Conseil pour monter soit meme une CNC pour creation de PCB

Bonjour.

bomby a dit:

Maintenant les caractéristiques dont j'ai besoin sont les suivantes : Précisions de gravure 100µm voir si possible 50µm !!!!

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Je suis impatient de lire les solutions proposées pour ces précisions.
Bernard.

Salut,

Tu achètes le matériel et ensuite tu viens demander comment atteindre une certaine précision avec, c'est assez peu orthodoxe comme méthodologie ...
Avec ce châssis et la transmission qui est montrée sur les photo (des vis trapézoïdales avec des écrous en plastiques ?), comment obtenir une précision DE GRAVURE de 50µm (faire des pistes de 50µm) ?
Etape 1, tu annules ta commande, ou si c'est trop tard tu jettes tout à la poubelle ...

Tu veux les caractéristiques des moteurs, c'est marqué sur la fiche, il faut des NEMA17, tu peux prendre les moins cher, ça ira bien avec le châssis et pour de la gravure à l'anglaise tu n'as pas besoin de couple.
Les vis trap ont un pas de 8mm, un pas à pas a 200 pas par tour, 8/200 = 0.04mm (40µm), pour faire des pistes de 50µm c'est mort.
Pour une précision (allez on va dire précision relative) de 0.1mm (sur disons 100mm), tu as déjà perdu presque la moitié de ton budget sur la définition d'un pas, deuxième perte, les vis trap sont en prise directe sur le moteur (pas de palier roulement) donc les 0.1mm sont déjà explosés. Ensuite il faudrait rajouter l'écrou, la flexion, les frottements, etc., etc., etc.

Avec une telle machine si tu arrives à une précision de 0.5mm (répétable j'entends), ça serait déjà un exploit (un miracle plutôt !).

En gravure à l'anglaise des pistes de 100µm c'est vraiment pas évident, il faut compenser la hauteur du PCB, et une très bonne précision, 50µm ce n'est même pas la peine d'y penser, même en gravure chimique c'est quasi impossible.
En plus ça serait mettre un moteur de formule 1 sur une brouette, vu que tu n'auras pas de via, pas de vernis épargne ni de sérigraphie, etc.

Si je peux te donner de vrais conseils ...
1 - apprends à concevoir des PCB avec des pistes raisonnables, 0.254mm c'est une bonne base en double face, 0.15mm en 4 couches quand tu seras prêt, exceptionnellement on descend un peu en dessous (mais le prix augmente sensiblement).
2 - tu vas sur jlcpcb.com, avant que tu dépenses chez eux de quoi te faire toi-même un PCB double face à peu près correct à l'anglaise, je serais à la retraite (du double face standard chez eux c'est de l'ordre de l'euro symbolique, avec via, vernis épargne, sérigraphie, test éléc et tout le toutim).
3 - si vraiment tu tiens à faire des PCB toi-même simple face sans vernis ni rien, fais-le en chimique en prenant les précautions d'usage, ça sera toujours beaucoup plus cher que jlcpcb.com, mais au moins ça marchera à peu près. Rien que le FR4 avec le cuivre te coutera plus cher qu'un PCB terminé chez jlcpcb.com

A savoir qu'aucune fab de PCB un tant soit peu raisonnable ne fait de gravure à l'anglaise, ça n'a absolument aucun intérêt, le PCB c'est de la chimie (et un peu de routage à la fin)
Je n'aime pas faire de la pub à des chinois, mais le fait est que le boulot est propre (j'ai testé double face et 4 couches), les délais sont raisonnables, et les tarifs juste incompréhensibles ...

Thomas.

Bonsoir à tous,
de par ma profession, je "trempe" depuis plus de 30 ans dans le milieu industriel de la conception et de la production des circuits imprimés nus (donc avant leur équipement) ainsi que dans tous les procédés d'assemblage final des circuits imprimés (avec les composants donc).

Les tolérances de fabrications associées me sont donc familières...
Pour ce qui est de la précision de gravure (tolérance sur la largeur des différents "patterns") +/- 20µm est courant tandis que les distorsions de position associées aux mouvements de la matière de base pendant la fabrication sont plutôt de l'ordre de 50 à 70µm (écart de position entre 2 éléments gravés).
Ceci-dit, la tolérance de position entre un élément mécanique (un trou percé ou une découpe interne ou le détourage du contour) et un élément gravé est en général voisine de +/- 0.127mm soit 127 microns...
Ce sont des standards admis de très longue date et on ne sait pas en pratique obtenir beaucoup mieux aujourd'hui sauf à dépenser des fortunes pour rien en fait car ce niveau d’imprécision est très largement accepté par les utilisateurs industriels quel que soit le domaine d'activité (grand public, automotive, aérospatial, militaire, médical, etc...)

Pour usiner des circuits imprimés avec des largeurs de pistes faibles, ou plus exactement un espacement entre conducteurs faible,il faut des broches extrêmement bien équilibrées car la taille de la fraise sera minuscule et donc la vitesse de rotation extrêmement grande (>100.000 t/mn). La moindre oscillation risque d'entraîner la casse de l'outil...

Donc il est important que tu définisses bien la classe du circuit imprimé que tu veux réaliser en premier lieu...
- Quelle distance mini entre éléments gravés ? (isolement)
- Quelle taille minimale de pastille
- Quelles dimensions maxi pour tes circuits imprimés (format)
- Vas-tu faire de la gravure "anglaise" ou bien détourer individuellement chaque piste ?

Peux-tu nous en dire plus ?

bomby a dit:

Maintenant les caractéristiques dont j'ai besoin sont les suivantes : Précisions de gravure 100µm voir si possible 50µm !!!!

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Je crois @ontatiaro que tu as interprété cette simple phrase dans le mauvais sens. En tous les cas je ne comprends pas par là qu'il veut faire des pistes de cette largeur. Comme beaucoup de gens il confond probablement résolution et précision.. J'ai fait de la gravure anglaise chez moi avec une cnc dont la résolution est le centième de mm (vis au pas de 5 mm moteur 500 pas/tour) et la précision j'en ai aucune idée car je m'en moquais. Par contre je suis entièrement du même avis à propos de ce châssis. Le deuxième paramètre important pour faire ce qu'il veut faire c'est la répétabilité. Cela sera nécessaire déjà s'il veut percer ses circuits sur la même machine et c'est là que l'utilisation d'une cnc voit tout son intérêt par rapport à la photogravure. Mais pour tous ces travaux comme l'a dit Bat74 l'amateur comme le pro doit utiliser le même outil et la fraise et le foret doivent tourner à des vitesses inatteignables à bas coût (moi j'utilisais une broche à air comprimé tournant entre 60 et 80 000 tr/min)
Comme déjà dit LORSQU'ON A TOUT sous la main on peut avec intérêt vouloir faire de la gravure anglaise (et encore les logiciels que je connais ne font que de la pseudo gravure anglaise ) sinon il coûte infiniment moins cher de sous-traiter SURTOUT que faire des circuits de logique en GA c'est impossible. Ce que j'ai fait ce sont des ampli BF de puissance et des filtres actifs analogiques.

Si c'est du QFP pas de 0.5mm, les pastilles standards font 0.3 de largeur avec isolement de 0.2 ... Il faut une fraise avec une excellente qualité de coupe car dans ces dimensions, les bavures et arrachements partiels sont à proscrire.

C'est sans doute faisable, mais pas du premier coup... et tu risques de passer beaucoup de temps avant d'avoir un résultat satisfaisant et surtout répétable comme dit précédemment.
Alors le jeu en vaut-il la chandelle ?
Personnellement, quand j'ai besoin de circuits imprimés (je route souvent de la logique en pistes de 80 à 100 microns...) je sous-traite la fabrication à des industriels du proto/petite série. J'ai en prime des vias métallisés, du vernis épargne et surtout du test électrique...

Les conseilleurs ne sont pas les payeurs, donc à toi de voir.

Bonjour,
Pour les circuits imprimés plutôt "grossiers", j'utilise une petite CNC, chassis chinois en alu bien rigide équipé de vis à billes et de moteurs Nema24.
La précision de gravure et la répétabilité en X et Y, sont très correctes.

Par contre en Z ce n'est pas du tout évident avec les fraises en V, car le moindre défaut de planéité (plusieurs dixièmes parfois) entraine une variation très importante de la largeur du sillon, et donc la largeur minimum des pistes et le diamètre des pastilles sont impossible à maitriser.
Les logiciels de palpage (Autoleveller, Candle ...) ont leurs limites.

Et puis il y a la broche dont la vitesse de rotation n'est jamais assez rapide pour les petites fraises utilisées.
La mienne tourne à 12000tr/mn maxi, et je doit réduire mon avance en conséquence, ce qui implique des temps de gravure de plusieurs heures.
Je suis donc tout à fait d'accord avec les avis précédents pour la sous-traitance, lorsque l'on a besoin d'un circuit double face un peu dense.

Salut,

@Bat74 quand les pistes arrivent à 100µm ou moins le prix commence à sérieusement piquer ... quand ils savent/veulent le faire (en dernier recours j'ai à quelques km CIMULEC, ils font les PCB du radar du rafale en 24 couches, quand j'ai besoin de quelque chose de très spécial ils savent toujours faire, mais on tire la tronche en voyant la facture ).

@bomby si tu tiens vraiment à te lancer dans cette aventure, dans tous les cas cette base ne te servira à rien sinon a avoir beaucoup de problèmes et de frustrations. Renseignes-toi un peu ici tu peux trouver des bases plus seines sans y laisser ton salaire. Dans tous les cas tu seras limité à du simple ou double face assez grossier, sans vernis, sans sérigraphie, sans test électrique. Des pistes de 0.254mm avec une bonne machine ça doit pouvoir se faire sans trop de problème.

@Rebus du coup tu pourrais peut-être donner plus d'infos sur ta machine pour bomby.

Sinon si tu cherches un projet sympa de machines autour de l'électronique, une pick and place ça aide bien, et il y a maintenant des projets open-source qui semblent marcher pas trop trop mal (moi j'ai une Mechatronika M10V ...).

Thomas.

@Otatiaro , effectivement CIMULEC sait faire des choses dans ce domaine mais à des prix...
Suite à mes très nombreuses années de travail régulier en Chine, j'ai heureusement d'autres sources; mais effectivement pas pour des applications confidentielles "sensibles"
Et en usage privé, je n'ai pas encore vu de nécessité de pistes/isolements en-dessous de 100 microns fort heureusement.

Sinon je te rejoins complètement sur l'idée du petit pick&place robotisé. Il y a la-dessus matière à s'amuser un peu.

Bonjour,

une contribution tardive : comme je suis toujours pressé, et que j'ai abandonné la gravure chimique, je réalise mes protos simples à la cnc, voilà ce que ça donne : ma broche est une kress donc fraise javelot 15° (en bon/très bon état) à 24000 trs/mn, je dois avancer de mémoire à 1400 mm/mn, et surtout, je passe par un leveling préalable.

Précision de la machine ??? vis à bille chinoise au pas de 5 en prise directe sur Nema 24 200 pas/tr, ça fait une résolution de 25 microns, la précision est moindre (en particulier, défaut de linéarité de la vàb).

Sur la photo, agrandie, 2,54 mm entre 2 trous.

Double face sans problème, via OK, mais difficile de faire passer une piste entre 2 pastilles.

Michel

Bonjour,

MCrevot a dit:

et que j'ai abandonné la gravure chimique,

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Question idiote d'un gars qui est resté en 1972 , pourquoi ?

Bonjour.

serge 91 a dit:

Question idiote d'un gars qui est resté en 1972 , pourquoi ?

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On est au moins deux .
Bernard.

MCrevot a dit:

un leveling préalable.

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c'est quoi au juste ?

Pourquoi question idiote ? non, non, pas évident

- J'ai fait des centaines de pcb gravés au perchlo, et pas mal de trous dans mes habits ; et puis super délicat de s'en débarasser quand épuisé ...
- J'ai essayé la gravure au HCL + H2O2, mais il devient plutôt difficile de se procurer de l'eau oxygénée ; et puis fondamentalement, les dégagements de chlore ça n'est pas terrible ; mais sinon, supers résultats, et rapides.

Pas plus ! j'aime bien la CNC, ça permet de faire des trous bien à leur place (bon, vous me direz qu'aujourdhui on en fait bien moins, avec les cms, mais quand même), et dans une conception de type CAO, quand les trous du pcb tombent bien en face des trous correspondants dans le support, c'est bien !

Michel
ps : j'ai aussi pas mal d'heures de vol, bien trop !

Leveling : on fait un relevé selon une matrice de points de la hauteur de la surface du pcb, et on introduit ces écarts dans le G-code de gravure pour rectifier les profondeurs de gravure : pour ça, chaque segment est découpé en petits tronçons, et chaque tronçon se voit affecter une profondeur.

Au final, profondeur de gravure bien régulière, donc largeur de gravure bien régulière (sinon, c'est vite le chaos, car l'épaisseur d'un pcb présente d'énormes fluctuations - plusieurs 1/0).

Voir "Autoleveller".

Michel

MCrevot a dit:

Leveling

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Fred69 a dit:

c'est quoi au juste ?

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Bonjour,

Pour les anglophobes : Leveling = Nivellement.
Très utilisé sur les imprimantes 3D (Auto Leveling) Auto Nivellement avec un capteur spécifique ( BLTouch ).

Un capteur est déplacé toute la surface ( tracé en général en forme de grille ) et relève la hauteur des points testés.
Le logiciel corrige les hauteurs de l'usinage prévu pour compenser les déformations du support.

Dans le cas des PCB (Circuits Imprimés) le capteur est souvent un simple contact électrique entre la fraise de gravure et le cuivre à graver.

Il est évident qu'il faut palper les CI avant de percer !!!!!
Cela impose de graver les 2 cotés ( CI Double face) avant de percer .

Depuis que grave mes CI et les perce avec une CNC j'ai enfin des trous parfaitement alignés.
Je ne casse plus les forets carbure de 0.6mm.
Il est aussi possible de faire des contours et des découpes parfaites.
Les boitiers et façades avec les trous et découpes qui correspondent parfaitement.

Autoleveller est un logiciel qui permet d'ajouter l'AutoNivellement à des fichiers Gcode.
A condition de pouvoir palper la surface cela permet des gravures plus régulières sur des surfaces moyennement planes.

J'ajouterai que le plus gros problème de la gravure des CI en CNC c'est la mauvaise planéité des plaques et le bridage de ces plaques.

@bomby
Une CNC pour les PCB (CI) doit être précise rigide , avoir une broche très rapide qui tourne parfaitement rond.
Je fais tous les trous >= à 1mm avec une fraise de 1mm .(une seule passe)
En alésant tous les trous > à 1mm cela demande une certaine rigidité de la machine.

J'ajouterai qu'il faut maitriser toute la chaine logicielle DAO/FAO CAM pour obtenir les fichiers gcodes qui vont bien.

Cordialement JF

Merci pour ces infos, j'aurai au moins appris quelque chose.

bomby a dit:

je tiens a mon petit projet

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Je n'ai jamais trouvé les CI gravés mécaniquement très qualitatifs (opinion personnelle) . Au vu des prix pratiqués actuellement cela semble n'avoir aucun intérêt. J'ai eu gravé des circuits au perchlo dans mon jeune temps, avec des bandes et des pastilles collées à la main sur le cuivre, mais aujourd’hui je n’hésiterais pas une seconde à sous traiter.

Je crois sincèrement que tu aurais intérêt à dépenser ton temps et ton argent dans un autre projet avec un retour sur investissement plus prometteur .

Franchement, tu t'embêtes vraiment pour faire de la gravure ! J'ai aussi hésité un moment à me faire une machine pour faire de la gravure et j'ai abandonné car au final ! ça sert à rien maintenant que les chinois font du pcbs à pas chère !
La qualité est top et tu touches 10pcbs pour quelques euros avec du vernis épargne, du trou métallisé, des pistes de 0,1mm...
Exemple pour MiniTHread, 10pcbs pour 5€ en 100x100 à peu près sur pcbway.com

pailpoe a dit:

La qualité est top

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Ça c'est du vrai CI comme j'aime !!!

Pour pcbway.com, délais de fab : 2jours en moyenne après tu choisis le transport.
En lent, le moins chère, faut compter 2 à 3s en moyenne.
Avec DHL, 5-7 jours en moyenne et il faut ajouter 20€

Franchement, je sais pas comment ils font pour rentrer dans leur frais !

bomby a dit:

ils te livrent les ci en combien de temps ??

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Bonjour,
C'est le seul inconvénient, pour l'avoir sous 3 à 5 jours, tu payes en plus un port d'une vingtaine d' Euros
Après, quand tu gères bien, avec chaque circuit, tu complètes tes surfaces avec des circuits de prototypage

pailpoe a dit:

Franchement, je sais pas comment ils font pour rentrer dans leur frais !

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Le modèle économique de ces entreprises est à des années lumières de ce que nous pratiquons en Occident...
Ils pratiquent des marges faibles mais sur des volume colossaux. Quand je travaillais dans l'industrie du PCB en Chine (années 2010) le format moyen des panneaux de travail était déjà 1.20 x1.0 mètre sur les lignes et le format est encore plus grand aujourd'hui... Ça permet d'optimiser l'utilisation de la matière et de tous les consommables. Pour la main d’œuvre... pas de secret... salaires minis.
L'usine comptait 8 lignes de production sortant chacune entre 80.000 et 100.000m² de circuits par mois (3500 employés)
Maintenant, l'utilisation d'internet facilite toute la partie prise de commande et donc le remplissage de la charge.

On sortait à l'époque des circuits de téléphone mobile en 6 ou 8 couches épaisseur totale 0.6mm avec microvias pour moins de 1/2 USD pièce ... Et c'est autrement plus compliqué que nos "simples" double faces.

bomby a dit:

Merci pour tous ces conseils @speedjf37!!!!

Pourrais tu me donner un conseil sur le choix du châssis et surtout un site où acheter à part les sites chinois ??
Je n'ai malheureusement pas d'atelier, car je suis en appart, je dois donc acheter un châssis déjà monté (je peux pas découper les profilés, percer ou souder !!!!)

merci par avance.

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Bonjour,

Déterminer la chaîne Logicielle que l'on utilisera.
Choisir un style de boitier de commande et son pilotage (GRBL MACH2 LinuxCnc etc etc) avec une entrée de sonde .
Vérifier que l'on est capable de générer du Gcode avec le post process qui va bien !
Le vérifier avec un simulteur.
Tester Autoleveller.

Sinon la CNC ne servira pas à graver du CI !

Pas de truc tout fait en catalogue !
Quelques conseils:
Rails supportés
Vis à billes pas de 5mm max
Paliers supports pour les vis (pas de montage direct sur les moteurs).
Contacts de fin de course et homing.
Broche (watercooled) refroidie par eau pour le bruit. Pince ER.
Système de bridage (mini vis sur martyr bois).

Des fraises javelot , forets , fraises affutage diamant .

L'usinage de FR4 produit une poussière de verre + résine pas top (poumons et matériel) , prévoir une aspiration supportant les poussières ultra fines.

Bon courage !!

JF