KiCad ist ein Open-Source-Programm zum Schaltplan- und Platinenentwurf. Es ist Eagle sehr ähnlich, kann dessen Projekte importieren (leider nicht völlig reibungslos) und nach dessen Lizenzumstellung auf ein Abomodell das Werkzeug der Wahl.
Im Unterschied zu Eagle gibt es kein Plugin für den direkten Export in GCode für die Fräse, es sind dazu zusätzliche Programme nötig, die die Gerber/Excellon-Dateien entsprechend umwandeln.
Design Rules (Platinenlayout)
Da das Fräsen ohne besonderen Aufwand nur begrenzte Genauigkeit erlaubt, sollten unter Setup → Design Regeln → Globale Design Regeln folgende Grundeinstellungen definiert werden (Angaben in mm):
Mindestleiterbahnbreite: 0,6
DuKo Minimaldurchmesser: 1
DuKo Minimalbohrdurchmesser: 0,6
Blinde/Vergrabene Durchkontaktierungen erlauben: Nein (kein Haken)
Micro-Durchkontaktierungen erlauben: Nein (kein Haken)
Es bietet sich an im Reiter Netzklasseneditor die Leiterbahnbreite auf die Größe des kleinsten verwendeten Pads einzustellen. Für Power-/Ground-Netze ggf. auch eine weitere Klasse mit höheren Standardwerten definieren. Die Leiterbahnbreite ist grundsätzlich mit Bedacht zu wählen, ist sie etwas größer, durchtrennt ein zu tief eintauchender Fräser nicht gleich die komplette Bahn und die Platine ist evtl. noch nutzbar. Bei den Versorgungspins ist zudem der Strombedarf zu berücksichtigen, bei zu dünne Leiterbahnen wird der Widerstand/Spannungsabfall bemerkbar, im Extremfall kann eine Leiterbahn auch durchbrennen. Hochfrequenzdesign und Platzbedarf spielen bei den für uns üblichen Platinen hingegen keine Rolle.
Was gehört auf welche Lage?
Falls Durchsteckbauteile (THT) verwendet werden, ist es wichtig die Bauelemente auf die jeweils andere Seite der Leiterbahnen zu platzieren: Also entweder THT-Bauteile auf Top und die Leiterbahnen und SMD-Bauteile auf Bottom, oder umgekehrt, also THT auf Bottom und Leiterbahnen/SMD auf Top. Das Fräsen kümmert sich nur um die Konturen der Leiterbahnen und das Bohren der Löcher, alle anderen Layer sind daher egal (Silklayer und Co.). Falls präzise Spezialformen nötig sind, kann mit dem Edge.Cuts-Layer eine auszufräsende Form definiert werden, manuelles Aussägen ist aber zu bevorzugen, da Platinenmaterial die Fräser schnell stumpf werden lässt.
Exporteinstellungen/Plotten
Vor dem Export sollte der Ursprung sinnvoll gesetzt werden, dazu dieses Werkzeug in der rechten Leiste wählen:
Für einseitige Platinen bietet sich einer der vier Eckpunkte an, damit ist es leicht abzuschätzen welchen Platz die Fräse nutzen wird. Für doppelseitige Platinen braucht man ein Konzept, wie man die Platine unfallfrei gedreht bekommt. Das Problem dabei ist, dass man nicht nur den richtigen Ursprung wiederfinden, sondern auch x- und y-Achse exakt parallel treffen muss. Ein Ansatz dazu wäre den Ursprung auf den mittleren Pin eines ICs mit vielen Durchsteckkontakten zu legen, so dass man mithilfe der Platinenbohrer und der Löcher in der darunterliegenden Platte die gespiegelte Variante ausgerichtet bekommt.
Danach geht es an den Export, dazu Datei → Plotten bzw. das entsprechende Icon wählen. Das Zielformat ist Gerber, die beinhaltenden Lagen üblicherweise Top und/oder Bottom. Der Haken für Platinenumrisse nicht in andere Lagen plotten sollte gesetzt sein, falls die Platine gefräst werden soll, exportiert man die Edge.Cuts-Lage. Wichtig ist auch der Haken bei Verwende Hilfsachsen als Ursprungspunkt, damit die obigen Überlegungen zum Ursprung auch umgesetzt werden. Der Rest kann auf den Standardwerten belassen werden oder spielt für das Fräsen keine Rolle. Über Plotten werden die Gerber-Dateien ausgegeben, die Dateinamen sind im Normalfall die einzigen Ausgaben unter Infomeldungen.
Jetzt werden über Bohrdaten erzeugen noch die nötigen Bohrungen exportiert. Die wichtigen Einstellungen:
Dateiformat: Excellon
Bohreinheiten: Millimeter
Bohrplan Dateiformat: Gerber
PTH- und NPTH-Bohrungen innerhalb einer Datei vereinen: Ja (elektrisch leitfähige Durchkontaktierungen müssen, falls benötigt, per Hand geschaffen (gelötet) werden, damit gibt es keinen Unterschied bei den Bohrungen)
Bohrlochursprung: Hilfsachse
Bohrdatei generieren erzeugt die gewünschte Datei.
Die weiteren Arbeitsschritte werden unter GCode aus Gerberdateien generieren beschrieben.