Leiterplattenfräsplatten
Bretter (Leiterplatten, Leiterplatten, …) kann auf viele Arten hergestellt werden, In diesem Artikel, Es gibt zwei Möglichkeiten zum Fräsen von Leiterplatten, die wir vorstellen möchten. Der erste Weg geht so:
• Einen Film machen
• Belichtung des lichtempfindlichen Grundmaterials
• Sich entwickeln
• Radierung
• Bohren
• Abkochen
• Beschichtung mit Lötlack
PCB Isolationsfräsen
Der zweite Weg Leiterplattenherstellung-Leiterplattenfräsen , was zunächst attraktiver erscheint, ist Isolationsfräsen. Dies erfordert die folgenden Schritte:
• Generieren der Fräsdaten, vorzugsweise als G-Code nach DIN 66025
• Klemmen des Grundmaterials
• Fräsen der Konturen der Leiterbahnen
• Bohren Sie die Löcher für die Komponenten in derselben Klemmung
• Beschichtung mit Lötlack
Die folgenden Punkte sprechen für das Isolationsfräsen:
• Die Basis PCB-Material ist billiger
• Die Panik mit Chemikalien verschwindet
• Die Produktion eines einzelnen PCB-Prototyps ist schneller
Auf der anderen Seite, es spricht dagegen:
• Sie benötigen eine entsetzlich teure CNC-Fräsmaschine, zusammen mit der notwendigen Steuerelektronik und PCB-Software. Nichts sollte darunter gehen 2,000,- Euro Gesamtkosten, auch im Selbstbau. Als Leiterplattenhersteller in China seitdem 2006, MOKO Technology stellt Leiterplatten mit fortschrittlichen CNC-Fräsmaschinen her, um eine gute Qualität zu gewährleisten
• Zum Fräsen sind teure Hartmetallfräser erforderlich, die normalerweise nur dauern 1 – 2 Europäische Gremien
• Das Erstellen der Fräsdaten ist nicht einfach
• Das Einstellen der PCB-Fräsparameter ist schwierig und funktioniert normalerweise nur mit Versuch und Irrtum
• Das Fräsen einer einseitigen europäischen Platte kann mehr als eine Stunde dauern
• Der Mahlstaub (Glasfasern!) kann gesundheitsschädlich sein
Herstellungsverfahren für Leiterplatten
Wenn Sie Ihre Leiterplatten noch fräsen möchten, Hier ist das Verfahren, mit dem Sie die oben gezeigte Platte mit den Abmessungen herstellen können 100 mm x 60 mm. Dies ist die Steuerplatine des Spindelmotors der Fräsmaschine. Das Board ist nur einseitig, Die Herstellung von doppelseitigen Platten ist jedoch nach dem gleichen Verfahren möglich. Es ist wichtig, dass eine Trace-Breite erstellt werden kann, Dadurch ist es möglich, eine Ablaufverfolgung zwischen zwei IC-Verbindungen durchzuführen. Andernfalls, es können nur sehr einfache Bretter gefräst werden. Die Tatsache, dass dies erfolgreich sein kann, zeigt die folgende Ausschnittvergrößerung:
Die Spurenbreite sollte ungefähr sein 0.3 mm, der Abstand zwischen den Spuren und Lötaugen etwa 0.4 mm. Dies bedeutet, dass die Leiterplatte auch sinnvoll gelötet werden kann, ohne ständig Spuren miteinander zu verlöten. jedoch, Dies erfordert einen anständigen Lötkolben mit einem dünnen, lange Spitze und guter Lötdraht (0.5 mm).
Die Software pcb-gcode
Ohne entsprechende Software, Na sicher, nichts funktioniert. Mit der Layout-Software Eagle können Sie die Leiterplatten entwerfen, Na sicher, wenn Sie MOKO-Technologie finden, Sie können das PCB-Design so kostenlos erhalten, wie es für Ihre PCB-Herstellung erforderlich ist. Eagle hat eine Freeware-Version zum Ausprobieren und für kleinere Projekte. Dies ist auch für Personen interessant, die ein anderes Layoutprogramm verwenden, wie wir später sehen werden.
jedoch, Das Erstellen von Leiterplattenfräsprogrammen für das Isolationsfräsen ist keine Standardfunktion von Eagle. Aber weil es möglich ist, solche Funktionen von sogenannten ausführen zu lassen “ULPs” (Benutzersprachenprogramme), Ein Mann namens John Johnson hat es sich verdient, ein geeignetes ULP zu schreiben.
Das ULP kann von der CadSoft-Download-Seite heruntergeladen werden. Zuerst, Suche nach “pcb-gcode.zip” ULP. Unglücklicherweise, Es gibt keine Suchfunktion, Die ULPs sind jedoch alphabetisch sortiert. Laden Sie die Zip-Datei herunter und entpacken Sie alle darin enthaltenen Dateien in das c:-Programm-EAGLE-4.12-ulp Verzeichnis.
Jetzt, wenn Sie tippen “Führen Sie pcb-gcode -setup aus” in der Layoutansicht von Eagle in der Befehlszeile, Der folgende Konfigurationsbildschirm sollte angezeigt werden:
Hier stellen Sie folgende Parameter ein:
1.Oberseite (Oberseite der Leiterplatte, Seite der Komponente)
• Generieren Sie Top-Konturen – Generieren Sie PCB-Fräsdaten für die Leiterbahnen der Oberseite
• Generieren Sie Top-Bohrer – Erstellen Sie Bohrdaten für die Spitze
• Generieren Sie Top-Fills – Erstellen Sie Fräsdaten, um das gesamte Kupfer zwischen den Spuren und den Lötösen zu entfernen (normalerweise nicht erforderlich)
2.Leiterplattenunterseite (Unterseite der Tafel)
• Wie die Parameter von oben
3.PCB-Board (Parameter, die für die gesamte Karte gelten)
• Fräsen erzeugen – erzeugt Fräsdaten aus der Frässchicht der Platte (z.B.. Umriss oder größere Ausschnitte)
• Isolationsstandard – Dies sollte ein sehr kleiner Wert sein, 0.0025 ist in Ordnung
• Isolationsmaximum – die maximale Breite der Isolierung
• Isolationsschrittgröße – wie viel breiter die Isolierung mit jedem Durchgang wird
4.CB-Einheiten (Maßeinheiten)
• Mikrometer – Tausendstel Millimeter
• Millimeter – Millimeter
• Mils – Tausendstel Zoll
• Zoll – Zoll (25.4 mm)
Dann klicken Sie auf “Maschine” Tab. Das folgende Fenster wird angezeigt:
Hier stellen Sie folgende Parameter ein:
5.Z-Achse (Z-Achsen-Einstellungen)
• Z hoch – Eine Position, die Kollisionen mit Spannvorrichtungen vermeidet
• Z Up - Die Position, in der die Z-Achse bei eiliger Positionierung über das Board gefahren wird. Sollte nicht zu hoch gewählt werden, um Zeit zu sparen
• Z nach unten – Eindringtiefe des Fräsers
• Bohrtiefe, etwas mehr als die Dicke der Leiterplatte
• Verweilzeit bohren – Zeit langweilen
• Frästiefe – PCB Frästiefe für Umrisse und Ausschnitte, etwas mehr als die Dicke der Platte
6.Werkzeugwechsel
• Position, an der die Z-Achse für einen bequemen Werkzeugwechsel angetrieben wird
Spindel (Frässpindel)
• Hochlaufzeit – Zeit in Sekunden, um die Spindel auf Drehzahl zu halten
• Größe des Ätzwerkzeugs – Breite des Gravurstichs zum Fräsen der Spurenumrisse (siehe unten)
7.Vorschubraten
• XY – Vorschubgeschwindigkeit für die X- und Y-Achse beim Leiterplattenfräsen
• MIT – Eintauchgeschwindigkeit des Fräsers
Dann klicken Sie auf “GCode-Stil” Tab. Das folgende Fenster wird angezeigt:
Hier können Sie nun einstellen, für welches PC-Steuerungsprogramm der Code generiert werden soll. Das ist was ein sogenannter “Postprozessor” (.pp) tut. Als Fan von Mach3, Ich entschied mich “Mach”. Wenn für das von Ihnen verwendete Steuerprogramm kein Postprozessor vorhanden ist, Sie können eine selbst erstellen, indem Sie die folgenden Schritte ausführen:
• Wählen Sie den Postprozessor, der dem gewünschten am nächsten kommt
• Öffnen Sie dann die Datei gcode-defaults.h im Verzeichnis C.:-Programme-EAGLE-4.12-ulp mit dem Editor
• Nehmen Sie die erforderlichen Änderungen vor
• Ändern Sie nicht die Formatcodes wie z “%f”, “%d”, usw.
• Speichern Sie die Datei unter einem neuen Namen, z.B.. “Cover.pp”
Dann, wenn Sie auf Akzeptieren klicken, Die Konfigurationsänderungen werden gespeichert. Klicken Sie auf “Akzeptiere und mache mein Board” speichert die Konfigurationsänderungen und beginnt mit der Generierung der Fräs- und Bohrdaten. Klicken Sie auf “Stornieren” verwirft alle Änderungen.
Generieren von PCB-Fräs- und Bohrdaten in Eagle
Das Generieren der Daten von Eagle ist sehr einfach, Es müssen jedoch einige Details berücksichtigt werden, um eine verwendbare Leiterplatte zu erstellen. Zuerst, Sie sollten die einstellen “Designregeln”. Um dies zu tun, eingeben “drc” in der Kommandozeile oder klicken Sie auf das entsprechende Symbol. Das Fenster mit den Entwurfsregeln wird angezeigt.
Zuerst, Klicken Sie auf “Spielraum” Tab und stellen Sie alle Abstände auf 16mil (0.4 mm). Dies ist vor allem ein guter Ausgangspunkt für Ihre eigenen Experimente. Dann klicken Sie auf “Größen” Tab.
Stellen Sie die minimale Spurbreite auf 16 mil ein (0.4 mm). Dies ist wichtig, wenn Sie mit dem Autorouter arbeiten. Dann klicken Sie auf “Ausruhen”.
Stellen Sie die Pads ein (Komponentenanschlüsse) bis 16mil. Dies stellt sicher, dass sie nicht zu klein werden.
Alle Werte sind diejenigen, mit denen ich arbeite und mit denen ich gute Ergebnisse erzielt habe. Natürlich, Möglicherweise können Sie mit anderen Werten bessere Ergebnisse erzielen.
Dann klick “Prüfen”. Sie erhalten wahrscheinlich eine Liste mit Fehlern, die sich über zu geringe Abstände zwischen den Spuren beschweren. Ändern Sie den Abstand entsprechend. jedoch, Sie können zu wenige Entfernungen ignorieren, in denen Traces zwischen IC-Ports ausgeführt werden. Sie sollten auch dort die Spuren nicht enger machen.
Wenn alles in Ordnung ist, Art “Führen Sie pcb-gcode aus” in der Kommandozeile
Die folgenden Dateien werden dann generiert, Alle haben den Namen Ihrer Schaltplan-Datei, an die die folgenden Erweiterungen angehängt sind:
• top.nc: die Trace-Konturen für die Oberseite der Tafel
• bot.nc: Die Umrisse der Spuren für die Unterseite der Tafel
• tf.nc.: Fräsdaten, um das verbleibende Kupfer oben zu entfernen (normalerweise nicht notwendig)
• bf.nc: Fräsdaten zum Entfernen des verbleibenden Kupfers am Boden (normalerweise nicht notwendig)
• td.nc.: Bohrdaten, von oben gesehen. Am Anfang steht eine Tabelle mit den erforderlichen Bohrerdurchmessern. Aufgrund des Umbaus Zoll Millimeter mit teilweise “Crunch” Werte. Nehmen Sie einfach den Bohrer, der am nächsten kommt.
Diese sollen bei der Herstellung von einseitigen Platten verwendet werden, Andernfalls müsste das Board umgedreht werden.
mt.nc.: Fräsdaten für Umrisse und Ausschnitte, von oben gesehen.
mb.nc: Fräsdaten für Umrisse und Ausschnitte, von unten gesehen.
Diese Dateien werden in dasselbe Verzeichnis wie Ihre Schaltplandatei geschrieben.
Für einen ersten Test, Sie können jetzt die Datei top.nc oder bot.nc in Mach3 öffnen und das Ergebnis anzeigen. Vermutlich, Die Anzeige der Fräsbahnen befindet sich außerhalb des Vorschaufensters. Deshalb, Reduzieren Sie die Größe des Displays, bis Sie die Platine sehen. Bewegen Sie sie dann, bis Sie ein klares Bild haben:
Klicken Sie auf das Bild, um es in voller Größe anzuzeigen, und überprüfen Sie die Umrisse der Leiterbahnen und Komponentenanschlüsse. Besonders kritisch sind die Stellen, an denen Spuren zwischen Komponentenverbindungen ausgeführt werden. Wenn zwischen der Leiterbahn und der Verbindung keine Fräsbahn vorhanden ist, dann müssen Sie die Breite des Frässtichs in der Konfiguration reduzieren (Größe des Ätzwerkzeugs).
Platine festklemmen
Um das Brett fräsen zu können, Sie müssen es zuerst klemmen. Es macht einen signifikanten Unterschied, ob Sie mit einem Gravur-Tiefenregler arbeiten oder nicht. Der Gravur-Tiefenregler stellt sicher, dass der PCB-Frässtich an allen Stellen der Platine immer die gleiche Eintauchtiefe aufweist. Weil der Stichel V-förmig ist, Die Tiefe bestimmt die Breite der Isolierung, d.h.. die gefräste Bahn. Wenn dies zu breit wird, dann verschwinden deine Spuren im Nirvana, es wird zu eng, Kupfer stoppt und führt zu Kurzschlüssen. Der Tiefenregler auf meiner Maschine sieht so aus:
Das kurze Rohr vorne ist der Anschluss für den Staubsauger, Die Mikrometerschraube dient zur Höhenverstellung. Ich werde beschreiben, wie der Tiefenregler funktioniert und woanders gebaut wird.
Weil der Gravur-Tiefenregler die Platine fest auf die Unterlage drückt, Es muss nicht gegen Abheben gesichert werden. Stattdessen, Es ist wichtig, die Platine gegen Verrutschen zu sichern. Für diesen Zweck, Ich habe einen Rahmen bestehend aus gebaut 1.0 mm starre Aluminiumbleche auf einer Holzplatte.
Zwei Blechstreifen bilden einen Winkel, in den die Platte durch zwei Keile aus demselben Material gedrückt wird. Das Bild soll das Prinzip verständlich machen. Diese Art der Befestigung hat für die Serienfertigung den Vorteil, dass die Platten immer in der gleichen Position festgeklemmt werden. So kann ich zuerst alle Bretter fräsen und in einem Durchgang bohren, ohne ständig das Programm und das Werkzeug ändern zu müssen.
Das PCB-Fräswerkzeug
Zum Fräsen können Sie Gravurstiche verwenden, Das sind Teile aus Hartmetall-Rundstangen, in welcher Hälfte im unteren Bereich weggeschliffen wird. Diese werden dann unter verschiedenen Spitzenwinkeln geschliffen. Der Schleifwinkel ist immer halb so groß wie der Spitzenwinkel. Die Spitze ist leicht geschliffen, was zu einer Schneide führt. Schnittbreite und Spitzenwinkel können bei der Bestellung ausgewählt werden. Bisher, Ich habe die besten Ergebnisse mit erzielt 0.1 mm Schnittbreite, ein Spitzenwinkel von 40 ° und eine Frästiefe von 0.2 mm. Die Zeichnung zeigt einen Trick:
Der Wellendurchmesser sollte sein 3 mm, das passt auch zu Proxxon Spannzangen. Es gibt auch Stiche mit 1/8 Zoll Wellendurchmesser, die nicht richtig in die passen 3.2 mm Spannzange und neigen dazu “Ei”. Schauen Sie sich eBay an, Es gibt mehrere Anbieter. Stellen Sie sicher, dass Sie Stiche mit einer fertigen Schnittkante erhalten, Sie müssen Stiche schleifen, ohne selbst mit einer Stichschleifmaschine zu schneiden.
Werkstücknullpunkt
Der Werkstücknullpunkt befindet sich in den Fräsdaten für die Oberseite an der linken Vorderkante der Leiterplatte. Unten, jedoch, Es befindet sich auf der rechten Seite, Vorderkante. Alle Koordinatenwerte der X-Achse sind negativ!
Höhe
Wenn Sie mit einem Gravur-Tiefenschieber arbeiten, Sie wissen, wie man die Höhe einstellt. Andernfalls, Am einfachsten ist es, einen Cutter festzuklemmen und für kurze Zeit über das Board zu fahren. Lösen Sie dann das Spannfutter und lassen Sie den Fräser auf das Brett fallen. Ziehen Sie dann den Vorschub wieder fest und setzen Sie die Z-Achse auf Null. Vergessen Sie nicht, die Z-Achse wieder etwas nach oben zu fahren!
Eintauchtiefe
Die Eintauchtiefe ist sehr kritisch, weil dies zu der Breite der Leiterplattenfräsbahn führt. Die Formel dafür lautet:
Fräser 40 °: Breite = Eintauchtiefe * 0.7279
Cutter 60 °: Breite = Eintauchtiefe * 1,1547
Sie benötigen eine bestimmte minimale Eintauchtiefe (0.15 - - 0.2 mm nach meiner Erfahrung), Andernfalls wird an den gefrästen Bahnen ein Grat erzeugt. Da spielen auch Ungenauigkeiten der Maschine eine Rolle, Ich rate, einige der Abfallstücke zu probieren.
Spulengeschwindigkeit
Die Geschwindigkeit der Frässpindel sollte so hoch wie möglich sein, um einen gratfreien Schnitt zu erzielen. Spindeldrehzahlen ab 20,000 U / min sind in Ordnung. jedoch, auf meiner Maschine mit 6,000 U / min sind auch recht saubere Boards erhältlich.
Mahlen
Jetzt ist es Zeit zu beginnen! Achten Sie auch auf den erforderlichen Sicherheitsabstand des Fräsers und darauf, dass keine Spannmittel im Weg sind. Vergessen Sie nicht, die Spindel einzuschalten! Sie werden wahrscheinlich mit dem ersten Ergebnis nicht zufrieden sein und müssen ein wenig experimentieren.
Bohren
Einer der Reize des Prozesses ist, dass Sie das Brett sofort bohren können. Um dies zu tun, Sie benötigen die Bohrdaten der jeweiligen Seite. Die Löcher gehen auf jeden Fall durch das ganze Brett, sind aber spiegelbildlich von unten nach oben, d.h.. Auch bei den Bohrdaten ist der Nullpunkt des Bodens rechts vorne. Sobald ein Bohrerwechsel erforderlich ist, Das PCB-Fräsprogramm stoppt und bewegt die Spindel in die Position, die Sie für den Werkzeugwechsel angegeben haben.
Doppelseitige Leiterplatte
Wie bereits erwähnt, Die Herstellung von doppelseitigen Platten ist ebenfalls möglich. Um dies zu tun, Platzieren Sie eine separate, kleines Loch im Lauyout der Tafel und notieren Sie die Koordinaten. Um dies zu tun, eingeben “die Info” Klicken Sie in der Befehlszeile auf das Loch. Sie sehen dann ein kleines Fenster
Die erste Koordinate (52.07) ist die X-Achse, Die zweite ist die Y-Achse, von oben gesehen. Wenn Sie die Platte nach dem Fräsen und Bohren der Oberseite gedreht haben, Positionieren Sie die Mitte der Frässpindel genau über diesem Loch und geben Sie die Koordinatenwerte als X- und Y-Positionen in die Steuerung ein. Sie müssen die X-Koordinate als negativen Wert eingeben!
Andere PCB-Layout-Programme
Wenn Sie mit einem anderen Layoutprogramm arbeiten, Sie können die Gerber- und Exellon-Daten mit den Eagle Power Tools lesen und daraus die Fräsdaten generieren, und gemäß einem Leiterplattenhersteller, dem Sie vertrauen können, Die MOKO-Technologie kann eine gute Wahl sein, da wir seitdem professionell in der Herstellung und Montage von Leiterplatten sind 2006, Wir sind auch offen für Ihre Fragen zu Fragen Ihrer Leiterplatten!
