Радиолюбительская технология: как я заказал монтаж печатной платы на китайской фабрике


    Цель публикации: рассказать, как подготовить несложную радиолюбительскую конструкцию к производству.

    Как уже я писал ранее, творчество радиолюбителей имеет ограниченный возможностями семьи бюджет и имеет ограничение по отнятому у семьи времени. Не каждый радиолюбитель может себе позволить иметь дома оборудование для изготовления печатных плат и их монтажа. В современном мире это решается технологиями CAD/CAM, причём CAM может применяться и для изготовления печатных плат, и для монтажа компонентов на этих платах.

    В этой статье описано: как производится монтаж печатных плат на производстве; как подготовить в CAD Eagle 7.7.0 проект для сборки прототипа на CAM, расположенной в КНР.

    В этой статье не рассматриваются: критерии выбора контрагента, экономические аспекты, вопросы логистики.

    Подготовка к производству


    Процесс автоматизированного монтажа печатной платы обычно состоит из следующих этапов:

    1. Изготовление печатной платы (PCB).
    2. Нанесение на печатную плату паяльной пасты.
    3. Установка на печатную плату (Pick&Place) компонентов SMD.
    4. Оплавление паяльной пасты в печи.
    5. (При необходимости) Монтаж на нижнюю сторону платы компонентов SMD.
    6. (При необходимости) Монтаж на печатную плату компонентов THT (Through-Hole).
    7. Отмывка собранного печатного узла. Сушка.
    8. Технический контроль качества монтажа компонентов.
    9. (При необходимости) Ремонт собранного печатного узла.
    10. (При необходимости) Нанесение покрытий.

    Как изготовить печатную плату на китайской фабрике, я описал в предыдущей статье цикла. При подготовке проекта к производству необходимо помнить о том, что:

    1. Печатная плата должна быть прямоугольной формы. Печатная плата непрямоугольной формы должна иметь прямоугольное обрамление.
    2. Печатные платы желательно собирать в панели. Небольшие и непрямоугольные печатные платы собирать в панели обязательно!
    3. Размещение компонентов SMD только на одной стороне значительно упрощает и удешевляет процесс сборки.
    4. Печатная плата или панель должна иметь по краям достаточно свободного от компонентов пространства для крепления в установщике и печи.
    5. При нанесении на печатную плату паяльной пасты используется трафарет (stencil), который можно заказать вместе с изготовлением печатной платы.
    6. Для корректной работы установщика компонентов на печатную плату (и/или на технологические поля панели) должны быть нанесены реперные знаки.
    7. Номенклатура компонентов для загрузки установщика определяется согласно BOM (Bill Of Materials).
    8. Координаты и ориентацию компонентов при установке (Pick&Place) содержит специальный файл, на основании которого технологи создают задание установщику компонентов.

    Как я готовил свою конструкцию к производству


    Я решил попробовать разместить заказ на сборку несложного устройства из статьи "Конструкция выходного дня: простой MIDI-адаптер".

    В качестве корпуса адаптера был выбран простой и дешёвый SZOMK AK-S-27a. В этот корпус можно установить небольшую печатную плату непрямоугольной формы.

    Печатные платы для моих любительских проектов я обычно заказываю у pcbgogo.com. Заказ на монтаж я решил разместить у них же. Требования к оформлению заказа на монтаж печатных плат (PCBA) можно посмотреть здесь, образцы файлов BOM и Pick&Place можно посмотреть здесь.

    Процесс сборки в PCBGOGO выглядит так:


    Минимальные размеры платы — 50*100 мм. Минимальный заказ на сборку — 5 печатных плат (панелей), минимальная стоимость работ — $50 при количестве менее 20 печатных плат (панелей). Трафарет при условии заказа монтажа изготавливается бесплатно. Если собранная панель укладывается в льготные требования к платам прототипа, изготовление пяти или 10 таких панелей обойдётся в $5.

    В качестве CAD в своих любительских проектах я использую бесплатную версию Eagle 7.7.0 с ограничением размеров платы 100*80 мм и количеством слоёв до двух. Сборку плат в панель я делал по инструкции Viktor's DIY Blog. В результате получилось:


    Поскольку в панель собраны печатные платы непрямоугольной формы, они разделяются фрезерованием. Толщина фрезы в нашем случае 2 мм. Тонкое место перемычек — не менее 1,5 мм. Перемычки перфорированы сверлами диаметром 0,5 мм по три отверстия с каждой стороны. Отверстия за контуры платы не выходят, чтобы при удалении перемычек не образовывались «пеньки», и не надо было бы обрабатывать края платы перед установкой в корпус.

    Если объединяемые в панель платы были бы прямоугольными, их можно было бы разделить скрайбированием (v-scoring). Подробней про скрайбирование можно прочитать здесь.

    Размер панели получился 100*72 мм. Компоненты SMD я расположил только с одной стороны. Платы в панели я сориентировал так, чтобы обеспечить монтаж выводных разъёмов USB без разборки панели. Технологические поля слева и справа предназначены для крепления панели в процессе производства. Требование производителя к минимальным размерам платы, не менее 50*100 мм, было выполнено.

    Реперные точки на панель я наносить не стал: было интересно, что скажут на это китайские технологи!

    Внимание, спойлер
    Китайские технологи на это не сказали ничего. Им, похоже, не впервой.

    Исходные данные для Pick&Place файла были получены в результате экспорта данных из проекта панели в файл формата «Mount SMD». Оттуда же были взяты данные о позиционных обозначениях компонентов для BOM.

    Необходимо обратить внимание на тот факт, что позиционные обозначения одинаковых компонентов в BOM и Pick&Place файлах должны полностью совпадать.

    Также нужно отметить, что описания компонентов (тип компонента, производитель компонента, номинал, футпринт и т.п.) заносятся в Pick&Place файл для более полного понимания технологами, что это за компонент, и как его правильно установить на плату.

    Проект подготовленной к производству панели MIDI-адаптера находится здесь.

    Подготовка к производству со стороны производителя


    После проверки файлов проекта технологи PCBGOGO попросили меня не выделываться выслать файлы для одной платы. Файлы проекта без панелизации находятся здесь. Одиночная плата выглядит так:


    Комплектацию заказа я поручил производителю. Обычно при согласовании BOM предлагают замену компонентов на аналогичные других производителей или близких номиналов. В моём случае с BOM было всё просто: все комплектующие нашли на складе производителя.

    Надо отметить, что заказчик может предоставить комплектующие для монтажа сам, но по условиям производителя комплектующие надо отправлять в этом случае с определённым запасом, а в нашем случае — ещё и через таможню. Неиспользованные обрезки вернут вместе с заказом.

    Видимая заказчику часть процесса подготовки к производству со стороны производителя на этом завершилась. Теперь, когда процесс запущен, мне остаётся следить за выполнением заказа on-line и ждать, когда мне доставят собранные печатные узлы и трафарет.

    Краткие итоги


    В данной публикации разобран: процесс подготовки несложной радиолюбительской конструкции к производству.

    Чтобы заказать изготовление печатной платы и сборку прототипа на китайской фабрике нужно:

    1. Ознакомиться с требованиями производителя.
    2. При необходимости собрать печатные платы в панель самостоятельно или предоставить это производителю.
    3. Выгрузить из проекта gerber файлы.
    4. Подготовить BOM (Bill Of Materials).
    5. Подготовить данные для установщика компонентов.
    6. Выслать файлы проекта производителю и согласовать с ним детали.
    7. Оплатить производителю производство, комплектацию и доставку.

    Очень надеюсь, что изложенный в публикации опыт заказа монтажа печатных плат, поможет читателям в организации их технического творчества. И также надеюсь, что любая оценка статьи будет сопровождаться комментарием.

    73! До связи!
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 29

      +8
      А компот результат?
        0
        Выгрузить из проекта gerber файлы

        Там 8 скриптов генерации гербера (Eagle). Китайцы съедают любой вариант?
          +2
          Если у китайцев возникают проблемы с пониманием присланного — они вам напишут с просьбой пояснить что как, вопрос решаемый.
            0
            А не может получиться так что присланное поймут, но не так как нужно?
              +3
              Накосячить могут даже когда все детально расписано и очевидно. Например, перепутать ленты в pick&place машине и влепить индуктивность вместо конденсатора. Долго я искал где же у меня кз на плате…
                0
                Претензию выставляли, и, если да — какой ответ косячников?
                  0
                  Первоначально предложили вернуть сто баксов чтобы мы посадили монтажника и он все поправил, после эскалации диспута в пейпале стоимость заказа вернули полностью. Правда после этого пришлось искать другую фабрику для следующего заказа :)
                    0
                    Главное, что на встречу идут.
                      0
                      Ну полный возврат — это уже требование пейпала, они то не хотели настолько «идти навстречу»
                        0
                        Это уже ваш конкретный случай со своими нюансами и не моё собачье дело) Хотя, если получают профит от коммерческих заказов, у них нет иного выбора, как искать консенсус в спорных случаях. А то о наших резонитах, например, легенды слагают по этим вопросам.
                          0
                          Я полагаю что при оплате карточкой или банковским переводом мы бы тоже ничего в итоге не добились, в переписке представитель конторы написал, что сумма для него существенна и так просто ее возвращать он не будет.
            +1
            Вам может помочь разобраться с этим прочтение части «Тема GERBER не раскрыта» предыдущей статьи цикла про заказ изготовления печатной платы: habr.com/ru/post/450302

            Готовый файл с настройками CAM процессора Eagle можно взять из проекта:
            drive.google.com/file/d/1wHyi9lrDO88pXoecQOmDspqKpbqQlc8X/view?usp=sharing
            0
            А фидушины(fiducials, реперные точки) где? Если уже рассчитываете на автоматическую сборку — профидушины не забывайте. И производителю сильно легче и вам качество сборки выше.
            ПС: да, прочитал под спойлером. можно конечно и без них, у Вас тут 0201 деталей нету, но лучше с ними ;-)
              +1
              Автоматическая сборка — от 30-40 штук, это скорее всего руками собирали
                +1
                Я бы даже увеличил это количество. Там же не только трафарет, а ещё и настройка линии. Имхо даже несколько сотен (очень растяжимая цифра :) быстрее собрать руками.
                Ps: руками — не обязательно паяльником. Трафарет или дозатор, а так же небольшая печь вполне могут присутствовать.
                  0
                  Трафарет не обязателен, станки умеют сами «плевать» пастой в нужные места.
              0
              Для малых серий уже есть «принтеры», кладущие пасту без трафаретов. Элементы обычно накидываются вручную и дальше пайка в печи.

              Gerber обычно подразумевается породы RS-274X. Сейчас постепенно входит в моду Gerber 2.0, со всеми свистелками и перделками в одном файле, но его пока не все умеют.

              Реперные точки для расстановочной машины Eagle генерить давно уже умеет. Да и вообще он настолько гибкий, что для любого элемента можно наделать всяких точек, линий и фигур на 100500 слоев, вплоть до точек приклеивания его к плате.

              P.s. а что за элемент U1 без единого вывода?
                0
                Оптопара, очевидно (с четырьмя ногами)
                  0
                  Точно. почему-то показалось что это не выводы, а резисторы рядом с ней)
                  0
                  Можно подробнее про «принтеры», разве они эффективнее по цене чем трафареты?
                    0
                    Видел рекламу где-то, такая машинка вроде расстановщика, но вместо пинцета у нее пневмошприц с пастой. Может это вообще была насадка для расстановщика или фрезера. Именно под прототипы и небольшие серии заточена. В большой партии конечно трафарет вне конкуренции.
                  0

                  Спасибо за статью!


                  Мне нужно сделать плату на основе ардуино для управления двигателями (2 шаговых) + питание 8 вольт, 5 вольт 2А и еще 12В для двигателей. Вот подумываю может вместо ардуино с двумя шилдами и отдельной платы со стабилизиторами напряжения сделать все на одной и на фабрике заказать? Вроде все схемы ардуин есть в свободном доступе. Только вот опыт пользования такими системами у меня практически нулевой.

                    0
                    Надежность платы по сравнению с ардуино+шилды должна повыситься, кроме того нет необходимости буквально повторять схему ардуино, и шилдов. С какими системами у вас нет опыта использования? Скачивайте бесплатный Eagle и рисуйте схему, удачи!
                      0
                      Одной схемы для этого мало. Особенно в вашем случае с силовыми цепями на плате очень много ньюансов разводки. Если разведёте просто по схеме 90% что схема у вас не заработает или работать будет с чудовищными глюками. Тут нужно иметь опыт разводки таких схем. Но несомненно — если это осилить то конструкция будет надёжнее. Впрочем, если исключить с ардуины все разъемные соединения и тупо припаять все шилды будет хотябы надёжнее.
                        0

                        А какие есть нюансы кроме того, что для цепей, где большой ток протекает дорожка шире должна быть?


                        Или может быть где-то прочитать про это можно? Буду очень благодарен за ссылку.

                          0
                          Есть ньюансы с распространением высокочастотных сигналов(ими являются все цифровые сигналы, хоть там и частота переключения может быть 1Гц), земляных петель, контуров питания, взаимная индуктивность дорожек и прочее-прочее.
                          Для почитать — надо искать эту книгу
                          0
                          90% что схема у вас не заработает или работать будет с чудовищными глюками
                          Явно преувеличиваете. У пользователей Ардуино (коим и я являюсь на данном этапе, хотя с цифровой электроникой знаком более 30 лет) обычно запросы довольно скромные в плане частот и токов. Кроме того, от львиной доли возможных проблем можно перестраховаться на этапе программирования.
                          Я принадлежу к тому мизерному количеству пользователей Ардуино, которые используют это действительно для прототипирования, как и задумывалось разработчиками платформы. Для guryanov могу сказать, что при переносе проекта на отдельную плату от применяемых ардуин останется только сам микроконтроллер, и (не обязательно!) цепи тактирования. Что значительно упрощает разводку платы. Про бесплатный Eagle- не рекомендую, у Sprint-Layout намного меньше порог вхождения для начинающих.
                          Кстати, слово «нюанс» происходит от франц. «nuance», а не от англ «new», так что «ь» здесь лишний.
                            0
                            Отнюдь. Проблемы по незнанию можно получить даже на 1Гц и с током в 10мА.
                              0
                              Я имел ввиду проблемы, связанные с неправильной разводкой. Если про незнание, то и с лампочкой и батарейкой можно накосячить.

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое