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 Kontakten zwischen den Layern einer Leiterkarte. Heute werden Serien bis zu einem Bohrdurchmesser von 0,2mm in High-Speed-Bohrautomaten gebohrt. Kleinere Bohrdurchmesser sind möglich und werden dann meist mit Laser in die Leiterplatte gebrannt. Die Grenzen liegen nicht in der Bohrtechnik, die kontaktierbare Bohrtiefe (Aspekt-Ratio) bestimmt den minimalen Bohrdurchmesser. 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, Blind Via Top / Bottom, Buried Via, ect.) ist dabei ein separates Datenfile erforderlich.
- Natürlich geht auch alles in Einem Datenfile, aber das ist dann Vorspeise, Hauptgang und der Nachtisch als Eintopfgericht. ;-)
In Altium Designer wird zur Bohrausgabe ein - Extended NC Drill - Datenformat mit einer zusammengefasten Daten- und Tool-Liste ausgegeben.
Das nachfolgenden Bild zeigt ein solches in Altium Designer erzeugtes Datenfile.
Die zusätzlichen Informationen im Header ;Layer_Color, ;FILE_FORMAT und ;Type dienen nur der Information und werden von den meisten Bohrautomaten ignoriert.
Das Boardeigene Camtastic aber nutzt diese Informationen.
Lesen Sie die Daten doch mal mit ;Layer_Color=1111000 ein.
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
NC Bohrdaten Setup
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:
- In Leading/Trailing Zeroes wird die Form der Vor- / Nachkomma Stellen eingestellt.
Die Datenmenge kann durch die Unterdrückung der Nullstellen verringert werden, die abgebildeten Nullstellen erhöhen aber die Lesbarkeit.
- Keep leading and trailing zeroes: Keine Unterdrückung der Nullstellen.
- Suppress leading zeroes: Unterdrückung der Nullstellen bei Vorkommawerten.
- Suppress trailing zeroes: Keine Unterdrückung der Nullstellen bei Nachkommawerten. - In Coordinate Positions wird die Ausrichtung des Bezugspunktes der Daten Ausgabe bestimmt.
- Reference to absolute origin: Bezug absoluter PCB Nullpunkt.
- Reference to relative origin: Bezug relativer PCB Nullpunkt. - Schließlich können in Others noch weitere Varianten in der Gerber Datenausgabe ausgewählt werden.
- Optimize change location commands:
optimiert den Bohrablauf.
- Generate separate NC Drill files for plated & non-plated holes:
Erstellt separate Ausgaben unterschieden nach plated und non-plated Bohrungen. Die meisten Leiterkartenhersteller bevorzugen die Separate Ausgabe.
- Use drilled slot command(G85):
Mit dieser Auswahl werden lang Löcher durch mehrere Bohrungen ersetzt.
- Generate Board Edge Rout Path:
Mit dieser Auswahl wird eine zusätzliche Ausgabe mit der Board Outline. In der Ausgabe sind auch alle ev. vorhandenen Board cutouts enthalten.
* in Rout Tool Dia wird der Durchmesser des Fräsers eingetragen aus dem der Offset der der Fräser Linie berechnet wird.
- Generate EIA Binary Drill File(.DRL):
Erzeugt ein zusätzliches Binäres Ausgabefile. Wenn zusätzliche Bohrebenen mit bind und buried VIAs vorhanden sind werden für jede Bohrebene ein eigenes Binary File erzeugt.