Piirilevyjyrsintä

Piirilevyjyrsinnän työvaiheet

Piirilevylayoutin suunnittelu

• Piirilevylayoutin suositusspeksit:
  • track: 0.5mm, trackien isolaatiot 0.4mm, pad 0805 (=2mmx1.2 mm padit
  • Hacklab piirilevyjyrsinnän peruskonfiguraatiossa oletuksena, että kaikki PTH (=kupari) reijät ovat saman kokoisia. Samoin kaikki NPTH (=kiinnitys= ei-kupari) reijät saman kokoisia. Erikokoisten reikien käyttö piirilevyssä ks. #reijitys
• Piirilevyn sijoittaminen koordinaatistoon
  • Yksipuoleisen piirilevyllä origo sijoitetaan piirilevyn vasempaan alanurkkaan
  • Kaksipuoleisella origo sijoitetaan piirilevyn alareunan keskikohtaan. Kaksipuoleisen piirilevyn kohdistamista varten Y-akselille kaksi via:aa:
    • Toinen y-akselille kohtaan X=0, Y=-3 mm
    • ja toinen Y-akselille 3 mm piirilevyn yläreunan yläpuolelle.
• Piirilevyn layoutin suunnittelun lopputuloksena Gerber tiedostot (=ei zip paketti).
  • PROJ_F_Cu.gbr: etupuolen kuparikerros ( PROJ merkkaa projektin nimeä)
  • PROJ_B_Cu.gbr: takapuolen kuparikerros
  • PROJ_Edge_Cuts.gbr: piirilevyn reunat
  • PROJ_PTH.drl: kuparireikien (Plated Through Hole) porausohjeet
  • PROJ_NPTH.drl: ei kuparireikien (Non Plated Through Hole) porausohjeet

Gerber tiedostojen muokkaaminen jyrsinnän gcode:ksi

Työvaiheet Gerber muuntamiseksi gcodeksi:

• Projektin PROJ Gerber -tiedostot ( PROJ_F_Cu.gbr, PROJ_B_Cu.gbr, PROJ_Edge_ts.gbr, PROJ_PTH.drl, PROJ_NPTH.drl) kopioidaan etool -työkalun 01-gerber -hakemistoon
• etool -työkalun avulla muunnetaan 01-gerber -hakemistossa olevat Gerber tiedostot gcode -tiedostoiksi 02-ngc -hakemistoon. Tuloksena:
  • PROJ_F_Cu.ngc: etupuolen kuparikerroksen jyrsintä
  • PROJ_B_Cu.ngc: takapuolen kuparikerroksen jyrsintä
  • PROJ_Edge_Cuts.ngc: piirilevyn reunojen jyrsintä
  • PROJ_PTH.ngc: kuparireikien (Plated Through Hole) porausohjeet
  • PROJ_NPTH.ngc: ei kuparireikien (Non Plated Through Hole) porausohjeet
• Kaksipuoleisella piirilevylle tuotetaan lisäksi erillinen poraustiedosto PROJ_PTH-ALIGN.ngc, jolla X=0 akselilla olevat kohdistus -viat porataan syvemmiksi kuin piirilevyllä olevat normaalit viat.
• Simulaattorin avulla varmistetaan gcode -tiedostojen oikeellisuus. Erityisesti varmistettava kohdistus -viojen PROJ_PTH-ALIGN.ngc oikeellisuus.
• Simulaattorivarmennuksen jälkeen gcode -tiedostot (PROJ_F_Cu.ngc, PROJ_Edge_Cuts.ngc, PROJ_PTH.ngc, PROJ_NPTH.ngc, kaksipuoleisella piirilevyillä lisäksi PROJ_B_Cu.ngc ja PROJ_PTH-ALIGN.ngc) kopioidaan tikulle siirrettäväksi jyrsintäkoneelle.

Jyrsintä

Jyrsinnän työvaiheet:

• Siirrä gcode -tiedostot (PROJ_F_Cu.ngc, PROJ_Edge_Cuts.ngc, PROJ_PTH.ngc, PROJ_NPTH.ngc, kaksipuoleisella piirilevyillä lisäksi PROJ_B_Cu.ngc ja PROJ_PTH-ALIGN.ngc) tikulla jyrsintäkoneelle.
• Kiinnitä riittävän suuri piirilevyaihio kaksipuoleisella teipillä puualustaan, joka on tukavasti kiinni jyrsijän pöydässä.
• Aseta jyrsijän origo (Touch off X=0,Y=0) piirilevyaihiolle kohtaan, johon haluat piirilevyn origon sijoittuvan
• Piirilevyn gcode jyrsintä:

1. Etupuolen kuparin jyrsintä (PROJ_F_Cu.ngc). 1)
2. Jos kaksipuoleinen piirilevy:
   1. poraa kohdisusreijät PROJ_PTH-ALIGN.ngc) 2)
   2. käännä piirilevy. Ennen kääntämistä huomioi missä kohdistusreijät sijaitsevat, jotta osaat kohdistaa piirilevyn puualustalla oikeaan kohtaan kääntämämisen jälkeen.
   3. Takapuolen kuparin jyrsintä (PROJ_B_Cu.ngc) 1)
   4. Käännä piirilevy takaisin etupuolelle (jälleen kohdistus kohdistusreikien avulla puualustalle)
3. Poraa kuparireijät: PROJ_PTH.ngc 2)
4. Poraa kiinnitysrejät:PROJ_NPTH.ngc 2)
5. Leikkaa piirilevyn reunat PROJ_Edge_Cuts.ngc.

---

1) Ennen jyrsinnän käynnistystä terän vaihto ja z-koordinaatin asetus ja proben tarkistus. Proben tarkistus: proben kytkentäliuska ottaa kiinni piirilevyaihioon, proben kytkentäliuskasta lähtee johto joka menee hiillen koteloon. Jos vielä lisävarmistusta halua niin proben tilan saa käyttöliittymään näkyviin ja hiilen kyljessä olevassa rasiassa on maadoitusnappi probesignaalin testaamista varten.
2) Ennen jyrsinnän käynnistystä terän vaihto ja z-koordinaatin asetus.

Piirilevyn jälkikäsittely

• Reunojen siivous ja mahdollinen hionta

• Tarkista mikroskoopille jyysteet ja oikosulut, tasaa mahdolliset purskeet

Piirilevyjyrsintä työkalut

Piirilevylayoutin suunnittelu

• KiCad
  • File -> Plot -toiminnon dialogissa "Use extended X2 format" ruksi poistetaan
  • Jos käytät Lab:in hiljaisen huoneen PC:tä niin Output directory: C:\Users\hacklab\Documents\etool\01-gerber. Kopioi Ggerber -tiedostot tähän hakemistoon, jos teet piirilevy suunnittelun muualla.

• Muiden piirilevysuunnitteluohjelmien käyttö saattaa onnistua, mutta ei ole testattu.

Gerber tiedostojen muokkaaminen jyrsinnän gcode:ksi

• Aluksi siivoa hakemistot (kaikki gerber ja ngc -tiedostot poistetaan - mitään tiedostoja ei talletata työasemalla)
  • etool.sh cleanup

• Lähtötilanne: Projektin Gerber tiedostot (*_F_Cu.gbr, *_B_Cu.gbr, *_Edge_ts.gbr, *_PTH.drl, *_NPTH.drl) ovat hiljaisen huoneen hacklab käyttäjän hakemistossa Documents\etool\01-gerber (Hakemisto short cut on työpöydällä)
  • Tiedostot voi joko kopioida tuonne hakemistoon (jos teet Gerberit omalla työasemalla) tai työasemalle asennettu KiCad voidaan konfiguroida tuottamaan Gerberi suoraan tuohon hakemistoon (ks. edellinen kohta)

• Käynnistä hacklab -käyttäjän kotihakemistossa hacklab\bin\etool.cmd skripti. Lue ohjeet ja paina enter cmd -ikkuna avautuu

• CAM:ituksen suoritus etool.cmd -avulla
  • etool.cmd ls
  • etool.cmd gerber PROJ
  • etool.cmd ls
  • etool.cmd ardill PROJ
  • etool.cmd simulator

• Kun olet tyytyväinen kopioi hacklab käyttäjän hakemistossa Documents\etool\02-ngc projektin ngc tiedostot (*_F_Cu.ngc, *_B_Cu.ngc, *_Edge_Cuts,ngc, *-PTH.ngc, *-NPTH.ngc, *_PTH-ALIGN.ngc) tikulle kopioitavaksi hiileen.

• Loputuksi siivoa hakemistot (kaikki gerber ja ngc -tiedostot poistetaan)
  • etool.sh cleanup

Jyrsintä (hiili)

• KÄytettävät hiilen terät:
  • PCB jyrsinterä: arvaus 0.1 mm/60deg
  • PTH poranterä: 0.9mm
  • NPTH poraterä 2.5mm tai 3mm
  • Reunojen jyrsintä 2 mm leikkausterä
• Lähtötilanne: Projektin ngc tiedostot (*_F_Cu.ngc, *_B_Cu.ngc, *_Edge_Cuts,ngc, *-PTH.ngc, *-NPTH.ngc, *_PTH-ALIGN.ngc) on kopiotu siirretty hiilellle.
• Kiinnitä piirilevy kaksipuoleisella teipillä hiilen uhripuuhun.
• Touch off x ja y siihen kohtaan, mihin piirilevyn origon suunnittelit.
• Touch off z:lle (= vie z riittävän lähelle, n. 1 mm päähän pinnasta, z step 0.1 mm, kunnes paperi ei enää mahdu, touch off)
• Tarkista, että probe on kytketty ja toimii
  • proben kytkentäliuska ottaa kiinni piirilevyaihioon
  • proben kytkentäliuskasta lähtee johto joka menee hiillen koteloon
  • jos vielä lisävarmistusta halua niin proben tilan saa käyttöliittymään näkyviin ja hiilen kyljessä olevassa rasiassa on maadoitusnappi probesignaalin testaamista varten
• Jyrsintä
  • aja Front Copper milling: (*_F_Cu.ngc)
  • jos kaksipuoleinen piirilevy
    • vaihda kohdistusporanterä, touch off z, poraa kohdisusreijät PTH-ALIGN.ngc
    • käännä piirilevy (ennen kääntämistä huomioi missä kohdistusreijät sijaitsevat, jotta osaat kohdistaa piirilevyn oikeaan kohtaan käätämämisen jälkeen)
    • vaihda piirilevvyn jyrsinterä, touch off -z, aja back copper milling (*_B_Cu.ngc)
    • käännä piirilevy takaisin etupuolelle
  • Poraa kuparireijät: Vaihda poranterä, touch off z, aja *-PTH.ngc,
  • Poraa kiinnitysrejät: Vaihda poranterä, touch off z, aja *-NPTH.ngc
  • Jyrsi piirilevyn reunat: vaihda reunajyrsin, touch off z, aja *_Edge_Cuts,ngc