Станок для изготовления печатных плат: Фрезеровка печатных плат на ЧПУ (CNC) станке

Печатные платы на ЧПУ: гравировка на фрезерном станке

Недорогое производство печатных плат интересует большинство радиолюбителей. Еще недавно выбор технологий был маленьким, но после стремительного развития техники у людей появилась возможность быстро, дешево и качественно делать заготовки для своих проектов на дому. Для этого сейчас используются станки с ЧПУ.

Что надо для гравировки печатных плат на фрезерном станке ЧПУ?

Прежде всего, необходимо наличие фрезерного станка, который управляется программно. Оборудование должно быть способно выполнять фрезерование плат, что требуется для создания токопроводящих дорожек. Также устройство должно выполнять сверление отверстий для установки электронных компонентов.

Кроме того, станок должен уметь выполнять контурную обрезку заготовки.

Для работы потребуется:

1. Заготовки, из которых будут изготавливаться платы. Они могут различаться по типу материала. Можно использовать гетинакс, металл, целлюлозную бумагу со стеклотканью и эпоксидной смолой, фольгированный стеклотекстолит. Какой материал использовать, выбирает мастер.
2. Фоторезист, который имеет светочувствительный слой.
3. Набор сверл — от 0,4 до 3 мм.
4. Набор фрез, включая конические и «кукурузу».
5. Вещества, при помощи которых выполняется травление заготовки.
6. Сплав Розе для залуживания проводников.
7. Система опторазвязки на LTP порт.
8. Софт.

Это главное, что требуется для начала производства ПП.

Создание проекта

Сделать проект ПП можно с помощью большого количества программ, которые загружаются в устройство. Но чаще всего используется Eagle. Рисунок нужно выполнять на каждом слое:

1. Bottom — для нижних дорожек.
2. Top — для верхних дорожек.
3. Dimension — для контуров платы.
4. Milling — этот слой предназначен для фрезеровальных работ.

Когда при создании проекта применяют программу Sprint Layout, необходимо учитывать особенности работы с фольгированными материалами. Дорожки делают широкими для образования зазоров. По ним смогут пройти граверы. В качестве нулевой точки системы координат обычно выбирают левый нижний угол.

 ВАЖНО . Зазоры необходимы, чтобы дорожки не пересекались с контуром. Их делают между дорожками и краями ПП.

После открытия окна, где выбираются настройки фрезеровальных работ, выбирается ширина дорожки. Она чаще всего равняется толщине инструмента. После этого размечаются отверстия, выбирается скорость и траектория выборки на заготовке.

Необходимо внимательно следить, чтобы из-за ширины инструмента не появились замыкания между дорожками. Особенно, когда изготавливается сразу большая партия плат. Все они будут непригодны к использованию.

Создание управляющей программы

Теперь переходят к подготовке управляющей программы. Нужно открыть файл, который регулирует ход работы. В нем выбираются значения, регулирующие параметры фрезерования, которые зависят от модели используемого устройства, обрабатываемого материала и выбранного инструмента. Производится настройка глубины прорезания и рабочей подачи. После этого происходит конвертация кода, и программа создает G-код.

Глубина фрезеровки выбирается экспериментально. Настройку нужно производить так, чтобы фреза выбирала только внешний слой. Когда файл будет подготовлен, его загружают в Mach4. Далее выставляются нули, и начинается работа станка.

Для других процессов (например, вырезание по контуру и сверление) файл подготавливается точно так же. После настройки файлы загружают в Step Cam. Их следует сохранять отдельно.

Глубину обработки нужно определять, опираясь на толщину материала. Если она составляет 1,5 мм, то глубину сверления выставляют в 1,6 или немного больше.

По контуру фрезеруют в 2—4 прохода. Глубину выборки выставляют в 0,5 мм. После каждого прохода необходимо вручную опускать инструмент по вертикальной оси и делать обнуление.

Станок вернется к нулевым координатам. При работе со станком нужно обращать внимание на разницу сверл. Программа Mach4 способна самостоятельно определить длину сверла и отключить работу станка во время смены инструмента.

Использование софта

Наиболее популярные программы для работы на станках с ЧПУ:

1. Estlcam. Достаточно удобная и многофункциональная программа, предназначенная для создания G-кода. Она может работать с метрическими единицами измерения, а также переводить файлы в различные форматы. Станок можно запускать непосредственно из меню программы. Также с ее помощью можно управлять работой устройства с компьютера.
2. Free Mill. Тоже применяется для создания G-кода. Это бесплатная программа. С ее помощью можно задавать направление, по которому будет перемещаться инструмент, выполнять резание, разрабатывать чистовые и черновые направления.
3. DeskProto. Позволяет разрабатывать проекты для одной детали или операции. В программе отсутствует ограничение на размер документа, поэтому сложность может быть любой.

Особенности технологического процесса

При создании печатных плат на станках с ЧПУ необходимо быть внимательными к определенным нюансам:

1. Для получения фотошаблона на плате можно использовать лазерный принтер. У универсальной пленки две рабочие стороны. Гладкую можно использовать для лазерного принтера, а шершавую — для струйного.
2. Рабочий стол должен быть идеально ровным и плоским. Его можно изготовить из толстой фанеры с последующей торцовкой.
3. Листовой стеклотекстолит часто имеет неидеальную форму. В разных местах у него может отличаться толщина. Из-за этого сверлить нужно с допуском небольшого прорезания.
4. Фрезеровочные работы просто выполнить при помощи гравера «пирамидки». Его диаметр должен быть от 0,4 до 1 мм. Для вырезания контура лучше всего подходит фреза «кукуруза». А для сверления отверстий понадобятся сверла с диаметром от 0,8 мм.
5. При правильной настройке для изготовления плат можно использовать и лазерный гравер. Но после этого заготовка нуждается в дополнительной обработке.
6. Пыль со стеклотекстолита очень вредна для дыхательных путей. Над станком желательно установить вытяжку. Также можно дополнительно смачивать печатную плату водой при помощи медицинского шприца. Если нет возможности установить вытяжку, то нужно использовать респиратор или влажную повязку на лицо.
7. Гетинакс не рекомендуется для изготовления ПП, так как во время пайки он выделяет очень неприятный запах.

Использование станка с ЧПУ для изготовления печатных плат позволяет добиться высокого качества и скорости производства. Радиолюбители получили возможность использовать ПП с минимальной шириной дорожек, что еще совсем недавно было невозможным.

• 30 ноября 2020
• 1815

Получите консультацию специалиста

Изготовление печатных плат на чпу станке

ВАЖНО! Изготовление печатных плат на станках серии HIGH-Z — весьма точный и быстрый процесс. CNC станки HIGH-Z — это лучшее на сегодня оборудование для производства печатных плат. Наши станки могут одновременно фрезеровать проводящую полосу и сверлить отверстия! Технология изготовления печатных плат на cnc станках HIGH-Z позволяет добиваться весьма высокой точности фрезерования — 0,02 миллиметра. Оснащение для производства печатных плат имеет небольшие размеры.

Главная / Области применения /

Производство печатных плат на станках HIGH-Z

Материалы: Текстолит и т.п. Лавсан Стеклотекстолит

cnc станок High-Z Печатная плата cnc станки для изготовления печатных плат Печатная плата изготовлена на cnc станке Оборудование для изготовления печатных плат Технология изготовления печатных плат позволяет

ООО «Си-Эн-Си Машин» поставляет лучшее немецкое оборудование для производства печатных плат — станки с ЧПУ серии HIGH-Z и Raptor. Мы — официальный дистрибьтор этих станков в России.

Технология изготовления печатных плат на cnc станке HIGH-Z

Вы проектируете свою печатную плату, например, в PCAD, сохраняете файл как .plt-файл (HPGL). Далее нужно запустить программу PCNC (поставляется в комплекте).

Для опытных образцов или маленьких серий очень существенно иметь возможность фрезеровки печатных плат. Гравировально-фрезерные cnc станки HIGH-Z имеют возможность фрезеровать проводящую полосу с точностью приблизительно 0,1 — 0,15 мм.

Возможно, Вы знаете на личном опыте, как неудобно отсутствие возможности фрезерования и какое дополнительное оборудование необходимо, чтобы фрезеровать печатные платы самостоятельно.

Оборудование для прототипирования печатных плат

На фрезерных станках с ЧПУ серии HIGH-Z можно изготавливать прототипы печатных плат для мелкосерийных производств из таких материалов как алюминий, текстолит, стеклотекстолит, лавсан и др. волокнистых материалов.

Возможность изготавливать двусторонние печатные платы. Это видео пермской демонстрирует процесс производства двусторонней печатной платы со всеми необходимыми операциями: фрезеровка дорожек, сверловка отверстий, обрезка печатной платы на станке HIGH-ZS-400. Также возможно, при необходимости, наносить на плату клеевые составы.

Для производства печатных плат обязательной опцией является механический регулятор глубины, подпружиненный механизм которого считывает неровность поверхности, тем самым, обработка материала производится на четко заданную глубину.

Преимущество cnc станка HIGH-Z:

Станок фрезерует проводящую полосу и сверлит отверстия в одно и тоже время! Посмотрите результат фрезеровки печатной платы на фотографиях и видео.

Фрезеровка проводящей полосы на 0,2 мм глубиной

Фрезеровка печатной платы в сложном материале

Для производства печатных плат и других изделий со сложной конфигурацией, для фрезеровки любых материалов. Используются фрезерно-гравировальныеcnc-станкиHigh-Z. Результат, главным образом, зависит от выбора материала и сокращения геометрии используемого инструмента.

Печатная плата с медью

Фрезеровка: алюминиевый сайдинг

Для фрезеровки алюминиевого сайдинга со вспененным материалом внутри есть специальная фреза.

Фрезеровка и сверление печатных плат — это всего лишь одна из многих отраслей применения наших станков.

ЧПУ станок Alfawise C10 Pro (cnc 3018 pro)

Всем привет. Сегодня я коротко расскажу о ЧПУ станке Alfawise C10 Pro. По сути, данный станок является известным 3018 Pro. Такой ЧПУ можно использовать для фрезеровки и гравировки дерева, пластика, печатных плат, акрила и других материалов. Рабочей области размером 300х180 мм с лихвой хватит для своей небольшой мастерской, да и тем более для домашних нужд.

Технические характеристики: — рабочая зона станка 300х180х45 мм — размеры: 420х355×280 мм — двигатель — 775 мотор шпинделя (12-36 В) при 24В — 8000 об/мин — патрон типа ER11, в комплекте идет одна цанга под хвостовик 3,175 мм. Такие патроны зарекомендовали себя очень хорошо и широко применяются в станках с ЧПУ. — шаговые двигатели 1.3А, крутящий момент 0,25Н/м. — питание: 24 В, 5 А

— в комплекте диск с драйверами и управляющим софтом, а также набор конических фрез. Также в комплекте имеются 4 зажима для фиксации заготовки в процессе работы.

Все детали станка надежно упакованы в 3 уровня.

Весь комплект поставки на фото:

Управляющая плата построена на Mega328p с установленным драйверами а4988.

Offline контроллер дает возможность работать со станком без компьютера.

Контроллер обладает достаточно скромным функционалом. С помощью него можно подвигать осями, установить скорость перемещения и битрейт связи, а также запустить фрезеровку. К сожалению, тут нет возможности сделать своего рода «автоуровня», как в 3д принтерах или построить карту высот. Эти возможности доступны только при использовании соответствующего программного обеспечения на компьютере. Offline контроллер имеет разъем для карт памяти microSD, на которую и требуется записать управляющую программу станка.

Держатель шпинделя и вся каретка напечатана на 3д принтере. Подшипники впрессованы.

Рабочий стол передвигается на стальных валах диаметром 10 мм. Стол крепится на 4х каретках с запрессованными подшипниками.

Блок питания с переключателем напряжения от 12 до 24В с шагом 2В.

Сборка станка достаточно простая. Для полной сборки потребуется порядка 30 минут. Весь требуемый инструмент уже в комплекте. На первом этапе собираем раму, крепим направляющие валы с держателями стола, устанавливаем двигатель с винтом. Боковые грани рамы выполнены из алюминиевого профиля 20х40мм, передняя и задняя грань — из бакелита.

Далее крепим рабочий стол. Стол пришел достаточно ровный (ну нет идеальных столов, отклонение около 0.5-1 мм).

И собираем оставшуюся часть в соответствии с инструкцией. На оси X также используются стальные валы с толщиной 10 мм.

Плата управления крепится с обратной стороны на профили.

Схема подключения

Разъемы для подключения концевиков присутствуют, поэтому их не сложно будет добавить. Также есть возможность установки BT-модуля. Разъем Knife

используется для подключения Z-щупа. Один провод подключаем непосредственно к фрезе, второй на фрезеруемую металлическую поверхность. Для подключения удобно использовать «крокодилы». Карта высот без проблем строится в grblControl. Также можно подключить лазер для гравировки, но к сожалению его нет в комплекте.

Первая фрезеровка пошла комом. Запускал тестовый файл через оффлайн контроллер, фрезер пытался что-то сделать, но происходили непонятные вещи. Тогда решил попробовать подвигать осями, сперва через оффлайн контроллер, потом уже через программу grblControl и тут я понял в чем причина. Оказалось, что оси были инвертированы. Начал искать информацию в сети по данной проблеме и наткнулся на одну интересную команду консоли $3=5. Запустил grblControl, ввел команду в консоль и стал пробовать двигать осями и смотрел за указателем шпинделя на экране, в прочем мне это не помогло. Тогда стал пробовать дальше подбирать параметры и вуаля, команда $3=0 решила мои проблемы. Так как команды записываются в EEPROM, то через оффлайн контроллер все так же заработало.

Текст для гравировки подготавливаю в программе Aspire 8.5. В принципе программа имеет намного большие возможности и годится не только для подготовки текста. Сперва создаем новый файл с требуемыми размерами и толщиной.

Затем наносим текст с помощью соответствующего инструмента и настраиваем его параметры.

Далее в обработке выбираем «Быстрая гравировка» и производим настройки инструмента. В качестве постпроцессора выбираем Viccam ATC Arcs (mm), он адекватно работает с оффлайн контроллером. Затем сохраняем файл.

Гравировку можно запустить с оффлайн контроллера или же использовать ПК и grblControl.

Для начала гравировки потребуется вручную установить нулевую точку. Для максимальной точности лучше использовать специальный z-щуп. Его можно изготовить самостоятельно или приобрести уже готовый. Пример

Если гравировка будет происходить по поверхности, проводящей ток, то лучше для этого использовать самодельный щуп с двумя «крокодилами», один цепляется за фрезу, второй — за гравируемую поверхность. Повторюсь еще раз, использование z-щупа возможно только при подключении к ПК.

Комплектные зажимы заготовки мне вообще не понравились. Ими достаточно сложно вообще что-то зажать, нужно делать пропил в заготовке или высверливать отверстие.

Решил распечатать более удобные зажимы на 3д принтере. Они отлично справляются со своей задачей.

Примеры гравировки: Гравировка по стеклу. Комплектные фрезы не подходят для такой гравировки, но я все же попробовал. В результате фреза очень быстро стачивается. Вообще, для этого есть специальные фрезы с алмазным напылением.

Гравировка по ЛДСП.

Заказал еще фрезы типа «кукуруза», которые помогут больше раскрыть потенциал данного ЧПУ станка.

Из-за использования шариковых подшипников для движения стола, станок получился очень шумным. Замена подшипников на пластиковые/полимерные значительно снизит объем шумов. Ссылки:

содержимое диска stl модели масштабной доработки (новые держатели заготовки, доработка кабель-менеджмента, установка концевых выключателей)

Видео по сборке станка

Процесс гравировки (осторожно, шумно).
Выводы
Станок получился достаточно компактным с большим рабочим полем. Без замены подшипников — очень шумный. Разъемы для концевиков на плате есть, а сами они отсутствуют. У меня ЧПУ из коробки не заработал, пришлось инвертировать оси (в моем случае помогла команда $3=0). На осях присутствует небольшой люфт. При гравировке твердых поверхностей с большой подачей данный люфт заметен. Поэтому я бы рекомендовал уменьшать подачу и делать несколько проходов, тогда данного эффекта не будет либо он будет незначительным и малозаметным.

Цена в $169.99 достигается купоном ALC10PRO2

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Купить оборудование для производства печатных плат

Компаниям г. Санкт-Петербурга: предлагаем станки для изготовления печатных плат.

Заказать фрезерно-гравировальные станки для производства печатных плат с доставкой в любой город России или СНГ можно по телефонам: +(351) 220-09-50, +7 (912) 772-60-57. Предварительный заказ on-line: купить станок с чпу

Процесс прототипирования и изготовления печатной платы на немецком станке HIGH-Z или Raptor — это действительно профессиональный подход к производству. Качество немецкого оборудования обеспечит надёжную и бесперебойную эксплуатацию. Наши специалисты проконсультируют Вас по работе станка, обеспечат всей необходимой документацией. Мы также разрабатываем управляющие программы для CNC станков и осуществляем поставку дополнительного оборудования.

Процесс изготовления печатных плат

Все производство данного продукта делится на такие шаги:

1. Поиск или самостоятельная проработка схемы и разводка дорожек.
2. Подготовка нужных файлов для дальнейшего производства.
3. Непосредственное производство.

Для 1 этапа на просторах интернета можно найти большое количество ПО, такого как Sprint Layout, PCad, OrCad, Altium Designer, Proteus и многие другие. Данные программы подойдут для проработки схем и разводки дорожек. Самым популярным сейчас является фрезеровка печатных плат на ЧПУ из программы Sprint Layout. Видео о ней вы сможете найти на нашем сайте.

Объемность второго этапа зависит от сложности платы, которую вы хотите получить. Для самых простых конструкций требуется небольшое количество файлов. Основными из них являются топология, файл для просверливания отверстий и файлы будущей обрезки заготовки и, конечно, готовой платы.

Третий этап включает в себя сверление отверстий под штифты для позиционирования платы на рабочем столе станка, а также вставка самих штифтов. Далее на них необходимо будет насадить плату и обрезать ее по контуру.

Фрезерный станок для печатных плат

Prometheus – Zippy Robotics, Inc

Prometheus позволяет вам делать печатные платы на вашем столе. Поддерживаются верхний и нижний слои, просверленные отверстия и обрезки кромок.

ЗАКАЗАТЬ сейчас

Закажите станок для изготовления печатных плат Prometheus сейчас, чтобы занять место в очереди

*Обратите внимание, что если вы заказываете из-за пределов США, вы будете импортировать нашу продукцию и будете нести ответственность за любые таможенные пошлины/налоги/сборы, связанные с импортом нашей продукции. товары в вашу страну. Вы несете ответственность за информирование себя о том, что это может быть. Мы не несем ответственности за любые дополнительные расходы.

Серийная версия нашего фрезерного станка для печатных плат Prometheus.

Способность создавать вещи — это сила

.

Эта возможность есть у каждого. Мы хотим усилить ее с помощью Prometheus — настольного фрезерного станка для печатных плат, который позволит вам изготавливать печатные платы прямо на рабочем столе за считанные минуты. Вам больше не придется ждать, пока ваша плата будет доставлена ​​вам из службы производства печатных плат.

ProCAM — демонстрация импорта Gerber из Circuit Maker

В этом видео мы покажем вам, как взять проект, созданный в Altium’s Circuit Maker, и создать печатную плату с помощью Prometheus.

Почему мы?

Мы считаем, что с Prometheus вы получите больше производительности на доллар, чем с любым из наших конкурентов. Наши особенности отличают Prometheus. Машины с аналогичными характеристиками стоят на тысячи долларов дороже. Наше соотношение цены и качества составило специально разработанных , как и остальные наши характеристики.

Мы также активно изучаем поддержку гибких материалов, поддержку паяльной маски и другие материалы помимо FR-4. С Zippy Robotics вы можете быть уверены, что мы никогда не перестанем внедрять инновации . Мы никогда не согласимся на «достаточно хорошо».

Отслеживание поверхности

Prometheus быстро исследует поверхность доски перед фрезерованием, создает карту поверхности и использует ее для поддержания одинаковой глубины резки по всей поверхности доски.

Программная калибровка выравнивания

Функция калибровки ProCAM гарантирует, что квадраты получаются квадратными. Нежелательный сдвиг, вращение и перемещение между слоями печатной платы исключены, даже если оси не идеально перпендикулярны. Никогда больше не беспокойтесь о прямой регистрации.

Поддержка мелкого шага

Имея дорожку 4 мил/пространство 5 мил, Prometheus может поддерживать практически любые компоненты для поверхностного монтажа.

Высокоскоростной шпиндель

50 000 об/мин позволяет сверлам малого диаметра резать с высокой скоростью подачи.

Низкое биение

Статическое биение нашего шпинделя составляет менее 0,0001 дюйма (2,5 микрона), поэтому вы можете работать с крошечными концевыми фрезами и иметь более длительный срок службы.

 

Как это работает
Prometheus — фрезерный станок для печатных плат. Он работает путем фрезерования (или вырезания/гравировки) вашей схемы на стандартной плате с медным покрытием. Сверла, используемые во фрезерных станках, называются «концевыми фрезами», и хотя они могут быть похожи на сверла, между ними есть важное отличие: сверла предназначены для резки только с их острия, в то время как концевые фрезы могут резать и сбоку. Это позволяет фрезерному станку не только сверлить отверстия, но и вырезать предметы. В случае Прометея, вы можете фрезеровать свою схему, просверливать отверстия и даже вырезать форму самой платы (возможно, вам нужна круглая печатная плата или какая-то другая нестандартная форма, например).

Prometheus специально создан для изготовления печатных плат.

Требования и спецификации, необходимые для вырезания мелких деталей, необходимых для современных печатных плат, сильно отличаются от стандартных фрезерных или фрезерных станков с ЧПУ, которые обычно используются для вырезания дерева или металла. Когда мы вырезаем элементы размером всего в несколько тысячных дюйма, единственной наиболее важной характеристикой является биение шпинделя или TIR (общее указанное биение). Это то, что вы редко встретите в кавычках для недорогих станков с ЧПУ общего назначения, но малое биение имеет решающее значение, когда речь идет о микрофрезеровании. Биение описывает, насколько сильно качается бита при вращении вокруг оси вращения. Слишком большое биение приведет к немедленной поломке маленьких концевых фрез. Вот почему шпиндели любительского уровня и ручные вращающиеся инструменты не подходят для точной работы с печатными платами. Мы могли бы купить готовый шпиндель с подходящими характеристиками для включения в Prometheus, но нам пришлось бы потратить более 1000 долларов только на шпиндель! Вероятно, это основная причина, по которой другие профессиональные заводы по производству печатных плат стоят более 8000 долларов. Мы решили эту проблему, спроектировав собственный недорогой шпиндель с малым биением, чтобы мы могли поставить профессиональный станок за небольшую часть стоимости.

Программное обеспечение ProCAM (Prometheus Computer-Aided Manufacturing)
ProCAM — это программное обеспечение CAM, созданное специально для Prometheus. Он позволяет импортировать стандартные файлы Gerber, которые вы создаете с помощью своего любимого инструмента проектирования печатных плат, а затем генерирует пути инструментов и используется для управления фрезерным станком Prometheus для печатных плат. ProCAM позволяет импортировать верхний слой, нижний слой (дополнительно), просверленные отверстия (дополнительно) и слой обрезки кромок (дополнительно). Последняя версия ProCAM позволяет выполнять контурное фрезерование. То есть он обводит один или несколько контуров вокруг каждой медной цепи, чтобы изолировать ее от остальной части платы. Это создает электрически правильную цепь. Однако в настоящее время мы работаем над добавлением в ProCAM опции полного удаления меди, чтобы она удаляла

вся медь , которой нет в файлах Gerber.

 

Технические характеристики

Скорость шпинделя: 50 000 об/мин
Макс. скорость X/Y: Более 3800 мм/мин (150 дюймов/мин) подшипник (статический)
Тип биты: Для нашего шпинделя требуются наши специальные биты Zippy Robotics, Максимальный диаметр хвостовика 0,1248 дюйма . Мы предлагаем соответствующие биты.
Максимальный размер печатной платы: 6 дюймов x 4 дюйма или европейский размер 160 мм x 100 мм
Тип печатной платы: FR-4, FR-1, Rogers 4350 (другие ламинаты Rogers проходят испытания).

Односторонняя или двусторонняя
Минимальный размер дорожки/промежутка: 4 мил дорожки/5 мл промежутков (1 мил = 0,001 дюйма = 0,0254 мм, 5 мил = 0,127 мм)
Максимальный размер просверленного отверстия: 0,125 дюйма (3,175 мм)
Разрешение X и Y: 0,000156 дюйма (4 микрона)
Z разрешение: 0,000049 дюйма (1,25 микрона)
Контроллер двигателя: Пользовательский контроллер ZippyTalk на базе Atmel ARM
Вес: 30 фунтов.
Занимаемая площадь: 14 x 15,8 дюймов
Входное напряжение: Универсальный источник питания, 100–240 В переменного тока
Возможности подключения: USB Plug-and-Play
Системные требования: Windows 7 или более поздней версии. Планируется поддержка Mac и Linux
Обратите внимание, что это текущие спецификации, но они могут измениться, если будут внесены дополнительные изменения до того, как мы начнем поставки.

Основы фрезерных станков для печатных плат

Специализированные станки, предназначенные для прототипирования печатных плат, могут значительно ускорить разработку.

Леланд Тешлер • Ответственный редактор
Изучите онлайн-колонки с советами для инженеров, и вы часто будете видеть сообщения, пропагандирующие инвестиции в фрезерный станок, специально предназначенный для производства прототипов печатных плат. Инженеры, использующие эти машины, указывают на их преимущества, в том числе на резкое ускорение их способности повторять проекты печатных плат. Обычный подход заключается в том, чтобы заказать бесплатные образцы подложек у поставщиков печатных плат, а затем изготовить грубый прототип печатной платы, который затем заполняется и тестируется. Часто наличие завода по производству печатных плат позволяет инженерам изготавливать и тестировать несколько конструкций в течение дня.

Основная функция фрезерных станков для печатных плат заключается в выборочном фрезеровании медного слоя на подложке печатной платы для формирования дорожек и других проводящих участков на поверхности платы. Некоторые из этих специализированных машин также могут формировать переходные отверстия.

Конечно, существуют ограничения на то, что можно сделать с печатной платой, изготовленной на фрезерном станке. Основное ограничение заключается в том, что на простых станках возможны только двухслойные платы. Создание паяльной маски также проблематично.

Кроме того, фрезерные станки, достаточно хорошие для производства печатных плат, могут быть дорогими. Нижний предел ценового диапазона для этих машин составляет около 4000 долларов, но более сложное оборудование, способное делать переходные отверстия, может стоить в диапазоне 25000 долларов. Даже более сложные лазерные машины достигают шестизначной суммы. Эти устройства используют лазеры для удаления материала и, таким образом, имеют некоторые преимущества по сравнению с механическим фрезерованием, которые включают более высокую точность и отсутствие износа сверл.

Кроме того, аддитивные подходы к ПХБ становятся все более практичными. Эти машины для быстрого прототипирования могут стать недорогой альтернативой печатным станкам для плат, состоящих всего из нескольких слоев. Но есть также несколько высокопроизводительных аддитивных машин, которые, как говорят, обрабатывают сложные схемы с большим количеством слоев, а также электромеханические детали.

Базовые мельницы

Фрезерный станок Prometheus от Zippy Robotics.

Одним из станков по производству печатных плат в бюджетной категории является Prometheus от Zippy Robotics Inc. в Нортпорте, штат Нью-Йорк. Станок стоимостью 3000 долларов имеет шпиндель, который работает со скоростью 50 000 об/мин и имеет биение менее 2,5 микрон. В нем указана точность 0,15625 мил (4 микрона) по осям X и Y и всего 1,25 микрона по оси Z. Его максимальная скорость подачи составляет 3800 мм/мин, а станок включает отслеживание поверхности, что, как утверждается, обеспечивает стабильные результаты по глубине резания.

Завод поставляется с программным обеспечением управления под названием ProCAM, которое берет стандартные файлы чертежей Gerber и использует их для построения чертежей размером до 6×4 дюймов. особенности платы. Зиппи говорит, что машина может создавать дорожки размером 4 мил/5 мл с множеством корпусов микросхем для поверхностного монтажа и делать двухстороннюю плату с просверленными отверстиями примерно за час.

Следует отметить, что в 30-фунтовом Prometheus используются специальные биты, доступные только у Zippy. Компания заявляет, что типичные серийные биты будут немного больше максимально допустимого диаметра хвостовика и не будут входить в шпиндель. Также следует отметить отсутствие механизма автоматической смены инструмента.

Компания Bantam Tools в Пикскилле, штат Нью-Йорк, когда-то производила настольный фрезерный станок

Фрезерный станок с ЧПУ Bantam. Предыдущая версия обрабатывала исключительно работу с печатными платами. Он также может фрезеровать пластик, алюминий и подобные мягкие металлы.

станок, оптимизированный для использования с печатными платами. Это устройство было заменено более универсальным инструментом, называемым настольным фрезерным станком с ЧПУ, который также может обрабатывать алюминиевые и пластиковые детали. Вся машина весит 70 фунтов. Она имеет рабочую зону 7 x 9 x 3,5 дюйма и выполняет разрезы с повторяемостью ±1 мил. Двигатель шпинделя представляет собой агрегат мощностью 0,25 л.с., который вращается до 25 000 об/мин. Эта машина явно предназначена для создания прототипов, поскольку процесс смены инструмента строго ручной.

Станок с ЧПУ Bantam стоит около 4000 долларов. Bantam производит пакет программного обеспечения для фрезерных станков, годовая подписка на который стоит 200 долларов. Bantam также предоставляет ряд специализированных режущих инструментов для станка, в том числе инструмент для гравировки печатных плат.

Станки с ЧПУ, подобные станкам Bantam, обладают универсальными возможностями, которые позволяют им создавать печатные платы, а также, возможно, корпуса, в которых будет размещаться печатная плата. Но станки компании LPKF Laser & Electronics N.A. в Туалатине, штат Орегон, оптимизированы для изготовления печатных плат. Компания, пожалуй, наиболее известна своими машинами серии ProtoMat. В линейке ProtoMat есть три модели, стоимость которых начинается от 9 долларов.800 и подняться примерно до 27 800 долларов.

Top, машина LPKF ProtoMat. внизу машина LPKF ProtoLaser.

Скорость двигателя шпинделя в этом диапазоне от 40 000 до 100 000 об/мин, а на двух станках используется автоматическая смена инструмента. Двигатели шпинделя с более высокой скоростью вращения обеспечивают более чистое качество фрезерной кромки с меньшим количеством заусенцев. Качество кромки особенно заметно при использовании концевых фрез меньшего размера и при фрезеровании более мягких подложек RF. Шпиндель ProtoMat E44 со скоростью вращения 40 000 об/мин обеспечивает минимальный размер дорожки размером 4 мил с интервалом 8 мил. Шпиндели со скоростью вращения 60 000 и 100 000 об/мин в системах ProtoMat S64 и S104 позволяют использовать дорожки толщиной 4 мила с интервалом 4 мила. .

На двух машинах также доступны камеры реперного выравнивания. Они вступают в игру при изготовлении двусторонних печатных плат, отмечая положение реперных меток на плате, чтобы структуры на обеих сторонах платы совпадали. Более дорогие модели также оснащены датчиком и программным обеспечением обратной связи по толщине меди для более точного контроля глубины реза, что очень удобно для приложений RF/MW.

Следует также отметить, что некоторые машины LPKF могут создавать многослойные печатные платы в сочетании с прессом для ламинирования и комплектом для нанесения покрытия через отверстия. Есть два уровня сложности комплектов для сквозных отверстий. В самом дешевом из них используется проводящий полимер, который вручную наносится на отверстия, просверленные в плате. Существует также специальная машина LPKF, которая применяет гальванические и химические процессы к отверстиям пластины в закрытой камере.

Станки линейки LPKF ProtoLaser явно предназначены для выполнения гораздо более сложных задач, чем грубое прототипирование. В них используются лазеры для операций резки и формовки, а их цена варьируется от 91 000 до 373 000 долларов. Лазерный луч удаляет медь рядом с будущими дорожками, не оставляя следов. Полученная структура имеет резко обрезанные края. Типичными областями применения являются точные, крутые боковые стенки или сверхбыстрая лазерная гравировка, резка и сверление.

Существует четыре модели протолазеров. Среди их особенностей — лазерные лучи с малым размером пятна, что позволяет вырезать каналы шириной до 15 мкм. Говорят, что такие прецизионные размеры особенно полезны для радиочастотных приложений, где часто используются полосковые линии.

Там, где менее дорогие машины могут работать достаточно хорошо для подложек печатных плат садового типа, лазерные машины могут работать с ламинированными подложками и керамикой на основе оксида алюминия, что позволяет изготавливать платы с мелким шагом. Модели ProtoLaser ST, S4, U4 или ProtoLaser R4 часто используются для обработки керамики, небольших следов и сверхбыстрого удаления металла, а также для лазерного травления некоторых гибких материалов (U4 и R4). Эти машины также позиционируются как обеспечивающие самые передовые возможности трассировки/пространства с нетронутой четкостью краев, доступной без использования химического травления.

Высококачественные лазерные станки LPKF включают в себя запатентованный процесс удаления штриховки и расслоения на больших участках истирания меди. Лазер разрезает область на тонкие полоски и отделяет полоски от органической подложки путем нагревания. Говорят, что этот метод значительно сокращает время обработки. для чувствительных подложек, создания следов шириной менее 1 мила (25 мкм), карманной гравировки и для работы с такими материалами, как стекло и тефлон, или тонкими гибкими подложками.

Другие особенности лазерных установок LPKF включают использование длины волны лазера, которая практически не затрагивает подложки, но при этом позволяет надежно обрабатывать медные поверхности с неоднородностями толщиной до 6 мкм. Эти машины также могут создавать микропереходы и отверстия в масках для пайки, резать и структурировать LTCC, обожженную керамику, подложки ITO/TCO и тонкие препреги.

Аддитивные машины

Аддитивные 3D-принтеры, которые могут работать с печатными платами, уже давно доступны. Среди главных преимуществ этого подхода — низкая стоимость 3D-принтера. Более того, 3D-принтеры потенциально могут изготавливать целые многослойные печатные платы с паяльными масками и изоляционными слоями. Некоторые принтеры также могут использоваться в качестве машин для установки компонентов на плату.

Одним из основных недостатков печатных плат, напечатанных на 3D-принтере, является то, что проводники состоят из проводящих чернил, а не из меди. Полученные дорожки и контактные площадки не обладают такой проводимостью, как обычная плата с медным покрытием — проводящие частицы составляют лишь около 10-20% (по весу) состава проводящих чернил для струйных принтеров. Более низкая проводимость может сделать нецелесообразным изготовление таких же узких дорожек, доступных на мельнице для печатных плат. Следы, нанесенные проводящими чернилами, также могут иметь небольшие отклонения по высоте, что может вызвать проблемы с импедансом в некоторых высокочастотных цепях.

Ботофабрика SV2.

Кроме того, процесс производства печатных плат на 3D-принтерах может потребовать значительного вмешательства человека-оператора. Рассмотрим BotFactory SV2, стоимость которого начинается примерно с 7500 долларов. Каждый раз, когда принтер завершает нанесение слоя, оператор-человек должен заменить печатающую головку для следующего слоя, например, при переходе от печати проводников к печати слоя изоляции. Перед хранением только что снятой печатающей головки оператор должен вытереть все остатки с сопел. При необходимости оператор также должен заполнить станцию ​​очистки изопропиловым спиртом. А изоляционные слои вручную протираются изопропиловым спиртом перед нанесением следующего слоя.

Некоторые 3D-принтеры не могут сами создавать токопроводящие сквозные отверстия. Обычная практика изготовления сквозных отверстий в этих случаях заключается в том, чтобы положить готовую доску на сверлильный станок и вручную просверлить отверстие, а затем добавить заклепку, которая вставляется на место с помощью заклепочного пресса.

Voltera V-One.

3D-принтеры все чаще включают в себя возможности захвата и размещения. SV2, например, также имеет головку захвата. Еще один 3D-принтер с возможностью самовывоза — это V-One от Voltera в Онтарио, Канада. Модель V-One за 4200 долларов также оснащена дрелью, которая не только

Машина Стрекоза от NanoDimension.

сверлит отверстия, но может выполнять фрезерование. Скорость вращения шпинделя 13 000 об/мин, биение 0,076 мм. Как и в принтерах BotFactory, проводящие сквозные отверстия обрабатываются заклепками.

Наконец, стоит отметить, что процесс 3D-печати печатных плат может быть быстрее, если принтер может одновременно использовать две печатающие головки, одну для проводников, а другую для диэлектриков. Именно такой подход используется в машинах высокого класса, таких как линейка Dragonfly от NanoDimension в Израиле. Они варьируются в цене от 50 000 долларов до шестизначной суммы.