工場は、設計プロジェクトからではなく、ファイルから基板を製造します。出力したものがそのまま製造されます。そのため、出力は設計の一工程であり、後付けの作業ではありません。この記事では、各ファイルに必要な内容、一般的なツールからの出力方法、最もよくある問題を説明します。
ファイルを一つずつ説明します
ガーバーファイル（銅箔、レジスト、シルクの画像）
ガーバーファイルは、1つの層を表す2次元画像です。層ごとに1ファイルを送ります。
- 各銅箔層（表面、裏面、すべての内層）
- 表裏のソルダーレジスト（銅が覆われずに残る開口部）
- 表裏のシルクスクリーン（印刷する文字と外形線）
- メタルマスクを自社のファイルから作る場合は、表裏のはんだペースト
- 基板外形
現行の形式である RS-274X（拡張 Gerber）、またはファイル内に層の機能を持たせることができる新しい形式の Gerber X2 を使います。アパーチャが埋め込まれていない旧形式（RS-274D）は使えません。ファイルの単位と小数桁数がファイルに設定されていることを確認してください。単位を誤って読み取ると、ファイルは10倍または25倍の大きさ、あるいはその逆の大きさで読み取られます。
次の図は、基板をファイルになる層に分解したものです。各ファイルは、1つの層だけの画像です。
- シルクスクリーン: 印刷する外形線とマークです。パッドに重ならないようにします。
- はんだペースト: メタルマスクがペーストを通す場所です。開口部はパッド上にだけあります。
- ソルダーレジスト: コーティングです。ファイルは、レジストがある場所ではなく、開いている場所を示します。そのため、開口部はパッドにあります。
- 銅: パッド、配線、ビアの周りのリングです。銅箔層ごとに1ファイルがあります。ここでは1つだけ描いています。
- ドリル: すべての穴の位置と大きさです。画像ではなく、穴の一覧です。
- 外形: 基板の端を表す1つの閉じた形状です。切り欠きと長穴は、それぞれ別の形状です。
これらのファイルは、1つのパッドで重なります。この断面図は、1組のパッドと、パッドに接する3つの層を示しています。そのため、これらは別々のファイルになっています。
- パッドは銅です。銅ファイルから来ます。
- レジストの開口部はパッドより大きく、銅の周りに裸の基板のリングが見えます。
- 2つのパッドの間のレジストは細い部分です。薄すぎて保持できない場合は失われ、はんだがパッド同士をつなぐことがあります。
- メタルマスクの開口部は、ペーストファイルから来ます。パッドより少し小さく、ペーストがパッドの内側に載ります。
- シルクはレジスト上にあり、パッドから離れています。パッド上のインクは、はんだ付けを妨げます。
ドリルファイル
ドリルデータは、すべての穴の位置と直径を一覧にしたものです。通常は Excellon 形式です。めっき穴（ビア、部品の穴）と非めっき穴（取り付け穴）は別々に送るか、ファイルでどちらかを分かるようにしてください。長穴は、工場が読み取れる形式でドリルファイルまたは外形ファイルに入れる必要があります。不明な場合は、メモで伝えてください。
基板外形
外形は、基板の端を表す1つの閉じた経路です。内部の切り欠きは、別の閉じた経路です。外形が閉じていない場合や、複数の層に描かれている場合は、確認の質問を受けることがよくあります。専用の層に、線幅1種類で描いてください。
BOM
部品の表です。参照記号（R1、C4、U2）、数量、値、フットプリント、メーカーとメーカーの型番を記載します。詳しくは、工場が購入できる BOM の書き方で説明しています。
実装座標ファイル
ピックアンドプレースファイル、またはセントロイドファイルとも呼ばれます。参照記号ごとに、X位置とY位置、回転、部品がどちらの面にあるかを示します。よくある問題が2つあります。原点が Gerber の原点と異なる場合があること、フットプリントの回転が、実装機のライブラリで使う規則と異なる場合があることです。良い BOM でも実装座標ファイルが誤っていれば、基板は誤って製造されます。工場は図がなければ判断できません。そのため、各面の実装図、または PDF も一緒に送ってください。
一般的なツールからの出力
メニュー名はバージョンによって変わります。そのため、ここでは手引きではなく、対応表として扱ってください。
| ツール | Gerber とドリル | 実装座標ファイル | BOM |
|---|---|---|---|
| KiCad | PCB エディタのプロットダイアログ（File、Fabrication Outputs、Gerbers）、次に Generate Drill Files | File、Fabrication Outputs、Component Placement | 回路図エディタから出力します。先にシンボルにメーカーと型番のフィールドを追加してください |
| Altium Designer | File、Fabrication Outputs: Gerber Files and NC Drill Files | File、Assembly Outputs: Generate pick and place files | Reports、Bill of Materials |
| Eagle（および Fusion の電子設計エディタ） | Gerber ジョブと Excellon ジョブを使う CAM Processor | 配置リストを書き出す ULP またはスクリプト | ULP または BOM 出力 |
| EasyEDA | Export、PCB Fabrication File (Gerber) | Export、Pick and Place File | Export、BOM |
出力した後は、設計ツールに含まれていない Gerber ビューアでファイルを開き、見える内容を設計と比較してください。無料のビューアで十分です。この1工程で、下記のミスの多くを見つけられます。
ファイルでよくある10件のミス
- 層が不足しています。 たとえば、裏面のレジスト、ドリルファイル、内層の1つがありません。
- 外形が開いている、または位置が誤っています。 工場が基板の端を推測しなければなりません。
- 単位または縮尺が誤っています。 基板が誤った大きさで表示されます。
- 裏面が鏡像になっています。 一部の出力設定は裏面の層を鏡像にします。1つのセットに鏡像の層とそうでない層が混ざると、裏面の銅が裏面のレジストやドリル穴と合いません。すべての層を同じ設定で出力し、ビューアで結果を確認してください。
- 穴がパッドに合っていません。 ドリルファイルの原点または形式が Gerber と異なります。
- 配線または間隔が、工程で作れる範囲より細くなっています。 製造元ごとに、配線幅、間隔、穴径、アニュラリング（穴の周りの銅のリング）に最小値があります。
- 銅が基板の端に近すぎます。 基板の端を加工すると、端に近すぎる銅が切られます。
- シルクがパッド上にあります。 パッド上の文字は取り除かれるか、パッド上のインクがはんだの濡れを妨げます。
- 細かいピッチのパッドの間にソルダーレジストがありません。 パッド間のレジストの細い部分は、薄すぎて保持できず、省略されます。そのため、はんだブリッジが起きやすくなります。
- BOM と実装座標ファイルが一致しません。 参照記号が一方にだけある、または BOM のフットプリントが基板上のフットプリントと異なります。
推測しなくて済む名前を付けてください
分かりやすいファイル名を使うか、各ファイルの名前に層、または拡張子に層が分かる単一のアーカイブを使ってください。板厚、層数、希望する表面処理を書いた短い readme を含めてください。金フィンガー、ブラインドビア、インピーダンス制御など、通常と異なる点についても希望を書いてください。
ファイルチェックで分かること、分からないこと
自動チェックはファイルを読んで、不足、不一致、工程の範囲外の点を探します。たとえば、開いた外形、鏡像になった層、パッドがない穴です。回路が動作するかどうか、選んだ部品が正しいかどうか、回路図と基板が一致するかどうかは分かりません。それは設計者と設計確認の仕事です。
ここで注文するときの表示
アップロードページに、単一のアーカイブをアップロードしてください。チェックの対象は、ファイルチェックページにあります。25件のチェックは、結果に分かりやすい言葉で名前を示します。各問題が何か所あるか、どの制限に対して測定したかも示します。適用する制限は、製造能力ページにあります。たとえば実装ファイルがまだアップロードされていないためにチェックを実行できない場合は、結果にそのことを示し、緑色のマークは表示しません。すべての注文は、生産前にエンジニアが確認します。
チェックごとに整理した設計ミスの一覧は、製造のための設計: よく見られるミスをご覧ください。