PCB設計を製造に出して、画面で描いたものとまったく一致しない基板が返ってきた経験があるなら、問題は製造が始まる前——ガーバーファイルの生成方法——にあった可能性が高い。ガーバーファイルは基板メーカーが実際に製造するための指示書であり、ネイティブ設計ファイルではない。そのため、出力工程を正しく行うことは、再設計を回避するための最も効果的な方法の1つである。
本稿では、エンジニアが最も頻繁に使用するPCB設計ツール——Altium Designer、KiCad、Autodesk EAGLE、Cadence Allegro(OrCAD)——でガーバーファイルを生成する方法を、明確な番号付きステップで解説する。また、ガーバーファイルの基礎、製造遅延の原因となるミス、発注前に実行すべきチェックリストについても触れる。
ガーバーファイルとは?
ガーバーファイルは、PCBの1つの層——表面銅箔、裏面銅箔、ソルダーマスク、シルクスクリーン、穴データなど——を、製造装置が直接読み取れる言語で記述する2Dベクター画像形式である。ネイティブのAltium、KiCad、Eagleプロジェクトファイル(メーカーが開くソフトウェアを持っていない可能性がある)を送る代わりに、どの基板メーカーでも読み込めるガーバーファイルのセットを出力する。
現在一般的に使用されているガーバー形式は2つある。RS-274Xはアパーチャ定義を各層ファイルに直接埋め込み、現在の業界標準である。Gerber X2はRS-274Xの拡張版で、層構成やネット属性データを追加し、メーカー側での自動DFMチェックを可能にする。ほとんどの基板メーカーはどちらも受け付けるが、出力前に確認する価値はある。
自分でガーバーファイルを生成すべき理由
ネイティブプロジェクトファイルをそのまま渡してメーカーに任せたくなる誘惑はある。しかし、それには2つのリスクがある。第一に、メーカーは異なるCAMソフトウェアを使用している可能性があり、システム間の変換でエラーが生じる余地がある。第二に、メーカーが同じ設計ツールを使用している場合でも、出力設定を他人に任せると、層選択、単位、形式に対する制御を失う——これらの詳細は基板が正しく製造されるかに直接影響する。自分でファイルを生成し、提出前に確認することで、その制御を手元に維持できる。
Altium Designerでのガーバーファイル作成方法
Altium DesignerはプロフェッショナルおよびエンタープライズPCBチームに一般的な選択肢であり、ガーバー出力は専用の設定ダイアログで5つの設定タブを通じて処理される。
Gerber設定を開く。.PcbDocファイルを開いた状態で、File > Fabrication Outputs > Gerber Files に移動する。Gerber Setupダイアログが開く。
単位と形式を設定。GeneralタブでInchesまたはMillimetersを選択し、座標形式を選択する。2:5形式は2:3よりも高解像度を提供し、ドリルファイルと一貫性があればほとんどの基板で問題ない。
出力層を選択。Layersタブで、プロットするすべての層をチェックする(必要に応じてミラーリング)。メカニカル層は、メーカーから特に要求されない限りチェックしない。
ドリル図面設定を確認。Drill Drawingタブはほとんどの場合デフォルト設定で問題ない。
アパーチャ形式を確認。Aperturesタブで、Embedded Apertures(RS274X)がチェックされていることを確認する。これにより、アパーチャデータが各層ファイル内に保持される。
詳細オプションを設定。Advancedタブでは、Film Sizeはデフォルト、Aperture Matching TolerancesはPlus/Minusとも0.005mil、Batch ModeはSeparate file per layerを選択。Leading/Trailing ZeroesとPosition on FilmはNC Drillファイルと一致させる。
ファイルを生成。OKをクリック。Altiumは選択された各層のガーバーファイルをプロジェクトの出力フォルダに出力する。
ドリルデータを忘れずに:File > Fabrication Outputs > NC Drill Files で対応するExcellonドリルファイルを別途生成し、両方のセットを一緒にZIP圧縮してから送信する。
KiCadでのガーバーファイル作成方法
KiCadはフリーかつオープンソースであり、趣味人、学生、スタートアップにとって最も広く使用されるPCBツールの1つになっている。そのため、メーカーのガイドではあまり取り上げられないが、KiCadのガーバーワークフローをよく理解しておく価値がある。
最初に設計ルールチェックを実行。出力前にDRC(Inspect > Design Rules Checker)を実行し、銅箔ゾーンを再充填する(Edit > Fill All Zones、またはBキー)。古いゾーン充填は不正確なガーバーの最も一般的な原因の1つである。
Plotダイアログを開く。Pcbnewで、File > Fabrication Outputs > Gerbers (.gbr) に移動するか、ツールバーのPlotアイコンをクリック。
出力フォルダと層を設定。専用の出力ディレクトリを選択し、含める層を選択:F.Cu、B.Cu、F/B.Paste、F/B.Silkscreen、F/B.Mask、Edge.Cuts、および4層以上基板の内層。
プロットオプションを設定。Check zone fills before plotting、Plot footprint values(必要な場合)を有効にし、メーカーが対応していればUse extended X2 formatをチェック。標準RS-274Xの場合はオフにする。
ガーバーをプロット。Plotをクリック。KiCadが選択した各層のファイルを生成する。
ドリルファイルを生成。同じPlotウィンドウでGenerate Drill Filesをクリック、Excellon形式を選択、ドリル単位を設計単位に合わせ、Generate Drill Fileをクリック。
送信前に確認。出力されたファイルをKiCadのGerber Viewer(またはサードパーティビューア)で開き、基板外形が完全に閉じていること、すべての層が正しいことを確認してからZIP圧縮して提出する。
Autodesk EAGLEでのガーバーファイル作成方法
EAGLEはCAM Processorを通じてガーバーを出力し、どの層をどの出力ファイルにマッピングするかを定義するCAMジョブファイルを使用する。
ドリル設定ULPを実行。.brdファイルを開き、File > Run ULP > drillcfg.ulp を選択して、出力前にドリル設定を生成する。
CAM Processorを開く。File > CAM Processor(またはツールバーのCAMアイコン)に移動。
ガーバージョブファイルを読み込む。File > Open > Job > gerb274x.cam を選択。多くのメーカーはEAGLE用の既製CAMファイルを公開しており、あらかじめ自社の設備用に設定されているため、それを使用する価値がある。
シルクスクリーンと外形層を確認。デフォルトではEAGLEは表面シルクスクリーンのみ出力するため、必要に応じて裏面シルクスクリーンを手動で追加する。基板外形がDimension層に閉じた形状で描かれていることを確認する。欠落または開いた外形はEAGLE出力で最も一般的なエラーの1つである。
ジョブを処理。Process Jobをクリック。EAGLEがガーバーファイルを生成する(最近のバージョンでは自動的に1つのZIPにパッケージ化される)。
ドリルファイルを生成。CAM Processorを再度開き、excellon.camを読み込んで別途処理し、ドリルファイルを生成する。
層ごとに確認。EAGLEのCAM Processor内蔵のGerberプレビュー、または外部ビューアを使用して、各層を確認してからすべてを1つのZIPに圧縮する。
Cadence Allegro(OrCAD)でのガーバーファイル作成方法
Allegroは高層数・高複雑度基板で一般的であり、Artwork Control Formがスタックアップ全体のガーバー生成を一度に処理する。
Artwork Control Formを開く。Allegroでレイアウトを開いた状態で、Manufacture > Artwork に移動。
基板外形フィルムを追加。フィルムリストのTOPフォルダを右クリックし、Add Manualを選択、名前を入力し(例:OUTLINE)、OKをクリック。
外形サブクラスを割り当て。Subclass SelectionウィンドウでBOARD GEOMETRYを展開し、OUTLINEをチェックしてOK。
フィルムがアクティブであることを確認。Artwork Control Formに戻り、OUTLINEがAvailable filmsの下に表示されチェックされていることを確認。
すべての層を選択。Select Allをクリックし、必要なすべての層が出力に含まれるようにする。
アートワークを生成。Create Artworkをクリック。Allegroが選択された各層のガーバーファイルを作業ディレクトリに書き込む。
他のツールと同様、NCドリルデータを別途生成し、両方のセットで同じ単位と原点が使用されていることを確認してからZIP圧縮してメーカーに送る。
ソフトウェア比較一覧
| ソフトウェア | コスト | ネイティブファイル | ガーバー形式 | 最適なユーザー |
|---|---|---|---|---|
| Altium Designer | 有料(サブスクリプション) | .PcbDoc | RS-274X / Gerber X2 | プロフェッショナル&エンタープライズ |
| KiCad | 無料、オープンソース | .kicad_pcb | RS-274X / Gerber X2 | 趣味人、スタートアップ、学生 |
| Autodesk EAGLE | 無料枠+有料枠 | .brd | RS-274X(CAM Job経由) | メーカー、小規模チーム |
| Cadence Allegro(OrCAD) | 有料(エンタープライズ) | .brd | RS-274X | 高層数・複雑な設計 |
ガーバーファイル生成時のよくあるエラー
古い銅箔ゾーンのまま出力する——出力直前に必ずゾーンを再充填し、DRCを再実行する。
基板外形(Edge.Cuts / Dimension / Keep-Out層)が開いたまままたは不完全である。これによりメーカーが正しく基板をルーティングできない。
ガーバーとドリルファイルの単位または原点が一致しない。銅箔と穴の位置ずれの原因となる。
4層以上基板で内層を忘れる。
Gerber X2と従来のRS-274X設定を混在させ、メーカーが選択した形式に対応していることを確認しない。
ファイルをガーバービューアで開かずに送信する。5分の確認でほとんどの再設計を回避できる。
提出前チェックリスト
DRCが未解決エラーゼロで通過している
すべての銅箔ゾーンが再充填されている
基板外形が単一の閉じた形状を形成している
内層を含む正しい層数が出力されている
ガーバーとドリルファイルの単位と原点が一致している
ガーバービューアでファイルを確認済み
すべてのファイル(ガーバー+ドリル+ドリルマップ)が1つのアーカイブにZIP圧縮されている
ガーバーファイルの製造提出
ガーバーファイルが出力され確認されたら、次のステップはPCBメーカーにアップロードし、設計が正しく解釈されるという確信を持って生産に移行することである。PCBgogoにファイルを直接提出すると、製造開始前にDFM(Design for Manufacturing)レビューを通じて自動チェックが行われ、外形エラー、間隔の問題、欠落層などの潜在的な問題を早期に発見できる。
PCBgogoのガーバーベース注文対応能力(2013年設立、ISO 9001:2015 & UL認証):
アップロードされたガーバーファイルの無料DFMチェック——開いた外形、誤った層構成、欠落したドリルデータなどを製造開始前に自動検出。
HDI製造対応——標準PCBの複雑さを超えた高密度・ファインピッチ設計を実現。
精密SMT実装とX線検査——BGAおよびその他の隠れ接合部品に対応し、高い実装精度を提供。
最小5枚からの注文——迅速な試作に柔軟に対応しつつ、小ロット生産もサポート。
使用する設計ツールに関わらず、ワークフローは一貫している。クリーンなガーバーとドリルファイルを出力し、注意深く確認し、メーカーのオンライン見積システムに直接アップロードしてDFMレビューと生産に進む。
FAQ
ガーバーファイルは何に使用されますか?
ガーバーファイルは、PCBの1つの層——銅箔、ソルダーマスク、シルクスクリーン、または穴データ——を標準化されたベクター形式で記述し、PCB製造装置が直接読み取って基板を製造するために使用される。
RS-274XとGerber X2の違いは何ですか?
RS-274Xはアパーチャデータを各層ファイルに埋め込み、ほぼすべてのメーカーが受け入れる現在の基本標準である。Gerber X2はRS-274Xを拡張し、層構成やネット属性情報を追加して、メーカー側での自動チェックを可能にする。ほとんどの基板メーカーはどちらの形式も受け付けるが、出力前に確認することを推奨する。
ガーバーファイルは自分で生成する必要がありますか?メーカーが設計ファイルから生成できますか?
可能な限り自分で生成すべきである。メーカーは異なる設計ソフトウェアやCAMソフトウェアを使用している可能性があり、出力設定を他人に任せると単位、層、形式に対する制御を失う。これらの詳細は完成した基板が設計と一致するかに直接影響する。
PCBに必要なガーバーファイルの数は?
基板の各層——表面と裏面の銅箔、ソルダーマスク、シルクスクリーン、ペースト層、基板外形——に独自のガーバーファイルが必要であり、別途ドリルファイルも必要である。単純な2層基板では通常約7〜10ファイル、多層基板では内層ごとにさらに多くのファイルが必要になる。
製造業者に送信する前にガーバーファイルをプレビューできますか?
はい。ほとんどの設計ツールにはガーバービューアが内蔵されており(KiCadのGerber Viewer、EAGLEのCAM Processorプレビュー)、無料のスタンドアロンビューアも広く利用可能である。提出前にすべての層を確認することは、外形、層、位置合わせエラーを製造前に発見する最も効果的な方法の1つである。