Handledningsmanual Handledning för tillverkning av mönsterkort i mönsterkortslabbet Datum: 2003-12-11 Handledare: Andreas Kindbäck, andki@itn.liu.se Gruppen: Erik Falkeström ED4, erifa394@student.liu.se Daniel Fransson ED4, danfr833@student.liu.se Rikard Eriksson ED4, riker075@student.liu.se Carl Hellberg ED4, carhe595@student.liu.se
Sammanfattning På finns ett mönsterkortslaboratorium, som finns tillgängligt för elektronikstudenter vid skolan att använda. Tanken är studenter vid dessa utbildningar ska ha möjligheten att tillverka mönsterkort av sina projektarbeten. Fram tills idag har det inte funnits någon komplett handledning för de olika stationerna i mönsterkortslabbet vilket gör det svårt för en ovan att tillverka ett mönsterkort på egen hand. Den här handledningsmanual är resultatet av ett projekt som var ett delmoment i kursen TNE067 Systemutveckling. Avsikten med manualen är att ge läsaren en komplett och förhoppningsvis genomgående instruktioner för hur tillverkningen går till och vad man bör tänka på vid de olika stationerna i tillverkningsprocessen. För att få de rätta kunskaperna för att skriva handledningsmanualen tillverkades även ett mönsterkort. Det kort som tillverkats gjordes utifrån en färdig layout från ett utomstånde projektarbete. I mönsterkortslabbet har sedan kortet tillverkats och lärdomar har erhållits för att skriva en bra manual. Det är en absolut nödvändighet att ta del av, samt följa de säkerhetsföreskrifter som finns angivna i både mönsterkortslabbet och längre fram i rapporten. Man bör även läsa igenom kapitlet för stationen ifråga innan man börjar arbeta vid den. Anledningen är att undvika enkla fel som görs av en orutinerad och för att ta del av tips, erfarenheter och viktiga anmärkelser som påträffats under projektets genomförande.
Innehållsförteckning 1. Inledning... 1 1.1. Syfte och mål... 1 1.2. Bakgrund... 1 1.3. Avgränsningar... 1 1.4. Rapportens innehåll... 1 2. Presentation Mönsterkortslabbet... 2 2.1. Introduktion... 2 2.2. Säkerhetsföreskrifter... 2 2.3. Generella designregler... 2 3. Tillverkning av mönsterkort... 3 3.1. Arbetsgång... 3 3.2. Design & layout i Protel DXP... 3 3.3. Fotoplotter... 4 3.4. Vad händer i fotoplottern?... 7 3.5. Utskärning av laminat i giljotin... 8 3.6. Borrning med CNC maskin... 8 3.7. Borstning av kortet... 8 3.8. Genomplätering av kort... 10 3.9. Laminering av fotoresist... 11 3.10. UV-exponering... 11 3.11. UV-exponering... 11 3.12. Framkallning av fotoresist... 12 3.13. Etsning... 13 3.14. Laminering av lödmask... 13 3.15. Exponering av lödmask... 14 3.16. Framkallning av lödmask... 14 3.17. Härdning av lödmask... 14 4. Avslutande diskussion... 15 5. Källförteckning... 16 Bilagor
Figur- & tabellförteckning Figur 1: Fotoplotter... 4 Figur 2: Hjälpmedel... 5 Figur 3: Mörkerrum... 5 Figur 4: Film, grå sida... 6 Figur 5: Film, mörk sida... 6 Figur 6: Vita styrpilar... 6 Figur 7: Film, tejpad i ena kanten... 7 Figur 8: Film, tejpad i båda kanterna... 7 Figur 9: Giljotin... 8 Figur 10: CNC maskinen... 8 Figur 11: Borstmaskin... 9 Figur 12: Genompläteringsmaskin... 10 Figur 13: Lamineringsmaskin... 11 Figur 14: Exponeringsmaskin... 11 Figur 15: Framkallningsmaskin... 12 Figur 16: Etsningsmaskin... 13
1. Inledning 1.1. Syfte och mål Den här handledningsmanualen är en del av kursen. Syftet med manualen är att underlätta arbetet vid tillverkning av mönsterkort i s mönsterkortlab. Målet med manualen är att beskriva de olika stationerna och förse läsaren med nödvändiga kunskaper från design till ett färdigt mönsterkort. 1.2. Bakgrund De förkunskaper som fanns inför projektet var kurser i Metoder och processer, Elektronikbyggsätt och tidigare erfarenheter av projektarbete. Hjälpmedel för att skriva denna manual har varit Protel DXP introduction manual samt information från ansvarig av mönsterkortslabbet. Sedan att ett projekt har gjorts i Systemutveckling (se bilaga 1 ). 1.3. Avgränsningar Gruppen har valt att avgränsa projektet efter vissa punkter. Manualen kommer inte att behandla Protel DXP på ett genomgående sätt utan hänvisar vidare kunskap om programmet till Protels egna manual som finns på hemsidan (se källförteckning). 1.4. Rapportens innehåll Inledningsvis kommer läsaren att få en presentation av Mönsterkortslabbet. I detta kapitel kommer även säkerhetsföreskrifter och de grundläggande designregler som gäller för labbet att listas. Vidare följer en grundläggande genomgång för varje station vid tillverkningen av ett mönsterkort att beskrivas. Här är det viktigt att notera de grå-tonade rutorna som finns som ett stöd för att belysa viktiga påminnelser som gäller för stationen. Som bilaga finns arbetsgången för framtagning av designregler i mönsterkortslabbet. 1
2. Presentation Mönsterkortslabbet 2.1. Introduktion Mönsterkortslabbet ägs av och underhålls av de studenter som använder den. Labbet är ständigt under uppdatering och används flitigt av studenter som till exempel läser Metoder och Processer och Systemutveckling. Studenterna själva har möjlighet att fullt ut använda labbet för diverse projekt till respektive kurs. Innan man går in labbet bör man har haft en genomgång av någon som har kunskaper om de stationer som finns i labbet. 2.2. Säkerhetsföreskrifter De säkerhetsföreskrifter som finns i labbet skall man underteckna att man har fått den information som behövs. Dessa finns i labbet. Det som man bör tänka på är att all ytterplagg skall hängas in i garderoben. Vita rockar bör man ha på sig vid framkallningen, etsningen och genompläteringen. Tänk även på att ha på er de föreslagna skyddsutrustning som står angivet vid de respektive station. 2.3. Generella designregler Allmänna designregler (se bilaga 1): Minsta borrstorlek 0,4 mm minst 3 mil linjebredd minst 5 mil mellan paddar minst 0.5 mm håldiameter minst 10 mil mellan linjebredderna UV exponering 20 sekunder Framkallning ca 45sekuder Etsning ca 4 min & 30 sekunder 2
3. Tillverkning av mönsterkort 3.1. Arbetsgång 1) CAD-ritning 2) Utskrift + framkallning av film i mörkerrum 3) Klippning av laminat med giljotin 4) Borrning med CNC-maskin 5) Borstning av laminat 6) Ev. genomplätering 7) Laminering med fotoresist 8) UV-exponering av fotoresist 9) Framkallning av fotoresist 10) Etsning 11) Tvätt + resiststripper 12) Laminering med lödmask 13) UV-exponering av lödmask 14) Framkallning av lödmask 15) Härdning av lödmask i UV-ljus 3.2. Design & layout i Protel DXP Programmet som finns installerat i mönsterkortslabbet är Protel DXP. Med detta program konstruerar man sin design på schema nivå och gör en PCB layout. När man har designat klart sitt kort då är det dags att konvertera dessa filer till ett antal Gerber filer. För hur man konverterar till Gerber filer se bilaga 2. Dessa filer beskriver hur underlaget för mönsterkortet skall se ut. För varje lager behövs en gerber-fil där den innehåller information om mönstret. Den lödmask som skall ligga både över och under kortet är också ett mönster och för det behövs ytterligare en gerber-fil. Det allra viktigaste är vart hålen skall borras på kortet och vilken diameter dessa skall ha återfinns i en fil av typen excelon. Till det behövs även information om borrstorlekarna. Om allt är i sin ordning så är det bara att börja tillverka mönsterkortet. Kom ihåg! Mönsterkortslabbet har sina begränsningar vad gäller storlek på mönsterkort och vilken typ av mönsterkort som kan tillverkas. Ta ytterligare en titt på dom sammanställda designreglerna innan du börjar med din design. 3
3.3. Fotoplotter Nu när man har alla filer så måste man först skriva ut mönstret på fotoplottern. Innan det måste man konvertera gerber filerna till bitmap (se bilaga 3). Men för att kunna använda plottern måste man köra programmet Fotoplotter (se bilaga 4). Börja med att slå på huvudströmbrytaren som finns till höger om fotoplottern i mörkrummet. Detta slår på spänningen till fotoplottern och varningslampan. Då skall man kunna höra att fläkten startar. Figur 1: Fotoplotter 4
Inne mörkrummet bör man kontrollera att följande saker finns på bänken Se bild 2 nedan Tidtagarur Tejp Pincetter Sax Figur 2: Hjälpmedel När man väl är i rummet måste man stänga dörren!! Filmerna är ljuskänsliga, men man bör låsa dörren om sig också så att ingen av misstag öppnar dörren. Innan mörkerrummet (se figur 3) bör man förbereda fotofilmen. Ta fram en film ur kartongen under fotoplottern. Om mönstret som skall skrivas ut inte tar upp hela filmen skall filmen klippas till lämplig storlek. Tänk på att tillsluta den svarta plastpåsen som filerna ligger i innan dessa läggs tillbaka i kartongen, annars förstörs de. Figur 3: Mörkerrum Kom ihåg! Strömbrytaren på fotoplottern till höger om mörkrummet. En fläkt surrar och en varningslampa tänds. Stäng dörren och lås den, så att ingen av misstag öppnar dörren. Tillslut den svarta plastpåsen efter uttag av film. 5
Nu till monteringen av filmen i fotoplottern. Filmen skall monteras i fotoplottern med den grå sidan ned (se figur 4) och den mörka sidan uppåt (se figur 5). Figur 4: Film, grå sida Figur 5: Film, mörk sida För att filmen inte skall glida på trumman måste man tejpa fast den. Det finns två stycken styrpilar, en pil på trumman och en på maskinen. Dessa markerar nollpunkten i x och y-led (se figur 6). Figur 6: Vita styrpilar Kom ihåg! Filmen skall täcka spetsen på pilarna enligt föregående bild. Var noga med att halva tejpen sitter på rullen och andra halvan på filmen. Annars finns risken för att filmen lossnar. 6
Figur 7: Film, tejpad i ena kanten Rotera rullen och tänk på att filmen sträcks ordentligt. Tejpa sedan fast andra kanten av filmen på samma sätt som den förra. Den vita pilen på trumman skall sammanfall med den andra pilen som sitter till vänster under den gula lappen enligt figur 8 nedan. Därefter skall locket stängas. Figur 8: Film, tejpad i båda kanterna 3.4. Vad händer i fotoplottern? I fotoplottern belyses filmen med en laserdiod som förflyttar sig över filmen och skapar mönstret. Filmen tas ut ur fotoplottern och framkallas först i ca en minut, och därefter fixeras i ytterligare en minut. Därefter sköljs filmen i ett vattenbad. Sedan är det bara att hänga upp filmen på tork. 7
3.5. Utskärning av laminat i giljotin Utskärningen av laminatet görs i giljotinen. Laminatet FR4 levereras i stora bitar och måste därför skäras ned i mindre bitar. Standardstorleken som hanteras i laboratoriet är 175 x 275 mm. Figur 9: Giljotin 3.6. Borrning med CNC maskin Nästa steg är att borra kortet. Detta sker i den datorstyrda borrmaskinen. CNC-maskinen styrs av en borrfil i excelonformat som har exporterats från CAD programmet. För instruktion hur man använder borrprogrammet se bilaga 5. Börja med att testköra programmet. Det gör det lättare att se vart nolläget är på bordet. Om det ej passar med det mönsterkortet man har lagt dit, så är det bara att placera om den igen. Vid borrningen sugs det spån som uppkommer upp genom ett munstycke med hjälp av en dammsugare. Figur 10: CNC maskinen Kom ihåg! Tänk på att sätta fast mönsterkortet ordentligt på bordet. Annars finns det en risk att kortet flyttar på sig. Det görs med vanlig tejp runt om på kortets kanter. Du som inte använder vanliga glasögon ska givetvis använda skyddsglasögon för att skydda på spån flisor. 3.7. Borstning av kortet 8
När kortet är färdig borrat kan det finnas kvar smuts och partiklar på kortet, samt fett. Därför måste kortet köras genom borstmaskinen minst två gånger för att göra rent båda sidorna. Det finns en funktion som heter oscillator. Om man använder den så rör sig borsten även i sidled. Ovanpå maskinen finns det en svart ratt som man kan ställa in hur hårt man skall borsta kortet. Vattnet som används vid borstningen finns i ett slutet system och det renas i ett filter innan den återgår tillbaka till borstmaskinen. Efter borstningen kan det vara nödvändigt att torka kortet. Men dock ej med handduk eller liknande. Det finns en fön bredvid borstmaskinen för det ändamålet. Figur 11: Borstmaskin Kom ihåg! Tänk på att inte fingra allt för mycket på kortet. Ta helst vid kanterna av kortet, annars är det risken stor att fett från fingrarna fastnar på ytan. Om detta skulle ske så får man inte bort det. Använd helst handskar vid denna station. 9
3.8. Genomplätering av kort Vid denna station skall koppar läggas i de borrade hålen. Den maskin kallas för genompläteringsmaskin (se figur 12 nedan). I den finns sex olika bad. Ett av baden innehåller bara rent vatten. Korten hålls på plats i maskinen med hjälp av en hållare som kläms fast på kortet. Denna hängs sedan på de kopparskenor som finns ovanför baden. Kom ihåg! Att använda skyddsglasögon och skyddshandskar vid den här stationen. Du kommer nämligen att arbeta med frätande syror. Nedan beskrivs steg för steg hur baden fungerar: 1. Bad nr 1: Förtvätt. Detta bad är mycket frätande och angriper glasfibern i laminatet. I detta bad skall kortet vara i ca sju minuter och sköljs sedan i tre olika steg. Det sköljvatten som går ut från maskinen går direkt via en slang till reningsanläggningen. 2. Bad nr 2: Syrabad. I detta bad renas kopparn ytterligare och tar bort vattnet från kortet. I detta bad skall kortet vara i ca en minut. Sedan flyttas kortet direkt till katalysatorbadet utan att sköljas för att inte det skall kontamineras med vatten. 3. Bad nr 3:Katalysatorbadet, innehåller vatten och palladium. I detta bad fastnar palladium på glasfiberytorna på kortet. Efter ca fyra minuter i detta bad tas kortet ut och sköljs i tre olika steg innan det går vidare till ytrenaren. 4. Bad nr 4:Ytrenaren, som namnet anger så tar den bort det palladium som har fastnat på ytan av kortet. Den skall endast vara i badet i 20 sekunder. Kortet sköljs i de olika tre stegen innan det går vidare till elektrolysbadet. 5. Bad nr 5:Elektrolysbadet, detta är det sista steget av genompläteringen. I detta steg kommer palladiumet att bytas ut mot koppar. Det är elektrolysen som gör det. Man tillför en ström på ca 3A/dm. Beroende på hur stort mönsterkortet är får man olika tider. Figur 12: Genompläteringsmaskin 10
3.9. Laminering av fotoresist Nu när pläteringen är klar skall kortet beläggas med negativ fotoresist. För det används lamineringsmaskinen. Figur 13: Lamineringsmaskin I lamineringsmaskinen finns det två valsar som värms upp till ca 100 C. Man matar in kortet in i maskinen och fotoresisten fäster på båda sidorna av kortet. Ut på baksidan av maskinen kommer kortet ut med fotoresist. Eftersom fotoresisten oftast är större än kortet kommer det alltid bli spillmaterial och bör därför klippas av. Materielat slängs då i en särskild papperskorg som finns bredvid maskinen. Kom ihåg! Valsarna är heta. Pilla inte på dem! Täck över maskinen efter ni har använt den. Den film som sitter på maskinen blir förstörd av vanligt 3.10. UV-exponering ljus. 3.11. UV-exponering Ta bort skyddspappret från mönsterkortslaminatet och lägg plastfilmen (åt rätt håll) över det. Det är mycket viktigt att filmen placeras rätt. Innan man har lagt på filmen kan man skrapa lite på kanten på det som är svart. Om färgen går bort så är det rätt sida. Denna sida skall ligga mot mönsterkortet. Den pålagda fotoresisten är en fotopolymer som härdas med UV-ljus. Figur 14: Exponeringsmaskin 11
Exponeringstiden varierar mellan 20 till 40 sekunder. Om det skall göra dubbelsidiga kort så tejpas de två plastfilmerna ihop efter ena kortsidan. Då kan man vända hela paketet för exponering på båda sidorna utan att filmerna glider så hålen missar varandra på ovan och under sidan. Kom ihåg! Vänd filmen åt rätt håll. Den sida som har den svarta färgen skall ligga mot kortet. Annars blir det inget mönster. Tänk på att inte lämna korten i ljuset från lysrör någon längre stund efter det att ni tagit av skyddspapperet eftersom de påverkas av deras svaga UV-strålning. 3.12. Framkallning av fotoresist Efter UV-exponeringen skall den ohärdade fotoresisten framkallas så att den kopparyta som i nästa steg skall etsas bort bli frilagd. Detta sker i framkallningsmaskinen. I den finns framkallare för negativ fotoresist som hade lagts på. Framkallaren sprutas på kortet med hjälp av två stycken munstycken som ser till att framkallningsvätskan sprids jämt över kortet. Framkallningstiden är ca 45 sekunder. Hela systemet är helt slutet med en vattentank för sköljning av kortet efter framkallningen. Figur 15: Framkallningsmaskin Kolla noga på kortet och se om någon mer färg avlägsnas. Kontrollera att det inte finns kvar en tunn hinna av fotoresist där det skall vara framkallat. Framkallningsvätskan kan spolas ut i avloppet eftersom det till största delen består av avloppsrensning (Kaustiksoda). Kom ihåg! Kontrollera att det inte finns fotoresist kvar på kortet. Framkallningstiden är ca 45 sekunder. 12
3.13. Etsning Kopparytan som skall etsas bort är nu frilagd. Kortet ska då placeras i en etsningsmaskin. Själva etsningen sker med hjälp av kopparklorid som sprutas på kortet med hjälp av två stycken munstycken som ser till att etsvätskan sprids jämt över kortet. Efter etsningen skall kortet doppas i en sluten vattentank för att skölja bort den största delen av kopparkloriden. Nästa steg skall kortet doppas ner i en spraytvätt. Vattnet från spraytvätten går via en slang till reningsanläggningen. Figur 16: Etsningsmaskin När kortet är rent skall fotoresisten strippas bort och detta görs med negativa fotoresiststrippern. Efter att fotoresisten är bortagen sköljs kortet återigen i spraytvätten och torkas därefter. 3.14. Laminering av lödmask Efter att etsningen är slutförd skall kortet beläggas med lödmask. Detta görs återigen i lamineringsmaskinen. Proceduren är densamma som beskrivits avsnitt 3.9. 13
3.15. Exponering av lödmask Det mönster som man hade från början används igen och med hjälp av filmen för lödmasken sätts den på kortet. Proceduren är densamma vid UV-exponeringen som tidigare beskrivits. 3.16. Framkallning av lödmask Efter UV-exponeringen skall den ohärdade lödmasken framkallas bort så att kopparytan där komponenterna som skall lödas fast blir frilagd. Framkallningstiden är denna gång ca 2 minuter. 3.17. Härdning av lödmask Nu återstår härdningen av lödmasken och skall därför härdas med UV-ljus i ytterligare 20 minuter. Här behöver man inte använda vakuum. Bara att lägg mönsterkortet i maskinen och låt det härda. 14
4. Avslutande diskussion Tillvekningen av ett mönsterkort innefattar inga svåra handgrepp eller moment. Det som istället är helt avgörande för resultatet är noggrannheten och tålamodet hos tillverkaren. Var därför mycket noggrann vid varje moment i arbetet. Desto noggrannare man är ju bättre resultat får man. Mönsterkortstillverkning innefattar även en del hälsovådliga kemikalier. Det är därför mycket viktigt att säkerhetsföreskrifterna för mönsterkortslabbet följs och att skyddsutrustning alltid bärs där så krävs. Blöta processer - Framkallning, etsning och plätering : Använd gummihanskar och skyddsglasögon. Borrning : Använd skyddsglasögon Laminering av fotoresist och lödmask: Använd handskar. Kom även ihåg att man har mycket smuts på fingrarna, fingra därför så lite som möjligt på kortet efter att ni har borstat det. Då ni måste ta i kortet ta i kanterna eller använd handskar. 15
5. Källförteckning Protel DXP på Altiums hemsida. http://www.protel.com (acc. 031205) Introduktionskursen till Protel DXP. http://www.protel.com/resources/learningguides/index.html (acc. 031205) PAD, Board, Drills. http://www.advancedmsinc.com/guidelines.htm (acc. 031205) Kretsplanering. http://www.kretsplanering.se/designtips010830.pdf (acc 031205) Bilaga 3, Gerb2Bitmap. http://www.itn.liu.se/~andki/pcb_lab (acc 031205) 16
Bilagor Innehållsförteckning Bilaga 1... 1 Bilaga 2... 5 Bilaga 3... 16 Bilaga 4... 20 Bilaga 5... 22 Bilaga 6... 28 Figurförteckning Figur 1: Halvågs och kvartsvågs patchantenner 1 Figur 2: Försök två med dålig feedline 2 Figur 3:Försök tre med bra resultat 2 Figur 4: Linjebredder på ledare 3 Figur 5:Avstånd mellan ledare 3 Figur 6:Hålpaddar 4 Figur 7:Gerber filer 5 Figur 8:Gerber Setup -General 6 Figur 9:Gerber Setup - Layers 6 Figur 10: Gerber Setup - Apertures 7 Figur 11: Camtastic fil 8 Figur 12: Export Gerber 9 Figur 13:Export Gerber meny 10 Figur 14: Export Gerber settings 10 Figur 15:Write Gerber 11 Figur 16:NC Drill files 11 Figur 17:NC Drill setup 12 Figur 18:Import Drill Data 12 Figur 19:Borrmönster 13 Figur 20:Export Drill 13 Figur 21:Export Drill Data 14 Figur 22:Drill Tool Table 15 Figur 23: Write Drill 15 Figur 24:Gerb2Bitmap 16 Figur 25: Import Master Gerber 17 Figur 26:Gerbermönster 17 Figur 27:Export photoplotter bitmap 18 Figur 28:Layer and resolution 19 Figur 29: Fotoplotter 20 Figur 30:Förhandsvisning 20 Figur 31:Output format settings 21 Figur 32:Borrprogrammet 22 Figur 33:Drillpro meny 23 Figur 34:Drillpro programmet 24 Figur 35:Hämta borr fil 24 Figur 36:Tool data 25 Figur 37: Huvudmeny 26 Figur 38: Drill start 26 Figur 39:Tool change 27 Figur 40:Start spindle 27 1
Bilaga 1 1 Framtagning av tider och designbegränsningar En del av detta projekt var att ta fram tider vid de olika stationerna samt att försöka bestämma labbets begränsningar i de olika tillämpningarna. Tillämpningarna som testades var minsta avstånd mellan två ledare utan att det blev koppar kvar mellan dem vid etsning, minsta avstånd mellan hålpaddar och hur pass smala linjebredder på ledare som kunde tas fram. För att få fram bra storheter på tillämpningarna nämnda i föregående stycke, tog gruppen fram några testkort i programmet Protel DXP som sedan tillverkades i labbet. Gruppen tillverkade även patchantenner till en grupp i kursen TNE067 Systemutveckling. Dessa antenner togs fram med tillfredställande resultat. 1.1 Framtagning av Patchantenner Färdiga gerberfiler gavs av en grupp i kursen TNE067 Systemutveckling. Dessa gerberfiler blev utgångspunkten vid framställning av halvågs och kvartsvågs patchantennera som skulle tillverkas. Det första försöket gav dåligt resultat efter etsningen då det fanns koppar kvar på feedline. Detta antogs bero på för kort etsningsprocess. Resultatet redovisas nedan i figur 1. Figur 1: Halvågs och kvartsvågs patchantenner Ett andra försök gjordes med patchantennerna och vi lät etsningsprocessen ta en längre tid men resultatet var fortfarande inte bra och felen var lika de fel som uppstod vid försök ett. Gruppen antog nu att de dåliga etsningsresultaten berodde på felaktig exponering och framkallning. Resultatet redovisas nedan i figur 2. 1
Figur 2: Försök två med dålig feedline Vid det tredje försöket med patchantennerna ändrades rutinen vid exponering och framkallning. Tiden vid exponering sattes till ca 20sekunder och framkallnings tiden sattes till ca 45 sekunder. Efter etsning i 4minuter och 30 sekunder, ansåg gruppen att ett bra resultat hade uppnåtts. Feedline var etsad som den skulle och patchantennerna så ut som de skulle. Resultatet av försök tre redovisas i figur 3. Figur 3:Försök tre med bra resultat Dessa tre försök med patchantenner gav oss bra mått på tider för UV-exponering, framkallning och etsning. Dessa tider var: UV-exponering ca 20sekunder. Framkallning ca 45sekunder. Etsning ca 4 minuter och 30 sekunder. Gruppen utgick ifrån dessa ovan nämnda tider när gruppen fortsatte sitt undersökande med i form av framtagning av testkort. 2
1.2 Framtagning av testkort Framtagningen av testkort syftade till att bestämma följande storheter: Minsta linjebredd av en ledare Minsta avstånd mellan två ledare Minsta borrhål Genomplätering av borrhål Minsta avstånd mellan hålpaddar Figur 4 visar att tre mil tjocka ledar mönster är fullt möjliga att framställa. Det verkar inte heller vara några större begränsningar för tjockare ledare heller. Figur 4: Linjebredder på ledare Figur 5 visar ett mönsterkort där gruppen testade vilket minsta avstånd mellan två ledande lager som var möjligt att framställa utan defekter. Det framstod klart att 10mil fungerade bra och ansågs av gruppen vara ett bra minsta avstånd mellan två ledare. Bild 5: Minsta avstånd mellan två ledare Figur 5:Avstånd mellan ledare 3
Nästa mål för gruppen vara att ta fram ett testkort som visade tydligt vilket det minsta avståndet mellan hålpaddar bör vara och hur små hål det gick att borra samt genomplätera. Hålen på detta kort genompläterades och hålstorlekarna var 0,5mm, 0,8mm och 1,3mm. Alla hålen gick bra att borra samt att genomplätera. Figur 6 visar tydligt att avståndet mellan hålpaddarna bör vara större än 2 mil. 5 mil gav bra resultat och ansågs av gruppen vara ett bra minsta mått på avstånd mellan hålpaddar. Bild 6: Genompläterade hål Figur 6:Hålpaddar Sammanfattningsvis drogs följande slutsatser efter att testkorten tillverkats och tolkats: Minsta linjebredd av en ledare bör vara 3mil. Minsta avstånd mellan två ledare bör vara 10mil. Minsta borrhål i labbet var 0,4mm. Genomplätering av alla borrhål gav bra resultat. Minsta avstånd mellan hålpaddar bör vara 5mil. 4
Bilaga 2 Exportera till Gerber filer från Protel DXP I denna bilaga skall förklara hur man exporterar gerber filer. Dessa filer behövs sedan till ett annat program som heter Gerb2Bitmap (se bilaga 3). Proceduren hur man gör, skall beskrivas i steg för steg. Det antas nu i detta läge att man har designat klart sitt kort både på schema nivå och layout nivå. Figur 7:Gerber filer Gå till menyn File som bilden visar och välj Gerber Files. Då får man upp en dialog ruta Gerber Setup. 5
Figur 8:Gerber Setup -General I fliken General kan man välja tum eller millimeter som storhet. Välj sedan det format som passar. Figur 9:Gerber Setup - Layers Under fliken Layers visas vilka lager som har skapats i Protel DXP. Välj här Used On, då markeras alla lager som man har i projektet. 6
Figur 10: Gerber Setup - Apertures I fliken Apertures är det redan förvalt Embedded arpertures (RS574X). Här är det bara att trycka på knappen OK. Som det märks så är det mesta förvalt redan så det är i stort sett bara att acceptera de förvalda markeringarna. Det finns massa olika undermenyer som man kan använda sig av. Men hänsyn till rapportens storlek och tid så förklaras det inte igenom alla. 7
Figur 11: Camtastic fil Detta är resultatet när man har tryckt OK i dialog rutan Gerber Setup. Nästa steg är att spara till en lämpligt namn t.ex plotter.cam. Det som visas i figur 11 är en Camtastic fil. Den visar bara hur mönstret på kortet kommer att se ut. 8
Figur 12: Export Gerber Gå nu till menyn File. Sedan vidare till Export Gerber. Då skall dialog rutan Export Gerber visas som nedan figur 13. 9
Figur 13:Export Gerber meny Under Options är det redan markerat Use Step & Repeat Codes. Formatet på Gerber filen skall vara RS-274X. Figur 14: Export Gerber settings Välj förslagsvis metric vilket då blir i SI-enhet. Övriga är redan förmarkerade så låt dessa vara som de är. Tryck nu Ok. 10
Figur 15:Write Gerber I denna dialog ruta visar de olika gerber filerna som skapas. Antingen kan man välja att skriva ut alla, men välj istället att skriva ut Top, Bottom, Mask Top. Tryck nu vidare Ok. Filerna som skapas ur Protel DXP har ej ändelsen *.gbr. Men filändelserna gtl, gbl och gts går att öppna i programmet Gerb2Bitmap. Figur 16:NC Drill files Nu skall en borrfil skapas från Protel DXP. Gå under menyn File och tryck Fabrication Outputs och sedan NC Drill Files. 11
Figur 17:NC Drill setup Välj den enhet som passar tum eller millimeter. Övriga markeringar kan vara som de är. Tryck nu vidare ok. Figur 18:Import Drill Data Nästa dialog ruta är Import Drill Data. Här behöver man inte ändra någonting. Bara att trycka ok. 12
Figur 19:Borrmönster Så här ser det ut när man har tryckt ok. Nu vidare till att exportera det hela till en borrfil. Figur 20:Export Drill Återigen till menyn File och sedan samma procedur som innan fast Export och sedan Drill. 13
Figur 21:Export Drill Data Detta är dialog ruta till Export Drill Data. Här kan man se hur borrfilen ser ut. Här behöver man inte ändra något förutom att man kan markera Write Report file. 14
Figur 22:Drill Tool Table I dialog rutan Tool Table visas vilka borrstorlekar som skall användas. Här behöver man inte ändra något alls. Tryck nu vidare Ok. Figur 23: Write Drill Nu skall man få upp dialog rutan Write Drill. Här ser man vad filen heter och man kan om man vill döpa om det till tex. Borr.drl. Om allt är i sin ordning så skall en borrfil har skapats. 15
Bilaga 3 För att skrivaren skall kunna hantera din layout så måste den konverteras från Gerber till Bitmap. Detta görs med programmet Gerb2Bitmap. Då programmet startat har du följande bild framför dig på skärmen. Figur 24:Gerb2Bitmap Nästa steg är nu att importera Gerberfilen. Detta görs genom att välja Import Master Gerber under Job menyn. 16
Figur 25: Import Master Gerber Välj sedan önskad fil. Filen kommer nu högst upp i högra hörnet i form av en röd ruta. Denna ruta motsvarar storleken på ditt mönster. Placera nu ditt mönster högst upp i väster hörn enligt bilden. Du bör lämna en liten marginal till kanterna. Figur 26:Gerbermönster 17
Du är nu klar att exportera bilden till bitmapfomat. Detta görs genom att välja Export photoplotter bitmap under Job menyn Figur 27:Export photoplotter bitmap Du kommer nu att få upp nedanstående bild. 18
Figur 28:Layer and resolution Kryssa i Lay_1 enligt bilden och välj namn på din fil genom att trycka på Export name. Välj upplösning 1350 dpi. För att skapa bitmapfilen tryck OK. Konverteringen är nu klar och du kommer att få upp en bild av det färdiga resultatet. 19
Bilaga 4 För att skriva ut filmen starta programmet Fotoplotter. Programmet ligger under startmenyn i datorn i mönsterkortslabbet. Figur 29: Fotoplotter Du kommer då att få upp följande på skärmen. Figur 30:Förhandsvisning För att ladda ditt mönster välj Open under File menyn och leta upp ditt mönster och tryck OK. Du kommer nu att se en förhandsvisning av ditt mönster. Om det stämmer med det du har tänkt dig tryck Next. 20
Kolla så att plottern är påslagen. Det sitter en strömbrytare till höger om plottern i framkallningsbåset. Om plottern inte är på kan problem uppstå. Figur 31:Output format settings För utskrift av lödmask kryssa inte varken Mirror eller Negative output. Vid etsning välj alltid Negative output. Tryck på Run och plottern ska nu starta. Om man skall skriva ut flera gånger, tänk på att skrivarhuvudet i plottern tar lång tid på sig att gå tillbaka till sitt ursprungsläge. Tänk på att filmen ska vara på plats innan du trycker run. 21
Bilaga 5 CNC Maskin I denna bilaga skall förklara hur man går till väga att använda borrprogrammet Drillpro. Kommer bara att visa de enkla stegen. Bara så att man kan borra på kortet. Figur 32:Borrprogrammet Så här skall skärmen vid borrmaskinen se ut när man har loggat in på datorn. Som man kan se står det på skärmen att man bör spara sin borrfil (*.drl) från Protel med filändelse *.exc. Filen skall sparas till C:\. Öppna programmet Dprp. Vad som händer är att man kommer ut i Dos. Där kan man välja vilket program skall använda. 22
Figur 33:Drillpro meny Välj här Drillpro genom att skriva D och tryck Enter. Då skall programmet för borrning öppnas. 23
Figur 34:Drillpro programmet För att kunna borra måste man ha en borrfil. Den laddas genom att trycka på Load. Då får man upp nedanstående dialog ruta. Välj den borrfil som skall användas och tryck OK. Figur 35:Hämta borr fil 24
Figur 36:Tool data När man har laddat en borrfil så kommer man direkt till Tooldata. All borrdata är redan skriven och man kan ändra på t.ex spindelhastighet etc. När man trycker OK kommer man huvudmenyn. 25
Figur 37: Huvudmeny Innan man börjar borra måste man ställa in Board och Base. I Board ställer man in tjockleken på laminatet som man skall borra. På borrbordet finns det ett laminat som är 1.6 mm och det är angivet som Base. För att starta borren tryck på Start. Figur 38: Drill start Då man har tryckt på Start så ses följande dialogruta se ovan figur 38. När man har trycker på Ok så öppnas chucken. Håll i borren när chucken öppnas. 26
Figur 39:Tool change Nästa dialog ruta uppmanar dig att sätta i rätt borr. Tryck sedan Ok. Figur 40:Start spindle För att starta borrningen så tryck Ok. Upprepa sedan samma procedur för varje verktyg. 27
Bilaga 6 TNE067 System Design, 2003 Projekt 6, PCB CAD AND CAM USING PROTEL DXP 1. Ändamål Designa ett mönsterkort enligt specifikationerna för dubbelsidigt mönsterkort med hjälp av CAD/CAM verktyget Protel DXP. Tillverka detta kort i mönsterkortslabbet Utarbeta en handledning för mönsterkortstillverkning i mönsterkortslabbet. 2. Förberedelser Hämta information om Protel DXP på Altiums hemsida www.protel.com Ladda hem introduktionskursen (DXP Training Manual) från Altiums hemsida (http://www.protel.com/resources/learningguides/index.html) Litteraturstudie (Specifikation för Mönsterkortstillverkning) 3. Uppgifter a. Arbeta igenom introduktionskursen till PROTEL DXP b. Utarbeta generella regler som skall användas vid design av mönsterkort. c. Tillverka ett mönsterkort med reglerna och utvärdera resultatet. d. Skriv en handledning för tillverkning av mönsterkort i labbet. Handledningen skall användas av studenter som inte har någon kunskap om mönsterkortstillverkning. 4. Rapport 5. Deadline En fullständig rapport samt en multimedia presentation Rapporten skall lämnas till Andreas Kingbäck senast vecka 50! 28