Como fabricar circuitos PCB con maquina CNC y Metodo de perforación.

Como están amigos, en este post les mostraremos como fabricar circuitos PCB caseros con una maquina cnc lo que nos permitirá evitar el uso del ácido corrosivo tan perjudicial para nuestro medio ambiente.

Iniciaremos desde el diseño del circuito en formato digital hasta llegar a la perforación de los agujeros para la colocación de los componentes electrónicos.

Haremos uso de una serie de herramientas de software para el diseño de los circuitos y finalmente con la ayuda de nuestra maquina transformaremos nuestro diseño en una pieza lista para trabajar.

LISTA DE MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE PCB CON UNA CNC

Veamos una lista completa de todos los materiales que vamos a necesitar para fabricar nuestro PCB y maquinarla en nuestra CNC.

Live Wire y PCB Wizard.
Adobe Acrobar Reader.
PDF Creator.
Corel Draw.
Vetric Aspire.
MACH3.
Maquina CNC.
Broca para CNC tipo lanza de 30°
Broca para CNC diametro de 0.8 mm.
Placa Virgen de PCB baquelita o fibra de vidrio.

PASOS A SEGUIR PARA LA ELABORACIÓN DE LA PCB.

A continuación y sin mas rodeos les presento la lista de pasos a seguir para la elaboración de nuestros circuitos mediante el empleo de una maquina CNC.

1. Diseño del digital circuito PCB

Existe una gran cantidad de información en Internet acerca de como llevar a cabo este proceso. Nosotros evitaremos extendernos mucho en esta parte y mostraremos como nos debe quedar el diseño al finalizar esta etapa.

La siguiente imagen muestra el circuito que realizaremos en el Live Wire y PCB Wizard.

En el Live wire nos debe quedar un resultado como este:

Seguidamente deberemos exportar este circuito al PCB Wizard para que nos arroje el diseño de las pistas dentro de la placa PCB. Escogemos Tools, convert y finalmente Design to PCB. Recuerda tener abierto el programa PCB wizard, finalmente nos debe quedar un resultado como este.

Una recomendación importante es colocar un ancho de 1 mm para las pistas y 2.5 mm para los Pads de esta manera evitaremos errores al momento de maquinar el circuito en nuestra CNC.

Exportar el circuito a formato PDF

Para finalizar esta etapa deberemos exportar nuestro diseño a formato PDF teniendo en cuenta de exportarlo en modo Mirror PCB Atwork. Para ello deberás usar un programa como PDF Creator.

El resultado final de esta etapa sera un archivo PDF mediante el cual trabajaremos la vectorización de las pistas de la PCB con el programa Corel Draw.

2. Vectorización del circuito PCB utilizando Corel Draw.

En esta etapa del proceso nos encargaremos de vectorizar todas las pistas del circuito y ademas realizaremos la separación de los agujeros lo que nos permitirá mas adelante realizar la perforación de la PCB sin ningún programa adicional.

Abrimos el programa Corel Draw e importamos nuestro archivo PDF creado en el paso anterior. Lo primero que veremos sera una imagen como esta:

A continuación deberemos seleccionar toda la hoja y mediante el Menu Organizar, le debemos dar en la opción Des agrupar Todo. acto seguido eliminar todas las etiquetas del pie de pagina para solo quedarnos con el puro circuito.

Lo que sigue sera seleccionar todo el circuito y mediante la herramienta propiedades de objeto le daremos en la opción Anchura Muy fina.

A continuación seleccionaremos una de las pistas (cualquiera) y mediante la herramienta Buscar y Reemplazar, Buscar Objetos ubicaremos solo los objetos que coincidan con la pista. con esto lograremos ubicar rápidamente todas las pistas del circuito.

El objetivo de ubicar todas las pistas del circuito es poder cambiar su anchura. Deberemos seleccionar entonces un ancho de 1 mm. Hasta aquí deberíamos tener este resultado.

El siguiente paso es muy importante, consiste en ubicar todos los agujeros del circuito para posteriormente separarlos de las pistas. Sigan los siguientes pasos.

Separación de los agujeros de las pistas del circuito

Seleccionar uno de los agujeros del circuito (la parte blanca) Mediante la herramienta Buscar y Reemplazar, buscar todos estos elementos. Al ubicar todos los elementos circulares los pintaremos de color ROJO. Nos debería quedar algo como esto:

A continuación deberemos agrupar todos los orificios rojos ya pintados para luego separarlos fuera del circuito de las pistas. Nos debería quedar un resultado como este.

Lo que sigue a continuación sera exportar el trabajo realizado en formato BMP. recuerda mantener el archivo en su tamaño original.

El archivo BMP debería quedar como se muestra en esta figura:

3. Vectorizado del Circuito PCB en el software Vetric Aspire.

Para realizar el vecotorizado del circuito y obtener finalmente los archivos que leera el software MACH3 deberemos realizar los siguientes pasos en el programa Vetric Aspire:

Con la opción Import Bitmap llamamos al archivo BMP creado en el paso anterior.

A continuación haremos el vectorizado de todas las pistas y agujeros importados a nuestra área de trabajo. Para esto utilizaremos la herramienta Trace Bit Map.

Luego agruparemos todo el contenido para separar los vectores obtenidos de la imagen BMP la cual ya cual ya cumplió su función y debemos eliminar.

Deberíamos tener en nuestra pantalla luego de eliminar el archivo BMP una imagen como esta:

El siguiente paso es muy importante, consiste en des agrupar todos los elementos y agrupar por separado pistas y agujeros. Esto nos permitirá colocar encima de las pistas nuevamente los agujeros pero como un grupo independiente de vectores circulares.

El resultado de esta operación nos debería dejar algo como esto:

4. Creación de los ToolPaths para MACH3 para fabricar circuitos PCB

Pues bien a continuación lo que corresponde sera crear los toolpaths para MACH3 es decir los archivos que se enviaran a la CNC para cortar, trazar las pistas y perforar los agujeros de la placa PCB. En este punto debemos tener claro que serán 3 los trabajos que hará la CNC y debido a que el corte de la placa y el trazado de las pistas se harán con la misma broca, comenzaremos realizando las perforaciones.

Entonces para crear el toolpath para los agujeros bastara con tocar cualquiera de ellos y como están agrupados todos quedaran marcados. Luego seleccionamos Drilling Toolpath, seleccionamos una herramienta de 0.8 mm tal como se muestra en esta figura:

A continuación el toolpath listo para crearlo:

Al darle la opción calcular podemos ver la simulación del que realiza el programa:

A continuación para las pistas regresamos a la vista 2D y seleccionamos algunas de las pistas del circuito recuerda que debemos agruparlas y hacerlo si aun no lo hemos hecho, para luego seleccionar Profile Toolpath y una herramienta del tipo V de 30 o 15 grados con una profundidad de corte de 0.1 mm.

Al darle calcular tendríamos algo como esto:

Finalmente regresamos a la vista 2D y seleccionamos el borde de la placa que vamos a cortar y creamos un nuevo toolpath similar al anterior pero en esta oportunidad como vamos a cortar la PCB seleccionamos una profundad de corte de 2.5 mm lo que vasta para que la broca traspase y corte nuestra pieza. En este caso nos saldra un mensaje del Mach 3 indicando si estamos seguros de que queremos cortar la pieza, le damos OK.

Esto nos debería dejar finalmente una ventana como esta:

5. Creación de los archivos para el MACH3 directo a la CNC

A continuación y ya con los 3 Tollpaths creados, seleccionamos primero el tool path Agujeros PCB y lo guardamos con el post procesador Mach2/3 Arcs mm:

Seguidamente seleccionamos las 2 tool paths restantes y como ambas usan la misma herramienta las podemos agrupar en un solo archivo llamado por ejemplo Pistas y Corte PCB:

En este punto ya contamos con los únicos 2 archivos necesarios para crear nuestra PCB, a continuación la carga del MACH3 y el maquinado en la CNC.

6. Carga de los archivos al MACH3 para le creación del PCB

Lo que sigue es abrir nuestro programa MACH3 y cargar uno a uno nuestros archivos, en este caso comenzaremos cargando el Archivo AGUJEROS PCB.

Finalmente cargamos el archivo Pistas y Corte PCB lo que se vera en el MACH3 de la siguiente manera:

7. Trabajando con la CNC

En esta parte mostraremos un vídeo de como es que trabaja la CNC ambos archivos cargados con las rutas y trayectorias que deberá seguir nuestra maquina hasta culminar con el trabajo.