ガーバー形式

ガーバー形式

ファイル名拡張子	.gbr
インターネットメディアの種類	アプリケーション/vnd.gerber
統一型識別子 (UTI)	com.ucamco.gerber.image
開発者	ユーカムコ
初回リリース	1980年8月27日; 44年前 ( 1980-08-27 )
最新リリース	改訂 2023.08 2023年8月30日; 13か月前 ( 2023-08-30 )
フォーマットの種類	画像ファイル形式
標準	ガーバーフォーマット仕様
Webサイト	https://www.ucamco.com/en/gerber

ガーバー形式は、プリント基板(PCB) 設計用のオープンなASCII ベクター形式です。[1] これは、プリント基板の画像 (銅層、はんだマスク、凡例、ドリルデータなど) を記述するために PCB 業界のソフトウェアで使用される事実上の標準です。[ ² ] [ 3 ] ^{[ 4 ]} 標準のファイル拡張子はまたはです^[1]が、、やなどの他の拡張子も使用されます。これは、ガーバー レイヤー形式の仕様と、XNC ドリル ファイルや GerberJob などの関連する (ただし、普遍的にサポートされていない) 拡張機能によって文書化されており、単一のレイヤーではなく PCB 全体の情報を伝達します。 .GBR.gbr.GB.geb.gerber

ガーバーはPCB製造データに使用されます。^[5] PCBは、専用の電子設計自動化(EDA)またはコンピュータ支援設計(CAD)システムで設計されます。^[6] CADシステムは、基板の製造を可能にするためにPCB製造データを出力します。このデータには通常、各画像層(銅層、はんだマスク、凡例またはシルクなど)のガーバーファイルが含まれます。ガーバーは、フォトプロッタ、凡例プリンタ、ダイレクトイメージャー、自動光学検査(AOI)マシンなど、画像データを必要とするすべてのベアボード製造装置の標準的な画像入力形式であり、さまざまな部門で参照画像を表示するためにも使用されます。アセンブリの場合、製造データには、はんだペースト層と、ステンシルを作成してコンポーネントを配置および結合するためのコンポーネントの中心位置が含まれます。^[7]

Gerber フォーマットには、主に 2 つの世代があります。

• 拡張ガーバー、またはRS-274X。これが現在のガーバー形式です。2014年に、グラフィックス形式はグラフィックスオブジェクトにメタ情報を追加するオプションで拡張されました。属性を持つファイルはX2ファイルと呼ばれ、属性のないファイルはX1ファイルと呼ばれます。^{[8] [1]}
• 標準ガーバー、またはRS-274-D。この時代遅れのフォーマットは廃止されました。^{[9] [10] [11]}

公式ウェブサイトには、仕様^[12]、テストファイル、メモ、リファレンスガーバービューア^[13]が掲載されており、ユーザー、特にガーバーソフトウェアの開発者をサポートしています。^[1]

PCB は、専用の電子設計自動化(EDA) またはコンピュータ支援設計(CAD) システムで設計されます。 ^[6]次に、CAD システムは PCB 製造データを出力し、ボードの製造を可能にします。^[5]製造データには、各イメージ レイヤーとドリル スパン (銅レイヤー、はんだマスク、凡例、シルクなど) の Gerber ファイルが含まれます (歴史的な理由から、ドリル データもNC 形式で転送されますが、Gerber ファイルの方が品質が高いことがよくあります)。^[14]通常、これらのファイルはすべて単一のアーカイブに「圧縮」され、PCB ベア ボード製造工場に送られます。製造業者は、それらをコンピュータ支援製造(CAM) システムにロードして、PCB 製造プロセスの各ステップのデータを作成します。^[15]

.FileFunction属性は、PCBの各レイヤーを製造データ内の対応するGerberファイルにリンクするための標準化された方法です。^{[1] ：Gerberレイヤーフォーマット仕様の202308リリースのセクション5.6.3}

属性がサポートされていない場合は、非公式な方法しか利用できません。簡単な非公式な方法は、ファイル名にファイル機能を明確に表現することです。ファイル拡張子がファイル機能を示すために悪用されることもあります。たとえば、最下層には標準拡張子 .GBR ではなく .BOT を使用します。^{[10] [16]}業界では、これは不適切な方法とみなされており、エンジニアは代わりに適切な X2 属性を使用する必要があります。

PCB製造データは、すべてのレイヤーが揃っている必要がある、プロファイルレイヤーが含まれている必要があるなど、いくつかのルールに準拠する必要があります。^{[17] [18]}

CADネットリストはガーバーファイルに埋め込むことができます。^{[1] [19]}ただし、歴史的な理由から、ネットリストは電気テスト形式であるIPC-D-356Aの別のファイルで記述されることがよくあります。^[20]

材料の積み重ね、コンポーネント、仕上げは、通常、非公式のテキストファイルまたは図面で提供されます。^[21] 2018年にUcamcoは、この製造ドキュメントをカバーするためにガーバー形式の拡張仕様を公開しました。^[22]

RS-274X（拡張ガーバーまたはXガーバー）は、1998年9月に最初にリリースされました。^[1]

これは人間が読めるASCII形式です。^[23]これは、グラフィックスオブジェクトの順序付けられたストリームを生成するコマンドのストリームで構成されています。グラフィックスオブジェクトは正または負にすることができます。正しい順序で重ね合わせると、最終的な画像が作成されます。

ガーバーファイルには、外部ファイルを必要とせずに PCB レイヤーイメージの完全な記述が含まれています。PCB イメージに必要なすべてのイメージング演算子が含まれています。任意の開口部の形状を定義できます。プレーンとパッドは、標準ガーバーのようにペイントやベクター塗りつぶしを必要とせずに指定できます。(ただし、一部の実装ではペイントがまだ使用されており、それらのファイルのユーザーにとって問題があります。) ^[24]

2014年2月にリリースされたGerber X2は、画像に追加のメタデータを追加します。^{[25]属性を使用すると、Gerberファイルに}メタデータを追加できます。属性は、画像ファイルまたはその中の機能に関連付けられた情報を提供するラベルに似ています。属性によって伝達されるメタデータの例は次のとおりです。

• ファイルの機能。ファイルは上部のはんだマスク用ですか、それとも下部の銅層用ですか、など。
• ファイルによって表される部分。単一の PCB、配列、クーポンを表しますか?
• パッドの機能。フラッシュは SMD パッド、ビア パッド、フィデューシャルなどですか。

属性の詳細については、X2 FAQまたは外部リンクの紹介ビデオを参照してください。^{[1] [26] [27] [28] [8]}

2020年にGerber X3が導入されました。

仕上げ、全体の厚さ、材料などの製造文書は、別のガーバージョブファイルで指定されます。^{[1] [22]}

Gerber ファイルの例:

G04ショートバージョンは、Filip Vermeire、Ucamco が作成したサンプルジョブ 1 から取得したファイルです。*
%TF.FileFunction、銅、ボット、L4*%
%TF.ファイル極性、正*%
%TF.パート、シングル*%
%FSLAX36Y36*%
%MOMM*%
%TA.AperFunction、導体*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunction、ViaPad*%
%ADD11C,0.75000*%
%TA.AperFunction、コンポーネントパッド*%
%ADD12C,1.60000*%
%ADD13C,1.70000*%
G01*
G75*
%LPD*%
D 10 *
 X 76649990 Y 36899980 D 02 *
 X 83949950 D 01 *
 X 84399990 Y 37349990 D 01 * X 93699990 D 01 *
 D 11 *
 X 76649990 Y 36899985 D 03 *
 X 83599990 Y 18749980 D 03 *
 X 98829985 Y 36504980 D 03 *
 D 12 *
 X 460298855 Y 784148855 D 03 *
 D
 13 *
 X 107299765 Y 20629885 D 03 *
 X 109839765 D 03 *
 X 112379765 D 03 *
M02*

フォーマット仕様は公式ウェブサイトで公開されている。^{[1] [12]}

標準ガーバーは2014年に廃止されました。 1998年にはるかに高性能な拡張ガーバーが導入されて以来、すでに時代遅れとなっていました。^{[10] [11]}

標準ガーバーは、1960年代から1970年代にかけてガーバーシステムズ社がPCB業界向けのベクターフォトプロッターを駆動するために設計した数値制御（NC）フォーマットです。これは、幅広い業界の機械式NCマシンを駆動するためのフォーマットである米国電子工業会 RS-274-D仕様のサブセットでした。 ^[29]ベクタープロッターを駆動するために広く使用されました。標準ガーバーは、コマンドとXY座標で構成されたシンプルなASCIIフォーマットでした。^[30]例：

D 11 *
 X 1785250 Y 2173980 D 02 *
 X 1796650 Y 2177730 D 01 *
 X 1785250 Y 2181480 D 01 *
 X 1796650 Y 2184580 D 01 *
 D 12 *
 X 3421095 Y 1407208 D 03 *
 X 1785250 Y 2173980 D 03 *
M02*

標準ガーバーはNC標準ですが、画像記述標準ではありません。座標単位やアパーチャ定義などの重要な画像情報は標準化されていません。(アパーチャはPDFファイルのフォントに似た基本形状です。) これらは、人間が読むことを目的としたフリーフォーマットのサイドカーテキストファイルで記述され、アパーチャファイルまたはホイールファイルと呼ばれます。ホイールファイルには標準がありません。送信者と受信者は、ケースバイケースでその意味に同意する必要があります。^{[1] [30]}

標準ガーバーは、ベクタープロッターが実行できる単純なイメージング演算子（トラックの描画と開口部の点滅）のみをサポートしています。これは、効率的な PCB 製造データには不十分です。銅の流し込みは、膨大な数のトラックでペイント（ストロークまたはベクター塗りつぶしとも呼ばれます）して作成する必要があります。最も単純なパッド以外はすべて、対応する物理的な開口部を作成するコストのためにペイントされます。ペイントにより意図したイメージが作成されますが、処理に長い時間がかかり、CAM でエラーが発生しやすい手作業が必要になる非常に大きなファイルになります。^{[17] [24] [31] [32]}

標準ガーバーは、ベクター フォトプロッタと呼ばれる NC マシンを使用した手動ワークフロー向けに設計されました。プロッタ オペレータは、標準ガーバー ファイルを含む紙テープをプロッタに読み込み、マシン コンソールで座標単位を手動で設定し、付属のホイール ファイルに記述されているアパーチャ ホイールを取り付けます。(アパーチャ ホイールは、物理的なアパーチャが取り付けられた回転ディスクで、ホイールを回転させることにより、フォトプロッタは使用するアパーチャを選択します。) 標準ガーバーは、PCB 設計者と製造業者間の自動データ転送には適していません。

ガーバーファイル形式は、ベクトルフォトプロッタの先駆者である起業家で発明家のジョセフ・ガーバーにちなんで名付けられました。 ^{[33] [34]}

1980年にガーバーシステムズ社^[34]は、EIA RS-274-Dのサブセットであるガーバーフォーマットの初版を出版しました。プロットデータフォーマットリファレンスブック^[35]は、同社のベクターフォトプロッタのラインを駆動するために使用されたEIA RS-274-Dのサブセットです。このフォーマットは標準ガーバーとして知られるようになり、他のいくつかのフォトプロッタベンダーによって採用されました。標準ガーバーは、PCB製造の事実上の標準画像フォーマットになりました。

1991年、より高性能なラスターフォトプロッタが利用可能になり、ガーバー形式はポリゴン領域と「質量パラメータ」で拡張されました。これにより、ユーザーはさまざまな形状とサイズの開口部を動的に定義できるようになり、「ペイント」を必要とせずにポリゴン領域の塗りつぶしを定義できるようになりました。これはRS-274-D標準ガーバーのスーパーセットになりました。質量パラメータの開発の推進力はAT&Tによって提供されました。^[36]これにより、それぞれが特定のガーバープロッタモデル専用の入力形式ファミリが作成されました。

1998年4月、Gerber Systems Corp.はBarcoのPCB部門であるBarco ETSに買収され、現在はUcamcoと呼ばれています。 ^{[34] [37]} 1998年9月、UcamcoはRS-274X Format User's Guideを発行しました。これは、多数のモデル固有の構造を廃止し、一連の形式を単一の画像形式に統合した仕様です。この形式はExtended GerberまたはGerberXとして知られるようになりました。Extended GerberはすぐにStandard Gerberに取って代わり、 PCB画像データの事実上の標準となりました。これはPCB業界の事実上の画像標準になりました。これは「エレクトロニクス業界のバックボーン」と呼ばれることもあります。

2012年、このフォーマットは大規模な改革で全面的に見直されました。現在の慣行を確立するために、世界中から集められた10,000のファイルの代表的なライブラリが調査されました。めったに使用されない、またはまったく使用されない構造は廃止されました。解釈が不明確な構造は明確化されました。仕様書は再編成され、品質が向上しました。その結果、2012年12月から仕様の改訂版I1からI4が公開されました。その結果、PCB業界の現在のニーズに焦点を当てた、シンプルでありながら強力なフォーマットが生まれました。このバージョンのガーバーフォーマットは、UcamcoのKarel TavernierとRik Breemeerschによって開発されました。^{[1] [9] [27] [38] [39]}

2013 年 6 月、Ucamco は、画像とそのコンポーネントに添付されたメタデータを伝える画像属性を含めることができる 3 つの新しいコマンドを Gerber 形式に追加する提案を発表しました。これらのアイデアを正式な仕様にコミットする前に、Gerber ユーザーからのフィードバックを求めました。このプロセスの結果、2014 年 2 月に改訂版 J1 がリリースされ、改訂版 2015.07 までさらに改訂が重ねられました。メタデータを含めると、形式にインテリジェンスが追加されます。これは、単なる画像記述形式を本格的な PCB データ転送形式に変換します。これは2 番目の拡張と呼ばれ、 Gerber X2と呼ばれる形式になります。Gerber X1 は純粋な画像形式です。Gerber X2 は、属性が画像に影響を与えないため、X1 と完全に下位互換性があります。Gerber X2 は、Karel Tavernier、Ludek Brukner、および Thomas Weyn によって開発されました。^{[1] [40] [41] [42]}

2014年9月、UcamcoはStandard Gerberを廃止した。^{[1] [43]}

2015年8月、Ucamcoはパネル記述をより効率的にするためにネストされたステップアンドリピートとブロックアパーチャを追加したドラフト仕様を公開し、ユーザーコミュニティからのコメントを求めた。^[44]最終仕様は、かなりの意見を募った後、2016年11月に公開された。この改訂版は、Karel TavernierとRik Breemeerschによって開発された。その後まもなく、Cuprum Gerberビューアが最初の実装を開発した。^[45]

2016年7月、Ucamcoはガーバーにネットリスト情報を含める仕様草案を公開し、ユーザーコミュニティからの意見を求めた。^[46]ユーザーからの意見を受けて草案は何度も改訂され、2016年10月2日に草案が最終決定された。^{[1] [19]}

2017年3月、Ucamcoは、ユーザーコミュニティからの意見を求め、ガーバーに製造文書を含める仕様草案を公開しました。^{[47] [48]}活発な議論が行われ、草案は7回の公開改訂を経て、2018年4月初旬に最終決定されました。^[22]

2017年6月、Ucamcoは仕様を補完する無料のオンラインリファレンスガーバービューア^[13]を公開しました。このビューアは定期的に新しい機能が追加されて更新されています。^[49]

2019年10月、Ucamcoは、Gerberデータにコンポーネント情報を含めるためのドラフト仕様を公開し、ユーザーコミュニティからのコメントを求めた。この提案は既存の構文を再利用しているため、下位互換性がある。新しい構文は導入されていないが、Gerberを新しい領域に拡張しており、Gerber X3という名前が提案されている。ドラフト仕様はKarel Tavernierによって開発された。^{[50] [51] [52]}

長年にわたり、レイヤーイメージだけでなく、ネットリストやコンポーネント情報などのより多くの情報を含むフォーマットでガーバーを置き換える試みがいくつかありました。^[34]これらの試みはいずれも、フォーマットが複雑であるためか、電子機器製造業界では広く受け入れられませんでした。^[10]ガーバーは依然として最も広く使用されているデータ転送フォーマットです。^{[2] [3] [4]}

• IPC -D-350 Cデジタル形式のプリント基板の説明、1989 年。この仕様は1992 年にIEC 61182–1 として標準化され、2001 年に廃止されました。ほとんど使用されていません。
• DXF時々使用されます。これらは通常、図面として構築され、PCB オブジェクト (トラックとパッド) が失われるため、CAM で使用するのが非常に困難になります。
• PDF時々使用されます。
• DPF 形式 (現在はバージョン 7)、Ucamco の CAM 形式。時々使用されます。
• 電子設計交換フォーマット( EDIF)。ほとんど使用されません。
• ODB++、Mentor GraphicsのCAM形式。時々使用されるが、一般的な非ガーバー形式。^[53]
• GenCAM: IPC -2511A製品製造記述データおよび転送方法論の実装に関する一般要件、2000 年。ほとんど使用されません。
• GenCAM: IPC -2511B製品製造記述データおよび転送 XML スキーマ方法論の実装に関する一般要件、2002 年。ほとんど使用されません。
• 派生：IPC -2581プリント基板組立製品の製造記述データおよび転送方法に関する一般要件、2004年。あまり使用されていないが、最近注目を集めている。^[54]
• STEP AP210: ISO 10303 -210、電子アセンブリ相互接続およびパッケージ設計、第 1 版 2001 年、第 2 版 2008 年 (発行予定)

• 公式サイト

• ガーバードキュメント - Ucamco
• ガーバーファイルビューア - Ucamco
• 無料の Gerber ファイル ビューアー オンライン - HQDFM