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将工作台移到(X,Y)位置,快门始终关闭。
D03(D3):
将工作台移到(X,Y)位置后,快门打开一下,曝光出一个光圈图形。
D01是画线命令。
D02是移动工作台,但不在底片上曝光出任何图形。
D01和D02好象笔式绘图仪,笔与纸做相对运动时协调笔的抬起和放下。
D03是曝光命令。
在使用D03时工作台移动中快门是闭合的,当到达指定位置后快门打开一次完成曝光动作。
D03命令适于在电路板上画大量的焊盘及过孔。
D01、D02、D03出现在(X,Y)的后面。
程序举例:
X0Y0D02*
X450Y330D01*
X455Y300D03*
将工作台移动到(0,0),快门始终关闭→从(0,0)到(450,330)画一条直线→再移动到(455,300)处曝光。
*是每一个数据块的结束符。
光圈参数D10-D999:
不同于D01、D02和D03,D10--D999不是具体的命令词。
它们只表示光圈号或绘图仪上光圈轮的位置。
早期的光孔轮有24个孔位,每一个小孔装有一个图形底片。
当轮子旋转,光透过小孔成像。
D3~D9之间的D代码只适用于特殊命令或很少见到的已被淘汰的机器。
3.M码:
文件结束代码
在文件的最后我们看到M02*。
M命令往往出现在文件的最后,M00、M01、M02分别代表不同类型的“STOP”。
M02有时出现在文件的开头。
目的是为了停止先前执行的程序。
但有些CAM软件见到在文件开头出现的M02就不会再执行后面的文件。
X,Y坐标值:
Gerber文件是由大量的坐标参数构成的,它必须通过输出端口将数据输出,所以Gerber提供几种方法将数字空间压得最小。
包括:
◆去掉小数点
◆去掉前面的0或最后的0
◆仅输出处理过的数据
去小数点法:
如果预先知道小数点的具体位置,小数点就显得不那么重要了。
所以可以预先设定小数点的位置,在使用数据时由计算机自己加入。
加工中遇到的大部分问题是初学者没有移交处理方式的某些信息。
考虑程序:
X00560Y00320D02*
X00670Y00305D01*
X00700T00305D01*
前两条命令表示工作台从00560移到00670,但00560表示什么呢?
5.6inches?
...560mil?
...56mil?
...没人能知道。
除非设计者告诉你小数点后面有3位数,或小数点前面有2位数。
这时你才能知道00560代表560mil。
Ruler1.当你发送Gerber文件时,一定要提供数据的格式。
当你接收Gerber文件时,一定要询问数据的格式。
当晚班工作时突然发现提供数据的顾客正好违反了Ruler1并且BOSS要求在明天8.am之前完成工作,怎么办?
猜呗!
5个数字表示坐标的最大可能是2.3比例。
(注:
这里的2.3是坐标格式,即坐标数值小数点前面有2位,后面有3位)为什么?
因为当前的电路板大都采用从1mil到99inches的尺寸。
推算出格式后,将图形显示出来,如果所有尺寸看起来挺正常,就可以进行加工了。
前0位省略与后0位省略:
有效数字前面的0有用处吗?
将他们除去会怎么样呢?
坐标格式定了以后,你可以从小数点后面的位数判断出坐标值的大小。
另外在不省略0的情况下需要占用48位,省去0则占用33位。
如果是省去后边的0,就必须规定从右边起第几个有效数字前为小数点。
不省略
前省略
后省略
X00700Y00305D01*
X560Y230D2*
X670Y305D1*
X700Y305D1*
X0056Y0032D2*
X0067Y00305D1*
X007Y00305D1*
Rule2.当你传送Gerber文件时,一定要指出是省略前面的0还是省略后面的0。
当你接收Gerber文件时,一定要问清楚省略的方式(省略前面的0为最常见方式)。
Modal数据坐标:
在除去小数点,省略了无意义的0以后程序就完美了吗?
不一定,当编写工作台仅在X或Y轴方向运动的程序时(一连串程序的坐标值X或Y有一个与上一行相同),将上一行不变的坐标参数再写一遍就显得实在太麻烦,为什么不记住上一行的X或Y,只写出与上一次不一样的X或Y呢?
于是就出现了优化的Modal写法。
这种光绘机存储上一个坐标值的观念被称为Modality,PCB上有上百个X或Y值相同的孔,适当的有选择的删除一些重复的信息可以减少Gerber文件所占空间的大小。
设计者不用特意强调文件是优化型的还是普通型的,因为每一个光绘机和CAM软件都兼容Modal。
Modal命令
Modalilty不但对坐标,对命令也同样有效。
例如有一组命令,当每一条都是画线段命令时就不需重复地写D01,可以让它一直生效到出现其他命令为止。
D1notmodal
D1modal
X700D1*
X730D1*
X760D1*
Y335D1*
X700*
X730*
X760*
Y335*
现在看起来好象在Gerber中应用的所有命令都应该是modal型的。
一旦发出一个命令就让它作用下去,直到下一个命令生效。
但实际上有两个例外。
有些品牌的光绘机不把D03视为modal,因为他们认为每一个曝光语句后都应加一个D03。
光圈表:
我们能看出Gerber文件自身缺少了判断性的内容。
例如缺少数据格式、单位和零省略的信息。
然而一个有经验的操作员能够通过在CAM软件上显示出的数据判断并调试出正确的格式、单位、省略信息。
尽管Gerber文件的一部分缺少的参数可以从经验中判断出来,但是关于D10~D999的光圈号具体对应什么样的图形是不可知的,所以设计者必须移交一套完整的有关于每一个光圈号信息的表单,也就是光圈表。
因为以D开头,也称D码表。
下面是一个光圈表的范例:
光圈名
形状
宽
长
翻转角度
英制
公制
D10
圆形
3.93
0.100
0.00
0.000
D11
7.87
0.200
D12
11.81
0.300
D13
15.74
0.400
D14
19.69
0.500
D15
正方形
D16
D17
D18
D19
D20
矩形
90.55
2.300
D21
Rule3.没有光圈表的Gerber文件是不能使用的。
光圈是什么:
每一个光圈的具体特征是没有理论限制的。
凡是能用于底片曝光的工具都被称为光圈。
自从这些图形符号有了标准以后,设计者可以直接传送信息以表格的方式给操作者。
光绘文件的Headers
现在的科技已经不需要再对容量作限制,为什么我们还不能将加工中必须用到的信息放入Gerber文件中呢?
想要编写一个每个光绘机都能适用的Header文件需要进行标准化的设定。
事实上Gerber文件的Header并不能建立一个公共的标准,因为每一个光绘机的生产厂家和CAM软件开发商都使用了不同的内部数据库来表示格式、单位、光圈信息,所以不同品牌的光绘机都有不同参数的Header。
如果10个光绘机和10个独立的CAM产品使用不同的开发格式,使用其中一种格式在CAM软件和光绘机中能使用的几率为1%。
当IPC-350标准出台后,开始广泛的在生产中应用。
到那时,就能安全的建立一种标准格式,
以下是一个Gerber格式文件及相应的图形:
X002Y002D02*快门关闭移至(0.2,0.2)
D11*选择光圈2
D03*用所选光圈曝光
D10*选择光圈1
X002Y008D01*快门关闭移至(0.2,0.84)
D03*用所选光圈曝光
X0104Y0084D01*快门打开移至(1.04,0.84)
D03*+用所选光圈曝光
D12*选择光圈3
X0104Y0048D02*快门关闭移至(1.04,0.48)
X0064Y0048D02*快门关闭移至(0.64,0.48)
D03*用所选光圈曝光
此数据文件的参数如下:
·
文件是用ASCII写入的
绝对坐标值
直线嵌入
2个整数位,3个小数位
省略后面的0
D10为半径0.040"
的圆光圈
D11为边长为0.080"
的正方形光圈
D12为外径为0.080"
壁厚为0.020"
RS-274X到底是什么?
如果你是一个PCB的设计者,或多或小地会听说过扩展Gerber-RS274X。
最新版本的PCB设计软件都提供RS274X输出选项或只提供RS274X选项——比如Protel99。
RS274X的优势
RS274X包含许多高级命令和控制语句,Gerber数据的生成者使用这些语句可以很精确地定义光绘——不象RS274D,除数据文件外必须附加一些关键的定义信息。
什么是RS274X
它是标准RS274D(Gerber)的一个扩展,包括:
嵌入的格式,单位和数据信息
嵌入的光圈
传统光圈的定义
胶片控制状态
在一个文件中多层的嵌入
特殊多边形的定义
在读这篇文章之前,你必须对Gerber命令有一个初步的了解。
否则,你应先浏览一下《关于Gerber》。
事实上,我们在这里提到的某些嵌入信息在RS-274D中是用得到的,尽管很少使用。
在RS-274X开始端的嵌入格式信息
RS-274X包含一个状态说明,此说明在一行中嵌入了关键的格式信息,零缺省信息及数据模式信息。
格式(X,Y)
零缺省信息(省略前面的零还是后面的零或是都不省略)
坐标(绝对坐标还是相对坐标)
其中:
L=省略前面的零
T=省略后面的零
D=明确的小当数点位置(没有零的省略)
A=绝对坐标模式
I=相对坐标模式
Nn=系列数,n是数字的位数(很少使用)
Gn=准备功能码(很少使用)
Xa=输入数据的格式(最多是5个整数位,5个小数位)
Yb=输入数据的格式
Zb=输入数据的格式(很少使用)
Dn=设计码
Mn=混合码
例,
%FSLAX24Y24*%
格式状态为省略前面的零,绝对坐标,坐标格式=2.4,即2个整数位,4个小数位。
%FSTIX44Y44*%
格式状态为省略后面的零,相对坐标,坐标格式=4.4,即4个整数位,4个小数位。
嵌入的单位
RS274X文件中坐标和光圈的单位可以是英寸或是毫米。
形式为:
%MOIN*%表示单位为英寸
%MOMM*%表示单位为毫米
图像的极性
使用老的RS274D格式,必须告诉光绘操作者胶片曝光的正负极性。
如果操作者没有注意或者弄混了,那么胶片的极性就会出错。
而在RS274X格式中,一个关于胶片极性的命令语句会出现在文件的开始端,对胶印片的极性做出定义。
%IPPOS*%-正极性(左图)
%IPNEG*%-负极性(右图)
不要将图像的极性与各个层的极性混淆,因为一个复杂的绘图文件可能由几个不同的明暗绘图块构成,然后再设置整个绘图文件光绘胶片的极性。
嵌入的光圈表
老的RS274D数据格式最主要的缺点是其中不包括光圈表,所以不得不产生一个光圈表文件,如下所示:
光圈定义表
D-code形状X方向尺寸Y方向尺寸
D10圆形0.010
D11正方形0.030
D12长方形0.0600.020
D13散热盘形0.050
D14椭圆形0.0600.025
一些光圈的形状很好理解-圆形,正方形和长方形。
但是后两者就不太好理解了,必须经过光绘操作者的译解,如下所示:
最基本的散热焊盘---旋转的散热焊盘---方的散热焊盘
用274D格式,建立一个精确的散热焊盘光圈对绘操作者来说是费时费力的工作,而且光圈库建立后必须保留好。
而用274X格式,复杂的光圈库文件是用光圈宏编写的,光绘操作者(这里当然就是指CAM软件)会不费吹灰之力自动地快速生成。
基本光圈的定义
RS274X包含有几种标准光圈,90%的曝光光圈使用的是标准光圈:
长方形
椭圆形。
多边形
这些光圈形状都是轴对称的,而且中心的开孔是圆形的或是长方形的。
标准圆光圈
%ADD{code}C,{$1}X{$2}X{$3}*%
其中
AD光圈描述参数
D{code}光圈的标号
C告诉274X这是一个圆形光圈宏
$1外径的值(英寸或毫米)
$2可选项,如果有孔的话,表示孔径
$3可选项,如有的话$2和$3表示长方形内孔的长和宽
圆光圈的实例
%ADD21C,.100*%(a)外径为0.10的光圈D21
%ADD22C,.100X.050*%(b)外径为0.10,内孔径为0.05的光圈D22
%ADD23C,.100X.050X.050*%(c)外径为0.10,内孔为边长为0.05的正方形光圈D23
%ADD24C,.100X.050X.025*%(d)外径为0.10,内孔为长为0.05宽为0.025长方形光圈D24
标准长方形光圈
%ADD{code}R,{$1}X{$2}X{$3}X{$4}*%
C告诉274X这是一个长方形的光圈宏
$1长方形光圈的X值(英寸或毫米)
$2长方形光圈的Y值
$3可选项,如有的话,$3表示圆形内孔的内径
$4可选项,如有的话,$3和$4分别代表长方形内孔的长和宽
光圈宏
简单地说,光圈宏就是以编程的方法在通用的光圈基础上构筑复杂的光圈,这是274X非常强悍的一个功能,当然它也有自己的缺点。
R274X是必要的Gerber科学标准,有的厂家生产的光绘机不能识别274X,只能识别一些属于274X子集的简单命令,象光圈宏这样的复杂光圈不能正确地译解,有的甚至根本不能译解。
因此多数PCB布线软件不能利用光圈宏。
因为散热焊盘在电源层和地层非常重要,所以这里有必要再讲一讲用简单原始的光圈构筑复杂的散热焊盘光圈宏。
宏的原始光圈
我们说宏就象是一种编程语言——复杂的光圈是由一个或多个初级光圈组成的,已知的初级光圈有:
初级光圈名初级光圈号描述与参数
圆形
(1)圆的
线矢量(2或20)起始点,宽度,旋转角度,起始点为角
中心线形(21)中心点坐标,长,宽,旋转角度,起始点为方角
左下角线形(22)左下角坐标,长,宽,旋转角度
轮廓线索(4)多组顶点坐标,最多50组
多边形(5)一般多边形有3-10个边,中心点坐标,外径,旋转角度
波形纹(6)中心点坐标,圈的数量,圈的厚度,十字线的长度,厚度及旋转角度
散热盘(7)外径,内径,十字线的厚度和旋转角度
光圈宏实例--散热盘
散热盘如此重要,它有自己的原始光圈,尽管它可以由其它的初级光圈宏来构筑。
%AMTHERM100*7,0,0,0.100,0.050,0.025,0.0*%
%ADD32THERM100*%D32光圈为THERM100光圈宏
AM光圈宏
THER100光圈宏名
*终止名
7初级光圈7,是一个散热盘
0,0中心点坐标
0.100外径
0.050内径
0.025十字线的宽度
0.0十字线的旋转角度
多层板
在PCB工业中,由各个层面的Gerber数据文件生成光绘工具是很标准的应用。
尽管给光绘机操作者的指令是人工完成的--这会给误差和失误留下一定的空间。
下面是传统的方法:
Film1:
top顶层
Targets.gbrpos
Comp.gbrpos
Padmaster.gbrpos
Film2:
bottom底层
sold.gbrpos
Film3:
vcc
Vcc1.gbrneg
Clearance.gbrneg
Traces.gbrpos
RS274X包括两个特殊命令--%LPD*%和%LPC*%,它们用来组织层内文件数据。
与IP(图象极性)配合使用,你可以很快地生成一个复杂的地线层或电源层。
在下面的实例中,你将看到LPD/LPC是如何在一个电源层很容易地画一条导线的。
在电源层上画一导线的难点在于要去除导线及与其相连焊盘周围的金属铜箔。
用标准Gerber,布线软件不得不用众多小的填充图形来填充除所去除铜箔外的整个电源布线层,其结果是将产生一个巨大笨拙的Gerber文件。
如果生成一个274X扩展Gerber文件,我们可以用LPC(明层)来画这条导线。
G04ImageParameters***
%MOIN*%
%IPNEG*%这个语句将用来翻转图像的极性,以消除用小的填充块来填充大面积的电源层。
%ADD10C,,,*%下面定义几个圆光圈和散热盘
%ADD11C...*%
%ADD12C...*%
%AMTHERMAL*%
%ADD13THERMAL*%
G04*
%LNINTERNAL_VCC*%这是一个基本的电源层,它包括明的焊盘,散热焊盘,用来定义电路板边界的外围线和导线的绝缘沟道的外轮廓。
%LPD*%表示将上面的数据暗像,胶片反像后会翻转回来。
G54D10*
data
G04NEWLAYER***
%LNTRACE_VCC*%用来定义导线及其相连的两个焊盘A和B
%LPC*%注意处理后的数据是明的或者说是反像后的
G54D12*
M02*任务结束
下面几个图形显示的就是274X数据的几个步骤
VCC层数据。
注意这里的大焊盘轮廓和宽导线边界。
内导线数据。
由于这个层面用LPC定义,所以它将被从INTERNAL_VCC数据中减去。
图像翻转前
图像翻转后
G36/G37多边形
只有较新的Gerber光绘机支持G36/G37多边形命令。
它是一个功能强大的命令语句,在末来多片模块电路描述复杂数据中有着广泛的应用。
光绘机见到G36指令后,它就会立即转换模式-忽略任何光圈设置把每一个画线命令当做多边形的边界来填充。
多光圈填充笔绘填充G36/G37多边形填充
G36/G37应用实例
G04G36/G37PolygonExample***
%IPPOS*%
%ADD10C,,,*%
%lPD*%
G54D10*选择光圈D10
G01*
G36*转换至多边形模式,光圈D10的半径和形状不起作用。
X123Y123D02*移至初始位置
X234D01*画一边界线
Y456D01*画一边界线
Y123D01*画一边界线并回到起始点
G37*结束多边形模式
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