superior da máscara de solda descreve a aplicação da camada protetora na superfície superior da placa. O objetivo dessa camada é evitar pontes de solda durante a montagem e proteger as trilhas de cobre contra oxidação e danos físicos.
Camada inferior da máscara de solda
A máscara de solda inferior funciona de forma idêntica à camada superior, mas protege a parte de baixo. Ambas as camadas da máscara de solda seguem a mesma convenção de imagem negativa.
Compreendendo o conceito de imagem negativa
As camadas de máscara de solda confundem muitos projetistas porque utilizam imagens em negativo. As áreas preenchidas nos seus arquivos Gerber de máscara de solda indicam aberturas — locais onde a máscara de solda não será aplicada. Essas aberturas expõem o cobre para a fixação de componentes e pontos de teste.
Explicação das aberturas da máscara de solda
Aberturas na máscara de solda aparecem sempre que sua placa requer cobre exposto. Os pads dos componentes precisam de aberturas para soldagem. Os pontos de teste requerem aberturas para acesso das pontas de prova. Os conectores de borda precisam de cobre exposto para acoplamento. Seu software de projeto gera automaticamente essas aberturas com base na localização dos pads e vias.
Cores e acabamentos da máscara de solda
Embora os arquivos Gerber definam os locais de abertura, os fabricantes determinam a cor e o acabamento separadamente. O verde continua sendo a cor de máscara de solda mais comum, embora os fabricantes ofereçam opções em vermelho, azul, preto, branco e outras cores. A estrutura do arquivo Gerber permanece idêntica, independentemente da escolha da cor.
Camadas de serigrafia
Camada superior de serigrafia
A camada Gerber superior da serigrafia contém as marcações impressas visíveis na placa finalizada. Essa camada geralmente aparece em branco ou amarelo em placas verdes, mas pode variar de acordo com a cor da máscara de solda escolhida.
Camada inferior de serigrafia
A serigrafia inferior tem a mesma função que a serigrafia superior, mas aparece na parte de baixo. Muitos designs de um só lado omitem completamente essa camada, pois ela não oferece nenhuma função prática.
Conteúdo da serigrafia
A camada Gerber da serigrafia é muito importante para os técnicos de montagem.
Esta camada contém muitas coisas, como:
- Os nomes das peças, como R1, C2 e U3.
- Indicação de polaridade para diodos e capacitores.
- O pino 1 indica a posição dos chips principais.
- O logotipo da própria empresa.
- E instruções sobre como montar o tabuleiro.
Por que a serigrafia inferior aparece espelhada?
Ao visualizar as camadas Gerber de cima para baixo, a serigrafia inferior aparece invertida horizontalmente. Esse espelhamento garante que o texto seja lido corretamente ao virar a placa fisicamente.
Quando as camadas de serigrafia são opcionais
É possível fabricar placas de circuito impresso (PCBs) sem serigrafia. Projetos simples, placas com espaço limitado ou produtos em que as marcações comprometem a estética podem dispensar a serigrafia por completo. Os fabricantes aceitam projetos sem serigrafia sem problemas.
Camadas de pasta de solda
Camada superior de pasta
A máscara de pasta superior em formato Gerber define as aberturas do estêncil para a aplicação automatizada de pasta de solda. Essa camada aparece apenas em projetos que utilizam a tecnologia de montagem em superfície (SMT).
Camada de pasta inferior
A camada de pasta inferior funciona de forma idêntica à camada de pasta superior, mas define as aberturas do estêncil para os componentes SMT do lado inferior.
Objetivo na fabricação de estênceis
Os fabricantes usam arquivos Gerber de máscara de pasta para criar estênceis de metal e plástico. Na montagem de PCBs, os fabricantes alinham o estêncil à placa. Em seguida, aplicam a pasta de solda através das aberturas, depositando-a sobre as ilhas de solda.
Diferenças de tamanho entre as aberturas da pasta de solda e da máscara de solda
As aberturas da camada de pasta de solda geralmente são ligeiramente menores que as aberturas correspondentes da máscara de solda. Essa redução controla o volume de pasta de solda, evitando o excesso que poderia causar pontes. Alguns projetos dividem grandes áreas de contato em várias aberturas menores para reduzir ainda mais o volume de pasta.
Aplicações de montagem SMT
Apenas placas que requerem montagem automatizada precisam de camadas de pasta de solda. Projetos com componentes PTH (through-hole) ou protótipos montados manualmente podem omitir essas camadas. Ao criar arquivos Gerber para produção SMT, sempre inclua ambas as camadas de pasta de solda se houver componentes em ambos os lados.
Camadas de perfuração e roteamento
Limas de brocas para furos passantes revestidas
Os arquivos de furação PTH especificam a localização e o tamanho dos furos metalizados. Esses furos recebem revestimento de cobre durante a fabricação, criando conexões elétricas entre as camadas. Terminais de componentes, vias e pontos de teste utilizam furos metalizados.
Limas de broca para furos passantes sem revestimento
Os arquivos de furação NPTH definem furos que permanecem sem revestimento. Furos de montagem, furos para ferramentas e recursos mecânicos normalmente usam furos sem revestimento para evitar conexões elétricas indesejadas.
Por meio de camadas de perfuração
Os furos de interconexão aparecem no seu arquivo de furação PTH, mas têm uma função específica: interconexão de camadas, e não montagem de componentes. Seus arquivos Gerber definem os tamanhos das ilhas de interconexão nas camadas de cobre, enquanto as camadas de furação especificam o diâmetro do furo.
Dados de perfuração cegos e enterrados
Projetos multicamadas avançados podem incluir vias cegas ou vias enterradas. Estes exigem dados de perfuração especiais que especificam quais camadas cada via conecta, aumentando a complexidade e o custo de fabricação.
Limas de perfuração NC vs. Limas Gerber
As informações de perfuração tradicionalmente usam o formato Excellon em vez do formato Gerber. Esses arquivos .drl ou .txt usam sintaxes diferentes, mas servem ao mesmo propósito: informar às máquinas de perfuração onde criar os furos e qual o tamanho da broca a ser usada.
Explicação do formato Excellon
O formato Excellon lista as coordenadas de perfuração e as atribuições de ferramentas em texto ASCII. Cada número de ferramenta corresponde a um diâmetro de broca específico. O formato de arquivo data de máquinas de perfuração CNC mais antigas, mas continua sendo o padrão da indústria.
Camadas Mecânicas e de Documentação
Camada de contorno do quadro
A camada de contorno da placa define as dimensões físicas e o formato da sua placa de circuito impresso (PCB). Sem essa camada, os fabricantes não conseguem determinar o caminho de roteamento das placas individuais a partir dos painéis de produção. Esse arquivo Gerber geralmente tem a extensão .GKO ou .GM1.
Camadas mecânicas para ranhuras e recortes
As camadas mecânicas descrevem características não elétricas, como ranhuras de montagem, recortes grandes para displays ou conectores e formatos complexos de placas. Você inclui essas camadas no seu pacote de fabricação juntamente com as camadas Gerber padrão.
Camada de exclusão
As camadas de exclusão definem áreas restritas onde componentes ou roteamento não podem existir. Embora seja principalmente uma regra de projeto, os fabricantes podem solicitar essa camada para entender as restrições de montagem ou os requisitos de layout do painel.
Camadas de documentação
As camadas de documentação fornecem informações legíveis por humanos que não são usadas diretamente na fabricação. Elas podem incluir indicações de dimensões, notas ou instruções de montagem que complementam as informações da serigrafia.
Camadas de desenho de perfuração
Os desenhos de furação mostram a localização, o tamanho e o tipo dos furos em um formato visual que os engenheiros podem interpretar facilmente. Essa camada complementa os arquivos de furação legíveis por máquina, ajudando os fabricantes a verificar o posicionamento dos furos antes da produção.
Notas e instruções de fabricação
Você pode incluir instruções especiais de fabricação como camadas de texto ou desenho. Essas notas especificam materiais, acabamentos, requisitos de teste ou outros detalhes de fabricação não capturados nas camadas Gerber padrão.
Camadas Gerber especializadas
Camadas de montagem
As camadas de montagem exibem os contornos dos componentes, os identificadores de referência e as informações de posicionamento. Embora semelhantes à serigrafia, as camadas de montagem servem para a fabricação, e não para a marcação final da placa. Normalmente, você as exporta separadamente das camadas Gerber padrão.
Camadas de corte/vinco
As camadas de corte em V definem onde os fabricantes devem marcar a placa para facilitar a separação dos painéis. Esses cortes angulares permitem quebrar as placas ao longo de linhas predeterminadas sem a necessidade de fresagem.
Camadas de Dedos de Ouro
Os conectores de borda exigem camadas de ouro entre os contatos, especificando quais terminais recebem revestimento de ouro duro. Esse acabamento especializado proporciona resistência superior ao desgaste em conectores que são acoplados repetidamente.
Camadas de revestimento de borda
As camadas de revestimento de borda identificam as bordas da placa que necessitam de revestimento de cobre. Essa técnica cria superfícies condutoras ao longo dos perímetros da placa para blindagem ou continuidade elétrica.
Camadas de Pontos de Teste
As camadas de pontos de teste identificam pads ou vias específicos designados para testes automatizados. Essas informações ajudam os fabricantes a programar dispositivos de teste e máquinas de teste de ponta de prova móvel.
Contagem de camadas e complexidade de PCB
Arquivos Gerber para PCB de camada única
Projetos de camada única não exigem muitos arquivos Gerber. Por exemplo, geralmente incluem uma camada de cobre, uma máscara de solda, serigrafia opcional, contorno da placa e arquivo de furação. Consequentemente, as placas simples têm custo menor e podem ser produzidas mais rapidamente.
Arquivos Gerber para PCB de dupla camada
As placas de dupla camada adicionam cobre na camada inferior, máscara de solda na camada inferior e, opcionalmente, serigrafia na camada inferior ao conjunto de arquivos. Essa configuração é adequada para a maioria dos projetos de hobby e comerciais de baixa complexidade.
Arquivos Gerber para PCB multicamadas
Agora, vamos falar sobre o que acontece quando sua placa de circuito impresso tem muitas camadas!
Quando você tem mais camadas em uma placa de circuito impresso (PCB), o tamanho do seu pacote Gerber também aumenta. Uma placa de seis camadas possui arquivos para a camada de cobre superior, quatro camadas internas e a camada de cobre inferior, além dos arquivos para a máscara de solda, serigrafia e pasta de solda. Alguns projetos muito complexos chegam a ter 20 ou mais camadas! Cada uma delas precisa de seu próprio arquivo Gerber.
Como a quantidade de camadas afeta a capacidade de projeto
Essas camadas extras oferecem mais espaço para roteamento. Isso significa que você pode aproximar os componentes e criar circuitos mais complexos. As camadas internas podem ser usadas como planos especiais para alimentação e terra. Isso melhora a qualidade do sinal e ajuda a reduzir ruídos elétricos.
Diferenças de desempenho com base na quantidade de camadas
Um maior número de camadas permite roteamento de impedância controlado, melhor distribuição de energia e integridade de sinal aprimorada. No entanto, isso aumenta o custo, o tempo de fabricação e a complexidade do projeto. A seleção do número de camadas deve ser baseada em requisitos elétricos, e não em preferências arbitrárias.
Extensões comuns de arquivos Gerber Layer
| Tipo de camada | Extensão | Significado |
| cobre superior | .GTL | Camada superior Gerber |
| Cobre de fundo | .GBL | Camada inferior Gerber |
| Máscara de solda superior | .GTS | Máscara de solda superior Gerber |
| Máscara de solda inferior | .GBS | Máscara de solda inferior Gerber |
| Serigrafia superior | .GTO | Sobreposição Gerber Top |
| Serigrafia inferior | .GBO | Sobreposição inferior Gerber |
| Pasta de solda superior | .GTP | Pasta de dente Gerber |
| Pasta de solda inferior | .GBP | Pasta para o fundo de Gerber |
| Esboço do Quadro | .GKO | Gerber Keep-Out |
| Arquivo de treino | .DRL / .TXT | Dados de perfuração |
Extensões padrão
Extensões padrão da indústria identificam a camada. Por exemplo, GTL indica a camada de cobre superior, .GBL a camada de cobre inferior, .GTS a máscara de solda superior, .GBS a máscara de solda inferior, .GTO a serigrafia superior e .GBO a serigrafia inferior. As camadas internas usam .G1, .G2, .G3 e assim por diante.
Extensões de Camada do KiCad
Ao exportar camadas Gerber do KiCad, o software utiliza extensões descritivas. Estas são: .F.Cu para cobre frontal, .B.Cu para cobre traseiro, .F.Mask para máscara de solda frontal e .B.Mask para máscara de solda traseira. Essa convenção de nomenclatura melhora a legibilidade, mas difere dos padrões tradicionais.
O KiCad utiliza um sistema de nomenclatura muito lógico que inclui o nome da camada diretamente na extensão.
- Cobre: .F.Cu, .B.Cu
- Máscara de solda: .F.Máscara, .B.Máscara
- Serigrafia: .F.SilkS, .B.SilkS
- Cortes de borda: .Cortes.de.borda
Extensões de Camada do Altium Designer
A Altium geralmente segue o padrão Protel, mas usa extensões .GM1, .GM2, etc., para Camadas MecânicasNormalmente, usa-se .GM1 para o contorno da placa em vez de .GKO.
Extensões de Camada Eagle
A exportação de camadas Gerber do Eagle usa .cmp para cobre superior, .sol para cobre inferior, .plc para serigrafia e .stc para máscara de solda. Essas extensões têm origem em terminologias mais antigas de PCBs.
- Cobre superior: .cmp
- Cobre inferior: .Sol
- Serigrafia superior: .plc
- Máscara de solda superior: .stc
Extensão genérica .GBR
Alguns softwares exportam todas as camadas com extensões genéricas .gbr. Eles se baseiam nos nomes dos arquivos, em vez das extensões, para identificar as camadas. Essa abordagem exige uma organização cuidadosa dos arquivos e nomes claros para evitar confusão.
Devido à confusão causada por todas essas diferentes extensões, a indústria criou Gerber X2.
- A extensão: Todos os arquivos terminam com a extensão .GBR.
- Como funciona: A informação sobre o que a camada “é” está escrita da seguinte forma: metadados dentro do arquivo.
- Benefício: Não há necessidade de se preocupar com extensões; o software do fabricante lê as etiquetas internas para identificar as camadas automaticamente.
Analisando as camadas de Gerber
Utilizando o software Gerber Viewer
Ferramentas gratuitas de visualização de camadas Gerber permitem inspecionar seus arquivos antes da fabricação. Esses aplicativos exibem camadas individuais ou visualizações combinadas, ajudando você a verificar a intenção do projeto. Opções populares incluem visualizadores de arquivos Gerber online e aplicativos para desktop que podem ser baixados.
Processo de inspeção camada por camada
Você deve examinar cada camada individualmente. Por exemplo, verifique a largura das trilhas, os espaçamentos e o posicionamento dos elementos. Verifique se as camadas de cobre contêm o roteamento esperado, se as máscaras de solda têm as aberturas apropriadas e se o texto da serigrafia permanece legível e posicionado corretamente.
Comparando camadas para alinhamento
O alinhamento das camadas Gerber é crucial para o funcionamento correto das placas. Utilize o visualizador para sobrepor várias camadas, verificando se as ilhas de solda estão alinhadas entre as camadas de cobre e máscara de solda, se os furos de passagem conectam as camadas desejadas e se os furos estão centralizados corretamente nas ilhas de solda.
Identificação das funções das camadas
Às vezes, você recebe arquivos Gerber com nomes pouco claros. Um editor de camadas Gerber ajuda a identificar as funções das camadas examinando o conteúdo — as camadas de cobre contêm trilhas e pads, as máscaras de solda mostram as aberturas negativas e a serigrafia exibe texto e gráficos.
Visualização 2D vs. 3D
Os visualizadores Gerber avançados oferecem visualização 3D, mostrando sua placa como ela ficará após a fabricação. Essa perspectiva ajuda a identificar problemas de folga, conflitos de componentes e questões estéticas invisíveis nas visualizações 2D.
Problemas comuns relacionados à camada
Camadas obrigatórias ausentes
O problema mais comum é a falta de camadas Gerber no seu pacote de fabricação. Os fabricantes não podem prosseguir sem os arquivos de contorno da placa. A ausência de arquivos de máscara de solda ou de furação gera ambiguidade sobre suas intenções. Antes de enviar o projeto, verifique se o seu pacote inclui todas as camadas essenciais.
Polaridade da camada incorreta
Erros de polaridade de camadas ocorrem quando camadas positivas são exportadas como negativas ou vice-versa. Esse erro normalmente afeta as camadas da máscara de solda, onde a polaridade incorreta cria placas com cobertura de máscara invertida — revestindo onde deveria haver abertura e abrindo onde deveria haver revestimento.
Camadas desalinhadas
Camadas Gerber com pontos de origem diferentes causam desalinhamento. Isso ocorre quando algumas camadas referenciam um sistema de coordenadas enquanto outras usam origens diferentes. O resultado é que as ilhas de cobre não ficam centralizadas sob as aberturas da máscara de solda ou os furos não coincidem com as ilhas pretendidas.
Nomenclatura de camadas inadequada
Nomes de arquivos ambíguos causam confusão e potenciais erros de fabricação. Quando os fabricantes não conseguem determinar qual arquivo representa qual camada, a produção é interrompida até que o problema seja esclarecido. Utilize convenções de nomenclatura claras e padronizadas para evitar esses atrasos.
Confusão entre máscara de solda e camada de pasta de solda
Os projetistas às vezes confundem máscara de solda com camadas de pasta de solda, enviando uma quando os fabricantes precisam da outra. A máscara de solda define o revestimento permanente da placa, enquanto as camadas de pasta de solda criam estênceis temporários para a montagem. Elas têm funções completamente diferentes.
Melhores práticas para gerenciamento de camadas Gerber
Verificando se todas as camadas necessárias estão incluídas.
Antes de enviar os arquivos, crie uma lista de verificação das camadas necessárias. Os requisitos mínimos incluem a camada superior de cobre, o contorno da placa e o arquivo de furação. Placas de duas camadas adicionam a camada inferior de cobre e, normalmente, ambas as máscaras de solda. Projetos SMT requerem camadas de pasta de solda. Placas multicamadas precisam de todas as camadas internas de cobre.
Utilizando convenções de nomenclatura consistentes
Adote um esquema de nomenclatura claro e aplique-o de forma consistente em todos os projetos. Inclua a função da camada e, se necessário, o nome do projeto em cada nome de arquivo. Essa prática evita confusão ao trabalhar com vários projetos simultaneamente.
Diretrizes de Documentação de Camadas
Crie um arquivo de texto simples listando todas as camadas Gerber incluídas com suas respectivas descrições. Este arquivo README ajuda os fabricantes a verificar se receberam pacotes completos e a entender qualquer nomenclatura não padronizada que você tenha utilizado.
Comunicando os requisitos da camada aos fabricantes
Antes de finalizar os arquivos Gerber para a fabricação da placa de circuito impresso, entre em contato com o fabricante. Diferentes fábricas têm preferências distintas quanto a formatos de arquivo, nomenclatura e organização de pacotes. Alinhar-se aos requisitos do fabricante evita atrasos na produção.
Verificações de qualidade antes do envio
Carregue seu pacote Gerber completo em um visualizador e realize verificações minuciosas. Verifique se as dimensões da placa correspondem ao seu projeto. Confirme se todas as camadas estão alinhadas corretamente. Verifique se as aberturas da máscara de solda expõem as ilhas de solda pretendidas. Certifique-se de que o texto da serigrafia não se sobreponha às ilhas de solda nem ultrapasse as bordas da placa. Verifique se os furos de perfuração têm os tamanhos e posicionamentos corretos. Essas verificações detectam a maioria dos problemas nas camadas Gerber antes que eles afetem a produção.
Conclusão
Cada camada Gerber tem uma finalidade específica na fabricação e montagem de PCBs. Os arquivos Gerber de cobre superior e inferior definem os caminhos condutores. As camadas de máscara de solda protegem o cobre, expondo pontos de conexão importantes. As camadas de serigrafia orientam a montagem e a manutenção. As camadas de pasta permitem a aplicação automatizada de solda. Os arquivos de furação especificam as interconexões entre as camadas. Juntas, essas camadas no formato Gerber fornecem aos fabricantes instruções completas para a construção de suas placas.
