為什麼特定檔案格式對於訂購 PCB 至關重要
2 分鐘
- PCB 檔案格式的重要性
- 廣泛採用的 PCB 檔案格式
- 什麼是 PCB Gerber 檔?
- 什麼是物料清單(BOM)?
- 什麼是 Centroid 檔?
- 其他檔案格式及其優缺點
- 將 PCB 檔案轉為 Gerber 格式的好處
- 結論
- 常見問題(FAQ)
訂購印刷電路板(PCB)時,必須提供精準且詳細的設計與規格資訊。若缺少正確的檔案格式,再出色的 PCB 設計也可能導致製造延遲、成本高昂的錯誤,甚至整批生產失敗。因此,特定的 PCB 檔案格式不可或缺。唯有具備完整的生產檔案組(包含線路圖、物料清單(BOM)、PCB 佈線與疊構資訊),製造才能順利進行。
PCB 檔案格式的重要性
為了讓 Allegro、Altium Designer、KiCAD、Eagle 等各種電子設計軟體能互通,業界發展出一套統一的檔案集合,稱為 Gerber。Gerber 檔案能在不依賴特定設計軟體的前提下,讓製造商讀懂 PCB 設計,因此學習並理解 Gerber 格式已成為今日極為重要的課題。主要原因有三:
標準化:PCB 檔案格式將設計資料的傳達方式標準化,確保製造商能以一致且全球通用的方式取得所需資訊,避免不同設計師使用不同軟體所帶來的混淆。實務上,標準化可將電子製造業的解讀錯誤降低逾 80%。
詳盡資訊: PCB 檔案內含電路板佈局的完整細節,包括元件擺放、電氣連線走線、疊構、鑽孔、防焊開窗、絲印圖例,甚至基準點。這些細節至關重要,因為銅線或鑽孔位置只要偏移 0.1 mm,整批板就可能報廢。
相容性: 不同的 PCB 設計軟體工具(如 Allegro、Altium Designer、KiCad、Eagle)會產生各自格式的檔案。製造商往往得面對來自不同客戶的數十種設計工具,因此標準格式可確保無縫相容,並大幅降低 CAM(電腦輔助製造)審核階段的錯誤機率。
廣泛採用的 PCB 檔案格式
僅需提供 CAD 光圈檔即可下單 PCB,內容涵蓋疊構層、鑽孔、防焊與絲印層。若需代工代料,則另備 BOM(物料清單)即可。
CAD 光圈檔:
格式為 RS-274X(Gerber x1)、Gerber x2、IPC-2581、ODB++。
BOM(物料清單):
常見格式有 TXT、PDF、CSV、XLSV,通常為 Excel 檔。
若要由製造商組裝 PCB,還需提供 Centroid 資料檔,以便對方快速編程貼片機。
Centroid 檔:
格式同樣多為 TXT、PDF、CSV、XLSV 或 Excel,亦稱 CPL(Component Placement)或 PNP(Pick-And-Place)檔。
以下列出設計師線上訂板時最常採用的檔案格式,並說明各檔案內容。首先介紹:
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 檔是向製造商傳達印刷電路板佈局細節的通用「語言」,又稱「底片繪圖」,可將數位設計轉換為每一實體層的精確向量資料。Gerber 檔包含銅線、防焊開窗、絲印、錫膏層等資料,基本上就是告訴工廠該在哪裡蝕刻銅箔、上防焊、印字與鑽孔。
如上圖所示,Gerber 檔涵蓋每一層的銅線、防焊、絲印與鑽孔資料,是精準生產 PCB 的關鍵,可確保設計規格被正確理解。它們用於製作光罩,是 PCB 製程中不可或缺的一環。若想了解如何從這些檔案製造出 PCB,可參考 JLCPCB 發布的詳細製程指南。
標準 Gerber 格式種類
PCB 設計中主要使用兩種標準 Gerber 格式:
1. RS-274D:較舊且基礎的格式,需額外提供光圈檔來定義各特徵的形狀與尺寸,使用不便且易出錯。隨著電子產品需求快速演進,RS-274D 已逐步被淘汰,並衍生出改良版 RS-274X。
2. RS-274X:延伸 Gerber 格式,為業界通用標準,已內嵌光圈定義並支援多層,提供詳盡且完整的 PCB 設計,是目前首選格式。
99% 的 PCB CAD 軟體皆可將設計轉為 Gerber 檔,無論 RS-274D 或 RS-274X。
鑽孔檔通常不屬於 Gerber 格式,但同樣必須提供。鑽孔檔多為 Excellon NC 格式,用於指示鑽孔位置。產生鑽孔檔常為獨立步驟,缺鑽孔檔是最常見的訂單問題之一,因此當製造商要求 Gerber 時,請習慣同時匯出鑽孔檔,並將兩者打包成單一壓縮檔(JLCPCB 支援 .rar 或 .zip)。在 EasyEDA 等線上工具中,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 應於 PCB 設計階段建立並維護,以提高最終準確度。
JLCPCB 創新報價平台可讀取 BOM 並與大型代理商匹配料號,數秒內完成報價。為達此速度,BOM 須依 JLCPCB 格式整理,如上圖所示,必須包含製造商料號、位號與用量。典型的 JLCPCB BOM 應為 .xls、.xlsx 或 .csv 格式,並包含:
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1. 元件料號:各零件的製造商唯一識別碼。
2. 描述:簡述各元件,如電阻、電容、IC 等。
3. 用量: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:零件採購來源。
若不想由 JLCPCB 焊接某零件,請自 BOM 移除或在「客供」欄標註「DNP」。BOM 對採購、組裝及確保成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,可快速編程貼片機,又稱 Pick-N-Place、XY 資料或 CPL(Component Placement)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,包含位號、X/Y 座標、旋轉角度及板面(Top 或 Bottom)。通孔零件亦會列出,便於工程師進行 DFA 審查並設定貼片機。典型的 JLCPCB Centroid 檔應為 .xls、.xlsx 或 .csv 格式,並包含:
1. 位號:識別零件的參考位號(RefDes)。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 應分欄,並盡量以零件中心為原點。
3. 旋轉值:元件放置角度(0–360°),僅供參考,實際可能需調整。
部分軟體因通孔零件不由貼片機放置,故不將其列入 Centroid,而由人工焊接。
其他檔案格式及其優缺點
另有兩種知名的 PCB 檔案格式(IPC-2581 與 ODB++),有別於 Gerber,各有優劣:
IPC-2581 檔案格式:
IPC-2581 是由 IPC(國際電子工業聯接協會)制定的開放式、供應商中立、XML 基底之產業標準。其目的在於以單一、統一的格式共享 PCB 設計資訊,簡化從設計到製造的轉移流程。
主要特色
資料完整:包含設計資料(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 基底:人類可讀且易於機器解析,提升彈性與可擴充性。
雙向溝通:便於設計端與製造端往返資料與回饋,優化整體流程。
支援先進技術:支援 HDI、軟硬結合板與嵌入式元件等先進製程。
ODB++ 檔案格式:
ODB++ 由 Valor(現屬 Mentor Graphics)開發,旨在將所有必要資訊整合至單一、階層化的檔案或資料集。以下為其詳細介紹:
主要特色:
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、製程資料與測試資料。
單一檔案:將所有 PCB 設計與製造資料打包成單一檔案,簡化管理並降低多檔作業的錯誤風險。
將 PCB 檔案轉為 Gerber 格式的好處
將 PCB 檔案轉為 Gerber 與鑽孔檔,可讓製造更順利。然而許多工程師未在送廠前完成轉換,而是直接提供原生檔案。由於電子工程師與 PCB 工程師對設計的理解可能不同,製造商轉出的 Gerber 可能與您的期待有落差。
舉例:
若您送出的是 PCB 源檔而非 Gerber,特殊需求(如元件名顯示、批號)與絲印設定可能被鎖定,僅製造商可修改。自行轉出 Gerber 即可避免此類問題。
結論
特定的 PCB 檔案格式對於下單至關重要,能標準化資料傳遞、提供詳盡資訊並確保相容。正確使用 Gerber RS-274X、結構完整的 BOM 與精準的 Centroid 檔,設計師與製造商即可每次都能準確、高效且無錯誤地完成 PCB 生產。
常見問題(FAQ)
Q:下單 PCB 建議使用哪種 Gerber 格式?
RS-274X(延伸 Gerber)為業界唯一標準且強烈建議的格式。RS-274D 已過時,不再支援。
Q:鑽孔檔是 Gerber 檔的一部分嗎?
不是。鑽孔檔(Excellon NC 格式)為獨立但必要檔案。缺鑽孔檔是最常見的訂單問題之一,請務必與 Gerber 一起壓縮上傳。
Q:BOM 檔需要哪些欄位?
至少需:位號(Designator)、描述/註解、用量、製造商料號(建議提供 LCSC 料號以加速報價)。
Q:可以送原生 CAD 檔而不轉 Gerber 嗎?
不行。請一律轉出 Gerber + 鑽孔檔。原生 CAD 檔可能導致特殊需求被誤解,並失去設計掌控權。
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