ガーバーフォーマット

ガーバーフォーマットは、プリント基板の設計や製造で使用されるファイルフォーマットのひとつである。プリント基板のイメージ、ドリルやルーター加工のデータが格納される。プリント基板の設計工程から製造工程へデータを受け渡すファイルフォーマットの業界標準である。

ガーバーフォーマットは、ジョセフ·ガーバー によって設立されたGerber Systemsにより開発された。1998年にBarco ETSがGerber Systemsを買収、現在はUcamcoがガーバーフォーマットを引き継いでいる。Ucamco社は、ガーバーフォーマット仕様書を断続的に改訂し公開している。 現行のガーバーフォーマット仕様は、2017年3月発行のリビジョンである。仕様書は[1]からダウンロードすることができる。

当初はGerber System社の独自形式であったが業界標準として広がり、1979年に米国電子工業会でRS-274-Dとして規格となった。ガーバーフォーマットでは線や点の描画情報を持つが、RS-274-Dではその座標のみで形状の情報を持たないため、別にその情報が必要であった。また、面の定義が出来ず、面を点や線で埋めて作成するため、データ量が多大になるという問題があった。これらの欠点を改良するために登場したのが拡張ガーバーフォーマットと呼ばれるRS-274Xである。RS-274Xが登場以降はこちらのフォーマットが一般的に使われるようになり、旧版であるRS-274-Dの使用は推奨されない。

1. RS-274-D
-----------

初期のガーバーフォーマットであるRS-274-D は2D のNCマシンとも言うべきベクトル式フォトプロッターに用いるサブセットである。後に登場するRS-274Xが拡張ガーバーフォーマットと呼ばれることから、こちらは標準ガーバーフォーマットとよばれている。シンプルなASCIIフォーマットで、コマンドとX/Y座標から構成される。 D11* X1785250Y2173980D02* X1796650Y2177730D01* X1785250Y2181480D01* X1796650Y2184580D01* D12* X3421095Y1407208D03* X3422388Y1406150D03* M02*

RS-274-Dは、ベクトル式のフォトプロッターを動かす目的で1960年代～1970年代に開発されたが、現在、フォトプロッターは全てラスター式に置き換わった。RS-274-Dファイルは、それ自体が画像を描写しているわけではない。座標情報やアパーチャの定義情報は持ってはいない。座標情報やアパーチャは、プロッターを操作するオペレーターの手でマニュアル設定することが前提であった。一般的に自由書式のテキストファイルに記述し、これが「アパーチャファイル」や「ホイールファイル 」のように呼ばれていた。このアパーチャファイルは人が読むことを前提としただけで、標準規格はなかった。このため、EDAソフトウェアの比較毎もしくは設計者毎に、独自のレイアウトや独自の命名規則でアパーチャファイルを作成し、基板製造サイドではそれを解読しマニュアルで自分達のCAMシステムに入力しなければならなかった。

RS-274-Dが持つ画像化の演算子は、数が少なく、とてもシンプルなものだけだったので、人の手によって、描画  などのような複雑で厄介な基板構造化作業が不可欠であった。

RS-274-Dはベクトル式プロッターを動かすのに適し、当時の技術では制限があるが有効なフォーマットだったといえる。人手を介するワークフロー向けに設計されているので、基板設計者から製造サイドへの確実な自動データ転送には不向きであった。

RS-274-DはあくまでNCに適した規格であって、画像描写に適した規格ではなかった。従って、アパーチャファイルなしでは成り立たなかった。しかしそのアパーチャファイルに規格がなく、次第にRS-274-Dは革新が求められることになっていく。

2. RS-274X
----------

RS-274Xガーバーフォーマットは、2Dで2方向のベクトル画像を描画するフォーマット形式である。現在、PCB業界でスタンダードな画像描画フォーマットであり、確実で自動化されたワークフローが確保される。

RS-274Xは、可読なASCIIフォーマットで、コマンドと座標のシーケンスで構成される。画像の基本的な構成要素は、任意の場所でのラインドロー、定義した形状のフラッシュ、そして輪郭塗り込みである。またポジ／ネガのグラフィックオブジェクトを組み合わせることができる。

RS-274Xファイルは、基板の画像情報を持ち、他の外部ファイルが不要である。基板画像の結像処理に必要となるオペレータがプログラムされている。どのようなアパーチャ形状でも定義できる。ポジ／ネガいずれのオブジェクトでも結合させることができる。銅パターンに関しては、RS-274-Dのように「塗り」や「ベクトル埋め込み」をすることなく、指定できる。

【RS-274Xファイルの例】 G04 Shorter version of Gerber X2 Example Job 1, created by Filip Vermeire, Ucamco* %TF.FileFunction,Copper,L4*% %TF.Part,Single*% %FSLAX35Y35*% %MOMM*% %TA.AperFunction,Conductor*% %ADD10C,0.15000*% %TA.AperFunction,ViaPad*% %ADD11C,0.75000*% %TA.AperFunction,ComponentPad*% %ADD12C,1.60000*% %ADD13C,1.70000*% %SRX1Y1I0.00000J0.00000*% G01* G75* %LPD*% D10* X7664999Y3689998D02* X8394995D01* X8439999Y3734999D01* X9369999D01* D11* X7664999Y3689998D03* X8359999Y1874998D03* X9882998Y3650498D03* D12* X4602988Y7841488D03* D13* X10729976Y2062988D03* X10983976D03* X11237976D03* M02*

3. ガーバーフォーマットの使用
----------------

ガーバーファイルは、プリント基板設計用EDAやCADソフトウェアを用いて作成する。作成されたファイルは、基板製造のCAM システムに読み込まれ、基板製造プロセスの各ステップで使用するデータに編集される。また、基板の加工以外にも、基板の仕上がりを検査する自動外観検査機にも使用される。ドリル情報に使うことも考えられるが、通常、ドリル情報はExcellonフォーマットが使用される。

RS-274Xはファイル形式として完成度が高く、互換性に優れる。ただし、CADの一部には、RS-274Xの出力機能が不十分なものもみられ、出力されたファイルに文法的なエラーが見つかることがある。また、PCBの要求する仕様に対して数値精度が低すぎることで、丸め誤差のエラーが発生することがある。これについては、ガーバーの出力解像度は、CADの解像度より、少なくとも10倍は高くする必要がある。他に、一部のCADでは、エリアを埋める際にRS-274-Dの様に塗りで行ったり、パッドをアパーチャ定義ではなく塗りで作成するものがある。塗りであってもファイルとしては問題がないが、製造側で処理する際に煩雑で時間がかかってしまうため、塗りは使わないほうが良いとされる。これらの問題は、RS-274X形式の問題では、CADに起因する問題である。

RS-274Xでは、ファイルが基板のどの層を表すかという規格を設けていない。これは欠点ではなく、ファイル名で層を、ファイル拡張子でフォーマット種類(例:「.GER」=ガーバーデータ）