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Laserplotter Release status: beta [box doku]

Description	Platinen Belichten mit Laser
Author(s)	Jan Dennis Sauron

Einführung

Normalerweise druckt man Layouts auf Folie und belichtet dann mit dieser die Platine. Da Folie im Labor immer rar ist, und der ganze Vorgang relativ ungenau und fehleranfällig ist, musste etwas Besseres her.

Der Plotter

Der Plotter ist ein leicht veränderter X/Y Stiftplotter, der nun anstelle eines Stiftes einen Laser besitzt. Mit dem Laser wird das fotoempfindliche Basismaterial belichtet. Anschließend kann die Platine ganz normal entwickelt und geätzt werden. Als Vorgänger kann auch der Schneidplotter genannt werden. Im Gegensatz zu diesem schont ein Laserplotter das Material, da ein berührungsfreier Schnitt vollzogen wird. (Quelle: Laser Plotten) Der Laser Plotter ist vielseitig einsetzbar, da das Schnittergebnis extrem sauber und detailliert ausfällt. Außerdem kann die Schneidmechanik nicht abstumpfen.

So gehts

Oben das Layout unseres Usbasp unten das selbe Layout bereit zum Plotten

Mit folgender Anleitung ist es möglich, Eagle .brd Dateien auf unserem Laserplotter zu erstellen. Der Laserstrahl hat einen Durchmesser von 0,1 mm. Zwischen den einzelnen Signalen sollte ein Breite von 0.2 - 0,3 mm belichtet werden. Da das manuelle Erstellen etwas aufwändig und fehleranfällig ist, hat Tixiv ein ulp für Eagle geschrieben, was die nötigen Daten für den Plotter automatisch erzeugt. Somit gibt es nun zwei Möglichkeiten:

mit ULP

solltest du das ULP noch nicht haben, so bekommst du es hier:Datei:Laserplot.rar
kopiere es in den Ordner "ulp" und führe es aus.
ab Layer 18 alles ausblenden
wähle bei Layer: 1 TOP
Wähle Mirror (Haken da)
Wähle nochmal Mirror (Haken weg)
OK startet die Ausgabe

Das ULP kann nur den TOP Layer bearbeiten, brauchst du den Bottom Layer, so musst du dein Layout KOMPLETT spiegeln.
Im Mirror befehl ist noch ein Bug, deshalb muss es 2 Mal angeklickt werden.
Die erzeugte Datei hat die endung .PLT
Der Koordinaten-nullpunkt muss mit der unteren linken Ecke der Platine übereinstimmen

Es empfiehlt sich, die Pads zu vergrössern, damit das Bohren einfacher wird

ohne ULP

Polygon erzeugen

Viele Layouts haben schon ein Masse-Polygon, falls nicht, kann nun eins erzeugt werden:

Polygon um die gesamte Platine zeichnen.
- Polygon sollte eine Strichstärke von ca. 0,5 mm haben
- Isolate des Polygones muss auf 0 stehen
- Der Rank des Polygons muss 6 sein.
- Otthophants sollte abgeschaltet sein.

DRC Einstellungen

Mit den Clearance Einstellungen lässt sich die Breite einstellen, die hinterher belichtet wird. Je breiter die belichteten Linien werden, je öfter werden diese Linien abgefahren. Z.B. wird eine 0,3 mm Linie 3 mal abgefahren, da der Laser nur 0,1 mm dick ist. 0,3 mm hat sich als ein praktikabler Wert erwiesen, kann aber auf engen Leiterbahnen zu groß sein.

Unter Umständen werden die Pads zu klein ausgegeben Deshalb sollte im DRC auf der Seite "Restring" Die größen "Pads Top Min" und "Pads Botton Min" vergrössert werden. Nicht zu groß, sonst gibt es kurzschlüsse.

Als nächstes werden die Umrisse der Leiterbahnen erzeugt

Das ulp: outlines.ulp muss ausgeführt werden mit folgenden Einstellungen:
- Als Ausgabeformat muss "Script" aktiviert werden.
- Strichstärke ca. 0.2 mm
  - (Strichstärke muss etwas kleiner sein als der Wert, den du bei Clearance Eingestellt hast)
- Das Script an bekannter Stelle speichern.
- Das Skript ausführen. Das Script zeichnet die "outlines" in ein separates Layer ein.
  - (Top Layer = 101 Botton Layer = 116)

Bohrmittelpunkte markieren

drill-aid.ulp ausführen. Damit werden die Bohrlöcher angepasst.

(Drill-aid ist nicht optimal, wir suchen grad noch nach einer Lösung.)

Plotterdaten erzeugen

Nun werden mit Hilfe des Cam Prozessors die HPGL Daten für den Plotter erzeugt.

Datei -> Cam-Prozessor ausführen
- Ausgabeformat HPGL wählen
- Das vom Skript erstellt Layer wählen (101 oder 116 je nach Seite) WICHTIG: kein weiteres Layer darf markiert sein.
- Dateinamen angeben
- WICHTIG: Wenn der Layer "Bottom" ausgegeben wird, dann muss invertieren angewählt werden.
- "Job ausführen"
Geschwindigkeit auf 3 einstellen.

Tip: Den Layer Dimensions in eine separate Datei ausgeben. Dadurch kann hinterher die Platine leichter positioniert werden. Strichstärke des Dimensions Layers sollte 0.1 mm sein.(Werd mal bei Gelegenheit einen passenden Cam Job erstellen, um das zu vereinfachen.)

Layout kontrollieren

Unbedingt das erstellte Layout vor dem Plotten Kontrollieren. Das geht mit einem beliebigen HPGL Viewer, wie z.b. Gerbview

Sind die Pads groß genug?
Sind die Leiterbahnen vollständig und ohne Kurzschlüsse?
Ist die Massefläche noch vollständig?

Layout Plotten

Plotter an LPT1 und das Stromnetz anschliessen
Der Laser muss möglichst hoch in der Halterung sitzen, da ansonsten das Layout unscharf wird. Der Laser ist optimal fokussiert, wenn das untere Ende des Lasers 2mm über dem unteren Rand der unteren Halteklammer sitzt.
Unten Links ist der Koordinatennullpunkt mit 3 Magneten gekennzeichnet. Eventuell müssen die etwas verschoben werden (s.u.).
Die HPGL-Datei mit folgendem Befehl an den Plotter senden:
- Windows: copy (Dateiname) LPT1 <Enter>
- Linux: sudo cat (Dateiname) > lp0 <Enter>
Der Plottvorgang beginnt und dauert etwa 20 Minuten
Platine ätzen
Platine bohren

Plottergeschwindigkeit

Wenn nach dem Ätzen insbesondere die Diagonalen Linien nicht sauber geätzt wurden, wurde ev. zu schnell geplottert.

Lösung: In der .plt-Datei ist die Geschwindigkeit hinterlegt. Das HPGL-Kommando dazu lautet: "VS3;" = Velocity Select 3. Größere Zahl = Schneller plotten. Max. ist 8. Wenn der Laser optimal fokussiert ist, sollte die Voreinstellung von VS3; OK sein. Gibt es Probleme, öffnet man die Datei mit einem Texteditor und ersetzt alle "VS3;" durch "VS2;" oder "VS1;". Die Geschwindigkeit wird bei jeder Initialisierung ("IN;") neu gesetzt, es reicht also nicht das erste VS3; zu ersetzen!

Test geplottet mit SV1.
Test geplottet mit SV3.

Platine Ausrichten

Platine (mit Schutzfolie) an den Magneten ausrichten, Plotvorgang starten (s.u.). Beobachten, ob der Laserstrahl die Platine verlässt. Wenn ja, Platine mit den Magneten verschieben.
Achtung: Wenn man den Plotter mit der Hand bewegt oder ihn beim Plotten stört, ändert sich die Ausrichtung (Nullpunkt)!

Probleme

Der Plotter verschluckt gelegentlich mal einige Schritte, was natürlich zu ausschuss führt.
Diagonale Linien werden schneller gezogen (Faktor Wurzel 2?)
Der Laser erzeugt viel Streulicht
Der Laserstrahl ist nicht rund, sondern oval