Ein Irrtum ist umso gefährlicher,
         je mehr Wahrheit er enthält.
                     - Henri-Frédéric Amiel

NC Bohrdaten Format

Auch heute ist das mechanisch gebohrte Loch die Methode der Wahl zu Erzeugung von Bohr­durch­gängen in Leiter­karten. Heute werden Serien bis zu einem Bohr­durch­messer von 0,2mm in High-Speed-Bohr­automaten gebohrt. Kleinere Bohrdurchmesser sind möglich werden aber meist mit Laser in die Leiterplatte gebrannt. Bei  höheren Packungsdichten, in der HDI Leiter­karten­fertigung haben sich beide Prozesse parallel bewährt. Dabei werden Bohrungen bis 0,2mm mechanisch gebohrt, und kleinere insbesondere Blind Vias gelasert.

Gleichgültig ob gebohrt oder gelasert wird, müssen die Prozess­daten in der Leiter­platten­produktion in maschinen­lesbarer Form bereitgestellt werden. Die grafische Ausgabe der Bohr­positionen in Gerberfiles ist für eine automatische Bearbeitung ungeeignet und wird nur zu Kontroll­zwecken genutzt. Für jeden Prozessschritt (Bohren / Lasern, Blind Via Top / Bottom, Buried Via, ect.) ist dabei ein separates Datenfile erforderlich.

In Altium Designer wird zur Bohrausgabe ein - Extended NC Drill - Daten­format mit einer zusammen­gefasten Daten- und Tool-Liste ausgegeben. Screenshot NC Daten File Ergänzend wird gemäß der Vorgabe für das Excellon Daten­format, zu­sätzlich eine separate Tool- Liste aus­ge­geben.
Das Bohren der durch­kontak­tier­ten VIAs (plated) wird bei der Leiter­karten­pro­dukt­ion zu einem früheren Zeit­punkt als das Bohren der nicht durch­kontakt­ierten VIAs (non plated) durchgeführt. Daher ist es für die Fertigung günstiger die Ausgabe­files für plated und non plated in zwei Dateien zu trennen.

In der Tool-Liste wird die Information der Werkzeug­stärke definiert. Der Datensatz enthalt die Infor­mation über die Werkzeuge und die Positionen der Bohrungen in einem Layout.

Der Befehl "M48" zeigt den Programm-Anfang an.
Die X- und Y-Koordinaten werden ohne Komma für jede Bohrung in einer neuen Zeile angegeben. Ändert sich eine Position im Bezug zur Vorherigen Position nicht, wird sie auch nicht mehr ausgegeben. Zu Anfang stehen Formatangaben, gefolgt von der Tool Liste. Ein "%"-Zeichen zu Beginn des Files definiert die Daten als CNC-Daten und initialisiert die Maschine. Der Befehl "M30" zeigt das Programm Ende an. Der Werkzeug­wechsel wird durch Angabe eines neuen Tools definiert. Das Tool (Bohrer/Fräser) steht jeweils vor der ersten mit diesem Werkzeug zu bohrenden Koordinate. Die Werkzeug­be­zeichnung setzt sich zusammen aus dem Buchstaben "T" und einer Zahl (Bsp.: T01, T02 ...).

Der Ablauf ergibt sich aus der Abfolge der einzelnen Anweisungen im File:

M48   - Programstart              
T01C0.400   -  Header Info
T02C0.900   - Tools
T03C3.200
%     -  Maschiene initialisieren
T01    - Bohrwerkzeug 1 wählen
X1500Y1000 - Bohrposition 1
X1600Y1000 - Bohrposition 2
X1700Y1300 - Bohrposition 3
X2000Y2000 - Bohrposition 4
T02    - Bohrwerkzeug 2 wählen
X800Y300   - Bohrposition 5
X800Y500   - Bohrposition 6
X800Y750   - Bohrposition 7
X2000Y1000 - Bohrposition 8
B30   - Programende

Screenshot NC Tool Liste

NC Bohrdaten Setup

Screenshot Menue NC4 Setup General
Ausgabeoptionen in der NC Bohr­daten Ausgabe werden im NC Drill Setup eingestellt. Ganz zuoberst wird das Ausgabe­format eingestellt.

Units stellt die Ausgabeformate Inches und Millimeters zur Auswahl. Im europäischen Raum setzt sich auch im PCB Design immer mehr das metrische Maßsystem durch. Bevorzugt sollten alle Daten in einer einheitlichen Maßeinheit ausgegeben werden. Pick&Place Daten und Bohrfiles sind für mich im metrischen Maßsystem leichter lesbar. Ich bevorzuge daher die metrische Datenausgabe. Beide Einstellungen sind aber üblich und gleichwertig.

Die Einstellung der Präzision mit der Auswahl der Vor- und Nach- Kommastellen ist mit entscheidend für die Präzision der späteren Bohrung. Durch eine zu geringe Auswahl der Auflösung ergeben sich zusätzliche Fehler bei der Auf- und Abrundung. Diese addieren sich zu den ohne hin vorhandenen Prozesstoleranzen bei der Leiterkartenherstellung und sind ohne weitere Kosten vermeidbar.


4:2 Auflösung 10µm  bzw.  1,0mil
4:3 Auflösung 1,0µm bzw.  0,1mil
4:4 Auflösung 0,1µm bzw.  0,01mil

Die kleinste Auswahl 4:2 ist unzureichend. Die mittlere Auswahl ist für ein Standard Designs Ausreichend, die höchste Auflösung kostet aber lediglich ein paar Datenbytes mehr  und wird von mir verwendet.
Die übrigen Einstellungen werden in drei weiteren Gruppen eingestellt: