Circuitos PCB con Aspire y CNC

Circuitos con CNC

Que tal amigos, en esta entrega quiero mostrarles la elaboración de un circuito electrónico PCB con ASPIRE y CNC, con un acabado diferente, es decir solo se mantienen las pistas del circuito y el resto del material de cobre se retira, dejando un resultado mas profesional. Todo se hace utilizando las mismas herramientas herramientas.

Empecemos:

Diseño del circuito.

El diseño del circuito es el inicio del proceso, podemos optar por utilizar diversas herramientas como el PCB WIZARD. Sin embargo en este caso usaremos un circuito ya publicado en la web correspondiente a un amplificador de sonido.

Circuito electrónico básico
Circuito electrónico básico.

El archivo lo guardaremos en un formato PDF o un BMP para luego llevarlo a nuestro software ASPIRE.

Trabajar el circuito en Vetric Aspire.

En este caso y debido a que se trata de un circuito ya diseñado y ademas sencillo, quiero decir con pocas perforaciones, saltaremos el uso del Corel y todo lo haremos con el Aspire.

1. Definiendo el área de trabajo.

Para iniciar el proceso de edición de nuestro circuito comenzamos definiendo el área de trabajo.

Yo recomiendo inicialmente duplicar el área de trabajo del circuito para evitar que se alteren las medidas reales y solo luego de hacer todo el trabajo de edición definir el área para el corte de la PCB. Por ejemplo este circuito que trabajaremos mide aproximadamente 5cm x 5cm entonces definire un area de trabajo de 10cm x10cm = (100mm x 100mm).

Área de trabajo de Aspire
Área de trabajo del Aspire.

2. Importar y vectorizar el circuito electrónico BMP.

Ahora debemos importar el archivo BMP del circuito a nuestra área de trabajo.

importando circuito BMP a Aspire
Importando circuito BMP

A continuación usaremos la herramienta Trace Bit Map para generar los vectores del circuito.

En esta figura se observan los vectores generados a partir del archivo BMP.

Vectorizando circuito electrónico en Aspire.
Vectorizando circuito electrónico en Aspire.

Aplicamos y aceptamos. En este punto en el área de trabajo tendremos nuestra imagen BMP inicial y los vectores generados a partir de ella, entonces el archivo BMP ya no es necesario termino su función, ahora la debemos eliminar.

Para poder hacerlo seleccionamos todos los elementos con el mouse y hacemos click derecho y damos la opción agrupar. Como solo se pueden agrupar en ASPIRE los vectores la imagen BMP quedara separada y lista para ser eliminada.

Vectorizado de circuito electrónico.
Vectorizado de circuito electrónico.

A continuación, ya con el archivo BMP eliminado trabajaremos en el pulido de nuestros vectores para darles un buen acabado. Así mismo trabajaremos los agujeros de la PCB.

3. Trabajando los Vectores del circuito electrónico PCB.

En esta etapa podemos ser todo lo detallista que podamos. El maravilloso software Aspire y todas sus herramientas nos permiten corregir un montón de detalles en los vectores como las curvas, los ángulos, los orificios ETC.

Para llevar acabo este proceso debemos desagrupar todos los vectores nuevamente (Los agrupamos para eliminar el BMP) y trabajarlos independientemente.

Asi con un poco de trabajo y minuciosidad podemos pasar de esto :

Vectorizado de circuito electrónico.
Vectorizado de circuito electrónico.

A esto:

Mejora de vectorizado de circuito.
Mejora de vectorizado de circuito.

El nivel de detalle lo elegiremos nosotros dependiendo del tiempo y de la calidad del acabado que deseemos.

4.Comprobando las medidas del circuito electrónico PCB.

Para asegurarnos que el circuito no se ha alterado en sus medidas lo que yo hago es usar referencias métricas de los componentes electrónicos. Por ejemplo este circuito llevara un LM555 viendo el data sheet podemos saber la distancia exacta entre cada agujero del circuito y así poder modificar lo si esta alterado. En este caso 2.54mm

Medidas del chip LM555.
Medidas del chip LM555.

Con esta medida verificamos con la herramienta medir de ASPIRE la distancia entre los orificios de nuestro PCB que alojara este componente.

Medidas del chip LM555.
Medidas del chip LM555.

5. Generando el TOOLPATH de las pistas para la CNC.

Luego de tener nuestros vectores listos el siguiente paso sera definir todos los ToolPaths que se enviaran a la CNC mediante el MACH3, estas tareas o Trabajos serán 3:

  1. El contorneo de las Pistas, en este caso se realizara la eliminacion del material de cobre de la placa para dejar expuestas solo las pistas.
  2. El trabajo de perforación de los orificios de la placa.
  3. El corte de la PCB.

Para generar el primer TOOLPATH agrupamos solo los vectores lineales (Separandolos de los agujeros )y seleccionamos el toolpath POCKET o CAJEADO del ASPIRE:

En esta imagen se muestra como quedan los vectores de las pistas separados de los orificios:

Vectorizado de pistas de circuito.
Vectorizado de pistas de circuito.

En esta otra imagen observamos la configuración del toolpath Pocket o Cajeado con una broca de 15 grados y una profundidad de desbaste de 0.2 mm

Vectorizado de pistas de circuito.
Vectorizado de pistas de circuito.

Al darle calcular obtenemos la simulación del trabajo que realizara la CNC:

Toolpaths de circuito electrónico.
Toolpaths de circuito electrónico.

Finalmente guardamos el toolpath generado para obtener nuestro primer archivo :

Toolpaths de circuito electrónico.
Toolpaths de circuito electrónico.

6. Generando el TOOLPATH de los agujeros.

Este proceso ya esta explicado en el Post Anterior. Los pasos son los mismos usando una broca de 0.8 mm de diámetro y una profundidad que traspase la PCB.

El resultado seria el siguiente:

Circuito electrónico con Aspire.
Circuito electrónico con Aspire.

7. Generando el TOOLPATH para el corte de la PCB.

Este procedimiento también a sido explicado en el post anterior y es el mas sencillo de todos. Consiste en generar la pista de corte para finalizar el circuito electrónico PCB.

Se realiza también con la broca de 15 o 30 grados o profundidad mayor a 2.0mm para que corte. El resultado seria como el siguiente:

Circuito electrónico con Aspire.
Circuito electrónico con Aspire.

8. Trabajando los 3 TOOLPATHS en la CNC.

Para que la CNC trabaje requerimos usar nuestro MACH3, el cual procesara cada uno de los 3 archivos generados por el ASPIRE.

Sin embargo, antes de enviar los archivos de trabajo requerimos fijar la placa virgen de cobre, montar las brocas, definir los puntos de trabajo etc.

Aquí les dejo algunas de las fotografías de como o hacemos nosotros:

Broca tipo de Lanza de 15 grados angulo completo para el traqueado de las pistas.

Broca CNC para circuito electrónico.
Broca CNC para circuito electrónico.

Broca de 0.8 mm para la perforación de los orificios:

Broca CNC para circuito electrónico. 0.8 mm
Broca CNC para circuito electrónico.

Montaje de la placa de cobre sobre la CNC:

Mesa de trabajo CNC.
Mesa de trabajo CNC.

Cargando el Primer archivo al MACH3:

MACH3 circuito electrónico.
MACH3 circuito electrónico.

Los resultados luego de terminado el proceso:

El único detalle es que los agujeros no me traspasaron todo el circuito electrónico PCB debido a que la placa virgen media un poca mas de 2.2 mm y en la generación del TOOLPATH solo colocamos esa profundad de penetración.

Sin embargo lo que aquí buscábamos era ver la diferencia de una PCB creada con los contornos de la pista y otra con la eliminación de las áreas de cobre no usadas en el circuito.

Realmente la diferencia me dejo muy satisfecho.

Circuito Electrónico PCB. Fabricado con CNC
Circuito Electrónico PCB.

Otras fotitos mas:

Circuito Electrónico PCB.
Circuito Electrónico PCB.

Con estas fotos terminamos esta entrega de como se diseña y fabrica un circuito electronico PCB.

Amigos realmente los invito a probar y probar hasta obtener los resultados deseados. Es así como construimos el conocimiento.

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