PCB를 설계한다면 Gerber 파일은 제조사와 소통하는 언어입니다. 제대로 준비하면 설계한 그대로 보드가 제작되지만, 잘못 준비하면 CAM 보류, 재작업, 심지어 동작하지 않는 보드를 받게 됩니다. 이 가이드에서는 Gerber 파일이 실제로 어떤 내용을 담고 있는지, 형식이 어떻게 발전해 왔는지, ODB++나 IPC-2581 같은 대안과 어떻게 다른지, 그리고 제조 공정을 가장 자주 지연시키는 구체적인 실수들에 대해 설명합니다.

Gerber 파일이란 무엇인가?

Gerber 파일은 PCB 설계에서 하나의 레이어를 나타내는 2D 벡터 기술 형식으로, 보드 전체를 한 번에 표현하지는 않습니다. 따라서 일반적인 다층 프로젝트는 여러 개의 Gerber 파일 세트로 전달됩니다. 각 구리 레이어, 솔더 마스크 레이어, 실크스크린 레이어, 보드 외곽선 레이어마다 하나씩, 그리고 도금 홀과 비도금 홀을 위한 별도의 드릴 파일이 포함됩니다. 이 파일 세트를 제조 공장에서 CAM(컴퓨터 지원 제조) 시스템에 불러와 툴링, 포토툴, 그리고 생산의 모든 단계를 위한 기계 명령을 준비합니다.

이 형식은 의도적으로 텍스트 기반(ASCII)으로 되어 있어, Gerber 파일은 일반 텍스트 편집기로 열어서 확인할 수 있습니다. 파일 내부에는 단위와 좌표 형식을 정의하는 짧은 헤더가 있고, 그 뒤를 그리기 명령어 스트림이 따릅니다. 각 명령어는 플로팅 또는 이미징 장비에 특정 좌표에서 선을 그리거나(Draw), 그리지 않고 이동하거나(Move), 미리 정의된 형상을 찍으라는(Flash) 지시를 내립니다. 이는 Gerber 형식 초기의 포토플로터 시절부터 사용된 논리로, 오늘날의 레이저 및 잉크젯 이미징 시스템에도 그대로 적용되고 있습니다.

RS-274D에서 Gerber X2까지: 간략한 역사

이 형식의 이름은 Joseph Gerber에서 유래했습니다. 그의 회사는 1960년대에 벡터 포토플로터를 개척했고, 1980년에 EIA RS-274-D 표준의 하위 집합으로 최초의 Gerber 형식 사양을 발표했습니다. 이 최초 버전(현재 Standard Gerber 또는 RS-274D라 불림)은 좌표와 어퍼처 번호만 기록했으며, 그 번호가 가리키는 실제 형상은 별도의 비공식적으로 합의된 "어퍼처" 또는 "휠" 파일에 저장되었습니다. 이 때문에 설계자와 제조사 간의 자동화된 데이터 교환이 불안정했습니다.

1998년에 발표된 RS-274X(Extended Gerber)는 어퍼처 정의를 Gerber 파일 내부에 직접 포함시켜 이 문제를 해결했습니다. 따라서 파일 해석에 외부 파일이 필요하지 않게 되었고, 각 레이어 파일이 독립적으로 완결성을 갖추게 되었습니다. 이 때문에 RS-274X는 PCBgogo를 비롯한 거의 모든 제조사가 오늘날 요구하는 표준 형식으로 남아 있습니다. 보다 최근에는 Gerber X2가 RS-274X를 더욱 확장하여 각 파일의 기능을 표시하는 속성을 추가했습니다. 예를 들어 파일을 Top Copper 또는 Bottom Solder Mask로 표시할 수 있어, 파일명이 잘못 지정되어 발생하는 레이어 혼선을 줄여줍니다.

Gerber 파일의 구조

모든 RS-274X 파일은 동일한 기본 구조를 따릅니다. 측정 단위(인치 또는 밀리미터)와 좌표 형식을 설정하는 헤더 블록, 그리고 순서화된 그래픽 객체 스트림을 생성하는 데이터 블록이 이어집니다. 거의 모든 작업은 세 가지 명령어로 수행됩니다.

· D01 (Draw) — "펜"을 내린 상태에서 좌표로 이동하여 트랙, 트레이스 또는 외곽선 세그먼트를 생성합니다.

· D02 (Move) — 그리지 않고 좌표로 재배치합니다. 별도의 형상 사이를 이동할 때 사용합니다.

· D03 (Flash) — 미리 정의된 어퍼처 형상을 특정 좌표에 찍습니다. 패드, 비아 및 기타 채워진 요소에 사용됩니다.

어퍼처는 폰트처럼 동작하여(매번 새로 그리지 않고 코드로 재사용 가능한 형상), Gerber 파일은 BGA 및 QFN 랜드 패턴을 포함한 복잡한 패드 지오메트리를 각 인스턴스마다 형상 데이터를 반복하지 않고도 기술할 수 있습니다. 덕분에 핀 수가 많은 고밀도 설계에서도 파일 크기가 작게 유지됩니다.

PCB 프로젝트를 위한 표준 Gerber 파일 세트

단층 보드는 파일이 서너 개면 충분할 수 있지만, 다층 설계는 구리 레이어별로 하나씩, 그리고 마스크, 실크스크린, 드릴 데이터까지 각각 별도의 파일이 필요합니다. 일관성 있고 모호하지 않은 파일명 지정은 데이터 자체만큼이나 중요합니다. 내층 레이어의 잘못된 레이블링은 CAM 보류의 가장 흔한 원인 중 하나입니다.

Gerber vs. ODB++ vs. IPC-2581: 언제 무엇을 사용할까

Gerber가 유일한 제조 데이터 형식은 아닙니다. Gerber(RS-274X)가 대부분의 프로젝트에서 가장 안전한 기본값으로 남아 있지만, 대안들이 무엇을 제공하는지 알아두는 것이 좋습니다.

실무에서는 대부분의 제조 공장이 Gerber를 중심으로 워크플로우를 구축합니다. 모든 주요 EDA 도구에서 지원되며 독점적인 가져오기 단계가 필요 없기 때문입니다. 계약 제조사가 ODB++ 또는 IPC-2581을 특별히 요청하지 않는 한, Excellon 드릴 파일과 함께 깔끔한 RS-274X Gerber 세트를 준비하는 것이 생산으로 가는 가장 안전하고 빠른 경로입니다.

주요 EDA 도구에서 Gerber 파일 생성하기

내보내기 단계는 도구마다 조금씩 다르지만, 기본적인 확인 사항은 동일합니다. RS-274X 형식을 확인하고, 모든 레이어와 드릴 파일에서 단위를 일치시키고, 보드 외곽선 레이어가 포함되었는지 재확인하십시오.

어떤 도구를 사용하든, 내보내기 전에 DRC(설계 규칙 검사)를 실행하십시오. 내보내기 후가 아닙니다. 클리어런스나 애뉼러 링 위반을 CAD 도구에서 잡는 것이 제조사가 Gerber 세트를 확인한 후 잡는 것보다 훨씬 빠릅니다.

제조를 지연시키는 일반적인 Gerber 파일 오류

대부분의 제조 지연은 소수의 반복적인 Gerber 문제에서 비롯됩니다. 제출 전에 아래 목록을 기준으로 파일 세트를 검토하면 대부분의 문제를 사전에 방지할 수 있습니다.

Gerber 출력을 깔끔하게 유지하는 PCB 레이아웃 고려 사항

· 프로젝트 시작 시 단위와 좌표 형식을 한 번 설정하고 설계 도중에 변경하지 마십시오.

· 레이어 이름을 명확하고 일관되게 지정하여(TopCopper, BottomMask, TopSilk, BoardOutline) CAM 가져오기 중 잘못 매핑되는 일이 없도록 하십시오.

· 보드 외곽선은 실크스크린이나 어셈블리 노트와 분리하여 전용 레이어에 보관하십시오.

· HDI설계의 경우, 내보내기 전에 써멀 비아와 마이크로비아가 구리 레이어와 드릴 레이어 모두에 올바르게 캡처되었는지 확인하십시오.

· Gerber 세트와 함께 스택업, 구리 두께, 표면 처리를 기재한 짧은 리드미 또는 제조 도면을 포함시키십시오. 이는 Gerber 파일만으로는 전달할 수 없는 모호함을 해소해 줍니다.

PCBgogo가 귀하의 Gerber 파일을 처리하는 방법

PCBgogo는 이 가이드에서 다룬 Gerber 데이터를 중심으로 제조 및 어셈블리 워크플로우를 구축했습니다. 제출을 준비 중이라면 알아두면 좋을 몇 가지 사항입니다.

· 제출된 모든 Gerber 및 드릴 파일 세트는 생산 시작 전에 클리어런스, 애뉼러 링, 레이어 정렬 문제를 확인하기 위해 DFM(제조 설계) 검사를 거칩니다.

· HDI 제조 역량은 Gerber 및 드릴 데이터가 스택업을 명확하게 표현한 경우, 마이크로비아와 더 미세한 트레이스/스페이스 요구사항이 있는 설계를 지원합니다.

· 어셈블리 중 BGA, QFN 및 기타 숨겨진 리드 패키지의 정렬을 확인하기 위해 X-ray 검사가 제공됩니다.

·SMT 어셈블리 가 베어 보드 제조와 함께 제공되므로, 동일한 Gerber 및 BOM 제출로 실장된 보드까지 진행할 수 있습니다.

· PCBgogo는 ISO 9001:2015 및 UL 인증을 받았으며, 5장부터 주문이 가능합니다. 이는 대량 생산을 진행하기 전에 새로운 Gerber 내보내기를 검증하는 데 유용합니다.

파일을 업로드하기 전에 Gerber 뷰어(Gerbv, KiCad의 Gerber 뷰어, 또는 PCBgogo 온라인 뷰어 )에서 Gerber 세트를 열어 레이어 정렬과 드릴 배치를 확인하십시오. 몇 분밖에 걸리지 않으며, 위 오류 표에 나열된 대부분의 문제가 CAM 엔지니어에게 도달하기 전에 발견됩니다.

자주 묻는 질문

Gerber 파일과 Excellon 드릴 파일의 차이점은 무엇인가요?

Gerber 파일은 Draw 및 Flash 명령어를 사용하여 구리, 마스크, 실크스크린  등의 이미지 레이어를 기술합니다. Excellon 파일은 드릴 및 라우트 데이터를 위한 별도의 좌표 기반 형식으로, 이미지 지오메트리가 아닌 홀 위치와 툴 크기를 나열합니다. 완전한 제조 패키지에는 두 가지 모두 필요합니다.

RS-274D(Standard Gerber)는 아직 제조사에서 접수하나요?

PCBgogo를 포함한 대부분의 제조사는 RS-274X 이상을 요구합니다. RS-274X는 어퍼처 정의를 포함하고 있어 별도 휠 파일의 모호함을 피할 수 있기 때문입니다. RS-274D는 구식으로 간주되며, EDA 도구에서 RS-274X 내보내기를 지원하는 한 신규 설계에는 사용하지 않는 것이 좋습니다.

PCB 설계 소프트웨어 없이 Gerber 파일을 열고 확인할 수 있나요?

가능합니다. Gerber는 일반 ASCII 텍스트이므로 텍스트 편집기에서 파일을 열어 원시 명령어를 읽을 수 있습니다. 다만 제출 전에 레이어 정렬, 드릴 배치, 전체 보드 지오메트리를 시각적으로 확인하려면 전용 Gerber 뷰어를 사용하는 것이 훨씬 실용적입니다.

Gerber X2란 무엇이며, 꼭 필요한가요?

Gerber X2는 파일 내부에 직접 각 파일의 기능을 표시하는 속성을 추가합니다. 예를 들어 레이어를 Top Copper 또는 Bottom Solder Mask로 식별할 수 있습니다. 필수는 아니지만 CAM 가져오기 중 레이어 혼선 가능성을 줄여주므로, EDA 도구에서 지원한다면 활성화할 가치가 있습니다.

일반적인 다층 PCB에는 몇 개의 Gerber 파일이 필요하나요?

기본 2층 보드는 일반적으로 6~8개의 파일이 필요합니다. Top 및 Bottom Copper, Top 및 Bottom Solder Mask, Top 및 Bottom Silkscreen, Board Outline, 그리고 드릴 데이터입니다. 다층 스택업에서 내층 구리 레이어가 추가될 때마다 Gerber 파일이 하나씩 더 필요합니다.