Gerber导出常见错误-NC钻孔文件与Gerber不同步
NC 钻孔文件(Excellon)独立于 Gerber 光绘文件,负责定义所有孔径、钻孔坐标、刀具信息。大量工程案例表明,很多 PCB 故障不是线路 Gerber 出错,而是钻孔文件与 Gerber 数据不同步,出现钻孔偏移、孔径放大缩小、孔盘错位,BGA 过孔孔环断裂,金属化孔没有做电镀处理。
一、原点不一致,钻孔整体偏移
Gerber 图层与 NC 钻孔文件,必须使用同一个坐标原点。很多工程师 PCB 设计时,移动板框,修改坐标原点,但是导出 Gerber 和 NC 钻孔没有同步更新原点;或者 Gerber 使用绝对原点,NC 钻孔使用相对原点,两套数据坐标基准不一致,所有钻孔整体发生偏移,过孔偏离焊盘中心,严重直接打到焊盘外侧,孔环完全消失。
该故障隐蔽性很强,源文件 DRC 检查孔环规则全部通过,但是导出之后钻孔偏移。样机小批量打样,偏移量不大,部分过孔勉强保留少量孔环,测试时可以工作;量产之后,叠加钻孔加工公差,大量过孔开路,出现间歇性失效,故障复现难度很高。
标准操作:导出 Gerber 与 NC 钻孔之前,锁定 PCB 原点;优先选择绝对坐标原点;导出钻孔文件,确认原点选项与 Gerber 保持统一;导出完成,在 Gerber 查看软件,把钻孔文件叠加到线路层,观察每一个过孔是否落在焊盘正中心,重点检查 BGA 阵列过孔。
二、钻孔文件单位、精度与 Gerber 不匹配
NC 钻孔文件拥有独立单位设置,可以选择英寸或者毫米,独立的坐标精度。很多工程师 Gerber 设置毫米 3:5 精度,NC 钻孔文件保留英寸 2:5,两套数据换算逻辑不同,所有钻孔坐标发生缩放偏移,孔径数值错误。
部分工程师只关注孔径大小,忽略坐标精度。钻孔精度不足,钻孔坐标舍入,密集 BGA 阵列孔位出现微小偏移,累积之后,边缘 BGA 过孔偏移超标。Excellon 格式,公制毫米推荐 3:4,英制 mil 推荐 2:5,和 Gerber 精度配置相互匹配。
同时需要区分镀层孔、非镀层孔。EDA 导出 NC 钻孔,必须分开输出镀层孔与非金属化孔;如果全部输出为镀层孔,结构定位孔、安装孔错误金属化,安装之后发生短路;反之,信号过孔设置成非金属化,过孔内部没有铜,信号无法连通。很多工程师导出钻孔没有区分孔属性,造成孔金属化属性批量错误。
三、槽孔、异形孔导出异常,钻孔表与实际文件不匹配
PCB 上面的长槽、矩形开槽,分为机械铣槽和钻孔组合槽。很多 EDA 软件导出 NC 钻孔,槽孔数据丢失,Gerber 机械层存在开槽轮廓,但是 NC 钻孔文件没有对应的铣槽指令。板厂拿到文件,只看到 Gerber 上的开槽线条,没有铣加工数据,无法确认是钻孔还是铣槽,只能发起工程问询,耽误交期;如果 CAM 工程师误判,直接忽略开槽,板子出来没有开槽结构,产品无法装配。
另外钻孔图表单容易出错,很多工程师输出钻孔图例图纸,钻孔表标注孔径和 NC 刀具列表不一致,图例符号混淆,板厂无法对应刀具尺寸。部分工程师直接复制旧版本钻孔表,修改 PCB 之后没有更新钻孔图表,图纸和实际钻孔文件矛盾。
四、版本错乱:Gerber 与钻孔来自不同 PCB 工程版本
项目迭代改版是高频出错场景。PCB 修改布线,调整部分孔径,重新导出 Gerber,但是忘记重新导出 NC 钻孔文件,依旧使用上一版钻孔文件。线路已经更新,钻孔数据还是旧版本,出现部分孔径不对,孔位错位。很多工程师修改 PCB 之后,只重新导出 Gerber,误以为钻孔不会变化,直接沿用旧钻孔文件,带来版本不匹配。
项目迭代的规范流程:只要 PCB 文件发生修改,无论改动大小,Gerber 文件、NC 钻孔文件全部重新导出,禁止新旧文件混用。很多研发团队出现的事故,就是线路改了,钻孔文件没有同步更新。打包输出的时候,全部文件统一时间生成,不要混用不同时间导出的文件。
五、钻孔‑Gerber 匹配完整校验方法
第一,统一原点,Gerber 与 NC 钻孔原点完全一致;第二,单位、精度两套文件严格统一;第三,Gerber 查看软件将钻孔叠加在线路层,抽样检查普通过孔、BGA 过孔、安装孔,确认孔在焊盘中心;第四,区分金属化孔、非金属化孔,核对槽孔铣槽指令完整;第五,PCB 改版,Gerber 与钻孔全部重新导出,杜绝新旧混搭;第六,核对钻孔图表与 NC 刀具清单。
