Étapes Actions Fichier Logiciels 1 Schéma structurel Schéma du typon

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1 Du schéma à la gravure Auteur F.Cerf enseignant au Lycée Fresnel 1. Principe Présentation des 4 étapes pour arriver à graver un circuit imprimé avec la machine KOSY. Le circuit réalisé avec cette technique est appelé «gravure à l Anglaise». C est à dire que seul l isolement des bandes et pastilles est réalisé, le cuivre est usiné uniquement par détourage autour des bandes et des pastilles. A part ces endroits détourés, le cuivre reste sur l ensemble de la carte. Étapes Actions Fichier Logiciels 1 Schéma structurel Schéma du typon Fichier GERBER WinChem WinTypon 2 Calcul du détourage Fichier HPGL MaxPCB 3 Mise en forme CN NcCad 4 Gravure mécanique KOSY 3 2. Première étape : Schéma sous Wintypon Winchem : Réaliser le schéma sous Winchem avec l ensemble des composants et connections sans oublier les alimentations etc Prévoir pour chaque composant son empreinte (composants traversant ou CMS). Wintypon : Transférer ce schéma vers Wintypon et réaliser l implantation avec les contraintes habituelles. Après cette étape faire apparaître uniquement sur le schéma les bandes et les pastilles ainsi que le contour et les trous de fixation. Noter sur le typon les textes d indication du coté cuivre (vert) et composants (rouge) et éventuellement les entrées, sorties et alimentations. VERT => coté cuivre ROUGE => coté composants 1 Ouvrir le menu fabrication assisté par ordinateur FAO. Exporter au format GERBER. Sélectionner GERBER RS274X. Suivant l application : Simple face, sélectionner 1-cuivre. Double face, sélectionner : 1-cuivre 2-composants. CMS avec composants placé face composants sélectionner 2-composants. Activer : Générer les fichiers. Après il y a deux fichiers générés : Fichier n 1 : Nom-circuit.GE1 coté cuivre face verte de wintypon Fichier n 2 : Nom-circuit.GE2 coté composants face rouge de wintypon Vérifier leurs emplacements et quitter l application.

2 3. Deuxième étape ouvrir MAXPCB 2 Fichier => Ouvrir => Nouveau fichiers. Ouvrir en premier le fichier GERBER repéré GE1 du coté cuivre Une fenêtre s ouvre qui permet de définir le format de l ensemble des pastilles. Le numéro correspond à un type de pastilles. Vérifier le format et les dimensions. Simultanément les pastilles concernées deviennent rouges sur l implantation. Agir sur les flèches de déplacement pour analyser l ensemble des pastilles. Après avoir analysé toutes les pastilles, valider par OK. Fichier => Ouvrir => Couche additionnelle Ouvrir ensuite le fichier GERBER repéré GE2 du coté composants. Les deux schémas apparaissent en transparence. Reprendre la procédure pour les pastilles. Remarque si certaines pastilles n apparaissent pas, il est conseillé de retravaillé avec Wintypon. Menu => Affichage => Sélection des couches. Pour changer de couche (coté cuivre ou composants ou perçage) Optimisation de la gravure Lorsque la souris est pointée sur une pastille, l ensemble de l équipotentiel concerné devient rouge sombre et il est alors possible d avoir les fonctions - Les Pastilles thermiques son en liaison électrique avec le plan de masse. Si le plan de masse est au potentiel de référence 0 volt, toutes les pastilles validées comme thermiques seront donc à ce potentiel. Pour graver les textes, sélectionner le texte et avec un clique droit de la souris la fenêtre suivante apparaît. Valider la fonction : graver au centre les pistes identiques. Menu => Usinage => Détourage => Ajouter des pontages Cela permet de fixer des points où le détourage ne sera pas réalisé pour que le circuit reste fixée à la plaque de cuivre. Revenir aux couches de cuivre puis aller au menu : Menu => Usinage => Calculer les contours. Après cette procédure, les contours qui vont êtres usinés apparaissent en jaune.

3 3 Pour voir le résultat, passer au menu Menu = > Affichage => Rendu Face par face il est possible de voir le résultat après les phases d usinage.(sauf la face cuivre qui est vue par transparence). Face 1 cuivre Face 2 composants Face 3 perçage Mais avant l usinage si le circuit est en double face Menu => Usinage => Ajout de trous ce centrage Ces quatre trous sont indispensables si le circuit est en double face. Ils servent à repositionner le circuit après retournement par utilisation de piges. (voir exemple suivants). Pour le perçage Menu => Paramètres => Outil sélectionné Cette fenêtre permet de définir les outils à utiliser pour l usinage. Pour les outils de gravure il n y a pas de modification à apporter. Par contre dans la fenêtre outil de perçage, sauf cas contraire, il y a intérêt à prendre un même outil pour l ensemble des perçages des pastilles. Ici j ai choisi des trous de pastille de 0,8 mm. Dans le cas de perçage multiple (0,8 et 1 mm par exemple) il faut compléter cette fenêtre et prévoir les étapes correspondantes pour l usinage. Pour l usinage Menu => Usinage => Fraiser Cette fenêtre permet de définir l ordre d usinage des différentes couches. Si la case inversion est cochée, le dessin qui est vue par transparence, serra retourné pour être gravé dans le bon sens. L usinage débute par les petits perçages, choisir la couche 5 pour les trous de centrage puis continuer par les gravures 1 et 2 puis en dernier le détourage de la carte. (Voir les exemples suivants) Attention : Vérifier le bon sens des vues, l inversion d une gravure pour le double-face : Gravure couche n 2 => coté composants Gravure couche n 1 => coté cuivre Bien vérifier le chemin, noté en bas de la fenêtre, pour automatiser le transfert vers Nccad.

4 4 4. Troisième étape ouverture automatique de NcCad Les images de l usinage s affichent sous la forme suivante : Face cuivre Face composants Pour un circuit double face, le circuit est présenté «déplié». C est à dire à droite la face correspondant au coté composant et à gauche la face cuivre retournée. Pour un circuit simple face Figure A Étapes d usinage : 1 => perçage 2 => gravure 3 => détourage Pour un circuit CMS (simple face) Figure B. Étapes d usinage : 1 => perçage 2 => gravure 3 => détourage Pour un circuit double face Figure C Étapes d usinage : 4 => gravure 2 5 => détourage 1 => perçage 2 => gravure 1 3 => centrage La couleur utilisée est liée à l ordre de l usinage.

5 Pour chacune des étapes d usinage une fenêtre de «technologie» apparaît : 5 Réglage de la technologie pour les différents usinages. Repérer le numéro et la couche sélectionnée, puis faire les réglages suivants : Toujours valider STOP pour pouvoir changer d outil entre les étapes d usinage. La vitesse d avancement (50 mm/s par exemple) défini la vitesse de déplacement de la tête d usinage. La profondeur totale. Pour un circuit imprimé, il faut choisir un minimum de 2,2 mm. La profondeur de passe pour les perçages et détourages environ 0,5 à 0,7 mm. Après avoir réaliser ce travail il faut débuter l usinage en activant la fraiseuse : Menu => Machine à fraiser CNC. La fenêtre de commande apparaît. C est par cette fenêtre que les réglages vont êtres réalisés : Initiation des points Déplacement manuel Lancement de l usinage Origine machine A utiliser pour positionner la tête d usinage et le plateau au point d origine de la machine. Ce point est mémorisé. Point de dégagement Il permet de positionner la table d usinage à l avant de la machine. Ce point est mémorisé. Point d origine pièce (voir suite) C est le point de départ de l usinage. Il est en correspondance avec le point de référence du dessin. Ce point est définit par l utilisateur en agissant sur le déplacement de al tête d usinage et du plateau (voir exemples suivants). Après ces réglages, il est mis en mémoire par les touches [CTRL + FIN] pour mémoriser les trois axes où CTRL + (X ou Y ou Z) pour mémoriser l un des axes. Ce point est conservé par la machine, même après mise hors tension, tant qu il n y en a pas de nouveaux. Début de l usinage

6 Réglage du point d origine d usinage 6 Les coordonnées X, Y et Z de ce point doivent être définies puis mémorisées [CTRL+FIN]. Il correspond au point de début de l usinage. Par la suite en fonction de l outil utilisé, la coordonnée de Z doit être redéfinie puis remémorisée [CTRL+Z]. Point de référence d usinage, l outil effleurant le circuit imprimé. Ce réglage est réalisé par un déplacement manuel de la tête d usinage et/ou du plateau support. Il peut-être fait par la souris ou le clavier. Il y a différentes vitesses : première action sur une touche : vitesse la plus lente, deuxième action : vitesse plus rapide. Pour stopper le déplacement : action sur le clavier ou la souris. Le déplacement avec la souris par action sur les icônes suivantes : Soit directement au clavier : Réglage Z : touches Up et Down Réglage X : touches et Réglage Y : touches et Pour stopper : n importe quelle action sur une touche ou la souris.

7 7 Gravure des circuits Le réglage de la profondeur d usinage de la gravure est fixé par la molette de laiton ci-contre. Fraise à graver Molette de réglage Calle de réglage Réglage de profondeur : Tourner la molette pour que le repère (double encoche) soit de face. Positionner la fraise pour que l extrémité soit exactement à la base de la molette. La profondeur d usinage est ensuite réglée en tournant la molette. Rotation à gauche diminution de la profondeur Rotation à droite augmentation de la profondeur Pour graver, il faut descendre la tête d usinage pour que le circuit imprimé soit toujours en contact avec la base de la molette. La calle excentrique doit laisser libre le déplacement de la tête d usinage. Régler la tête d usinage pour que celle-ci soit en pression. Laisser 1 à 2 mm de dégagement pour assurer le contact entre la molette et le circuit imprimé. [Puis CTRL+Z].

8 8 1. Étude de cas Circuit simple face avec cuivre à l opposé du coté composants Sous Wintypon, créer le typon par transparence, noter l indication «cuivre» vue à l envers (miroir). Les bandes et pastilles doivent apparaître en vert. Bien fixer l origine du schéma en bas à droite. Générer par la FAO le fichier GERBER du coté cuivre qui prend alors le nom.ge1. Régler sous MaxPcb les bandes et les pastilles ainsi que le détourage de la carte. Réaliser le calcul. Activer le fraisage. La gravure ne concerne que le coté cuivre, comme le circuit a été conçu vue coté composants, le coté cuivre est vu en transparence. Il est donc indispensable sous Max PCB de cocher l inversion pour le perçage, la gravure et le détourage. Sous NcCad le schéma est maintenant représenté à l endroit. Le point de référence est en bas à gauche. La simulation permet de vérifier le bon déroulement de la gravure. Nous voyons ici que le point de départ de la gravure est en bas à gauche.

9 Circuit simple face avec cuivre coté composants : circuit CMS 9 Sous Wintypon, créer le typon, noter l indication «comp». Les bandes et pastilles doivent apparaître en rouge. Bien fixer l origine du schéma en bas à gauche. Générer par la FAO le fichier GERBER du coté composants qui prend alors le nom.ge2. Appeler ce fichier (ge2) sous MaxPcb qui devient la couche 1. Régler les bandes et les pastilles ainsi que le détourage de la carte. Réaliser le calcul. Activer le fraisage. Pour ce cas là, les composants et le cuivre sont du même coté : coté composant. Il n est donc pas nécessaire d inverser les gravures. Sous NcCad le schéma est le suivant. Le point de référence est en bas à gauche. La simulation permet de vérifier le bon déroulement de la gravure. Nous voyons ici que le point de départ de la gravure est également en bas à gauche.

10 10 Circuit double face Appeler dans l ordre : Fichier Nouveau circuit : Fichier Circuit additionnel : fichier.ge1 du coté cuivre fichier.ge2 coté composants Régler l usinage du texte, des bandes, des pastilles et du contour de la carte. Pour le double face il faut créer les trous de centrage. Ces 4 trous de centrage créés autour de la carte, permettrons de repositionner correctement la carte après le retournement. Les côtes proposées peuvent êtres ajustés manuellement. Remarque : Il est indispensable de noter la côte X car elle devra être utilisée pour translater l usinage des faces coté cuivre. La côte Y donne la largeur du circuit. Lorsque l ensemble est correct : Exécuter le calcul. Activer la fonction usinage. La fenêtre ci-contre donne la procédure d usinage Les deux faces à usiner sont alors proposées sous cette forme. Le point de référence qui correspond au début de l usinage se trouve au centre en haut décalé de la valeur Y repérée ci-dessus. X Référence début de l usinage Y Fixer la technologie pour chacun des usinages sans oublier de stopper entre chaque usinage pour changer d outils ou retourner la carte (en rouge ci-dessus). La simulation donne l enchainement des actions prévues : 1 Perçage 0,8 mm 2 Trous de centrage 3,17 mm 3 Gravure coté composants 4 Retourner la carte 5 Translater le plateau porte circuit de la valeur X notée précédemment 5 Gravure coté cuivre 6 Détourage de la carte fraise 3 mm

11 Étapes Actions Étapes d usinage 1 Activer l origine machine 2 Fixer le circuit imprimé en bas à gauche de la platine 3 Fixer le foret de perçage sur le mandrin 4 Positionner le circuit imprimer en origine d usinage (effleurement du foret) Mémoriser ce point avec CTRL+FIN 5 Lancer le perçage des trous 6 Activer l origine machine ou dégagement 7 Retirer le foret de 0,8 et placer le foret de 3,17 mm pour les trous de centrage 8 Définir le nouveau point d origine d usinage en Z : effleurement du foret, mémoriser avec CTRL+Z 9 Activer le perçage 10 Origine machine ou dégagement 11 Retirer le foret de 3,17 12 Positionner la fraise de gravure sur le mandrin 13 Définir le nouveau point d origine d usinage en Z : mise en pression de la fraise sur le circuit, mémoriser avec CTRL+Z. 14 Positionner le circuit imprimer en origine d usinage (effleurement de la fraise) Mémoriser ce point avec CTRL+FIN 15 Régler la profondeur d usinage avec la molette de laiton 16 Activer la gravure 17 Origine machine ou dégagement 18 Retirer le circuit imprimé 19 Positionner les 4 piges 20 Refixer le circuit imprimé à l envers (attention au sens) 21 Retirer les 4 piges 22 Translater la tête d usinage vers la droite de la valeur X définie sous MaxPcb. Mémoriser cette position en origine d usinage avec CTRL+X 23 Relancer la gravure 24 Origine machine ou dégagement 25 Retirer la fraise d usinage et remplacer par la fraise de détourage 26 Définir le nouveau point d origine d usinage en Z : mise en effleurement de la fraise sur le circuit, mémoriser avec CTRL+Z. 27 Relancer l usinage du détourage de la carte Simple face 10 CMS Double face