Рекомендации по подготовке файлов для заказа трафарета

   Важно ли уметь подготавливать файлы для заказа в правильном виде ? 

 

   Конечно, в настоящий момент от вас готовы принять заказ во многих форматах наиболее популярных систем проектирования. Но не всегда это играет положительную роль. Это связано с тем, что финальную «сборку» всех данных о трафарете производят вне вашей технологической цепочки, тем самым вы можете только косвенно контролировать процесс подготовки. А ведь трафарет является технологической оснасткой, от которой зависит более 50% качества поверхностного монтажа. 

   Да, можно кого-то попросить подготовить проект трафарета по вашим указаниям, но, когда это делается самостоятельно — это ускоряет и упрощает процесс, потому что у вас есть возможность увидеть те моменты, которые посторонний человек, не знакомый с особенностями вашего производства, может и не знать, либо не заметить. 

   Возможно также просто производить финальную сверку уже подготовленных на стороне к производству файлов, но, зачастую это связано с потерей времени, во много раз превышающего время непосредственного изготовления трафарета на производстве. Нечетко поставленное техническое задание на подготовку файлов, проблемы со связью, отсутствие нужного специалиста со стороны Заказчика на момент проверки, да и в конце концов элементарное влияние человеческого фактора при подготовке заказа привносит большую вероятность ошибки и большую задержку по времени для такого варианта работы. 

   Наиболее популярным сводом рекомендаций по трафаретам для поверхностного монтажа является документ IPC-7525. Он описывает общие рекомендации по подготовке файлов для изготовления трафаретов, дает расшифровку терминологии, применяемой в данной технологии. 

  Рассмотрим ключевые моменты, на которые следует обратить внимание при подготовке данных для изготовления трафарета. Мы исходим из того, что вы, желая держать процесс под своим контролем, предпочтете сделать это самостоятельно. 

 

   Настоятельно рекомендуемый формат входящих файлов - это Gerber, во всех его разновидностях. Почему ? 

- Он универсален. Его «читают» все программы, обеспечивающие подготовку данных для производства. При импорте\экспорте не возникнет ошибок, связанных с нарушением масштаба проекта или пропаданием части информации (конечно, если Gerber файл изначально подготовлен правильно). 

- В основном все оборудование, используемое в технологии лазерной резки трафаретов, воспринимает Gerber формат как свой рабочий. Поэтому создавая Gerber файл, вы по сути даете изначально четкое и понятное задание для станка. 

  Одним словом — это «родной язык» для Производителя. Говоря с ним на одном языке вы исключаете вариант того, что вас кто-то не поймет, поскольку все данные представлены в самом файле. 

 

  Приведем выдержку из стандарта  IPC-7225:

---

3 STENCIL DESIGN

 

3.1 Stencil Data

 

3.1.1 Data Format Regardless of the stencil fabrication method used, Gerber data is the preferred data format. Possible alternative formats are GenCAM3, DXF, 

 

HP-GL, Barco, etc; however, they may need to be converted to Gerber® format prior to the stencil manufacturing process. Gerber® data describes the file format that provides a language for communicating with the photo plotting system to produce a tool for chemically etched stencils. It is also used to produce the laser cut or electroformed stencils. While the actual data format may vary from file to file depending on the software package or designer, the data format commonly used by photo plotter and laser equipment is known as Gerber. 

 

 

  Наш опыт работы в течение многих лет по изготовлению трафаретов показывает, что это действительно является объективной реальностью. Как только производство, которое заказывает трафареты, переходит на заказ в формате Gerber, огромное количество вопросов, связанных с подготовкой исходных данных и их конвертацией исчезает. 

 

  Достаточно удобной и универсальной программой для работы с Gerber файлами является программа CAM350 ( www.downstreamtech.com/cam350.html ) . Она позволит вам импортировать данные из различных систем проектирования, произвести с ними необходимые модификации, «увидеть», как будет выглядеть конечный трафарет в реальном масштабе. Конвертация данных из CAM350 в Gerber и обратно настолько проста, что эти форматы абсолютно взаимозаменяемы для Производителя. 

 

  Рассмотрим ряд ключевых моментов правильной подготовки файла с точки зрения однозначности восприятия информации и удобства ее представления. Мы не ставим целью научить работать в CAM350, но тем не менее, если вы хотите этому научиться для правильной подготовки файлов для изготовления трафаретов, мы всегда готовы помочь посильной консультацией. 

 

  Если вы привыкли работать в Автокаде, CAM350 предоставит вам возможность импорта файла в формате DXF и перевода его в Gerber. 

 

  Некоторые моменты подготовки файлов отражены в небольших видеороликах, ссылки на которые вы найдете по тексту. Программу для их просмотра можно скачать здесь.

---

«Горячие клавиши» используемый в программе CAM350: 

 

«R» - обновить экран, если возникли какие-то помехи в изображении 

 

«Y» - вывести на экран общую таблицу слоев проекта 

 

«A» - вывести на экран общую таблицу используемых апертур проекта 

 

«W» - перейти в режим выделения окном. Используется в случаях, когда необходимо выделить группу апертур в проекте (копирование, перемещение, удаление, и.т.д.) 

---

  Для примера вы можете скачать образец файла в формате CAM350.

 

  Формат CAM350 также удобен тем, что файл может содержать одновременно несколько слоев с различными данными одного проекта, тогда как в формате Gerber — это отдельные файлы, впоследствии «собираемые» в один проект при импорте. 

 

  Если нет возможности работать с CAM350, то можно скачать образец файлов в формате Gerber. 

 

 

Рис. 1 Общий вид подготовленного трафарета в системе проектирования CAM350

 

 

1. Расположение апертур

 

  Апертурой называется отверстие произвольной формы и размера, выполняемое в трафарете. Апертура на трафарете соответствует контактной площадке компонента на печатной плате, на которую должна попасть паяльная паста через трафарет. 

 

  1.1 Получите в Gerber файле все необходимые контактные площадки компонентов. При экспорте Gerber файла из системы проектирования вы должны подключить на экспорт те слои проекта, где такие контактные площадки расположены. Обратите внимание на то, что иногда, по ошибке, либо целенаправленно, такие контактные площадки могут размещать в нескольких слоях, а не в одном. 

   Произведите импорт \ экспорт Gerber файлов в CAM350

 

  1.2 Выполните зеркалирование данных для стороны BOTTOM печатной платы. Печатная плата имеет две стороны TOP(верх) и BOTTOM(BOT)(низ). На экране компьютера к нам ближе всегда расположена сторона TOP. Сторону BOT мы видим «сквозь» экранную печатную плату. При экспорте данных для стороны BOT их нужно развернуть (отзеркалировать) направлением к нам, иначе готовый трафарет для противоположной стороны получится зеркальным, ведь при монтаже-то мы плату перевернем к себе противоположной его стороной. 

 

  Грамотнее всего произвести зеркалирование самостоятельно. Для этого, как правило, достаточно выделить при экспорте соответствующий флажок в системе проектирования. Это позволит избежать недопонимания со стороны обработчика файла, производилось ли такое зеркалирование для файла или еще нет, поскольку он, на экране, при импорте ваших файлов, видит только уже готовый результат. Соответственно в этом случае проект отправляется уже как для стороны TOP, ведь зеркалирование вы сделали самостоятельно. 

 

  Пример зеркалирования апертур в CAM350.

 

  1.3 Расположите апертуры трафарета в его границах так, как это нужно вам. Чтобы не возникало вопросов о том, как нужно расположить апертуры на трафарете, лучше это сделать самостоятельно, разместив их в границах трафарета так, как нужно вам. Тем самым вы предельно четко обозначите свои пожелания Производителю, не тратя время на всевозможные чертежи и описания того, что же вам нужно получить в итоге. В современном мире единым чертежом для изготовления является правильно подготовленный компьютерный файл проекта. С него получаются данные для работы всего автоматического оборудования. 

 

  Расположение апертур на трафарете может быть принципиальным моментом для промышленного оборудования, поскольку ракель большинства моделей принтеров зачастую ходит только в пределах какой-то области на трафарете, поэтому смещение поля апертур уведет часть из них от нанесения пасты. 

 

  Ориентация печатной платы также имеет значение. Как правило, плата на трафарете располагается длинной стороной вдоль длинной стороны трафарета. 

 

  1.4 Расположите апертуры трафарета различных печатных плат, так, как это нужно. Если трафарет достаточно большого размера, а сама печатная плата не мультиплицирована и имеет небольшие габариты, можно скомбинировать на одном трафарете апертуры, предназначенные для различных сторон печатной платы или нескольких различных печатных плат. Естественно, паяльная паста в этом случае наносится только на какую-то одну печатную плату, а остальные апертуры просто временно заклеиваются. Лучше всего для этой цели подойдет обычная бумажная малярная лента, она не оставляет клейких следов на поверхности трафарета после снятия. 

   В случае такого комбинированного расположения печатных плат на трафарете лучше всего, если вы самостоятельно распределите поля апертур печатных плат на трафарете так, как это будет приемлемо для вашего производства. 

 

 

2. Границы трафарета и его крепежные отверстия

 

  2.1 Прорисуйте границы трафарета и его крепежные отверстия. Существует большое разнообразие всевозможных видов трафаретов, предназначенных для различных способов их крепления. Все они имеют свои габариты и варианты расположения крепежных отверстий. Лучше всего, если границы трафарета и крепежные отверстия указаны явно. Это позволит избежать недоразумений при подготовке файла и расположению апертур на трафарете. 

 

---

  Совет:

  Если вам трудно самостоятельно подготовить данные по границе трафарета, вышлите его чертеж Производителю и запросите согласование файлов. Полученный файл с прорисованными габаритами впоследствии уже можно будет использовать для самостоятельной подготовки новых заказов. 

---

 

  Габариты трафарета и расположение его крепежных отверстий для промышленных принтеров определяется системой натяжения, которая на нем используется. Для этого достаточно один раз создать такой файл, а затем в нем меняется только рисунок апертур для нового трафарета. 

 

   Если же трафарет предназначен для ручного нанесения паяльной пасты на простом принтере без крепежных отверстий (например закрепление в металлических губках), такой трафарет может не иметь крепежных отверстий и быть произвольного размера. 

 

  Общая рекомендация в этом случае такая: Оставляйте поля на трафарете, относительно поля апертур не менее 150 мм. с каждой стороны по ходу движения ракеля и не менее 50 мм. по боковым сторонам трафарета. Эти поля нужны для того, чтобы при движении ракеля на нем образовался валик пасты, движимый ракелем, который и проходит впоследствии по апертурам трафарета. 

 

  Кроме того, чем больше размер трафарета и чем дальше расположены апертуры от точки крепления трафарета, тем меньше влияние скручивающих сил, возникающих при его креплении по двум сторонам. 

 

 

3. Модификация апертур трафарета: 

 

  Лучше, когда необходимое изменение размеров апертур и их формы сделано Заказчиком изначально в файле, присланным им. Нет стандартных правил модификации, необходимость изменений определяет только технолог монтажного предприятия и никто, кроме него. Все это делается в зависимости от конкретного используемого оборудования и расходных материалов. Простейшие модификации, как то изменение размеров апертур и их скругление легко делаются с помощью программы CAM350. 

 

   Безусловно, мы окажем посильную помощь в сложной модификации апертур (например разделение апертур перемычками, и.т.п.), но, простейшие модификации желательно делать самостоятельно, поскольку тем самым вы можете полностью контролировать процесс подготовки и выполнять его под свои требования монтажного производства. 

 

  Рекомендации IPC-7525 описывают несколько способов, с помощью которых можно изменить форму и размер апертур трафарета. Не все их стоит выполнять «по умолчанию», полезней определить для себя на основании эксперимента, что стоит делать, а что не имеет смысла в условиях вашего производства. 

 

   Некоторые способы, которые хорошо подтвердили свою «живучесть» на практике: 

 

  3.1 Изменение размеров апертур трафарета (как правило это уменьшение, по отношению к размеру контактной площадки печатной платы). Если не уверены, что оно вам нужно, начните с соотношения размеров 1:1 с размером контактной площадки. Если же по ощущениям паяльной пасты попадает слишком много, можно начинать уменьшать размер апертур. Как правило уменьшения в пределах 10% от начального значения вполне достаточно. 

 

   Важно и не переусердствовать, поскольку слишком маленькая апертура приведет к тому, что паста просто не будет проходить через нее. Из опыта, граничное значение, после которого уже могут начаться проблемы с нанесением пасты — это 240 мкм. 

 

   Изменение размеров апертур можно выполнять как для всего трафарета за раз, так и для отдельных компонентов. С помощью программы CAM350 это элементарно делается в в один прием. 

 

   Рекомендуем освоить самостоятельно такую операцию, поскольку это позволит вам точно контролировать, как будут изменены исходные данные. Ведь с проблемами по нанесению пасты придется разбираться потом вам самим! 

 

  Если самостоятельно это сделать не получается, то при заказе трафарета придется указать, насколько нужно уменьшить апертуры, а в случае выборочного уменьшения, еще и указать координаты компонентов, на которых это нужно сделать. После выполнения модификация также придется дополнительно проверить и подтвердить файл, присланный от Производителя. 

 

  Пример уменьшения размеров апертур.

 

Обратите внимание, что измененные апертуры перейдут в другой слой проекта. Как переносить апертуры проекта по слоям, смотрите ссылку ниже. 

 

  3.2 Изменение формы апертур. Как правило, наиболее популярный способ — это скругление углов апертур. Имеет смысл делать только для мелких апертур, в целях исключения вероятности застревания в углах паяльной пасты. 

 

   Если самостоятельно это сделать не получается, то при заказе трафарета придется указать, где нужно выполнить скругление апертур. После выполнения модификация также придется дополнительно проверить и подтвердить файл, присланный от Производителя. 

 

  Пример скругления апертур.

 

  Очень крупные апертуры (порядка 10 мм. в размере) имеет смысл разделить перемычками на несколько частей, чтобы предотвратить вычерпывание паяльной пасты из них при проходе ракеля. Такую операцию лучше поручить Производителю, поскольку специализированное программное обеспечение, которое он использует, делает это быстрее. 

 

  3.3 Удаление, мультиплицирование, копирование, передвижение апертур. Эти операции проще освоить самостоятельно, поскольку они не так сложны, а объяснение того, что нужно получить и дальнейшая проверка правильности займет много времени и совсем не исключит вероятность ошибки. А неправильно сделанный трафарет — это простой оборудования до его переделки! 

 

Копирования апертур

 

Передвижения апертур

 

Удаление апертур

 

 

4. Реперные знаки и текстовая гравировка

 

   Все, что относится к способу нанесения лазерной гравировкой, лучше всего выводить в отдельный Gerber слой и ассоциировать его с каким-нибудь ярким цветом (если пользуемся CAM350). Это связано с тем, что необходимо четко разделить, что на трафарете будет гравироваться, а что будет прорезаться насквозь. Как правило, информации для резки намного больше и то, что гравируется должно на фоне этого быть четко заметно. Найдите например пару реперных знаков на фоне 10000 апертур такого же цвета, даже если вы знаете, что они где -то должны быть. Пожалейте того, кто будет готовить ваш трафарет к изготовлению! 

 

  4.1 Реперные знаки (см. пункт 1 на рис. 1 ) 

 

  Выполняются на трафарете для использования его в принтерах, оборудованных системами технического зрения. Как правило, делаются гравировкой на поверхности трафарета, хотя не исключен вариант использования сквозных реперных знаков. 

 

  Наиболее оптимальный вариант — круг, диаметром 1, 1,5 или 2 мм. Более мелкие будут не такие контрастные, в силу специфики технологии нанесения лазерной гравировки. Слишком крупные нежелательны тем, что увеличивается вероятность того, что ослабленный в месте гравировки металл может просто выпасть в процессе эксплуатации плюс такой реперный знак быстрее снижает свою контрастность под воздействием ракеля принтера. 

 

  Реперный знак на трафарете совмещается с реперным знаком на самой печатной плате с помощью системы технического зрения принтера, тем самым выполняется совмещение печатной платы и трафарета. 

 

  Для этой цели достаточно использовать пару реперных знаков. Как правило делается три знака, один из которых играет роль запасного на случай выхода из строя одного из рабочих. 

 

  Не нужно делать десятки реперные знаки на трафарете! На мультиплицированной печатной плате их много потому, что их использует автомат для установки особо точных компонентов, к нанесению пасты они отношения не имеют. Тем самым вы только усложняете процесс изготовления трафарета, что может сказаться на его стоимости, хотя в реальности ни один их этих реперов использоваться не будет. Гравировка реперного знака занимает времени больше, чем резка нескольких десятков апертур! 

 

  Лучше всего реперный знак размещать вне поля апертур, это облегчит его нахождение системой технического зрения. Для этого они должны быть заложены при проектировании на границе самой печатной платы или заготовке, а не среди контактных площадок компонентов. 

 

   В технологии лазерной резки реперные знаки, как и текстовая гравировка всегда выполняются только с одной стороны — это сторона трафарета к которой он будет прикладываться к печатной плате. Нанесение гравировки с другой стороны — это отдельная техническая задача, поэтому вас скорее всего несколько раз переспросят, нужно ли вам это. Благодаря этому, достаточно просто ориентироваться, как должен быть расположен трафарет при эксплуатации. Если он не ложится правильно — значит ошиблись при зеркалировании файла при подготовке. 

 

  4.2 Текстовая гравировка (см. пункт 2 на рис. 1 ) 

 

  Текстовая гравировка — необязательный, но, скорее желательный элемент трафарета. Облегчите себе жизнь, не делайте анонимные трафареты! 

 

  Как правило, гравировкой достаточно нанести имя файла, по которому был сделан трафарет. Различные дополнительные сведения типа даты, толщин металла, и.т.д. - это лишняя информация. Реально она редко кому в действительности нужна, но все это стоит денег и отнимает время при изготовлении. Кроме того, массивная гравировка на трафарете может привести к тому, что металл начнет в этом месте изгибаться, что скажется на качестве нанесения паяльной пасты. 

 

   Процедура нанесения текста в CAM350 — одна из самых простых. Сделайте лучше это самостоятельно в нужном месте и в нужном виде — это сэкономит время на запуск заказа в изготовление! Это абсолютно не сложно! 

 

  Для нанесения текста лучше всего использовать контурные шрифты, без внутреннего заполнения букв. Высоту шрифта лучше не делать менее 4 мм., так он легче будет читаться. Заполнение букв нежелательно, поскольку это занимает много машинного времени и может повлиять на рабочие характеристики трафарета. 

 

   Одной из особенностей гравировки на трафарете является то, что в файле она выглядит зеркально. Это как раз связано с тем, что фактически в файле вы видите гравировку «с той» стороны трафарета, а не «с этой», поэтому она должна быть отзеркалирована. Расположение текстовой гравировки на трафарете, также как и реперные знаки определяют ту его сторону, что должна прикладываться к печатной плате. 

 

Добавление текста

 

Перенос между слоями проекта