一文讲清楚PCB板的Gerber文件每一层是什么含义
一文讲清楚PCB板的Gerber文件每一层是什么含义
Gerber文件是PCB制造过程中的关键文件，它详细描述了电路板的各层图形信息。对于电子工程师来说，理解Gerber文件的各个图层及其含义至关重要。本文将从如何导出Gerber文件开始，逐步解析其各个图层的用途和特点，并通过实际图片帮助读者直观理解。
1. 如何导出Gerber文件
在PCB布局完成并经过DRC检查无误后，可以导出Gerber文件。导出时有两个主要选项：
- 一键导出：根据默认设置，将所有层和图元导出，但不包含钻孔表和独立的钻孔信息文件。
- 自定义配置：允许用户根据需要进行配置，支持钻孔信息和钻孔表，支持新增不同的配置，支持选择导出的图层、镜像等。
通常情况下，直接使用一键导出即可满足大多数需求。
2. Gerber文件分析
使用嘉立创DFM进行分析，可以查看每一层对应的含义及其在实物中的位置。
2.1. 图层表格说明
文件名 | 类型 | 备注/说明 |
|---|---|---|
Drill_PTH_Through | 金属化多层焊盘的钻孔层 | 内壁需要金属化的钻孔位置，如多层焊盘和通孔过孔 |
Drill_PTH_Through_Via | 金属化通孔类型过孔的钻孔层 | 内壁需要金属化的钻孔位置，如过孔。这个文件嘉立创使用 |
Drill_NPTH_Through | 非金属化钻孔层 | 内壁不需要金属化的钻孔位置，比如通孔(圆形挖槽区域) |
Drill_PTH_Inner1_to_Inner2 | 金属化盲埋孔类型过孔的钻孔层 | 内壁需要金属化的钻孔位置。Inner1 和 Inner2 根据盲埋孔的层类型自动变化。图中没有用到盲埋孔设计，所以没有此层的Gerber。 |
Board Outline | 边框文件 | PCB板厂根据该文件进行切割板形状，嘉立创EDA绘制的非圆形挖槽区域在生成Gerber后在边框文件进行体现 |
Top / Bottom Layer | PCB顶层/底层 | 顶层/底层 铜箔层 |
Gerber_Inner Layer1 | 内层铜箔层 | 信号层类型 |
Gerber_Inner Layer2 | 内层铜箔层 | 内电层类型的内层，在输出时是正片输出，在PCB绘制时是负片绘制(绘制的线条则不输出在Gerber) |
Top/Bottom Silk Layer | 顶层/底层 丝印层 | PCB上看到的元件编号和字符等 |
Top/Bottom Solder Mask Layer | 顶层/底层 阻焊层 | 也可以称之为开窗层（即阻焊开窗），默认板子盖油（即绿油或者其他颜色的油），在该层绘制的元素对应到顶层的区域则不盖油 |
Top/Bottom Paste Mask Layer | 顶层/底层 助焊层 | 开钢网用，用一块钢板在焊盘位置挖空，把焊盘盖在电路板上，然后方便刷锡膏的时候就只有焊盘上面有锡膏。 |
Mechanical Layer | 机械层 | 记录在 PCB 设计里面在机械层记录的信息，仅做信息记录用，生产时默认不采用该层的形状进行制造，该层仅做文字标识用。比如：工艺参数、V割路径等 |
Document Layer | 文档层 | 记录PCB的备注信息用，不参与制造生产 |
Drill Drawing Layer | 钻孔图层 | 该层不参与制造，对生成过孔的位置以做对照标识用 |
2.2. 感性分析
下面以顶层的丝印层、阻焊层、助焊层、顶层铜箔层进行分析，形成一个直观的感受。
2.2.1. 2D仿真图顶层：
2.2.2. 顶层线路层
2.2.3. 顶层阻焊层（绿色的这一些）
阻焊层其实还可以叫开窗层、绿油层，它的英文名- solder mask。它是指pcb上要铺绿油的地方，而这阻焊层使用的是负片输出，所以在阻焊层的形状映射到板子上以后，并不是上了绿油阻焊，反而是露出了铜皮。露出铜皮，我们会习惯性叫开窗。
即这张图绿色的部分不会盖上油墨，没有绿色的部分就会盖上油墨，对照仿真图也可以看出。
2.2.4. 助焊层（也叫锡膏层）（蓝色的这部分）：
蓝色的部分会刷一层锡膏，同时可以看到在同一个焊盘位置，助焊层比阻焊层要略小一点。
2.2.5. 顶层丝印层
黄色部分是丝印层。
此处要提一下底层丝印层，Gerber文件如下图所示（注意：底层丝印层在预览时看起来就是反的，这样印刷在实物上就是正的（和PCBlayout时看底层的器件和丝印都是反的是一个道理）。如果底层丝印预览时是正的（其实是不对的），那印刷在电路板上的时候就是反的）：
2.2.6. 小结
过孔层、内层、底层就不放图片展现了，大家可以打开一份Gerber文件自己进行分析（可以自己画完PCB板后导出Gerber文件，也可以问前辈要一份嘛，站在前人的肩膀上才能成长的更快。题外话题外话，哈哈）。大家Gerber分析后，可以直接打板，如果批量的还建议进行可制造性分析。
3. 不同板层Gerber的区别
对于Gerber文件，高多层PCB板的Gerber会比单双层PCB板的Gerber要多一些内层文件。
最后再简单讲一下1层，2层，4，6，8等等层电路板的区别。
首先，高多层PCB的层数通常在4层以上，甚至可以达到20层或更多。这些额外的层数允许更高的布线密度和更复杂的电路设计，适用于需要高速信号传输和高频应用的场景。相比之下，单层和双层PCB的布线密度较低，适合简单电路和低速信号传输。
其次，高多层PCB的电气性能优异。多层结构可以优化电源和地平面的设计，减少信号干扰和电磁兼容性（EMC）问题，确保信号完整性。单层和双层PCB在这方面的能力有限，通常不适用于高性能和高可靠性的应用。（在降低寄生电感和减小布线空间这一块，我喜欢用JLC的6层板的盘中孔工艺，此工艺不仅提高我的电路板性能，且不加价，大家有其他各种现在的新工艺也可以提出来，大家伙们都来学习一下）。
在热管理方面，高多层PCB也具有优势。多层结构可以通过内层设计优化散热路径，提高散热效率，适合高功率和高热量的应用。单层和双层PCB的热管理能力较弱，通常只能通过简单的散热设计来满足需求。
制造工艺方面，高多层PCB的制造过程更加复杂，需要使用层压、盲埋孔、盘中孔等先进技术，制造成本较高。而单层和双层PCB的制造工艺相对简单，成本较低，适合大批量生产和快速交付。综上所述，高多层PCB与单层、双层PCB在层数、布线密度、电气性能、热管理和制造工艺等方面都有区别。高多层PCB适用于复杂、面积小的应用，而单层和双层PCB则适用于要压缩成本的应用。
4. 最后闲谈
现在市面上啊，很多人说PCBlayout是做拉线工的活，我是不赞同的，其实我想说，拿个四层板或者6层板无脑增加电源层和地层，然后把线连通，这确实是拉线工（大家不要喷我）。但是如果在高多层板上要考虑信号完整性、电源完整性、电磁兼容、上电时序这些。或者在老板的要求下，使劲压缩成本，空间和层数都压缩（特别是消费类电子），这时候用单层板，双层板。这些对于布局布线的要求其实是很高的，技术含量不差的，你们公司负责PCBLayout的是拉线工呢，还是稳健的产品实现者？