プリント基板を設計するなら、ガーバーファイルはメーカーと会話するための言語である。正しく生成すれば、基板は設計通りに製造される。間違えれば、CAMホールド、再設計、または単純に動作しない基板に直面する。本稿では、ガーバーファイルが実際に含むデータ、形式の進化、ODB++やIPC-2581などの代替形式との比較、そして製造工程を遅延させる特定のミスについて解説する。

ガーバーファイルとは？

ガーバーファイルは、PCB設計の1つの層を記述する2Dベクター形式であり、基板全体を一度に記述するわけではない。そのため、典型的な多層基板プロジェクトはガーバーファイルのセットとして出荷される。銅箔層ごとに1ファイル、ソルダーマスクごとに1ファイル、シルクスクリーン、基板外形、そしてメッキ穴と非メッキ穴用の別々のドリルファイルである。このファイルセット全体が、製造工場のCAMシステムに読み込まれ、生産のすべての段階の工具、フォトツール、機械命令を準備する。

この形式は意図的にテキストベース（ASCII）であり、ガーバーファイルは任意のテキストエディタで開いて検査できる。内部には、単位と座標形式を定義する短いヘッダと、その後に続く描画コマンドのストリームがある。各コマンドは、プロッティングまたはイメージング装置に、線を描く、移動する、または所定の座標に形状をフラッシュするよう指示する。これは形式の初期のフォトプロッター時代から使用されているのと同じロジックである。

RS-274DからGerber X2への歴史

この形式はJoseph Gerberにちなんで名付けられた。彼の会社は1960年代にベクターフォトプロッターを開拓し、1980年にEIA RS-274-D標準のサブセットとして最初のガーバー形式仕様を公開した。このオリジナル版（現在はStandard GerberまたはRS-274Dと呼ばれる）は座標とアパーチャ番号のみを記録した。番号が参照する実際の形状は別の非公式な「アパーチャ」ファイルまたは「ホイール」ファイルに存在し、設計者とメーカー間の自動データ交換を信頼性の低いものにしていた。

1998年にリリースされたRS-274X（Extended Gerber）は、アパーチャ定義をガーバーファイル自体に直接埋め込むことでこの問題を解決し、外部ファイルなしで解釈できるようにした。これにより各層ファイルが自己完結型となり、RS-274Xが現在、PCBgogoを含むほぼすべてのメーカーが期待する形式であり続けている理由である。さらに最近では、Gerber X2がRS-274Xを拡張し、各ファイルにその機能をラベル付けする属性を追加した。

ガーバーファイルの構造

すべてのRS-274Xファイルは、同じ基本的な構造に従う。測定単位（インチまたはミリメートル）と座標形式を設定するヘッダブロックに続いて、順序付けられたグラフィックオブジェクトのストリームを生成するデータブロックがある。3つのコマンドがほとんどの作業を実行する。

• D01（Draw）——「ペン」を下ろした状態で座標に移動し、トラック、トレース、または外形セグメントを作成。

• D02（Move）——描画せずに座標に再配置し、別々の形状間をジャンプするために使用。

• D03（Flash）——所定の座標に定義済みのアパーチャ形状をスタンプし、パッド、ビア、その他の塗りつぶし機能に使用。

アパーチャはフォントのように動作する（ゼロから再描画するのではなく、コードで参照される再利用可能な形状）ため、ガーバーファイルはBGAやQFNのランドパターンを含む複雑なパッド形状を、すべてのインスタンスで形状データを繰り返すことなく記述できる。これにより、高密度・高ピン数設計でもファイルサイズがコンパクトに保たれる。

PCBプロジェクトの標準ガーバーファイルセット

単層基板では3〜4ファイルしか必要ないが、多層設計では銅箔層ごとに個別のファイルに加え、マスク、シルクスクリーン、ドリルデータが必要である。一貫性のある明確な命名は、データ自体と同じくらい重要である。ラベルを誤った内層はCAMホールドの最も一般的な原因の1つである。

Gerber vs ODB++ vs IPC-2581：使い分け

ガーバーだけが製造データ形式ではない。ほとんどのプロジェクトではガーバー（RS-274X）が最も安全なデフォルトであるが、代替形式が何を提供するかを知っておく価値はある。

実際には、ほとんどの製造工場はガーバーを中心にワークフローを構築している。すべての主要EDAツールでサポートされ、プロプライエタリなインポート工程を必要としないためである。コントラクトメーカーからODB++またはIPC-2581を特に要求されていない限り、クリーンなRS-274XガーバーセットとExcellonドリルファイルが生産への最も安全で最速の経路である。

主要EDAツールでのガーバーファイル生成

出力工程はツールごとに少しずつ異なるが、基本的なチェックは同じである。RS-274X形式の確認、すべての層とドリルファイルの単位の一致、基板外形層が含まれていることの確認である。

使用するツールに関わらず、出力前ではなく出力前にDRCを実行する。CADツールでクリアランスや環状リングの違反を発見することは、メーカーがガーバーセットをフラグした後に発見するよりもはるかに速い。

製造を遅延させるよくあるガーバーエラー

ほとんどの製造遅延は、小さく繰り返し発生する一連のガーバー問題に起因する。提出前にこのリストとファイルセットを照合することで、その大部分を防止できる。

ガーバー出力をクリーンに保つPCBレイアウトの考慮点

プロジェクト開始時に単位と座標形式を一度設定し、設計途中で変更しない。

• 層名を明確かつ一貫して命名する（TopCopper、BottomMask、TopSilk、BoardOutline）。CAMインポート時に誤ったマッピングを防ぐ。

• 基板外形はシルクスクリーンや組立注記とは別の専用層に保持する。

• HDI設計では、出力前にサーマルビアとマイクロビアが銅箔層とドリル層の両方で正しく取得されていることを確認する。

• ガーバーセットとともに、層構成、銅箔厚、表面処理を記載した簡単なreadmeまたは製造図面を含める。ガーバーファイルだけでは伝えられない曖昧さを解消する。

PCBgogoがガーバーファイルを処理する方法

PCBgogoは、本稿で扱ったガーバーデータを中心に製造および実装ワークフローを構築している。提出を準備する際に知っておくべきいくつかの具体的な点を挙げる。

• 提出されたすべてのガーバーおよびドリルファイルセットは、製造開始前にDFMチェックを受け、クリアランス、環状リング、層位置合わせの問題をフラグする。

• HDI製造対応——ガーバーとドリルデータが層構成を明確に表現していることを前提に、マイクロビアと微細配線/スペース要件のある設計をサポート。

• 実装時のBGA、QFNなどの隠れリードパッケージの位置合わせ確認用X線検査を利用可能。

• ベアボード製造に加えて精密SMT実装も提供。同じガーバーとBOMの提出で実装済み基板まで対応可能。

• ISO 9001:2015およびUL認証取得。最小5枚から注文可能で、大量生産にコミットする前に新しいガーバー出力を検証するのに有用。

ファイルをアップロードする前に、ガーバービューア（Gerbv、KiCadのGerber Viewer、またはPCBgogoのオンラインビューア）でガーバーセットを開き、層の位置合わせとドリル配置を確認する。数分の確認で、上記のエラー表の問題のほとんどをCAMエンジニアに届く前に発見できる。

FAQ

ガーバーファイルとExcellonドリルファイルの違いは？

ガーバーファイルは、描画コマンドとフラッシュコマンドを使用して画像層——銅箔、マスク、またはシルクスクリーン——を記述する。Excellonファイルは別の座標ベースの形式で、ドリルおよびルーティングデータ専用であり、画像ジオメトリではなく穴位置と工具サイズをリストする。完全な製造パッケージには両方が必要である。

RS-274D（Standard Gerber）は今でもメーカーに受け入れられますか？

PCBgogoを含むほとんどのメーカーは、RS-274Xまたはそれ以降を期待している。アパーチャ定義を埋め込み、別個のホイールファイルの曖昧さを回避するためである。RS-274Dは廃止されたと見なされており、EDAツールがRS-274X出力をサポートしている限り、新規設計では避けるべきである。

PCB設計ソフトウェアなしでガーバーファイルを開いて確認できますか？

はい。ガーバーはプレーンASCIIテキストであるため、任意のテキストエディタで開いて生のコマンドを読み取れる。ただし、提出前に層の位置合わせ、ドリル配置、全体的な基板形状を視覚的に確認するには、専用のガーバービューアの方がはるかに実用的である。

Gerber X2とは何ですか？必要ですか？

Gerber X2は、各ファイルにその機能（層が表面銅箔か裏面ソルダーマスクかなど）をラベル付けする属性をファイル内に直接追加する。必須ではないが、CAMインポート時の層の混同を減らし、EDAツールがサポートしている場合は有効にする価値がある。

典型的な多層PCBにはいくつのガーバーファイルが必要ですか？

基本的な2層基板では通常6〜8ファイルが必要である。表面と裏面の銅箔、表面と裏面のソルダーマスク、表面と裏面のシルクスクリーン、基板外形、穴データである。多層スタックアップの内層銅箔層が1つ追加されるごとに、さらに1つのガーバーファイルがセットに追加される。