von Dr. Richard Zierl
Es ist auch das mit Abstand kostengünstigste Herstellungsverfahren, preiswerter können Einzelplatinen nicht produziert werden. Leiterbahnbreite und Leiterbahnabstand sind auf minimal 1 Millimeter beschränkt, feinere Strukturen können damit nicht hergestellt werden. Die Freihandführung lässt exakt geradlinige Strukturen einfach nicht zu. Elektrisch und mechanisch nach diesem Verfahren hergestellte Platinen sind aber von hoher Qualität.
Das auf Papier ausgedruckte Layout wird als Vorlage auf die Kupferseite der Platine geklebt.
Dann können alle Löcher für die Bauteilanschlüsse gebohrt oder angefräst werden, sie dienen anschließend als Fixpunkte. Als nächstes werden die Isolationsbahnen mit einem Graviergerät, das mit einem diamantbestückten Kugelkopffräser mit 1 mm Durchmesser bei mindestens 20.000 U/min ausgerüstet ist, gefräst.
Die Platine liegt auf dem Tisch und wird von der linken Hand gehalten, das Graviergerät mit der rechten Hand bewegt. Man bekommt ausreichend Routine, um Platinen im Europakartenformat (100 x 160 mm) innerhalb von 30 bis 45 Minuten herzustellen, wenn man zuvor eine kleine Probeplatine bearbeitet hat.
Im Gegensatz zum CNC-Fräsen hilft beim Freihandfräsen das menschliche Gehirn, doppelte Fräskanäle (wie sie beim Einsatz von Layoutprogrammen die Regel sind) zu vermeiden. Auch die Wegoptimierung geschieht praktisch von selbst. Einen zusätzlichen Vorteil bieten die halbkreisförmig vertieften Isolationskanäle, die keinerlei Kurzschlussgefahr in sich bergen und eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen.
Der einzige Schwachpunkt dieses Verfahrens ist die Optik der Leiterbahnseite. Links eine mit Freihandfräsen hergestellte Platine, rechts daneben eine funktionsgleiche, geätzte Platine. Allerdings gibt es nach dem Bestücken der Platine und der Abdeckung mit eingefärbtem Isolierlack keinen wesentlichen Unterschied mehr zu einer sauber hergestellten Platine.
Insbesondere im Hobbybereich ist dieses Verfahren vorteilhaft:
- Geringster Vorbereitungsaufwand
- Geringe Herstellzeit
- Geringste Herstellkosten
- Geeignet für normale NF- und HF-Schaltungen ohne SMD
Da die Bohrlöcher bereits bei der Herstellung der ersten Kupferlage gebohrt werden, ist die passgenaue Herstellung einer zweiten Kupferlage bei diesem Verfahren tendenziell einfacher als beim Ätzen oder CNC-Fräsen.
Auch auf die zweite Kupferseite wird ein seitenrichtiges Layout aus Papier geklebt. Die notwendige Justierung geschieht am einfachsten mit transparentem Zeichenpapier (Transparentfolien sind weniger geeignet), dann sind sowohl die aufgedruckten Leiterbahnen als auch die Bohrlöcher deutlich zu erkennen. Gegebenenfalls kann auch mittels zweier Stecknadeln - die in diagonal gelegenen Bohrlöchern der Vorlage stecken - das Layout zu den schon gebohrten Löchern passgenau platziert werden.
Die tadellosen elektrischen und mechanischen Eigenschaften ließen auch professionellen Einsatz zu, aber eben nicht bei modernen, dicht oder mit SMD-Bauteilen bestückten Platinen.
Notwendige Daten
Voraussetzung für erfolgreiches Freihandfräsen ist ein Layout im Maßstab 1:1 auf Papier beziehungsweise transparentem Zeichenpapier, bei dem Leiterbahnbreite und Leiterbahnabstand nirgends einen Wert von 1 mm unterschreiten.
Zu Erstellung eines geeigneten Layouts (falls nicht bereits aus Büchern oder Zeitschriften fertig entnommen) eignet sich jedes einfache Vektor-Zeichenprogramm (Corel Draw, insbesondere ältere, preiswerte Versionen oder die Freeware CadStd Light) und natürlich auch jedes Layoutprogramm für Platinen. Besonders einfach und schnell kann mit dem Programm SprintLayout von Abacom gearbeitet werden.
Wer unbedingt die Unterstützung eines Autorouters benötigt, kann das relativ einfach bedienbare Programm Target 3001! einsetzen.
Komplexe zweiseitige Platinen können rasch und (relativ) einfach mit TARGET 3001! von IB Friedrich entwickelt werden. In einer für Hobbyanwendungen vollkommen ausreichenden Ausbaustufe ist das Programm sogar kostenlos erhältlich (www.ibfriedrich.com). Der eingebaute Schaltplaneditor sorgt dafür, dass im Layout Bauteile und Verbindungen, auch bei nachträglichen Änderungen, nicht vergessen werden.
Ein Autorouter spielt bei zweiseitigen Platinen seine Stärke aus und liefert ein sauber und ansprechend geroutetes Layout. Stellen Sie vor Beginn der Arbeiten unbedingt die richtigen Werte für die Leiterbahnbreite (mindestens 1 mm), den minimalen Leiterbahnabstand (mindestens 1 mm) und den Lötpunktdurchmesser (mindestens 1,8 mm) ein.
Alle Lötanschlüsse und Durchkontaktierungen sollen aus einem Kupferring (Durchmesser etwa 1,8 mm) mit zentraler Aussparung (Durchmesser etwa 0,3 bis 0,5 mm) bestehen, damit sind alle Bohrlöcher klar gekennzeichnet und können angefräst werden.
Eine fotorealistische Ansicht des Layouts.
Wichtig ist, dass alle Kupferbahnen eindeutig erkennbar sind, das ausgedruckte Layout muss überhaupt nicht qualitativ hochwertig sein.
Die passende Ergänzung zu diesem Artikel:
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