Tutorial per l uso di target nella realizzazione di prototipi PCB:

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1 Tutorial per l uso di target nella realizzazione di prototipi PCB: Perché farsi i prototipi pcb con la cnc invece che con l acido? A questa risposta si potrebbe dire che è + facile ma in realtà non è così, è vero ci si sporca meno, inoltre fare centinaia di fori con il trapanino è noioso ma il vero motivo è che con la cnc se devi fare un prototipo usi i files originali e non avrai brutte sorprese quando vai in produzione perchè diametro fori(rognosi) e contorni pcb (rognosissimi) e tutto il resto è ok per forza, il pcb viene fatto con macchine simili alle macchine usate dalla ditta produttrice di pcb. Perché target? La scelta di target è che rispetto ad esempio eagle, importa + facilmente qualsiasi fileset gerber proveniente da qualsiasi cad per pcb, i progettisti di pcb ADORANO il loro cad-cam e nessuno deve potergli dire:cambia cad! Ciò non toglie che si possa fare il tutto con eagle. Anche se target demo è limitato a 100 pads, per quanto riguarda l'import di file gerber è illimitato. La soluzione proposta qui è esportare in hpgl..perché? Lo potremmo vedere + avanti perché. Strumenti occorrenti e prerequisiti del cad pcb: -Copia di target 3001 versione 11 oppure 12. evaluation -Pcamw freeware oppure Mach3 evaluation oppure un altro interprete gcode. -Controllo numerico pcam05 funzionante con pcamw oppure cnc compatibile. Il seguente tutor farà riferimento alle versioni di target R12.5 discover ( ) e pcamw 1.7.0, successive release sono da considerarsi migliorative. Dopo aver creato il nostro pcb con un cad qualsiasi per pcb esportiamo le varie layers in formato gerber e la layer drill con i seguenti parametri: Gerbers:inch 2:4.cioè pollici 2 cifre intere e 4 decimali. suppress leading zeroes.cioè soppressione degli zeri. Refence all origine relativo e non assoluto. Drill:inch 2:4.cioè pollici 2 cifre intere e 4 decimali. suppress trailing zeroes.cioè soppressione degli zeri. Refence all origine relativo e non assoluto. Le layer da esportare sono: -bottom layer=piste lato saldature -top overlay=serigrafia comunque questa serve solo per bellezza. -keepout layer=contorni della scheda -una layer meccanica= per lo scontornamento con fresa da 2mm (80mils), questa layer viene aggiunta nel cad con una linea da 80mils che simula il percorso della fresa da 2mm per lo scontornamento, in questa layer si possono mettere anche le eventuali fresature interne di isolamento. -Top layer=piste lato componenti se il pcb è doppia faccia. Nel cad bisogna usare piste da almeno 12mils e usando il DRC (Design Rule Check)cioè il controllore delle regole del disegno controllare che lo spazio track-track e track-pads sia uguale o maggiore di 12mils(0,3mm) perché se non lo è il bulino non riesce a passare e lascia un cortocircuito. Pag. 1 di 7

2 Caricamento del Fileset gerber e Excellon: -avviare target e andare su: create pcb without schematic. -poi andare su: file/input output format/file tranfer/read x gerber and excellon file. -clikkare su new line 4 volte, selezionare i files clikkando sulla freccia browse file a destra della casella read file, i file da selezionare sono: -bottom layer=assegnato al layer 2 copper bottom -Top layer=assegnato al layer 16 copper top -keepout layer=assegnato al layer 23 outline -layer meccanica=assegnata al layer 25 milling per lo scontornamento. -drill =assegnata al layer 24 drill holes, settare come file format EXCELLON questi 5 layer sono sufficienti per il doppia faccia. Quando si clikka su start l pcb appare e si possono controllare le dimensioni e se ci sono tutte le layer, se si è sbagliato qualcosa si torna indietro con la freccia UNDO e si corregge. Pag. 2 di 7

3 Ricaviamo il percorso utensile per la CNC: -andare su file/input output format /production/engraving insulation channel. -selezionare se è un doppia faccia o mono e lasciare spuntate tutte le caselle con drill at the beginning cioè fora all inizio. Selezionare come output format HPGL, -andare sul tab fiducial drills, questi sono 2 o 3 fori che servono come riferimento quando si girerà il pcb per fresare il lato saldature. Questi fori è bene farli da 2,95mm oppure 3,95mm per spine da 3mm o 4mm. Io uso 2 spine da 3mm quindi inserisco come distance of fiducial drill =5mm, gli altri valori non importa per l hpgl, mentre metto 2 fiducial right e left. Le spine devono essere ben strette. -sulla tab drill non importa i valori. -sulla tab copper top mettere come diametro of the sword(bulino) 0,3mm (12mils) gli altri parametri non importa, se si vuole cancellare il resto del rame spuntare erase rest copper con una fresa cilindrica consiglio da 1mm. -tab copper bottom la stessa cosa della top. -tab pcb outline, spuntare mill completely e basta, il diametro della fresa da 2mm qui non è da impostare perché viene disegnato a 80mils nel cad come detto precedentemente. -tab start output, a questo pun inserire i nomi dei 2 files da generare cioè il file.plt (hpgl) del ns circuito e un file testo con l elenco utensili che chiameremo sempre tools.txt. -clikkare su start e aspettare la fine dell elaborazione, può durare qualche minuto a seconda della grandezza. Controllo dei files generati: Il file.plt generato comprende la seguente sequenza delle operazioni, ad ogni operazione pcamw si ferma mostrando una finestra per il cambio dell utensile: -I 2 fori fiducials -I fori di tutti i diametri, possono essere anche 10 o 20 utensili. -La bulinatura dei contorni lato comp -Il reset copper (rubout) lato comp preceduto dal blow-up, l allargamento dell isolamento. -Adesso è ora di girare la scheda sui fiducials sull asse X. -la bulinatura lato sald -il rubout lato sald Adesso iniziamo a controllare il file plt, avviamo pcamw e carichiamo il file plt con apri-file, carichiamo il file utensili tools.txt con apri-file-ausiliario. Come si vede il T1 è sempre il fiducials. T sono tutti fori, T12 è il bulino che in questo file ho settato a 0,25mm invece che 0,30mm, T13 è l erase del copper (rubout) con fresa cilindrica da 1mm, T14 è il giramento del circuito stampato, noi lo faremmo manuale, T11 è la fresatura dei contorni che farà alla fine. Clikkiamo su converti e salva su file. Pag. 3 di 7

4 Se compare la finestra REQUEST TOOL significa che ci sono + di 8 utensili, è molto facile, clikkiamo su un numero a caso fino alla fine della conversione, se appare nella barra delle comunicazioni in basso un errore con un punto esclamativo rosso allora è possibile che qualche coordinata sia negativa...portiamo a zero il circuito..andare su setup hpgl e clikkare su XY-zero, dallo screenshot si può vedere più o meno come vanno impostati i parametri. Lo zero della scheda lo metto sempre in basso a sx proprio sull angolo della scheda, facciamo tutti così, Ora riclikkiamo su converti e salva su file, non deve esserci + errori, controllare del visualizzatore che le dimx e dimy siano esatte come in target. Ovviamente la layer saldatura appare girata sull asse X e ci sono le 2 layer di erase copper, abbiamo visto che è tutto a posto possiamo iniziare il lavoro. Pag. 4 di 7

5 Lavorazione del prototipo: Assicurarsi che ci sia un contropannello da almeno 3-5mm di spessore, io uso un contropannello da 3mm in faesite ricoperta da laminato per mobilieri, quella che usano per i fondi degli armadi economici, è poco però con delle spine da 3mm come fiducials che vanno dentro le cave in X della cnc riesco a fare i fori dei fiducials senza forare il tavolo della CNC!!! Se uno non vuole rischiare di forare la cnc mettere un pannello da 5mm RETTIFICATO oppure fare come me oppure inventarsi un sistema migliore e non fare come i pidocchiosi e tenerselo per sé ma farmi un e_mail per dirmelo. Inizia il lavoro: io uso un contropannello da 3mm per economizzare lo spreco di materiale, normalmente i due fiducials sono alla metà dell ingombro Y quindi io mi porto con la fresa su una cava asse X e mi sposto per metà dell ingombro Y verso lo zero della tavola: HO TROVATO IL MIO ZERO Y, i fiducials così andranno dentro la cava,..lo zero X lo metto dove voglio, adesso clikkare su sposta origine asse x e asse y, i display x-y di pcamw vanno a zero. Se si usa un contropannello da 5mm si mette il pcb dove si vuole basta che si imposti la profondità dei fiducials a 4,50mm. Dopo aver fatto la taratura con un utensile qualsiasi devo trovare il mio livello Z del materiale..allora andare con l asse Z con il tastierino fino a sfiorare la superficie del pcb, mettiamo che venga 27.80mm mettiamo Z02780 nella casella Z. questa cosa si fa solo una volta, resta memorizzata del setup di pcamw, si varierà solo se si varia lo spessore del contropannello, il sensore di taratura o lo spessore del pcb. come si vede i fiducials sono impostati a 5mm di profondità dalla superficie del pcb (3mm del contropannello + 1,6mm del pcb), io mi trovo la cava sotto il contropannello..vedi sopra. Nelle caselle descrizione posso descrivere la mia CLASSE di utensili, ad esempio per i fori piccoli minori di 1mm vado sotto 2mm a 4mm/sec per quelli grandi 2,50mm a 2mm/sec ma potrebbe esserci anche grandissimi e vado 3mm. L entrata verticale nel pezzo (plunge) espressa in percentuale rispetto l avanzamento è impostata nel setup/common. Per questo prima in target non abbiamo impostato le velocità di avanzamento e le profondità degli utensili perché si mettono qui, il vantaggio è che si possono correggere in corsa durante la lavorazione, una alla volta o tutte, nel caso che invece di esportare da target un hpgl si esporti un gode questo non è possibile perché il gcode contiene tutte le profondità e avanzamenti. Appare comunque un piccolo inconveniente: come si vede l offset Z iniziale cioè la posizione dell utensile in rapido è settata a 2mm sopra il pcb, questo è un problema dopo aver forato con il primo utensile..i fiducials, perché dopo aver tarato il secondo utensile la macchina andrebbe alla posizione x-y della spina di acciaio che ora abbiamo inserito ( durante la foratura dei 2 fiducials io tengo fermo il pcb semplicemente con le mani.. è pericoloso?)..ma se la spine sporge per oltre 2mm appena la testa va là la punta si rompe, quindi io imposto a Pag. 5 di 7

6 6-7mm l offset Ziniziale ma dal secondo utensile in poi lo calo a 2mm perché mi annoio a vedersi allungare i tempi della foratura etc.. ci possono essere su un pcb anche + di 1000 fori. Mandiamo in esecuzione la fresa senza utensili e vediamo che pcam05 si ferma nella posizione di cambio utensile manuale e pcamw chiede l utensile1, mettiamo l utensile1 nel mandrino e lo deviamo sull utensile5 (classe5) che è quello dei fiducials, pcam05 lo tara e va a fare i 2 fiducials, poi chiede l utensile2, noi mettiamo le 2 spine da 3mm con il martello e mettiamo la punta da 0,8mm e lo deviamo sulla classe1 di utensili.. e così via, leggendo il file tools.txt sapremo sempre quale utensile mettere e su dove deviarlo. La deviazione è importante perché ad ogni classe di utensili corrisponde una profondità differente e anche un avanzamento e un spindle diverso. Uso di un programma differente da pcamw: Nel caso si usi un altro programma, mach3 ad esempio, bisogna necessariamente esportare il file da target in gcode, ISO 6983, in quanto l hpgl non può contenere le informazioni di avanzamento e profondità Z. Ovviamente questo sistema è meno flessibile e non consente di variare in corsa i parametri di lavorazione ma viene lo stesso fuori un buon lavoro, i dettagli dei settaggi dipendono dal programma usato però le linee guida sono le stesse. Uso di eagle al posto di target: Eagle è un altro cad-cam economico per pcb, in internet è molto diffuso grazie al suo basso costo, dopo aver caricato un file board.brd di eagle per esportare il file per la cnc si và su RUN/ULP e si carica il file mill-oulines.ulp Pag. 6 di 7

7 Nello screen shot ci sono le impostazioni per un monofaccia, si vede che viene specchiato spuntando mirror, non viene fatto il rubout ma solo il blow-up (allargamento dell isolamento), purtroppo i fori non risultano forati tutti con il loro valore effettivo ma solo con un foro pilota secondo la loro classe pad via e hole, le altre cose sono semplici da settare e chiare, il risultato è lo stesso molto buono e il pcb è testabile, ancor di + se i fori verranno poi allargati a mano con il trapano a colonna al diametro inserito nel file brd. Questo documento è stato scritto e divulgato per condividere le mie esperienze con le vostre, e per learning e tutorial per coloro che si avvicinano al made-home prototype pcb. E cosa gradita se coloro tra i più esperti desidereranno condividere con me le vs. esperienze. Callegari Maurizio mailto:procommel@aol.com Pag. 7 di 7