PCB制造基础——设计的可制造性
什么是Geber文件？
Gerber是PCB设计工具所支持的一种用于生产制造的文件格式CAM（computer-aided manufacturing）。文件包含了PCB各层铜的描述。目前，Geber主要用来控制光绘机制作PCB layout关于走线，固定孔和过孔的图像。Geber文件每一个特定扩展名的文件对应PCB中的一层。
| 扩展名 | PCB对应的层 |
|---|---|
| .cmp | Top copper |
| .sol | bottom copper |
| .stc | Top Soldermask |
| .sts | Bottom Soldermask |
| .plc | Top Silkscreen |
| .pls | Bottom Silkscreen |
另外，Geber通常支持Gerber RS-274D和Gerber RS-274X两种格式。前一种是较老的格式，每一层对应两个文件，后一种是较新的格式，每一层对应一个文件，当然，现在一般都用最新的。
什么是Drill文件？
Drill文件就是钻孔文件。Geber文件除上述所说还需提供一种附加的钻孔文件，就是所谓的NC (Numeric Controlled) Drill。钻孔文件通常用来确定钻孔放置的位置和尺寸。我们或许听说过Excellon文件，其实就是Excellon公司设备支持的钻孔文件。
利用Eagle生成Geber文件
- 在Eagle控制面板打开PCB layout (.brd)文件；
- 在工具栏选择CAM Processor工具或者选择File » CAM Processor打开CAM Processor对话框；
- 选择File » Open » Job浏览到EAGLE cam文件夹。选择gerb274x.cam并点击Open；
- 如下图，点击Process Job按钮生成Geber文件。
嗯，好了，Geber文件已生成。
生成钻孔文件
- 在工具栏选择CAM Processor工具或者选择File » CAM Processor打开CAM Processor对话框；
- 选择File » Open » Job浏览到EAGLE cam文件夹。选择excellon.cam并点击Open；
- 软件会自动抓取 44 Drills和45 Holes的相关信息，只需点击Process Job按钮生成钻孔文件即可。
在工程目录下，扩展名为.drd的文件即为所生成的文件。
物料清单需要包含什么信息？
- 参考编号（Reference Designator）
- 元件值（Component Values）
- 订购码（Manufacturer’s Part Number，由元件分销商提供的元件唯一的识别码）
- 数量（Quantity）
- 描述（Description，有利于精确查找）
- 生产商（Manufacturer Name）
- 封装类型（Package Type）
- 放置方式（Placement Method，通孔安装还是表贴安装？）
- 元器件在顶层还是底层？（Top/Bottom）
去哪里买元器件
这里给出几个参考网站。
至于选择那个分销商网站，完全取决于个人的喜好了。但是建议尽量在同一家分销商购买，理由就是便捷，及时，便宜。
创建物料清单的几点建议
- 尽可能的详细；
- 确保元器件可以获得；
- 对改动进行追踪。能够使文件更精确和具有时效性。
使用ULP创建BOM清单
- 从控制面板打开原理图文件；
- 在工具栏选择ULP工具，并选择bom.ulp文件；
- 会弹出EAGLE: Bill of Material对话框，里面列出了原理图中所有原器件及其相关数据，选择好输出格式，点击Save…按钮。
重要的事情，越详细越好，精准是非常重要的。
利用Make功能创建BOM
在Eagle较高的版本Autodesk EAGLE Version 8.0含有Make功能。Make功能能够更方便的将所有的生产文件放在一个地方。当你使用这个功能时，设计文件会被上传到Circuits.io,可以用浏览器访问Geber，PDF和BOM。下面说一下如何上传和下载BOM。
- 在控制面板中打开PCB layout文件；
- 点击Make按钮打开EAGLE: Autodesk Export to Manufacturing对话框；
- 输入工程名并勾选.brd和.sch文件前Upload复选框，并勾选同意服务条款。然后点击Upload Design按钮；
- 上传过程中会打开一个浏览器窗口，会显示Circuits.io接口中完成的设计。这里在右上角选择Bill of Materials图标；
- 然后会看到BOM被显示在了浏览器窗口中，点击Download CSV下载即可。
设计文件的审查
- Geber文件的验证。检查Geber与设计文件里是否存在错误。
- 对各个文件单独检查。对文件的数量和其扩展名进行检查。然后对各个文件的内容打开看一下。
- Geber文件并没有说明每层的顺序，所以需要对此向工厂说明。
- Geber并没有包含电气连接的信息，只是铜箔形状定义的一些数据。如果需要在制造过程中进行裸板测试，就需要提供网表文件。
- Geber文件没有包含钻孔尺寸及位置信息。钻孔尺寸和位置信息被定义在了NC Drill文件里。但这个文件的比例和Geber并不是一样的，所以生成时要注意。否则，会乱掉。
- Geber不包含元件信息。元件信息被包含在BOM表里。所以Geber和BOM都很重要的，任何问题都会带来制造上的麻烦。
- Geber分辨率的问题。当前Geber的标准(RS-274-X)能够达到的分辨率是0.01mil，虽然很小了，但在布线拐角或铺铜时仍有可能超过这些限制。实际铜箔或走线的制造是带有间隙的。
Geber虽然有限制，但仍就是工业标准。若何进行大致的检查？这里使用了Circuits.io里的Geber Viewer。具体步骤为：
- 在控制面板里打开PCB layout文件；
- 在工具栏点击Make按钮，打开Eagle: Autodesk Export to Manufacturing对话框；
- 在浏览器中会打开Circuits.io接口。选择右上角的Layer Stack来访问Geber层；
- 同样，勾选在.sch和.brd文件浅的Upload复选框，并同意服务条款。然后选择Upload Design按钮。
现在就可以在Circuits.io里打开Gerber文件了。也可以同时和Eagle里的PCB进行对比。 - 在Eagle PCB里选择层设置图标。
- 会打开Display对话框。选择None按钮关闭所有层。然后选择与Circuits.io里对应的层，比如丝印层是你想比照的层，就可以选择21层和25层。
- 层选择完成后，点击Apply按钮，PCB里就只会显示当前层。
完成上面的操作后，就是比对了。比如丝印一致吗？铜箔样式一样吗？阻焊层呢？如果有不一致，就需要修改PCB并重新上传比较。
当然，如果不想上传，也可以使用Gerber Viewer软件。既有收费版本也有免费版本，这里给出一些参考：
- Windows – Viewplot Gerber Viewer
- Mac – MCN Gerber Viewer
- Linux –Gerbv Gerber Viewer
DFM问题的检查。这里主要检查设计的可制造性的问题，比如丝印放在焊盘上或者开路的问题。
DFM又叫Design for Manufacturing，即设计的可制造性。它基于PCB的设计理论，即使PCB能够被制造。不同的生产商有不同的标准，基于设备和处理工艺的不同。但是还是有一些通用的DFM准则的，包括：
- 元器件方向（Component Orientation）。相似的元器件方向要一致，有利于进入焊接炉焊接，从而避免了虚焊和短路。
- 丝印放在了焊盘上（Silkscreen On Pads）。这样会使元器件焊接变的困难，所以需要仔细检查。
- 环路（Open Loops）。
- 酸角（Acid Traps）。酸角指的是PCB上小于90度的尖锐的走线。酸角容易在PCB被清理时携带化学物质，从而导致后期铜线与基板的脱离。现如今这不是一个大问题，可以和厂商确认一下是否有走线角度的指南。
- 桥接（Solder Bridges）。检查并确保焊盘和阻焊间有足够的间距，否则很容易造成焊盘的桥接。为了防止桥接的产生，需要再次确认焊盘是否依据数据手册使用了正确的尺寸以及焊盘和阻焊间是否留有足够的间距。
DFM（Design for Manufacturing）是PCB设计与制造领域的单独的分支，这里只是简单地做了一下描述。现在大多数厂商都会免费的提供DFM检查。比如Advanced Circuits公司，就提供了 FreeDFM™ File Check服务来检查PCB设计数据的制造性问题。
将设计文件打包成ZIP文件发给加工厂。
首先，说一下邮件。对于成千上百个设计都用邮件来传递消息，包含反复的更新，版本跟踪，恐怕邮件是无穷无尽的。所以现如今都采用将所需文件压缩成zip压缩包并上传的方式。通常压缩包里包括：
- Geber文件。PCB各层的铜皮样式。
- 钻孔文件。钻孔的样式与尺寸。
- 说明文件（readme.txt）。包含的文件及其描述，联系方式等。
当然，这是最基础的。强烈建议检查一下是否还需要其它附加信息。若果厂商既进行裸板制造，又进行器件安装，还需要为其提供BOM清单。最好的办法就是将设计文件上传到类似于Google Drive或者Dropbox这样的存储系统以共享你的设计文件。这样只需向厂商提供下载链接，由其自行下载需要的文件。对于设计者和制造者，这样的方式有利于文件保存组织与管理。
参考文章