Forum: Platinen Isolierfräsen mit überraschend gutem Ergebnis


von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo,
ich hab grad einen ersten Versuch im Isolierfäsen gemacht, weil nix zum 
Ätzen mehr im Haus war, und bin recht positiv überrascht. Vielleicht ist 
das Verfahren doch nicht so schlecht. Der Kreis auf dem Bild hat 11.5 mm 
Durchmesser, der 16 Pin TSSOP hat 0.5mm Pitch und gefräst wurde mit 
einer eher windigen Fräse mit einem einfachen 30° Stichel bei nur 24000 
UpM. Ich hatte mit schlimmerem gerechnet, das dürfte auch noch für 0.4 
reichen und vielleicht für 0.3 mm. Das Material war übrigens 0.5 mm 
fotobeschichtetes FR4 von Bungard, hier tauchte doch neulich dir Frage 
auf ob man das fräsen kann, natürlich kann man.

Und damit das hier kein Angeberthred bleibt ein guter Tipp: 
Schneidemulsion. Ich hab eine solche Platine ohne und die zweite mit 
gemacht und die zweite wurde völlig gratfrei, die erste nicht. Emulsion 
war Wasser mit 10 % BlasoCut, 1 mm Film auf der Platine reicht.

Bleibt nur das blöde Problem mit den Durchkontaktierungen...

Grüße
Flo

von Teo D. (teoderix)


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Fräse zeigen!

von Manuel K. (manuel1139)


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Respekt! Ich hab das auch versucht mit ner umgebauten MF70 - hab es 
leider nicht reproduzierbar hinbekommen.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hi,
die Fräse ist eine inzwischen schon ein paar Jahre alte und nicht grad 
pfleglich behandelt BZT PFM1500 mit Schrittmotoren von LinuxCNC 
gesteuert, Kugelumlaufspindeln, Linearführungen, einem Maschinenrahmen 
aus zusammengeschraubten Aluplatten (so 20 - 8 mm dick), der Rahmen 
liegt auf einem Stahluntergestell. Die größte Schwäche der Maschine ist 
das weiche Portal, da sind die Seitenteile zwar aus Stahl, aber nur so 
20mm dick und 300 mm hoch, das wackelt. Die Spindel ist nix besonderen, 
eine 3 KW Spindel mit ER16 Spannzahngenaufnahme von HSD. Auf dem Tisch 
lag eine alten MDF Platte als Verschleißschicht (nicht plangefäst, ich 
hab aber nur ca. 50x100 mm Fläche bearbeitet, da kann nicht viel schief 
sein). Die Platine hab ich mit Doppelklebeband aufgeklebt. 
Schnittparameter waren, 30° VHM Stichel, 24000 UpM, 100 mm/min Vorschub 
(da ging aber wohl mehr). Die Löcher haben 0.5 mm und sind mit einem 
Zylinderfräser (Zweischneider) gebohrt. Ich hatte keinen Bohrer 
griffbereit. Und eben alles mit einem Spritzer Emulsion gefräst, wobei 
die beim Bohren und der Kontur eigentlich schon wieder weg war.

Grüße
Flo

PS: @Manuel: Reproduziert hab ich's auch noch nicht - vielleicht war 
heut Vollmond oder sonst eine günstige Konstellation....

: Bearbeitet durch User
von StefanB (Gast)


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Hallo,
fräse und bohre selbst alle meine Prototypen (zwar selten SMD) mit einer 
umgebauten Fräse (800x600mm Fahrwege). Hatte noch nie Probleme.
Verwende 30°VHM--Stichel 0,25 -0,5mm für Isofräsen, ca. 20000U/min. Ohne 
Emulsion mit Vorschub ca. 25mm/s bei 35µ Cu-Auflage.

von Gästle (Gast)


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Hi Flo,

würdest Du kurz die Schritte vom Schaltplan/Layout zum G-Code für 
LinuxCNC beschreiben?
Welche Tools hast Du verwendet, was musste man speziell beachten bzw. wo 
musste man spezielle Einstellungen vornehmen?

von Udo S. (urschmitt)


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Schau mal unten der Kreis an der mittleren Bohrung. Da sieht es aus, als 
könnte ein Hauch Kupfer stehen (Schmierschicht?)
Ansonsten Top.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo

@Udo: Ja stimmt, unten könnte was sein. Ich hab eh so Sachen befürchtet 
und ich denke auch, dass der Isolationswiderstand zwischen zwei Bahnen 
wohl nicht so hoch sein wird, wie nach dem Ätzen, Duchschlagsfestikeit 
ist wohl auch kleiner. Ich kann das aber nicht messen. Ich dachte mir, 
man könnte vielleicht immer Fotobeschichtete Platinen Fräsen und sie 
dann ganz kurz in die Säure legen, um winzige Kupferspäne und so Sachen 
zu entfernen. Allerdings geben ich zu, dass die Idee nicht so ganz dem 
Konzept des Isolierfräsens entspricht.

@Gästle: Tja, das mit dem Workflow ist so eine Sachen... Ich hab das 
hier jetzt einfach in einem CAD Programm gezeichnet, also genau die 
Linien, die die Fräse dann abgefahren hat. Das geht hier, bei 5 
Bauteilen, wenns mehr werden geht das natürlich nicht. Angeblich kann 
man aber aus Eagle G-Code oder zumindest Daten um dann G-Code zu 
generieren exportieren. Ich weiß aber nicht wie gut das geht. Jedenfalls 
wird man i.A. nicht nur eine Linie zwischen den Flächen bekommen sondern 
wohl zwei, das ist natürlich eigentlich nicht so schön und es 
hinterlässt jeden Menge kleine Kupferinseln, auch nicht immer gut. Ich 
denke da wäre ein Betätigungsfeld für jemand der sich mit Geometrie 
auskennt, mal was schönes zu entwickeln. Ich hätte da schon Ideen, aber 
keine Zeit.

Grüße
Flo

von hp-freund (Gast)


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Wenn es auch KiCAD sein darf:

Beitrag "KiCAD und Flatcam zum Platinenfräsen"

von W. M. (thematsche)


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Ich machs mit

http://pcb.geda-project.org/ , pcb2gcode und Linuxcnc.

...ja, das mit den Ideen und der Zeit kenn ich irgendwoher... ;)

: Bearbeitet durch User
von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hi,
ah für KiCAD gibts das auch, gut zu wissen. Ich hab neulich mal KiCAD 
angeschaut, aber konnte mich dann doch nicht durchringen es für das 
Projekt zu verwenden. Ich glaub ich warte auf das nächste größere 
Release. Da tut sich vielleicht grad was, jedenfalls sind irgendwelche 
ETH Leute dran und die scheinen den Einsatz an der EHT zu forcieren, das 
bring vielleicht neue Nutzer und Entwickler, wer weiß.

@W.M.: Das werd ich mir auch mal anschauen, kannte ich auch noch nicht.

Ja, das mit der Zeit ist eine blöde Sache... Man müsste einfach eine 
Hand voll Angestellte haben, denn man die Ideen gibt und die das dann 
probieren.

Grüße
Flo

von W. M. (thematsche)


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BTW,  wenn man bei pcb2gcode die dpi recht niedrig einstellt, dann kann 
man sehr schoen die Fehler des alten TP in LinuxCNC sehn wie sie Robert 
Ellenberg beschrieben hat.
Dann kommen fuer die Loetaugen ganz schiefe Achtecke raus. ;)

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Abend W.M.,
ich hab die Trajectory Planner Geschichte verfolgt, super Arbeit von 
Robert. Ich hatte allerdings in er Praxis mit dem alten noch keine 
Probleme, nur ist die Bahngeschwindigkeit schnell mal eingebrochen und 
das ist natürlich nicht gut. Ich muss den neuen TP endlich mal auf der 
Maschine testen, hab bisher nur die Simulation angeschaut.

Grüße
Flo

von W. M. (thematsche)


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auch schoenen Abend :)

pcb2gcode verwendet Path Blending (G64 ).
http://sourceforge.net/p/emc/mailman/message/32061187/

von Karsten W. (lsmod)


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Ich denke über Alternativen zum Isolierfräsen nach.
Das Prinzip soll dabei natürlich erhalten bleiben - es geht mir darum 
auf eine entsprechend stabile und teure CNC-Fräse verzichten zu können.

Meine Idee ist einen herkömmlichen Plotter oder Schneideplotter mit 
einem IR-Laser umzubauen.
Man könnte mit einem Schneidplotter natürlich auch nur ritzen.

Dabei müsste der IR-Laser ja gar nicht so stark sein das Kupfer abtragen 
zu können.
Es würde ja vielleicht schon reichen eine schwarze Lackschicht 
aufzutragen und diese wegzubrennen und nachfolgend die Platine zu ätzen.
Photolack wäre natürlich auch eine Alternative.

Hat so etwas schon Mal jemand auprobiert?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@Karsten M. (lsmod)

>aufzutragen und diese wegzubrennen und nachfolgend die Platine zu ätzen.
>Photolack wäre natürlich auch eine Alternative.

>Hat so etwas schon Mal jemand auprobiert?

Gibt es schon, ein Belichter per UV-Laser.

https://www.youtube.com/watch?v=G9h9tzfpaY8

https://www.youtube.com/watch?v=Q04wFvuthUc

https://www.youtube.com/watch?v=fi4P-Bwc6g8

von Karsten W. (lsmod)


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Falk Brunner schrieb:
> Gibt es schon, ein Belichter per UV-Laser.

Das wundert mich nicht.
Die eigentliche Frage war ob es auch ohne den ganzen fototechnischen 
Schritt geht bzw. jemand realisiert hat?
Vor allem mit einer Lösungsberschreibung und nicht nur einem Video das 
zeigt das das Ziel erreichbar ist.

: Bearbeitet durch User
von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hi Karsten,
ich hab mal versucht den üblichen Photolack wegzulasern. Das Ergebnis 
was sehr ernüchternd, ein 100W C02 Laser hat nicht gereicht. Das blöde 
Kupfer drunter ist so ein guter Wärmeleiter, dass wohl eine ganz dünne 
Schicht Lack auf dem Kupfer überlebt hat und man die Platine nicht ätzen 
konnte.

Also, wenn dann eher ein UV-Laser (naja, eher ein blauer, bei den 
billigen Lösungen) und dann wie immer entwickeln und dann ätzten.

Grüße
Flo

von Sven (Gast)


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>>>Es würde ja vielleicht schon reichen eine schwarze Lackschicht
aufzutragen und diese wegzubrennen

Wird genau so schon gemacht mit einem Laser cutter.
Z.B: 
http://hackaday.com/2013/05/11/laser-cutter-helps-make-dual-sided-pcbs/

von M. (Gast)


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Karsten M. schrieb:
> Dabei müsste der IR-Laser ja gar nicht so stark sein das Kupfer abtragen
> zu können.
> Es würde ja vielleicht schon reichen eine schwarze Lackschicht
> aufzutragen und diese wegzubrennen und nachfolgend die Platine zu ätzen.
> Photolack wäre natürlich auch eine Alternative.

Sollte eigentlich schon gehen, mit einem Laser eine Lackschicht 
wegzubrennen.

Vielleicht geht auch der umgekehrte Weg, Lack auftragen, der mittels 
Laser gehärtet wird. UV härtbaren Lack gibts ja. Nicht gehärtete 
Bereiche werden dann entfernt. so dass eine Ätzmaske entsteht.

Oder eben Granulat oder Wachs, welches mittels Laser eingeschmolzen wird 
und auf der Platine haftet. Nicht aufgeschmolzenes Granulat wird 
abgesaugt.

von Karsten W. (lsmod)


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Florian Rist schrieb:
> Hi Karsten,
> ich hab mal versucht den üblichen Photolack wegzulasern. Das Ergebnis
> was sehr ernüchternd, ein 100W C02 Laser hat nicht gereicht.

In dem Video von hackaday wurde ein 40W Laser benutzt und es scheint zu 
funktionieren.
Dort steht das die besten Ergebnisse mit 7% Geschwindigkeit und 25% 
Power erzielt wurden.
Also reichen theoretisch schon 10W - das ist natürlich auch schon nicht 
wenig.

Die Idee irgendwelches Granulat oder Pulver aufzuschmelzen finde ich 
auch ganz gut.
Hier sollte man auch schon mit weniger Leistung zurechtkommen.

Ich würde auf jeden Fall erst einmal von der Idee her den Weg des 
Isolierfräsens gehen, damit so wenig Kupfer wie möglich entfernt werden 
muss.

von Peter D. (peda)


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Florian Rist schrieb:
> Bleibt nur das blöde Problem mit den Durchkontaktierungen...

http://smart-prototyping.com/Prototyping-Services/Electronic-Prototyping/PCB-Prototyping.html

Lohnt sich bei den Preisen selber Ätzen oder Fräsen?

von Karsten W. (lsmod)


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Nein - das lohnt sich definitiv nicht.
Zumal man keinen Lötstop-Lack hat und von Durchkontaktierungen wollen 
wir schon gar nicht reden.
Interessant ist vor allem das sich der Preis erst jenseits von 10 Stück 
bei kleinen Platinen ändert.
Es spielt auch keine Rolle ob ein- oder doppelseitige Platinen.

Wenn etwas in Kleinserie aufgebaut wird gibt es bei mir keine Frage wie 
dies realisiert wird.

Die Frage um die es hier geht ist ob es einen schönen, schnellen und 
angenehmen Weg gibt selber Prototypen-Platinen herzustellen.
Natürlich wird diese Frage sehr individuell beantwortet - je nachdem wie 
man den Aufwand empfindet und welche Ansprüche man an den Aufbau stellt.

: Bearbeitet durch User
von herbert (Gast)


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Das mag jetzt bei kleinen Platinen eine Lösung sein aber ein große in 
FR4 wird schon alleine wegen des Fräser/Stichelverschleißes viel zu 
teuer. Große Platinen liegen auch nicht so plan auf wie die kleinen. Das 
führt zu unterschiedlichen Eintauchtiefen. Außerdem gilt der Staub als 
schlecht für die Gesundheit.

von flaretom (Gast)


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Hallo,

@M:
Ich hatte vor einiger Zeit so was ausprobiert. Dabei habe ich 
Lasertonerpulver als Granulat verwendet.
Hier das Ergebnis der ersten Versuche: 
https://www.youtube.com/watch?v=t5UhWORsPfE


Mittlerweile habe ich eine kleine CNC-"Fräse", an die wahlweise ein 
Bohrer oder ein 1W UV-Laser ran kommt. Damit sind die mechanischen 
Probleme der ersten Versuche beseitigt. Problematisch ist immer noch die 
Dicke der Tonerschicht. Ist diese zu dick, dann wird die Bahn blasig. 
Ist der Toner zu dünn, gibt trägt die Säure da auch ab.

Für meine Anwendungen reicht es und wenn es mal daneben geht, wische ich 
das Zeug mit Azeton von der Platine und mache es nochmal.

Beste Grüße,
Tom

von Karsten W. (lsmod)


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Ein interessanter Ansatz!

Ich frage mich ob es vielleicht noch bessere Alternativen zum Toner 
gibt?

von Karl O. (knorke)


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Äh ja, fotobeschichtete Platinen vielleicht?
Tonerstaub ist nicht gerade gesund! Ich würde damit nicht rummanschen.

von flaretom (Gast)


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@Karl
Klar, aber dafür gibt es Staubmasken. Bei den Lasern setzt du doch auch 
eine Schutzbrille auf, oder? ;)
BG, Tom

von Karl O. (knorke)


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Nunja... äh--- immer... jaja

von Matthias L. (limbachnet)


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Also, wenn man ohnehin mit einem Plotter die Leiterbahnen auf die 
Kupferbeschichtung aufbringt, dann kann man doch gleich mit flüssigem 
Ätzresist arbeiten?! Da würde ich nicht mit Feinststaub hantieren 
wollen. Wenn Laser, dann mit UV-Laser die Fotoschicht handelsüblicher 
fotobeschichteter Basismaterialien belichten.

Flüssiger Ätzresist, der sich in Stiften verarbeiten lässt die 
ihrerseits das Geklopfe von Plottermechaniken aushalten, ist für 
Hobbybastler allerdings zugegebenerweise gar nicht so einfach zu finden.

Der Klassiker ist Edding T100, aber wenn man den in Plotterstifte füllt, 
trocknet der Stift in Rekordzeit an und verstopft. Mit Zeichenstiften 
(Isograph) geht's besser, aber die Kapillarwendel tropft gelegentlich. 
Abgeschnittene Insulinspritzen als Stift verstopfen trotz stetigem 
Tintenfluss nach ein paar Minuten Plotdauer. Acryllack aus dem Modellbau 
geht auch nur halbwegs, ich hab's mit verdünntem Tamiya-Lack versucht 
und der lässt ein bisschen Durchätzung zu. Der nächste Test wird mit 
Asphaltlack aus dem Künstlerbedarf im klassischen Zeichenkegel gefahren 
- mal sehen...

von flaretom (Gast)


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Hallo,

Es gab hier mal einen längeren Thread bezüglich solcher Flüssigresiste. 
Sah nicht so gut aus. Häufigstes Problem war wirklich das Eintrocken und 
die Stabilität der Strichdicke.
Letztendlich ist die Arbeit mit dem  Tonerstaub auch unkritisch, wenn 
man vernünftig damit umgeht: Also Maske, Lötdampfabsauger ist noch mit 
an und ich schmeiße das Zeug nicht kiloweise auf die LP. Ich streue 
etwas Pulver auf die LP und verreibe es. Kein Pusten o.s. Das Abklopfen, 
wie im Video mache ich auch nicht mehr (nach Aufreiben unnötig).
(Jeder ,der in der Stadt joggt kriegt sicher mehr Feinstaub ab).

Beste Grüße, Tom

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