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:
- Изготовление печатной платы (PCB).
- Нанесение на печатную плату паяльной пасты.
- Установка на печатную плату (Pick&Place) компонентов SMD.
- Оплавление паяльной пасты в печи.
- (При необходимости) Монтаж на нижнюю сторону платы компонентов SMD.
- (При необходимости) Монтаж на печатную плату компонентов THT (Through-Hole).
- Отмывка собранного печатного узла. Сушка.
- Технический контроль качества монтажа компонентов.
- (При необходимости) Ремонт собранного печатного узла.
- (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:
- Печатная плата должна быть прямоугольной формы. Печатная плата непрямоугольной формы должна иметь прямоугольное обрамление.
- Печатные платы желательно собирать в панели. Небольшие и непрямоугольные печатные платы собирать в панели обязательно!
- Размещение компонентов SMD только на одной стороне значительно упрощает и удешевляет процесс сборки.
- Печатная плата или панель должна иметь по краям достаточно свободного от компонентов пространства для крепления в установщике и печи.
- При нанесении на печатную плату паяльной пасты используется трафарет (stencil), который можно заказать вместе с изготовлением печатной платы.
- Для корректной работы установщика компонентов на печатную плату (и/или на технологические поля панели) должны быть нанесены реперные знаки.
- Номенклатура компонентов для загрузки установщика определяется согласно BOM (Bill Of Materials).
- 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!
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:
- Ознакомиться с требованиями производителя.
- При необходимости собрать печатные платы в панель самостоятельно или предоставить это производителю.
- Выгрузить из проекта gerber файлы.
- Подготовить BOM (Bill Of Materials).
- Подготовить данные для установщика компонентов.
- Выслать файлы проекта производителю и согласовать с ним детали.
- 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!
Автор: Дмитрий Руднев
