Радиолюбительская технология: производство печатной платы прототипа на китайской фабрике
Цель публикации: рассказать, как с минимальными затратами времени и денег изготовить несложную печатную плату.
Как уже было написано ранее, творчество радиолюбителей имеет ограниченный возможностями семьи бюджет и имеет ограничение по отнятому у семьи времени. В борьбе с этими ограничениями радиолюбителям помогает применение CAD/CAM. Причём, CAD может быть установлен на домашнем компьютере, а CAM располагаться в другой части света.
В этой статье описано: как подготовить и выгрузить из CAD Eagle 7.7.0 задание в формате Gerber RS274X для CAM, расположенной в КНР; как оформить заказ на изготовление печатной платы и её доставку в РФ.
Постановка задачи
Несрочное изготовление одной печатной платы прототипа на отечественном предприятии занимает 4-5 рабочих дней и стоит 2823,14 рублей за плату размерами 100*80 и толщиной 1 мм с зелёной паяльной маской, с покрытием контактных площадок ПОС-63 (HASL) и белой шелкографией с одной стороны. Без учёта стоимости пересылки.
Мне это показалось дороговато. Как обычно бывает в таких случаях, я обратился за добрым советом к коллегам, которые поведали мне, что заказывают подобные печатные платы для своих любительских проектов в Китае, и что стоимость изготовления таких плат сопоставима с ЛУТ при несопоставимо лучшем качестве.
С этими вводными постановка задачи стала выглядеть следующим образом:
- Выбрать изготовителя печатных плат в КНР с льготными ценами на прототипы.
- Проверить разработанную плату на соответствие технологическим требованиям этого изготовителя.
- Выгрузить из CAD задание для изготовления печатной платы в нужном формате и проверить выгруженное задание.
- Разместить заказ, оплатить его, оформить доставку.
Выбор изготовителя, учёт технологических требований
На территории КНР существует большое количество изготовителей печатных плат с похожими сайтами и с похожими расценками на похожие услуги. Для примера я выбрал pcbgogo.com.
Из скриншота выше мы видим, что за 5 USD нам готовы изготовить пять (десять) двухсторонних печатных плат размерами не более 100*100 и толщиной 0,6...1,6 мм с зелёной (и не только) паяльной маской и шелкографией с двух сторон. Покрытие контактных площадок – HASL, минимальная ширина дорожек и расстояние между дорожками – 6 mil (0,1524 мм), минимальный диаметр отверстий – 0,3 мм.
Печатная плата на скриншоте имеет размеры 100*80 мм. Это связано с ограничениями бесплатной версии CAD Eagle 7.7.0, которую я применяю в "домашних" проектах уже на протяжении многих лет. Вышеприведённые технологические требования изготовителя выполняются с настройками Eagle 7.7.0 по умолчанию.
Оформление заказа, экономия на почтовых расходах
Регистрируемся на сайте: заносим адрес электронной почты; номер телефона; адрес доставки и полное имя (отчество для резидентов РФ указывать обязательно) в транслитерации.
На вкладке сайта "PCB Instant Quote" заносим размеры платы (не более 100*100 мм), количество плат в заказе выбираем 5 или 10. Указываем, что плата двухслойная, толщина платы 0,6...1,6, цвет паяльной маски не пурпурный и не матовый. Не соглашаемся на замену финишного покрытия HASL на ENIG. Остальное – по умолчанию:
Нажимаем кнопку "CALCULATE". Выбираем доставку в РФ службой E-packet. Играя с количеством плат и их толщиной, можно увидеть, к примеру, что для доставка в РФ пяти плат размером 100*80 мм и толщиной 1 мм стоит 8 USD, а доставка десяти – 10 USD. Запомним этот факт.
Помещаем заказ в корзину. Подгружаем к заказу zip-архив с gerber файлами:
Перейти к оплате заказа можно только после проверки gerber файлов. Тем временем смотрим детали заказа:
Оплата заказа на pcbgogo.com возможна PayPal, Western Union и банковским переводом. Везде комиссия. Структура платежа PayPal в рассмотренном примере: изготовление пяти плат за 5 USD (36%), пересылка в РФ службой E-packet за 8 USD (57%), комиссия PayPal 1 USD (7%). В рублях это меньше 1000, но получаем 178% накладных расходов.
Попытаемся сэкономить на почтовых расходах. Вспоминаем, что пересылка 10 плат нам обошлась бы в 10 USD, и включаем в этот заказ изготовление ещё пяти плат из другого проекта:
Структура платежа теперь: изготовление плат 2*5 USD (48%), пересылка в РФ службой E-packet за 10 USD (48%), комиссия PayPal 1 USD (4%). Получаем уже 108% накладных расходов. Это значительно лучше, чем 178%.
Гипотезу проверил, вторую плату из заказа удалил.
После оплаты заказа изготовление плат занимает сутки-полторы. Отслеживать прохождение плат по технологической цепочке можно в специальной форме на сайте.
Доставка заказа в Пермь службой E-packet занимает от шести до пятнадцати суток. На срок доставки сильно влияет скорость таможенного досмотра.
На этом мой рассказ о заказе изготовления печатных плат в КНР можно завершить, но...
Тема GERBER не раскрыта
Перед загрузкой в заказ gerber файлов не лишним будет убедиться в том, что это именно те файлы, и что выгрузка gerber файлов из проекта печатной платы прошла успешно. Для этого можно использовать Online Gerber Viewer на сайте изготовителя:
На скриншоте видны имена файлов слоёв. Почему эти файлы имеют такие имена и расширения, можно прочитать под "катом".
Настройка CAM процессора
Открываем проект печатной платы lpf.brd из примера и через меню Файл – CAM процессор… переходим к окну CAM процессора. Открываем задание rs274x.cam и получаем:
Настройки задания по вкладкам выглядят так:
| Раздел | Устройство | Имя файла | Слой |
|---|---|---|---|
| copper_top | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.copper_top.cmp | Top, Pads, Vias |
| soldermask_top | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.mask_top.stc | tStop |
| silkscreen_top | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.silk_top.plc | tPlace, tNames |
| copper_bottom | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.copper_bot.sol | Bottom, Pads, Vias |
| soldermask_bottom | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.mask_bot.sts | bStop |
| silkscreen_bottom | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.silk_bot.pls | bPlace, bNames |
| drill | EXCELLON_24 | %P/RS274X/%N.drill.drd | Drills, Holes |
| outline | GERBER_RS274X | %P/RS274X/%N.outline.gml | Dimension |
Папка RS274X для выгрузки gerber файлов создаётся внутри папки проекта вручную.
Макрос %P подставляет в имя gerber файла полный путь к папке проекта.
Макрос %N подставляет в имя gerber файла имя файла проекта печатной платы, откуда производится выгрузка.
Далее в имя gerber файла подставляется понятное нам описание слоя.
Расширения gerber файлов выбраны стандартными для файлов этих слоёв в CAD Eagle 7.7.0.
Запуск задания производится по кнопке Процесс_Задания. В папку RS274X выгружаются шестнадцать файлов, восемь из которых с расширениями .dpi и .dri можно смело удалить.
Оставшиеся восемь файлов содержат данные о слоях печатной платы в формате Gerber RS274X и данные об отверстиях в формате Excellon. Online Gerber Viewer на сайте изготовителя принимает эти файлы и распределяет по слоям без всяких дополнительных настроек.
Убеждаемся, что gerber файлы читаются верно, упаковываем эти восемь файлов в zip-архив. На этом подготовка проекта печатной платы к производству завершается.
И ещё: перед выгрузкой из проекта печатной платы gerber файлов не мешает проверить соответствие этого проекта технологическим требованиям изготовителя.
Настройка технологических требований в проекте
Для успешного изготовления проект печатной платы должен соответствовать технологическим требованиям изготовителя. Технологические требования в Eagle 7.7.0 содержит присоединённый к проекту печатной платы файл *.dru.
Открываем проект печатной платы lpf.brd из примера и через меню Инструменты – DRC… переходим к просмотру и редактированию содержимого файла pcbgogo.dru:
Из неочевидного: задание двухслойной платы толщиной 1 мм со слоем меди 1 Oz выглядит так:
Из совсем неочевидного: параметр Limit задаёт максимальный диаметр отверстий, покрытых паяльной маской по умолчанию:
Также следует помнить, что 6 mil не совсем равно 0,15 мм, и поэтому технологические требования изготовителя следует заносить в тех единицах, в которых они указаны на сайте. Например:
Какое значение указать в каком параметре, на остальных вкладках понятно из подсказок и данных на вкладке "PCB Instant Quote" сайта.
Подсказка: файлы pcbgogo.dru и rs274x.cam можно потом без переделок использовать в других проектах для задания технологических требований и выгрузки gerber файлов.
Проект фильтра низких частот для любительского радиопередатчика, использованный автором публикации в качестве примера, находится здесь.
Краткие итоги
В данной публикации разобран на личном примере: процесс подготовки проекта печатной платы к производству; процесс заказа на изготовление печатной платы в КНР.
Чтобы заказать изготовление несложной печатной платы прототипа на китайской фабрике с минимальными затратами времени и денег нужно:
- Настроить однократно свой CAD под технологические требования изготовителя, сохранить эти технологические требования (Design Rules) в файл для дальнейшего использования.
- Настроить однократно в CAD процесс выгрузки проекта печатной платы в формат Gerber RS274X + Excellon, сохранить задание в файл для дальнейшего использования.
- Перед выгрузкой проекта печатной платы в gerber обязательно проверять проект на соответствие технологическим требованиям изготовителя.
- После выгрузки проекта печатной платы в gerber обязательно проверять результат выгрузки просмотрщиком.
- Размещать несколько заказов с доставкой их одним почтовым отправлением E-packet.
- Использовать счёт PayPal для оплаты заказа.
Очень надеюсь, что изложенный в публикации мой личный опыт, поможет читателям в организации технического творчества. И ещё очень надеюсь, что любая оценка статьи будет сопровождаться комментарием.
Больше информации в моём телеграм-канале «Проект Селенит»
73! До связи!