Forum: Platinen Fräsen der Leiterbahn


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von Martin E. (formalin)


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Ich würde gerne versuchen, Platinen, statt zu ätzen, zu fräsen.
Da habe ich jetzt ein Verständnisproblem.
GND-Masseflächen sind mir ein Begriff.
Warum macht man die anderen Leiterbahnen nicht auch flächiger.
Ich meine damit, warum wird nicht der Platz der Platine
ausgenutzt, um Leiterbahnen breiter werden zu lassen, dort wo
Platz dazu ist, und schmäler, dort wo es halt eng ist.
( Ich schreibe hier nicht für HF Anwendungen).
Größere Fläche hätte auch eine bessere Wärmeableitung.
Wenn ich mir die Fräsbeispiele auf YouTube anschaue, so
werden manchmal sogar größere Flächen weggefräst, das ist doch unnötig.
Man muss doch nur eine Trennbahn zwischen den Signalen haben.
Sehe ich da etwas falsch?

Und zweitens: Mit welchem Programm (bzw. Kombination) könnte man, so
wie ich oben beschrieben habe, arbeiten? Ich versuche mich gerade in 
Kicad
einzuarbeiten, habe jetzt aber noch keine Option für meinen Wunsch
gefunden

von abc123 (Gast)


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Ich zeichne meine Platinen mit SprintLayout erstelle eine PLT und 
importiere sie in EstlCam, klicke dort die Bahnen bzw. Bohrungen an die 
gefräst werden sollen und ab gehts. Große Flächen werden nicht 
weggefräst, ist reines Isolationsfräsen.

von abc123 (Gast)


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Sieht dann in etwa so aus...

von Roland E. (roland0815)


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Martin E. schrieb:
> Ich würde gerne versuchen, Platinen, statt zu ätzen, zu fräsen.
> Da habe ich jetzt ein Verständnisproblem.
> GND-Masseflächen sind mir ein Begriff.
> Warum macht man die anderen Leiterbahnen nicht auch flächiger.
> Ich meine damit, warum wird nicht der Platz der Platine
> ausgenutzt, um Leiterbahnen breiter werden zu lassen, dort wo
> Platz dazu ist, und schmäler, dort wo es halt eng ist.
...

Im Prinzip wäre das tatsächlich ein interessantes Layoutprinzip. Leider 
kommen viele EDAs damit nicht klar. Damit artet das in ganz viel 
Handarbeit aus. Professionell nicht zu bezahlen, aber im Hobby mag das 
gehen.

Die Praxis, Versorgungslagen als Flächen auszubilden, und dann mit 
Durchsteigern verbraucherortsnah zu kontaktieren kommt dem wohl am 
nächsten. Man darf an der Stelle natürlich auc nicht außer Acht lassen, 
dass die Anschlüsse über Wärmefallen angeschlossen werden. Damit wird 
die Leiterbahn zum Bauteilanschluss auch per Definition max 1mm breit 
(4x 0,25mm). Snst steigt der Fertiger aufs Dach, oder man muss die 
Bauteilauswahl sehr gut treffen, dass der Lötprozess kein Gemetzel wird.

Man muss auch dazu schreiben, dass erst ab Strömen über 1A Leiterzüge 
von 0,3mm "schmal werden".

von Martin E. (formalin)


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@abc123
Sieht schön aus.
Aber wenn man die Pins betrachtet sind die doch breiter
als z.B. die Leiterbahnen. Das bedeutet auch, das der
Fräser mehr Bewegungen machen muss, um das "Achteck"
zu zeichnen. Ich weiß ja nicht, wie notwendig die
GND-Massefläche eigentlich ist. Aber schau mal
unten links sind so ein paar Bahnen, die laufen
parallel. Da hätte der Fräser auch Weg sparen können,
wenn die Leiterbahnen breiter gewesen wären, und
sozusagen die Frässpur beider Bahnen zusammen
gefallen wäre.
Weißt du was ich meine?

: Bearbeitet durch User
von Martin E. (formalin)


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@Roland E.
Ja, die Wärmefallen...
Aber die werden ja sowieso viel genutzt.
Da müsst man mal schauen, ob der Wegeaufwand
und Zeitaufwand dadurch anders werden würde.
Gerade beim Fräsen will man ja eher nicht so lange
dem Krach zuhören. ;)

von MaWin (Gast)


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Martin E. schrieb:
> warum wird nicht der Platz der Platine
> ausgenutzt, um Leiterbahnen breiter werden zu lassen, dort wo
> Platz dazu ist, und schmäler, dort wo es halt eng ist.

Weil die meiste Software das nicht kann.

Voronoi-Einteilung, können nur manche Frästprogramme.

Früher, als man Platinen noch per Hand malte, haben manche das gemacht, 
z.B. Oppermann mit seinen Bausatzplatinen.

https://48a67562-a-0ca93af8-s-sites.googlegroups.com/a/prenninger.com/verkaufe/oppermann/2019-12-28%2015_09_46-Window.jpg?attachauth=ANoY7cq-HqCFzEa75FtbTTR5EwyNeK7Gv89d299ZvvPxDLY8NxYJ29d2W7NlvY3Ew__xjYe2dKJhhQL8I6EZnFuYqSbyv2JU2JMdoembEATQ6EmKM6k-3GC9JDlcarg1-pi7tH7cxqzip9pttRPoHU7ri9tJ4ViFPJLUbJH376onNW8IP390eVMjPol693JyGi3tBz3LhGXcx5do6tb3uexGBqIy8q_MnBXymxZGYdebxj5E8UWcK7ywOpJ0XXYp8Td_wL7HlpXR&attredirects=0

Spart Ätzmittel (wenn man das Kupfer sowieso nicht recykelt), bringt 
mehr Stabilität der Lötpunkte, bessere Kühlung. Dafur mehr 
Kurzschlussgefahr und es bleibt eben mehr Kupfer drauf den man 
verschenkt falls man als Platinenhersteller das Recykeln beherrscht.

von Georg (Gast)


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Martin E. schrieb:
> Man muss doch nur eine Trennbahn zwischen den Signalen haben.

In der Steinzeit der Elektronik gab es solche Leiterplatten, so eine Art 
Klötzchen-Layout aus Flächen mit Trennlinien dazwischen. Ich kenne aber 
kein CAD-Programm, das so etwas erzeugt, das Programm kann ja auch nicht 
wissen wo genau zwischen den Potentialen eine Trennlinie gesetzt werden 
soll, damit es vernünftig aussieht. Du wirst das mit einem 
Grafikprogramm rein manuell zeichnen müssen.

Georg

von Markus (Gast)


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abc123 schrieb:

> Sieht dann in etwa so aus...

Sieht gut aus :)

Kann man aber noch pimpen:

https://www.mediachance.com/electronics/voronoi.html

von abc123 (Gast)


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Martin E. schrieb:
> Weißt du was ich meine?

Ja, weiß ich.
Schau dir mal das Programm Visolate an, schön ist anders, geht aber sehr 
schnell zu fräsen.

von Martin E. (formalin)


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Voronoi-Einteilung
Das gefällt mir schon ganz gut.
Sieht irgendwie viel "organischer" aus.
Das sind schon die Beispiele, die ich suchte.

Das Visolate muss ich mir mal genauer anschauen.
Ich denke zum Fräsen wäre es auch sinnvoll
so wenig wie möglich Richtungswechsel zu haben.

von Crazy H. (crazy_h)


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Mal ne Frage an die Platinenfräser: Fräst ihr das in einem Durchgang 
oder auf z.B 2x 0.02mm?

Harry

von abc123 (Gast)


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@Crazy H

Wenn ich deine Frage verstehen würde, würde ich sie dir beantworten ;)

von Martin E. (formalin)


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Er meint wahrscheinlich die Frästiefe.
Ausprobieren!

von abc123 (Gast)


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Frästiefe, mach ich 0,1 mm

von Hallo (Gast)


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Gab es da nicht gewisse Regeln bei Leiterbahnen bezüglich 
Abstrahlung/Verträglichkeit ? Also dass die signalführende Bahn bei 
einem bestimmten Durchmesser so und soviel Abstand zu anderen Bahnen 
haben muss ?

von Johannes M. (johannesm)


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Du könntest statt der Leiterbahnen einfach Polygone im EDA Programm 
zeichnen.
Ist natürlich etwas Handarbeit.
Das ist das gleiche Prinzip, wenn man unterschiedliche Potentialflächen 
auf einem Layer haben möchte.

von MaWin (Gast)


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Hallo schrieb:
> Gab es da nicht gewisse Regeln bei Leiterbahnen bezüglich
> Abstrahlung/Verträglichkeit ? Also dass die signalführende Bahn bei
> einem bestimmten Durchmesser so und soviel Abstand zu anderen Bahnen
> haben muss ?

Nur bei Hf  also Wellenlänge kurz gegenüber Platinengröße

von Egon D. (egon_d)


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Martin E. schrieb:

> Warum macht man die anderen Leiterbahnen nicht
> auch flächiger. Ich meine damit, warum wird nicht
> der Platz der Platine ausgenutzt, um Leiterbahnen
> breiter werden zu lassen, dort wo Platz dazu ist,
> und schmäler, dort wo es halt eng ist.

Geht.
Kenne ich unter dem Namen "Lötinseltechnik".


> Man muss doch nur eine Trennbahn zwischen den
> Signalen haben.
> Sehe ich da etwas falsch?

Nein.


> Und zweitens: Mit welchem Programm (bzw. Kombination)
> könnte man, so wie ich oben beschrieben habe, arbeiten?
> Ich versuche mich gerade in Kicad einzuarbeiten, habe
> jetzt aber noch keine Option für meinen Wunsch gefunden

Gibt's vermutlich nicht.
Jeder Bastler will "professionelle" Platinen haben -- egal,
ob das notwendig ist oder nicht. Simple Kampfbastlermethoden
sind verpönt: "Das macht in der Industrie kein Mensch so!"
Dass Bastler Lehmann nicht "die Industrie" ist, zählt nicht.

von Martin E. (formalin)


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Also Leute, es geht hier nicht um zeitgeistbasierte
Schönheitsideale. Ich will Fakten, Fakten, nichts als Fakten.
(Spaßmodus aus)

Hier gibt es doch bestimmt ein paar Enthusiasten, die
die entsprechende Software haben, um das mal durchzurechnen!

Wegelänge der Fräsbahnen
Zeitaufwand
Lärmbelastung
Fräserverbrauch
Lagerbelastung
Stromverbrauch
Chemikalienverbrauch
Kupferrückgewinnung
Umweltbelastung, Kupferstaub
Lötbarkeit
Impedanz der Bahnen
Kapazität der Bahnen
Widerstand der Bahnen
Wärmekapazität, Wärmeleitung etc.
Kundenakzeptanz
Häme der Kollegen
Kein Preis bei: "Schönste Platine des Monats"

Ihr kennt bestimmt noch mehr Faktoren ;)

von Christoph Z. (christophz)


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MaWin schrieb:
> Voronoi-Einteilung, können nur manche Frästprogramme.

Das Programm pcb2gcode kann das:

"--offset unit
distance by which the tool movement will be outset from the contours in 
the gerber file to be engraved. If this distance can't be satisfied 
because copper areas are too close, a warning will be printed and the 
line will be drawn between the areas. This behavior can be used to get 
voronoi-style (flood-filling) areas; simply set the offset to a large 
value (like 1 inch)."

Das Programm macht aus den Gerber Daten vom Layout Programm G-Code für 
die CNC Maschine mit diversen Optionen.

https://github.com/pcb2gcode/pcb2gcode/wiki/Manual

von Weinbauer (Gast)


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Mit riesiger Kupferfläche ist halt manchmal blöd zu löten, da geht viel 
Hitze rein

von Martin E. (formalin)


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Dafür gibt es schon länger die Wärmefallen.
Die sind ja nicht verboten ;)

Und andererseits kann man froh sein, wenn nach dem Löten,
im Betrieb, auch etwas Wärme in das noch vorhandene Kupfer geht.

von Klaus (Gast)


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Hallo zusammen,
ich erzeuge die Bahnen mit Eagle pcb-gcode, funktioniert ganz gut.
Aber der Link von Markus - cool, wirkliche Reduzierung der Fräsbahnen.

Ich verwende die Gravierstichel von Sorotec (36°, 0,1mm) – welche 
Erfahrungen habt Ihr mit den billig Teilen – 10 Stück für 15,-
Schade ums Geld oder in Summe doch eine Ersparnis?

Danke und Grüße,
Klaus

von Alexander F. (Gast)


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Klaus schrieb:
> Ich verwende die Gravierstichel von Sorotec

Wie lange halten die Stichel in FR4?

von Klaus (Gast)


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Alexander F. schrieb:
> Wie lange halten die Stichel in FR4?

so ca. 1,5 europlatinen

von Skyper (Gast)


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Wir haben hier eine S103 von einer Firma nahe Hannover am Institut... 
ein Bohr- & Fräßplotter.
Man kann damit komplette Leiterplatten fräsen, die Software der Maschine 
kann das Layout auch "optimieren" so das wenig Kupfer gefräst werden 
kann.
Denn die Fräser hat nicht wirklich lang, zwar länger als 2-3 
Europlatinenen, aber nicht ewig. Wie gesagt, das Kupfer ist für den 
Fräser nicht das Problem, die Glasfaser macht ihn stumpf...

Deshalb nutzen wir die Maschine nur zum Bohren und um die Konturen der 
Leiterplatte zu fräsen...

von Mario X. (grinderfx)


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Also ohne Heightmap kam bei mir nur Müll raus und man kann halt auch SMD 
Größe damit fräsen.
Alleine weil die Platinen niemals gerade sind und weil die Kupferfläche 
nur 33µm dick ist.
Wenn man die erstellt hat, kann man dann super fräsen.

von Thomas H. (Firma: SuE) (tomy)


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MarioX, so ist das!
Hier ein kleiner Tipp mir:
- nutzt die neuen kleinen 1310-China-CNCs  mit Linearführung:

https://www.youtube.com/watch?v=kke2B_LsROc

die sich weniger durchbiegen wie die Großen 3018er.
- nutzt TMC-Treiber für höhere Genauigkeit und leisen Betrieb
- schmeißt den vibrierenden China-Rotz-Motor raus und arbeitet mit 
hochdrehenden Modellbau-Outrunnern
- verwendet 0,8mm dicke PCBs mit 0,5ozCu und ihr könnt mit einem 
10...20° Stichel alles machen vom Bohren, Freifräsen bis Ritzen um die 
PCBs zu trennen

Ich probiere derzeit einen  minimal federnd gelagerten Stichel, der 
zuerst den Lötstopplack Kontakt- und druckkontrolliert entfernt und mit 
dem gleichen Werkzeug die typisch 0,05mm tiefe Kontur fräst...
...und weiter wie oben bohrt sowie die V-Nute zum Ausbrechen fräst.
Das alles in einem Rahmen mit Gummidichtung und 1mm Flüssigkeitsspiegel 
über der Platte, so wie es auch die Firma "WegStr" zeigt.
Wer die Möglichkeit hat, eine neue Fräßkopfhalterung zu drucken, dann 
tut es:
mit einer Motoraufhängung so nah wie möglich an der Z-Linearführung.
Viel Spaß
PS: Hatte ich noch vergessen: Kauft noch paar Schlitten dazu...
Ihr wisst schon wo die hin müssen!

: Bearbeitet durch User
von Mario X. (grinderfx)


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Egal wie präzise die CNC Maschine ist, wenn die Kupferplatten gebogen 
sind und wir sprechen hier immer noch von 33µm, dann braucht man eine 
Heightmap und dann reichen auch die günstigen CNC Maschinen vollkommen 
aus.

von MaWin (Gast)


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Thomas H. schrieb:
> MarioX, so ist das!
> Hier ein kleiner Tipp mir:
>
> nutzt die neuen kleinen 1310-China-CNCs  mit Linearführung:

Nützt nichts.
Er https://youtu.be/EaGFQ7M04Wo  war zwar auch begeistert von der 
Stabilität, aber wenn man bei 31:00 sieht, wie der Fräser tanzt, weiss 
man, dass auch geringste Zustellung nicht reicht.
Und er baut um, für teures Geld, und gibt zum Schluss auf.

von MaWin (Gast)


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Mario X. schrieb:
> dann braucht man eine Heightmap

Na ja, üblicher sind mechanische Höhenregler, damit der Fräser nur 100u 
eintaucht.

von Georg (Gast)


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MaWin schrieb:
> Na ja, üblicher sind mechanische Höhenregler, damit der Fräser nur 100u
> eintaucht.

Damit fräst man immer noch 65 µ ins "Fleisch". Das ergibt keine optimale 
Oberfläche, für Messverstärker würde ich so etwas nicht verwenden, 
höchstens mit Lötstoppmaske.

Georg

von Thomas H. (Firma: SuE) (tomy)


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Je nachdem an welchem Tag der Chinese die Magnete einklebt vibrieren die 
Motoren mehr oder weniger. Mit den schweren 500W-Motoren kaschiert man 
das durch die Trägheit etwas.
Wer damit ein Problem hat lässt den Motor ganz weg:

https://www.youtube.com/watch?v=VN0X4jVp4XI

...und kratzt nur. Die Nadel muss ganz nahe an der Z-Schiene platziert 
sein. Am besten geht das natürlich mit 0,5ozKupfer und typisch 30um 
Eintauchtiefe. Bei kleinen PCBs kann sogar der Bohrer-Motor eingespannt 
bleiben und das geht wieder in einem Rutsch.

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