cad 如何gbr

将计算机辅助设计软件（CAD）中的设计数据转换为光绘机格式（Gerber）是连接电路设计与物理制造的关键桥梁。本文旨在深入剖析这一转换流程，涵盖从前期设计规范检查、图层映射规则，到使用集成工具或独立软件生成标准光绘文件集的具体步骤。我们将系统性地探讨转换过程中的核心参数设置、常见陷阱规避以及最终输出的文件验证方法，为电子工程师与设计人员提供一套从图纸到工厂的完整、可靠且高效的实践指南。

       在现代电子产品的研发与制造流程中，计算机辅助设计软件（CAD）扮演着从概念构思到详细绘图的灵魂角色。然而，当精美的电路图或印制电路板（PCB）布局设计完成后，如何将其准确无误地交付给制造工厂，使之转化为一块实体电路板，则是另一个至关重要的环节。这其中，将CAD设计数据转换为光绘机格式（Gerber），即业界通称的“出光绘文件”，是承上启下的核心技术步骤。这个过程并非简单的文件另存为，它涉及设计意图的精确转译、制造工艺的深度理解以及一系列严谨的标准化操作。

       光绘格式是一种由格柏科学仪器公司（Gerber Scientific Instruments）创立并已成为电子行业事实标准的矢量图像格式，专门用于描述印制电路板的各层图形数据，如导线、焊盘、丝印、阻焊等。制造厂商使用光绘文件驱动光学绘图仪或激光直接成像设备，来生产用于后续蚀刻、钻孔、电镀等工艺的菲林或直接成像在覆铜板上。因此，生成正确、完整且符合工厂要求的光绘文件集，是保证电路板制造质量与设计一致性的第一道生命线。

理解光绘文件的核心构成与标准演进

       在深入探讨转换方法之前，必须先理解光绘文件本身。一份完整的印制电路板制造数据包，远不止一个文件。它通常是一个包含多个文件的集合，每个文件对应电路板的一个特定图层或功能信息。例如，顶层布线层、底层布线层、顶层阻焊层、底层阻焊层、顶层丝印层、钻孔参考图、钻孔数据文件等。早期的光绘格式标准，即RS-274-D标准，其文件包含图形命令和光圈定义，二者相互依赖，容易出错。而目前广泛采用并强烈推荐的是RS-274-X标准（常被称为“扩展光绘格式”），它将光圈表内嵌在文件内部，使得每个文件独立且不易产生歧义，极大地提高了数据交换的可靠性。

转换前的关键准备：设计规则检查与制造工艺考量

       直接从计算机辅助设计软件中输出光绘文件是危险的。一个负责任的转换流程始于输出前的彻底核查。首先，必须在计算机辅助设计软件环境中执行彻底的设计规则检查，确保没有未连接的网络、间距违规、短路风险等电气和物理错误。其次，需要与您的制造厂商沟通，明确其工艺能力与具体需求，例如最小线宽线距、孔径公差、阻焊桥宽度、丝印文字高度等。这些制造约束应作为设计规则的一部分，在布局阶段就予以满足，并在输出前进行复核。

主流计算机辅助设计软件中的光绘输出模块详解

       几乎所有专业的电子设计自动化软件都内置了强大的光绘文件生成功能。以几款主流工具为例：在奥腾设计软件（Altium Designer）中，通过“文件”菜单下的“制造输出”选择“光绘文件”即可启动设置对话框；凯登斯设计系统（Cadence Allegro）则通过“文件”->“导出”->“光绘”路径进入；而对于使用西门子电子设计自动化（Siemens EDA，前身为Mentor Graphics PADS或Xpedition）的用户，流程通常位于“文件”->“导出”或专门的制造输出菜单下。虽然界面各异，但其核心设置逻辑相通。

图层映射：定义设计数据到光绘文件的对应关系

       这是转换过程的核心设置步骤。您需要为计划输出的每一层光绘文件，指定其对应的设计图层。例如，将“Top Layer”映射到名为“GTL”的光绘文件以表示顶层布线；将“Top Solder Mask”映射到“GTS”表示顶层阻焊开窗。通常，软件会提供预设的映射模板，但必须根据实际设计所用层和厂商要求进行核对与调整。一个复杂的多层板可能需要映射十几甚至几十个图层，包括电源平面、内电层、钻孔引导层、板外形层等。

光圈表的处理与嵌入策略

       如前所述，强烈建议使用RS-274-X格式，它要求将光圈表嵌入每个光绘文件中。在输出设置中，务必选择“嵌入光圈”或“RS-274X”格式选项。光圈定义了绘制图形时所使用的各种形状和尺寸的“笔刷”，如圆形、矩形、椭圆形等。现代计算机辅助设计软件通常能自动从您的设计元素（如焊盘、导线）中提取并生成所需的光圈列表，无需手动创建。

设置正确的绘图参数：单位、格式与偏移量

       精度是光绘文件的命脉。在输出对话框中，必须准确设置“单位”，通常为英寸或毫米，需与设计时使用的单位一致。“格式”指的是坐标数据的数值格式，常见如“2:5”表示整数部分2位，小数部分5位。格式设置必须提供足够的精度以描述设计中的最小特征，设置过低会导致圆整误差，设置过高则文件冗长。此外，“偏移量”或“原点”设置决定了光绘文件坐标系的原点位置，一般应与设计原点或板框的某个角点对齐，并告知制造厂。

钻孔数据的同步输出：不可或缺的环节

       光绘文件描述的是二维平面图形，而电路板上的孔（通孔、盲埋孔）则需要额外的数据。除了可能生成一张钻孔参考图（通常为光绘格式，显示孔的位置和符号）外，最关键的是输出一个独立的钻孔数据文件，通常采用Excellon格式。该文件包含了每个孔的坐标、孔径尺寸和钻孔工具码。输出时需确保钻孔文件与光绘文件使用相同的单位和坐标原点，并且孔径定义准确无误，特别是区分镀铜孔和非镀铜孔。

板外形与加工图的清晰定义

       电路板的最终轮廓形状必须由一个单独的图层（如“Mechanical 1”或“Board Outline”）清晰地定义，并输出为独立的光绘文件。该轮廓必须是闭合的图形。有时，还需要输出包含尺寸标注、特殊加工要求（如槽孔、斜边）的加工说明图，这些信息可以放在另一层光绘文件或单独的文档中，确保制造厂能完全理解您的物理设计要求。

负片与复合图层的特殊处理

       对于电源平面或大面积覆铜层，设计中可能使用负片显示方式（即显示掏空区域）。在输出光绘时，必须明确该层是正片还是负片。输出为光绘文件后，负片数据将以极性码进行区分。务必在输出设置中正确指定极性，并在提供给厂商的文件清单中明确标注，否则会导致灾难性的制造错误。同时，注意检查是否有图层需要叠加输出，例如阻焊层可能需要结合焊盘层和规则定义来生成最终的开窗图形。

生成文件后的第一重自查：使用光绘查看器

       文件生成完毕，绝不意味着工作结束。必须使用专用的光绘文件查看软件，对输出的每一个文件进行仔细检查。流行的查看器如格柏查看器（GC-Prevue）、华秋DFM等，可以分层显示、叠加比对、测量距离、检查孔径。重点检查：各层对齐是否准确；焊盘与阻焊、焊盘与钻孔的对位；丝印文字是否清晰且未压在焊盘上；板外形是否正确；有无多余的图形碎片或缺失的元素。

创建清晰的文件包与说明文档

       将生成的所有光绘文件、钻孔文件以及其他相关文件（如拼板图、阻抗说明、物料清单）打包压缩。同时，务必附上一份详细的“读我”或“制造说明”文本文件。该文档应列出所有文件的名称、对应的图层描述、使用的单位格式、正负片信息、板材要求、表面工艺、特殊工艺指示等。清晰的文档能极大减少与工厂的沟通成本，避免误解。

与制造厂商的协同验证

       在正式投板前，将文件包发送给制造厂商进行预审是一个极佳的习惯。许多工厂提供免费的工程文件检查服务。他们的工程师会从可制造性角度审核您的文件，可能会发现您自查时忽略的潜在问题，如铜皮太窄易断裂、隔离环过小、孔距违反设备能力等。根据他们的反馈进行修改，可以显著提高首次打样的成功率。

处理复杂设计：盲埋孔与高密度互连技术

       对于采用盲孔、埋孔等高密度互连技术的复杂电路板，光绘输出需要更加精细的管理。每一对特定的起始层和结束层都需要独立的钻孔文件来描述。在图层映射时，必须确保为这些特殊的钻孔层创建对应的钻孔数据文件，并在说明文档中清晰地阐述其层次关系。叠加检查时，要特别关注这些微孔与各内电层之间的对位和隔离情况。

脚本与批处理：提升重复性工作效率

       对于需要频繁输出光绘文件的工程师或团队，可以利用计算机辅助设计软件提供的脚本或批处理功能，将上述复杂的设置步骤保存为配置文件或脚本。这样，在每次新项目输出时，只需加载配置并做微调，即可快速生成符合公司或厂商规范的标准文件集，既能保证一致性，又能大幅提升效率，减少人为操作失误。

标准化的价值：建立内部输出规范

       在一个设计团队或公司内部，建立一套标准的光绘文件输出规范至关重要。该规范应明确规定文件命名规则、必须包含的图层列表、单位格式、钻孔文件格式、检查流程清单以及说明文档模板。标准化不仅能保证交付给任何厂商的文件质量稳定可靠，也便于内部知识传承和新员工快速上手。

从光绘到更现代的数据交换格式

       尽管光绘格式仍是当前制造端最普遍接受的标准，但行业也在向更智能的数据格式演进，例如开放制造数据交换格式。该格式由印制电路板解决方案联盟开发，它在一个压缩包内包含了光绘、钻孔、网表、物料清单、装配图等所有信息，且各文件间具有关联性，能支持更复杂的制造和装配分析。了解并适时采用这类新格式，有助于对接更先进的制造资源。

总结：将严谨流程内化为职业习惯

       将计算机辅助设计数据转换为光绘文件，本质上是一场关于精确与严谨的实践。它要求设计者不仅是一名电路创作者，更要成为一名懂得制造语言的翻译者。从前期检查、精确映射、参数设置，到输出后多重验证与协同沟通，每一个环节都容不得半点马虎。掌握这套完整的流程与方法，并把它内化为一种职业习惯，是每一位追求卓越的电子工程师与设计者确保其设计意图被百分百还原于实物之上的基本素养，也是连接虚拟设计与现实世界之间最坚实可靠的桥梁。