Gerber-файлы для монтажа: чек-лист, который я хотел бы получить 8 лет назад

Автор: Ефим, главный технолог Технион | Время чтения: ~10 минут
Я видел всякое. Файлы, в которых шёлкография налезает на вскрытия паяльной маски. Зеркально отражённые платы. BOM с артикулами вида «купить на Aliexpress, красненький». Однажды человек прислал мне скриншот из KiCad — буквально скриншот, JPEG, 800×600. Он спрашивал, можно ли по нему смонтировать плату.

Нельзя.

До того как стать технологом, я сам был по другую сторону: разрабатывал электронику и каждый раз ходил на поклон к производству с примерно одинаковым набором ошибок в файлах. Теперь я сам технолог — и вижу те же ошибки уже с другой стороны стола. Эта статья — тот чек-лист, который мне никто не дал тогда.

Содержание

1. Что вообще нужно подготовить
2. Gerber: типичные грабли
3. BOM: почему половина BOM-файлов бесполезна
4. Pick & Place: файл, о котором все забывают
5. Технологические поля: о чём молчат туториалы
6. Про трафарет — это не ваша головная боль, но знать надо
7. Чек-лист перед отправкой
8. Источники

1. Что вообще нужно подготовить

Для запуска контрактного монтажа технологу нужен комплект из трёх документов. Без
любого из них производство либо не запустится, либо запустится с браком.
Gerber-файлы — топология платы в формате, который понимает производственное
оборудование: слои меди, маска, шёлкография, сверловка, технологические поля.

BOM (Bill of Materials) — список компонентов с обозначениями, номиналами,
корпусами и артикулами у конкретных производителей.

Pick & Place файл (он же Centroid) — таблица с координатами и углами поворота
каждого компонента. Без него автомат не знает, куда ставить детали.
Дополнительно:

Сборочный чертёж и инструкции по THT-монтажу — если на плате есть выводные
компоненты.

2. Gerber: типичные грабли

Формат: RS-274X, не RS-274D

RS-274D (старый формат) требует отдельного файла апертур и почти не
поддерживается современным ПО. RS-274X содержит всё в одном файле и является
стандартом де-факто с конца 1990-х. Если ваша САПР экспортирует RS-274D —
найдите настройку экспорта и смените формат.

Ещё лучше — Gerber X2 (расширение IPC-2581): содержит метаданные о назначении
каждого слоя, снижает вероятность путаницы.

Набор файлов: что должно быть

Минимальный набор для двусторонней платы:

  • Верхняя медь (GTL / F.Cu)
  • Нижняя медь (GBL / B.Cu)
  • Верхняя маска (GTS / F.Mask)
  • Нижняя маска (GBS / B.Mask)
  • Верхняя шёлкография (GTO / F.SilkS)
  • Нижняя шёлкография (GBO / B.SilkS)
  • Контур платы (GKO / Edge.Cuts)
  • Сверловка (DRL / .drl)
  • Технологические поля (GM1, GM20 и др.) — подробнее в разделе 5
Типичная ошибка №1: Забытая маска

Прислать только слои меди и забыть маску. Без файла маски технолог не знает, где открытия под пайку — производство будет вынуждено делать запрос или угадывать.

Типичная ошибка №2: Непонятные имена файлов

Файлы с расширениями .art, .ph1, .ph2 без описания того, что в них. Переименуйте в понятные имена или приложите список слоёв. Я не телепат.

Единицы измерения

В Gerber есть настройка формата координат: количество знаков и подавление нулей.
Если это не совпадает с тем, что ожидает ПО — плата откроется с координатами, умноженными на 10 или 100. Выглядит корректно, просто в другом масштабе. Не
всегда сразу заметно.
Что делать:

При экспорте укажите единицы явно (мм или дюймы) и проверьте файл в стороннем просмотрщике — Gerbv, KiCad Gerber Viewer или аналогичном онлайн‑инструменте.

Маска и медь: зазоры

Стандартное раскрытие паяльной маски — с небольшим расширением относительно
площадки, обычно 0,05–0,1 мм на сторону. Важный нюанс: маска может быть и
меньше площадки — это не ошибка, а осознанное конструктивное решение. Проблема
возникает, когда маска перекрывает площадку там, где этого не должно быть.
Типичная ошибка №3: Маска закрывает паяемую площадку

Если маска полностью закрывает площадку там, где не предусмотрено конструктивно — паяльная паста просто не ляжет. Результат: непропай или слабое соединение.

Типичная ошибка №4: Виа под exposed pad без заполнения эпоксидом

Корпуса QFN, DFN, LGA имеют тепловую площадку снизу (exposed pad). Под ней делают виа для теплоотвода. Если эти виа не заполнены эпоксидом с последующей металлизацией — при нанесении паяльной пасты она частично утечёт внутрь переходных отверстий. На тепловой площадке пасты не хватит — непропай. Устройство собрано, но перегревается или сбоит. Один из самых неочевидных дефектов. Решение: заказывайте заполнение виа (plugged vias) у производителя плат, либо обсуждайте с технологом монтажа.

Шёлкография на вскрытиях — убрать

3. BOM: почему половина BOM-файлов бесполезна

Минимальный BOM — это не «резистор 10k»

Я регулярно получаю BOM примерно такого вида — и по нему невозможно ни закупить
компоненты, ни проверить, что именно монтировать:
Ref Value Package Проблема
R1 10k 0402 Нет допуска, нет MPN
C3 100nF 0402 Какой производитель?
U1 STM32 LQFP48 Какой именно STM32?
А вот как должен выглядеть нормальный BOM:
Ref Des Номинал Корпус Кол-во MPN Производитель
R1 10k 1% 0402 1 RC0402FR-0710KL Yageo
C3 100nF 16V X7R 0402 4 GRM155R71C104KA88D Murata
U1 STM32F103C8T6 LQFP-48 1 STM32F103C8T6 ST Micro
Типичная ошибка №5: Не указан допуск компонента

Стандартные допуски — 5% и 1%. Для большинства задач этого достаточно, просто укажите явно. Если в цепи нужен допуск 0,1% — это уже прецизионный эксклюзив, который стоит в разы дороже и его надо искать отдельно. Без указания допуска — получите то, что есть на складе.

Типичная ошибка №6: BOM в формате PDF или фото

Нужен Excel (.xlsx) или CSV — то, что можно открыть и обработать машиной. Перепечатывать 200 строк вручную — не в моих планах.

Компоненты под вопросом:

Если знаете, что компонент в дефиците или у него длинный срок поставки — напишите об этом сразу и укажите допустимые замены. Сэкономите время себе и нам.

4. Pick & Place: файл, о котором все забывают4. Pick & Place: файл, о котором все забывают

Самый часто забываемый файл. Люди прикладывают Gerber и BOM — и считают, что
дело сделано. Но автомат установки компонентов не может сам определить
координаты из Gerber, ему нужна отдельная таблица.
Минимальный состав файла:

Ref Des (совпадает с BOM!) • Координата X • Координата Y • Угол поворота (Rotation) • Сторона платы (Top/Bottom) Формат — CSV или ASCII-текст. Большинство САПР экспортируют автоматически.

На что обратить внимание

Угол поворота. Разные САПР считают углы по-разному — KiCad и Altium используют
разные системы отсчёта. Полярный конденсатор, установленный задом наперёд —
ещё полбеды, поймать можно. Хуже с микросхемой в симметричном корпусе.
Проверяйте ориентацию по 3D-виду платы перед отправкой файла.

Начало координат. Должно совпадать с тем, что в Gerber — обычно левый нижний
угол контура платы. Если координаты взяты из разных источников с разным origin —
всё съедет.

Совпадение Ref Des с BOM. Если в Pick & Place написано «R01», а в BOM — «R1» —
придётся сопоставлять вручную. Это время и риск ошибки.

5. Технологические поля: о чём молчат туториалы

Вот о чём в большинстве обучающих материалов не говорят — а зря. Отсутствие
технологических полей регулярно становится причиной задержки запуска.

Что такое технологические поля и зачем они нужны

Технологические поля — это дополнительные полосы материала по периметру платы
для её захвата и перемещения по конвейеру автоматической линии. Загрузчик,
установщик компонентов, печь — все эти станки зажимают плату за края. Если
компоненты расположены слишком близко к краю (ближе 3–5 мм), конвейер либо не
сможет нормально зафиксировать плату, либо повредит компоненты при захвате.
Технологические поля дают машине пустое пространство для зажима, а после
монтажа отламываются или отфрезеровываются.

Как правильно оформить

Технологические поля рисуются в технологических слоях САПР — они не входят в
производственные слои меди или маски, но передаются производству как отдельные
инструкции.

• В KiCad — слои GM1, GM2... GM20 (General Mechanical)
• В Altium — слои Mechanical
• В Eagle — слои Dimension и Milling
Типичная ошибка №7: Компоненты вплотную к краю без технологических полей

Особенно критично, когда к краю выходят разъёмы, светодиоды или другие высокие компоненты. В таких случаях либо плата не пройдёт через линию автоматически (нужен ручной монтаж — дороже), либо придётся запрашивать переработку конструкции.

Типичная ошибка №8: Технологические поля в слое меди

Если поля нарисованы в слое меди — производитель плат воспринимает их как часть рисунка, а не как технологический элемент. Используйте только механические/технологические слои.

Скрайбирование или фрезеровка?

Если плата небольшая, её обычно монтируют в панели, а потом разделяют. Два
основных метода:

Скрайбирование (V-cut) — надрез по прямой линии с двух сторон. Быстро и дёшево,
но только для прямоугольных контуров без компонентов, нависающих над линией
разрыва.

Фрезеровка — вырезание по произвольному контуру. Для нестандартных форм.
Дороже, требует технологических перемычек (tabs) для удержания плат в панели.
Совет:

Какой метод подойдёт для вашей платы — обсудите с технологом при размещении заказа. Это влияет на то, как оформить технологические слои в файлах.

6. Про трафарет — это не ваша головная боль, но знать надо

Хочу сразу прояснить момент, который вызывает путаницу.

Когда вы размещаете заказ на монтаж — вы присылаете Gerber, BOM и Pick & Place.
Вам не нужно указывать толщину трафарета, размер апертур и прочие
производственные параметры. Это головная боль технолога, не разработчика. Мы
сами разберёмся, какой трафарет нужен под вашу плату.

Но есть вещи на вашей стороне, которые напрямую влияют на результат:

Виа под exposed pad. Как описано выше — незаполненные виа под тепловой
площадкой создают проблемы при нанесении пасты. Это ваша ответственность на
этапе проектирования.

BGA на плате. Сообщите об этом при запросе — это не значит, что нужно самому
считать апертуры, но это сигнал технологу, что нужно уделить дополнительное
внимание.

Реперные знаки. Вот это точно ваша ответственность. Минимум три реперных знака
(fiducials) — круглые медные площадки диаметром 1–2 мм с открытием в маске. По
ним автомат ориентируется на плате.
Реперные знаки:

Располагайте несимметрично — чтобы нельзя было перепутать ориентацию платы при установке на конвейер. Без реперных знаков — только ручная коррекция, что медленнее и менее точно.

7. Чек-лист перед отправкой

Gerber:
  • Формат RS-274X (не RS-274D)
  • Все слои: медь (верх/низ), маска (верх/низ), шёлкография, контур, сверловка
  • Файлы названы понятно или приложен список слоёв
  • Единицы измерения указаны (мм/дюймы)
  • Файлы проверены в Gerber-просмотрщике
  • Маска открыта над паяемыми площадками корректно
  • Шёлкография не перекрывает вскрытия маски и реперные знаки
  • На плате минимум 3 реперных знака, расположенных несимметрично
  • Виа под exposed pad заполнены эпоксидом (или согласован альтернативный подход)
  • Технологические поля добавлены в механические слои (GM1, GM20 или Mechanical)
BOM:
  • Формат .xlsx или .csv (не PDF, не фото)
  • Для каждой позиции: Ref Des, номинал, корпус, MPN, производитель
  • Допуск указан явно: 5%, 1% или специальный
  • Допустимые замены для дефицитных позиций
  • Количество совпадает с фактическим числом компонентов
Pick & Place:
  • Файл приложен (не забыт)
  • Ref Des совпадают с BOM
  • Начало координат совпадает с Gerber
  • Углы поворота проверены по 3D-виду
Конструктив:
  • Указана сторона монтажа (одно- или двусторонний)
  • Компоненты не ближе 3 мм к краю — или есть технологические поля
  • Отверстия под крепёж вынесены за монтажное поле
  • THT-компоненты: есть отдельный монтажный чертёж
  • Компоненты с особыми требованиями (MSL, ESD) — отмечены
  • Тип пайки указан: свинцовая или бессвинцовая
Бесплатный DFM-анализ перед монтажом

Проверяем файлы до запуска и сообщаем о проблемах прежде, чем потратим ваше время и деньги. Занимает несколько часов — экономит недели переделок.

Источники

1. IPC-2581 — стандарт передачи данных о печатной плате (Gerber X2). IPC International.
https://www.ipc.org/ipc-2581
2. IPC-7351B — стандарт посадочных площадок для SMD-компонентов. IPC International.
3. IPC-7527 — требования к трафаретам для нанесения паяльной пасты. IPC International.
4. KiCad Documentation — форматы экспорта, механические слои GM. https://docs.kicad.org
5. Altium Designer Documentation — экспорт производственных файлов.
https://www.altium.com/documentation
6. По опыту автора: практика монтажного производства Технион, 2019–2026.

Ефим

Главный технолог Технион. Собираю платы с 2019 года, до этого — 8 лет разрабатывал
электронику и знаю, как выглядит этот процесс с обеих сторон.
Нашли ошибку или хотите дополнить чек-лист? Пишите в комментарии или на
zakaz@tech-nion.ru
Made on
Tilda