Placas de fresagem PCB
Pranchas (placas de circuitos, placas de circuito impresso, …) pode ser fabricado de várias maneiras, neste artigo, existem duas formas de fresamento de PCB que gostaríamos de apresentar. O primeiro caminho é assim:
• Fazer um filme
• Exposição do material de base fotossensível
• Desenvolver
• Gravura
• Perfuração
• Decapante
• Revestimento com verniz de solda
Fresagem de isolamento PCB
A segunda forma de Fabricação de PCB-Moagem de PCB , que à primeira vista parece mais atraente, é moagem de isolamento. Isso requer as seguintes etapas:
• Gerando os dados de fresamento, de preferência como código G de acordo com DIN 66025
• Fixação do material de base
• Fresagem dos contornos das trilhas condutoras
• Fazer furos para os componentes na mesma fixação
• Revestimento com verniz de solda
Os seguintes pontos falam pela fresagem de isolamento:
• O básico Material PCB é mais barato
• O pânico com os produtos químicos desaparece
• A produção de um único protótipo de PCB é mais rápida
Por outro lado, fala contra:
• Você precisa de uma fresadora CNC terrivelmente cara, junto com a eletrônica de controle necessária e software PCB. Nada deve ir abaixo 2,000,- Custos totais em euros, mesmo na autoconstrução. Como fabricante de PCB na China desde 2006, A MOKO Technology fabrica PCB com fresadoras CNC avançadas para garantir boa qualidade
• Fresas de metal duro caras são necessárias para fresamento, que geralmente duram apenas 1 – 2 Placas europeias
• Criar os dados de fresamento não é fácil
• Definir os parâmetros de fresamento de PCB é difícil e geralmente só funciona com tentativa e erro
• A fresagem de uma placa europeia unilateral pode levar mais de uma hora
• O pó da moagem (fibras de vidro!) pode ser prejudicial à saúde
Procedimento de fabricação de PCB
Se você ainda deseja fresar suas placas de circuito impresso, aqui está o procedimento que você pode usar para produzir a placa mostrada acima com as dimensões 100 mm x 60 milímetros. Este é o painel de controle do motor do eixo da fresadora. O tabuleiro é apenas unilateral, mas a produção de placas de dupla face é possível de acordo com o mesmo processo. É importante que uma largura de traço possa ser criada, o que torna possível realizar um rastreamento entre duas conexões IC. De outra forma, apenas placas muito simples podem ser fresadas. O fato de que pode ser bem sucedido mostra o seguinte corte de alargamento:
A largura do traço deve ser em torno 0.3 milímetros, a distância entre os traços e os olhos de solda sobre 0.4 milímetros. Isso significa que a placa PCB também pode ser soldada de forma sensata, sem traços de solda constantes uns com os outros. Contudo, isso requer um ferro de solda decente com um fino, ponta longa e bom fio de solda (0.5 milímetros).
O software pcb-gcode
Sem software apropriado, claro, nada funciona. Você pode usar o software de layout Eagle para projetar as placas de circuito impresso, claro, se você encontrar a tecnologia MOKO, você pode obter design de PCB gratuitamente com sua necessidade de fabricação de PCB. Eagle tem uma versão freeware para experimentar e para projetos menores. Isso também é interessante para pessoas que usam um programa de layout diferente, como veremos mais tarde.
Contudo, criar programas de fresamento de PCB para fresamento de isolamento não é uma função padrão do Eagle. Mas porque é possível que tais funções sejam desempenhadas pelos chamados “ULPs” (Programas de idioma do usuário), um homem chamado John Johnson conquistou a si mesmo para escrever uma ULP adequada.
O ULP pode ser baixado da página de download do CadSoft. Primeiro, procure o “pcb-gcode.zip” ULP. Infelizmente, não há função de busca, mas as ULPs são classificadas em ordem alfabética. Baixe o arquivo zip e descompacte todos os arquivos que ele contém para o c:-diretório programas-EAGLE-4.12-ulp.
Agora, se você digitar “execute pcb-gcode -setup” na visualização do layout da Eagle na linha de comando, a seguinte tela de configuração deve aparecer:
Aqui você define os seguintes parâmetros:
1.Lado Superior (topo da placa PCB, lado do componente)
• Gere os melhores contornos – Gere dados de fresagem de PCB para as trilhas condutoras do topo
• Gerar brocas de topo – Crie dados de perfuração para o topo
• Gerar preenchimentos superiores – Crie dados de moagem para remover todo o cobre entre os vestígios e os olhos de solda (geralmente não é necessário)
2.Lado Inferior PCB (fundo do tabuleiro)
• Como os parâmetros do topo
3.Placa PCB (parâmetros que se aplicam a todo o quadro)
• Gerar Moagem – gera dados de fresagem da camada de fresagem da placa (p.. contorno ou recortes maiores)
• Padrão de isolamento – este deve ser um valor muito pequeno, 0.0025 está bem
• Isolamento máximo – a largura máxima do isolamento
• Tamanho da Etapa de Isolamento – quanto mais largo o isolamento se torna a cada passagem
4.Unidades CB (unidades de medida)
• mícrons – milésimos de milímetro
• Milímetros – milímetros
• Mils – Milésimos de polegada
• Polegadas – polegadas (25.4 milímetros)
Em seguida, clique no “Máquina” aba. A seguinte janela aparece:
Aqui você define os seguintes parâmetros:
5.Eixo Z (Configurações do eixo Z)
• Z alto – Uma posição que evita colisões com dispositivos de fixação
• Z Up - A posição na qual o eixo Z é conduzido sobre a placa ao se posicionar com pressa. Não deve ser escolhido muito alto para economizar tempo
• Z para baixo – Profundidade de intrusão do cortador
• Profundidade de perfuração, ligeiramente mais do que a espessura da placa de circuito impresso
• Drill Dwell – Tempo de perfuração
• Profundidade de Moagem – Profundidade de fresamento de PCB para contornos e recortes, um pouco mais do que a espessura da placa
6.Troca de ferramenta
• Posição na qual o eixo Z é conduzido para uma troca conveniente de ferramenta
Fuso (fuso de fresagem)
• Tempo de rotação – Tempo em segundos para manter o fuso na velocidade
• Tamanho da ferramenta de gravação – Largura do ponto de gravação para fresar os contornos do traço (ver abaixo)
7.Taxas de alimentação
• XY – Velocidade de alimentação para os eixos X e Y durante o fresamento de PCB
• COM – Velocidade de imersão do cortador
Em seguida, clique no “Estilo GCode” aba. A seguinte janela aparece:
Aqui você pode definir para qual programa de controle de PC o código deve ser gerado. Isso é o que se chama de “pós-processador” (.pp) faz. Como um fã de Mach3, Eu escolhi “Mach”. Se não houver pós-processador para o programa de controle que você está usando, você pode criar um fazendo o seguinte:
• Escolha o pós-processador que mais se aproxima do desejado
• Em seguida, abra o arquivo gcode-defaults.h no diretório C:-Programas-EAGLE-4.12-ulp com o editor
• Faça as mudanças necessárias
• Não altere os códigos de formato, como “%f”, “%d”, etc.
• Salve o arquivo com um novo nome, p.. “Cover.pp”
Então, quando você clica em Aceitar, as mudanças de configuração são salvas. Clicando “Aceitar e fazer minha prancha” salva as alterações de configuração e começa a gerar os dados de fresagem e perfuração. Clicando “Cancelar” descarta todas as mudanças.
Gerando dados de fresamento e perfuração de PCB no Eagle
Gerar os dados do Eagle é muito fácil, mas alguns detalhes precisam ser considerados para criar uma placa de circuito utilizável. Primeiro, você deve definir o “Regras de Design”. Para fazer isso, digitar “drc” na linha de comando ou clique no ícone correspondente. A janela de regras de design aparece.
Primeiro, Clique no “Liberação” guia e defina todas as distâncias para 16mil (0.4 milímetros). Em primeiro lugar, este é um bom ponto de partida para seus próprios experimentos. Em seguida, clique no “Tamanhos” aba.
Defina a largura mínima da trilha para 16mil (0.4 milímetros). Isso é importante ao trabalhar com o roteador automático. Em seguida, clique em “Restring”.
Defina as almofadas (conectores de componentes) para 16mil. Isso garante que eles não se tornem muito pequenos.
Todos os valores são aqueles com os quais trabalho e com os quais tenho alcançado bons resultados. Claro, você pode conseguir melhores resultados com outros valores.
Então clique “Verificar”. Você provavelmente obterá uma lista de erros que reclama de poucas distâncias entre os traços. Altere o espaçamento de acordo. Contudo, você pode ignorar poucas distâncias onde os rastreamentos são realizados entre as portas IC. Eles não devem tornar os traços mais estreitos lá também.
Se tudo estiver bem, modelo “execute pcb-gcode” na linha de comando
Os seguintes arquivos são gerados, todos os quais têm o nome de seu arquivo esquemático, ao qual as seguintes extensões estão anexadas:
• top.nc: os contornos do traço para a parte superior do quadro
• bot.nc: os contornos do traço para a parte inferior do quadro
• tf.nc: Dados de fresagem para remover o cobre restante no topo (geralmente não é necessário)
• bf.nc: Dados de moagem para remover o cobre restante na parte inferior (geralmente não é necessário)
• td.nc: Dados de perfuração, visto de cima. No início, há uma tabela com os diâmetros de broca necessários. Devido aos milímetros de polegada de conversão com parcialmente “trituração” valores. Basta pegar a furadeira que mais se aproxima.
Eles devem ser usados na produção de placas de um lado, caso contrário, o tabuleiro teria que ser virado.
mt.nc: Dados de fresagem para contornos e recortes, visto de cima.
mb.nc: Dados de fresagem para contornos e recortes, visto de baixo.
Esses arquivos são gravados no mesmo diretório do seu arquivo esquemático.
Para um primeiro teste, agora você pode abrir o top.nc ou bot.nc no Mach3 e ver o resultado. Presumivelmente, a exibição das bandas de fresamento está fora da janela de visualização. Portanto, reduza o tamanho da tela até ver o quadro. Em seguida, mova-os e mova-os até que você tenha uma imagem nítida:
Clique na imagem para vê-la em tamanho real e confira os contornos dos traços e conectores dos componentes. Particularmente críticos são os locais onde os rastreamentos são realizados entre as conexões de componentes. Se não houver pista de fresagem entre a pista do condutor e a conexão, então você deve reduzir a largura do ponto de fresagem na configuração (Tamanho da ferramenta de gravação).
Apertando a placa
Ser capaz de fresar a placa, você deve primeiro fixá-lo. Faz uma diferença significativa se você trabalha com um controlador de profundidade de gravação ou não. O controlador de profundidade de gravação garante que o ponto de fresamento PCB sempre tenha a mesma profundidade de imersão em todos os pontos da placa. Porque o Stichel é em forma de V, a profundidade determina a largura do isolamento, isto é. a teia fresada. Se ficar muito largo, então seus traços desaparecem no nirvana, torna-se muito estreito, cobre para e leva a curtos-circuitos. O controlador de profundidade na minha máquina é parecido com este:
O tubo curto na frente é a conexão para o aspirador de pó, o parafuso do micrômetro é usado para ajuste de altura. Descreverei como o controlador de profundidade funciona e é construído em outro lugar.
Porque o controlador de profundidade de gravação pressiona a placa firmemente na base, não precisa ser protegido contra decolagem. Em vez de, é importante proteger a placa contra escorregamento. Para esse fim, Eu construí um quadro que consiste em 1.0 mm de folhas rígidas de alumínio em placa de madeira.
Duas tiras de chapa metálica formam um ângulo no qual a placa é pressionada por duas cunhas do mesmo material. A imagem deve tornar o princípio compreensível. Este tipo de fixação tem como vantagem para a produção em série que as placas são sempre fixadas na mesma posição. Assim, posso primeiro fresar todas as placas e fura-las em uma única passagem, sem ter que mudar constantemente o programa e a ferramenta.
A ferramenta de fresamento PCB
Você pode usar pontos de gravura para fresamento, que são peças feitas de hastes redondas de carboneto, em que metade é desbastada na área inferior. Estes são então lixados em diferentes ângulos de ponta. O ângulo de moagem é sempre metade do tamanho do ângulo da ponta. A ponta é ligeiramente lixada, resultando em uma tecnologia de ponta. A largura de corte e o ângulo da ponta podem ser selecionados ao fazer o pedido. Tão longe, Eu alcancei os melhores resultados com 0.1 largura de corte mm, um ângulo de ponta de 40 ° e uma profundidade de fresagem de 0.2 milímetros. O desenho mostra um truque:
O diâmetro do eixo deve ser 3 milímetros, que também se encaixa com pinças Proxxon. Também existem pontos com 1/8 diâmetro do eixo de polegada, que não se encaixam adequadamente no 3.2 pinça mm e tende a “ovo”. Dê uma olhada no eBay, existem vários fornecedores. Certifique-se de obter pontos com uma borda cortada acabada, você tem que moer pontos sem cortar com uma máquina de moer você mesmo.
Ponto zero da peça
O ponto zero da peça de trabalho está localizado na borda frontal esquerda da placa PCB nos dados de fresamento para o topo. No fundo, Contudo, está localizado à direita, Borda frontal. Todos os valores das coordenadas do eixo X são negativos!
Altura
Se você trabalhar com um controle deslizante de profundidade de gravação, você sabe como ajustar a altura. De outra forma, a maneira mais fácil é prender um cortador e colocá-lo sobre a placa por um curto período de tempo. Em seguida, solte o mandril e solte o cortador na placa. Em seguida, aperte o feed novamente e defina o eixo Z para zero. Não se esqueça de aumentar o eixo Z um pouco novamente!
Profundidade de imersão
A profundidade de imersão é muito crítica, porque isso resulta na largura da banda de fresamento de PCB. A fórmula para isso é:
Cortador 40 °: Largura = Profundidade de Imersão * 0.7279
Cortador 60 °: Largura = Profundidade de Imersão * 1,1547
Você precisa de uma certa profundidade mínima de imersão (0.15 - 0.2 mm na minha experiência), caso contrário, uma crista será criada nas teias fresadas. Uma vez que imprecisões da máquina também desempenham um papel, Aconselho a experimentar alguns dos resíduos.
Velocidade do fuso
A velocidade do fuso de fresamento deve ser a mais alta possível, a fim de obter um corte sem rebarbas. Velocidades do fuso de 20,000 rpm estão bem. Contudo, na minha máquina com 6,000 rpm também placas bastante limpas estão disponíveis.
Moagem
Agora é hora de começar! Também preste atenção à distância de segurança necessária do cortador e que não haja meios de fixação no caminho. Não se esqueça de ligar o fuso! Você provavelmente não ficará satisfeito com o primeiro resultado e terá que experimentar um pouco.
Perfuração
Um dos encantos do processo é que você pode perfurar a placa imediatamente. Para fazer isso, você precisa dos dados de perfuração da respectiva página. Os furos atravessam toda a placa em qualquer caso, mas são imagens espelhadas de baixo para cima, isto é. também com os dados de perfuração, o ponto zero da parte inferior é a frente direita. Assim que uma troca de broca for necessária, o programa de fresamento PCB para e move o fuso para a posição que você especificou para a troca da ferramenta.
PCB de dupla face
Como já mencionado, a produção de placas frente e verso também é possível. Para fazer isso, coloque um separado, pequeno buraco na saída do tabuleiro e observe as coordenadas. Para fazer isso, digitar “informação” na linha de comando e clique no buraco. Você verá uma pequena janela
A primeira coordenada (52.07) é o eixo X, o segundo é o eixo Y, visto de cima. Se você virou a placa depois de fresar e furar o topo, posicione o centro do fuso de fresamento exatamente sobre este furo e insira os valores das coordenadas como as posições X e Y no controlador. Você deve inserir a coordenada X como um valor negativo!
Outros programas de layout de PCB
Se você estiver trabalhando com um programa de layout diferente, você pode ler os dados Gerber e Exellon usando as ferramentas elétricas Eagle e, em seguida, gerar os dados de fresamento a partir deles, e de acordo com um fabricante de PCB em que você pode confiar, A tecnologia MOKO pode ser uma boa escolha, já que somos profissionais na fabricação e montagem de placas de circuito impresso desde 2006, também estamos abertos para responder a qualquer uma de suas perguntas sobre os problemas de suas placas PCB!
