你必須了解的重要 PCB 設計檔案類型
2 分鐘
訂購印刷電路板（PCB）時，必須提供關於電路板設計與規格的精確且詳細資訊。因此，特定的 PCB 檔案格式是必要的。唯有完整的 PCB 檔案，才能順利進行製造。設計 PCB 並傳達設計決策時，需依賴電路圖設計、物料清單（BOM）、PCB 佈局與疊構設計資訊等檔案。
為了確保 Allegro、Altium Designer、KiCAD 與 Eagle 等各種電子設計軟體之間的互通性，業界發展出一套統稱為 Gerber 的檔案集合。
Gerber 檔案在 PCB 設計中的重要性：
Gerber 檔案讓我們無需依賴特定設計軟體即可理解 PCB 設計，因此學習 Gerber 檔案格式已成為現今高度相關的議題。以下為三大原因：
1- 標準化： PCB 檔案格式將設計資料的傳達方式標準化，確保製造商以一致且通用的方式接收所需資訊。
2- 詳細資訊： PCB 檔案包含電路板佈局的詳細資訊，如元件擺放、電氣連線走線、層疊結構、鑽孔及其他關鍵細節，這些細節對精準製造至關重要。
3- 相容性： 不同的 PCB 設計軟體會產生各自格式的檔案，而製造商通常使用多種設計工具，因此標準格式可確保相容性並降低錯誤機率。
線上訂購 PCB 所需的檔案：
僅需提供 CAD 光圈檔即可下單，內容包含疊構層、鑽孔、防焊層與絲印層資訊。BOM（物料清單）則有助於使用者後續組裝 PCB。
CAD 光圈檔：
格式為 RS-274X（Gerber x1）、Gerber x2、IPC-2581、ODB++。
BOM（物料清單）：
常用格式有 TXT、PDF、CSV、XLSV，通常為 Excel 檔。若需由製造商組裝，則須提供 Centroid 資料檔，以便其組裝電路板。
Centroid 檔：
常用格式有 TXT、PDF、CSV、XLSV，通常為 Excel 檔，亦稱 CPL（Component Placement）或 PNP（Pick-And-Place）檔。
以下列出設計者線上訂購 PCB 時最常採用的檔案格式，讓我們了解這些檔案及其內容。首先討論：
1. 什麼是 PCB Gerber 檔？
2. 什麼是物料清單（BOM）？
3. 什麼是 Centroid 檔？
什麼是 PCB Gerber 檔？
PCB Gerber 檔是一種標準格式，用於向製造商傳達印刷電路板（PCB）佈局的詳細資訊。Gerber 檔又稱「photo plot」，通常以 274D 與 274X 格式呈現，作為圖形與資料轉換及 PCB 製造之間的媒介。
內容涵蓋 PCB 每一層的資料，如銅線、防焊層、絲印與鑽孔（如上圖）。Gerber 檔對於精準的 PCB 製造至關重要，可確保設計規格被正確傳達與理解，並用於製作生產所需的光罩，是 PCB 生產的關鍵環節。欲了解如何從這些檔案製造 PCB，請參閱 JLCPCB 發布的 PCB 製造流程詳細指南。
標準 Gerber 格式類型：
PCB 設計中使用的標準 Gerber 格式主要有兩種：
1- RS-274D： 較舊且基礎的格式，需額外光圈檔定義各特徵的形狀與尺寸，使用上較不便且易出錯。隨著電子產品發展，RS-274D 已逐漸被淘汰，並衍生出改良版 RS-274X。
2- RS-274X： 擴充 Gerber 格式為業界標準，內嵌光圈定義並支援多層，提供詳盡完整的 PCB 設計，因其功能提升與易用性而成為首選格式。
99% 的 PCB CAD 軟體支援將設計轉換為 Gerber 格式（RS-274D 或 RS274X）。雖然鑽孔檔通常非 Gerber 格式，但仍需作為生產資料的一部分。鑽孔檔一般為 Excellon NC 鑽孔格式，指示製造商應鑽孔的位置。
產生鑽孔檔常為獨立流程，缺鑽孔檔是最常見的訂單問題之一，因此當製造商要求 Gerber 檔時，建議習慣一併匯出鑽孔檔。Gerber 與鑽孔檔應打包成單一壓縮檔（JLCPCB 支援 .rar 或 .zip）。在 EasyEDA 等線上軟體中，Gerber 與鑽孔檔會一起產生，如上圖所示。
什麼是物料清單（BOM）？
物料清單是製造產品或組件所需的原材料清單。在 JLCPCB 一站式 PCB 組裝服務中，BOM 檔包含所有應由 JLCPCB 採購並焊接於板上的零件。BOM 應在 PCB 設計過程中建立與維護，以提高最終準確性。
JLCPCB 創新報價平台可讀取 BOM 檔並與主要經銷商匹配料號，數秒內即可完成報價。為達快速報價，BOM 須依 JLCPCB 格式整理（如上圖），必須包含製造商料號、位號與數量。典型的 JLCPCB BOM 應為 .xls、xlsx 或 .csv 格式，並包含：
1. 元件料號： 各零件的製造商專屬識別碼。
2. 描述： 各元件簡述，如電阻、電容、IC 等。
3. 數量： 各元件所需數量。
4. 參考位號： 標示元件在 PCB 上的位置（如 R1、C2、U3）。
5. 製造商資訊： 各元件的採購來源資訊。
若不想由 JLCPCB 組裝某些零件，請從 BOM 中移除或在「Customer Supply」欄位標註「DNP」。BOM 對採購、組裝及確保最終產品符合設計規格至關重要。
什麼是 Centroid 檔？
Centroid 是專為組裝而生的檔案，可快速編程組裝機，亦稱 Pick-N-Place、XY 資料或 Component Placement（CPL）檔。部分 CAD 工具會自動產生，部分則需手動調整後再輸出。Centroid 檔描述所有表面貼裝零件的位置與方向，包含參考位號、X/Y 座標、旋轉角度與板面（Top 或 Bottom）。通孔零件也會列出，協助工程師在 DFA 審查時定位，並設定拾放機進行自動組裝。典型的 JLCPCB Centroid 檔應為 .xls、xlsx 或 .csv 格式，並包含：
1. 位號： 參考位號（RefDes）用於識別零件。與 BOM 不同，每個位號須獨立一行並含座標。
2. XY 座標： 零件位置，X 與 Y 座標應分欄，並盡可能以零件中心為原點。
3. 旋轉值： 元件在 PCB 上的方向／旋轉角度（0 至 360 度），僅供參考，可能需調整。
部分軟體因通孔零件不由拾放機貼裝，故不將其列入 Centroid 檔，而由組裝人員手焊。
其他檔案格式及其優缺點：
另有兩種廣為人知的 PCB 檔案格式（IPC-2581 與 ODB++），與 Gerber 不同，各有優缺點：
1. IPC-2581 檔案格式：
IPC-2581 為產業標準、供應商中立、開放式 XML 格式，由 IPC（國際電子工業聯接協會）制定，提供統一方式共享 PCB 設計資訊，簡化設計到製造的轉移。主要特點如下：
- 資料完整： 包含設計資料（佈局、走線、焊墊、過孔、疊構）、元件資料（位號、料號、座標）、網表與鑽孔資料。
- XML 基礎： 人類可讀且易於機器解析，提升靈活性與擴展性。
- 雙向溝通： 便於設計端與製造端資料往返，改善整體流程。
- 支援先進技術： 支援 HDI、軟硬結合板與嵌入式元件等先進 PCB 技術。
2. ODB++ 檔案格式：
ODB++ 由 Valor（現為 Mentor Graphics 旗下）開發，為全面且廣用的格式，旨在將所有必要資訊整合至單一階層式檔案或資料集。詳述如下：
- 資料整合完整： 包含設計資料、網表、元件資訊、鑽孔資料、組裝資料、製造資料與測試資料。
- 單一檔案： 將所有 PCB 設計與製造資料整合至單一包裝，簡化資料管理並降低多檔處理錯誤風險。
將 PCB 檔案轉換為 Gerber 格式的優勢：
將 PCB 檔案轉為 Gerber 與鑽孔檔可讓製造更順利。然而，許多電子工程師在交檔給工廠前，不會先轉出鑽孔與 Gerber 檔，而是直接提供原始檔案。由於電子與 PCB 工程師對 PCB 的理解不同，製造商轉出的 Gerber 可能與您的預期有落差。
舉例：
若您設計 PCB 後直接提供原始檔而非 Gerber，特殊需求如元件名稱顯示、批號、絲印設定可能被鎖定，僅製造商可修改。若自行轉出 Gerber 檔即可避免此類問題。
所有檔案格式綜合比較：
1. Gerber 檔（.gbr 或 .ger）：
Gerber 檔為 PCB 製造資料標準，包含各層資訊，如銅線、焊墊、防焊與絲印。
用途： Gerber 檔為 PCB 製造必備，通常由設計端產生並提供給製造商生產電路板。
2. Excellon 檔（.drl）：
Excellon 檔包含 PCB 上孔位與尺寸資訊，用於控制鑽孔機。
用途： Excellon 檔在製造過程中精準控制鑽孔與挖槽。
3. ODB++（Open Database Design++）：
ODB++ 為智慧型統一 PCB 製造格式，包含完整設計資訊，如層、鑽孔、疊構、元件與組裝細節。
用途： ODB++ 簡化 PCB 佈局軟體與製程間的溝通，提供製造與組裝的完整資料集。
4. IPC-2581：
IPC-2581 為強大的 XML 製造格式，涵蓋完整設計與製造資訊，包括疊構、元件、網表、組裝與製造細節。
用途： IPC-2581 提供全面統一的資料格式，簡化設計、製造與組裝間的資料交換。
PCB 設計工具專屬格式（如 Altium Designer、Eagle、KiCad）。
結論：
各 PCB 設計軟體皆有專屬專案格式，用於儲存專案、庫與設計，副檔名可能為 .pcb、.sch、.lib 等。
須注意，雖然這些格式對設計與製造皆重要，Gerber 與 Excellon 主要用於製造階段；而 ODB++ 與 IPC-2581 等統一格式則囊括完整設計與製造資料，便於設計與製造間無縫整合。
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