03.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~14 мин.

Радиолюбительская технология: производство печатной платы прототипа на китайской фабрике

Цена: 40 юаней за 10 шт. (по факту 12 шт.) без доставки

Ни так давно писал обзор про автоматику для моей пивоварни. Делал плату с помощью фоторезиста, в принципе все работает, но хочется перейти на новый уровень и решил заказать печатную плату. Если заказать платы в России, то выходит около 250 руб. за 1 шт. от 10 шт, по этому и обратился к китайским «друзьям». Вариантов там много, связывался минимум с 10 людьми, они предлагали разные услуги, вплоть до разработки платы, но выбрал я самый недорогой вариант… Раньше я делал печатные платы с помощью программ: — Sprint-Layout — DipTrace Они обе простые, но не подходят для изготовления плат, китайцы посоветовали несколько программ, но многие мне не понравились, т.к. инструкций внятных в сети не нашел, а остановился я на программе Altium Designer. Программа оказалась сложнее вышеперечисленных, но в сети полно инструкций и потихоньку я в ней разобрался. Получилось как-то так ( схема и 3d модель):

Формат китайцы просят почти один и тот же с расширением «.pcb», кому интересно, вот ссылка на готовую плату. Написал в чат продавцу, скинул ему образец, он мне вернул скриншот готовой платы, но первый раз я отправил ему работу с русским названием и естественно у китайца они не отображаются, переписал и снова отправил, когда он вернул скриншот, и меня все устроило, он принял заказ и попросил его оплатить. И через 4-5 дней после оплаты мне приходит уведомление, что платы отправлены на склад, а дальше как обычно, формирую посылку, оплачиваю доставку и жду получения… Заказывал я для своего контроллера еще несколько деталей, вот что пришло:

Первое, что мне понравилось, так это как пришли платы, а именно в вакуумной упаковке с пузырьковой пленкой снизу:

Продавец обещал прислать 10 штук, но по факту пришло 12: Все красиво сделано и качественно: Можно немного придраться только к шелкографии: Зато металлизация отверстий выполнена на высоком уровне: Маска, проходные отверстия, все идеально: Даже название платы выглядит красиво: Все хорошо выполнено, даже контактные дорожки под SMD компоненты: На шелкографии немного «своего» напечатали: На просвет тоже все идеально: Когда я паял, решил перегреть на одной плате дорожку, что бы узнать отойдет ли она, но не тут то было, дорожка начала отходить только тогда, когда плата стала гореть и сильно вонять… Скажу вам, паять такую плату просто одно удовольствие! Размеры: Почти все учел, но все же как говорится: «первый блин комом». Когда начал распаивать элементы, понял, что оптроны разместил не на той стороне, но на работе устройства это никак не повлияло и получилось так: Корпус у меня уже был подготовлен, по этому мне оставалось только прошить бутлоадер и залить на ардуино скетч, о том как это сделать я уже писал в прошлом обзоре. Вот так себя «чувствовала» в корпусе старая плата и как стала новая: Конечно особой разницы не видно, но все же она есть, особенно, когда я делал плату сам, то было сложно делать проходные отверстия, для этого я просто припаивал тоненький провод, но иногда пропускал обрыв, с новой платой конечно же таких проблем не было. Внешний вид контроллера остался на прежнем уровне:

Подведу итоги:

+ Качественно все сделано, начиная упаковки, заканчивая металлизацией отверстий — Можно придраться только к шелкографииВыводы: для себя я решил, что уж лучше плату заказать в Китае, что бы все сделали качественно, чем несколько раз переделывать из-за передержки в хлорном железе и прочих «косяков», тем более стоимость сравнима с «сырой» платой, а тут готовая, красивая и главное рабочая… ДомойДля начинающих

Вот решил и я попробовать сервисы для заказа печатных плат в Китае. Сперва, конечно же, промониторил цены у продавцов на Aliexpress. Там схема такая: вбиваете в строку поиска запрос, что-то наподобие «PCB Prototyping», выбираете из списка продавца с более или менее подходящим рейтингом. Цены там везде указаны как 1$. На это не обращайте внимание. Нашли продавца, далее на странице с товаром ищите его электронку, и пишете что нужно изготовить плату, в количестве, например, 5шт, и указываете основные параметры. Тип платы — одно/двусторонняя, маска — (цвет, чаще всего зеленая), покрытие контактов — HASL, толщина платы (1/1,2/1,6 мм), и размер платы в мм. Прикладываете к письму ваш файл .lay и ожидаете ответа от продавца. А дальше все просто — он присылает вам цену за ваши платы, вам следует зайти в его лот и приобрести (например он вам выставил конечную сумму 30$) — 30 плат по 1$. В общем написал я так 4 или 5-ти продавцам, причем у каждого последующего сумма была ниже чем в предыдущего. И тогда я случайно наткнулся на сайт itead.cc Там меня привлекло то что можно заказать платы размером до 50*50мм, до 50*100мм и до 100*100мм по очень приятным ценам. Вот подробнее о механизме заказа и пойдет речь в этой статье. Итак, идем на их сайт.

Первым делом нужно на нем зарегистрироваться. Процедура регистрации не сложная, главное верно все заполнить.

Теперь, когда мы зарегистрировались на сайте, жмем на ALL CATEGORY, затем наводим на PRINTED CIRCUIT BOARD.

Там в выпадающем меню первый пункт — PCB PROTOTYPING, а второй — SMALL BATCHES PCB. Выбираем первый — PCB PROTOTYPING (второй выбираем если заказываем платы нестандартного размера). После выбора видим окно:

Выбираем нужный размер исходя из размера исходной платы. Моя плата была как раз 5*5 см, поэтому выбор очевиден. Нажимаем ADD TO CART и тут же появляется окно:

Здесь выбираем параметры нашей платы. Причем в подпунктах указано что именно не входит в цену 9.90$. Например толщина платы — доступна 1/1.2/1.6 мм если требуется тоньше или толще то цена заказа возрастет(сумма указана в подпункте).

Вот пример заполнения без увеличения стоимости. Например здесь выбрана толщина — 1,2мм, покрытие — HASL, 100% электрический контроль, толщина медного слоя 1 oz ~35 мкм. Далее идет пункт Open Source And Get 2 More Additional Boards. Если отвечаете Yes, то разрешаете сервису выставить вашу плату в открытый доступ, но при этом получите +2 платы бесплатно. В конце выбирается количество. Не путайте, это не количество плат, а количество лотов. Если выберете 2 то получите 20 плат. Далее нажимаем ADD TO CART, и затем идем в корзину.

Adau17017

Еще раз проверяем правильность заполнения и жмем PROCEED CHEKOUT. Это процедура оплаты. Дело в том что в этом сервисе нужно сразу оплатить заказ вместе с доставкой, только после этого он появится в вас в личном кабинете где вы можете загрузить файлы проекта и запустить его в производство. После нажатия на PROCEED CHEKOUT вы попадете на страницу, состоящую из 5-ти шагов. Там вам нужно будет подтвердить адрес доставки, выбрать способ доставки, затем система просуммирует сумму доставки и сумму за платы и выдаст окончательную сумму, оплачиваете через PayPal, с карты VISA или MASTERCARD. У меня например, стоимость доставки сервисом China Post Registered Air Mail составила 4,61$, т.е конечная сумма получилась — 14,51$. После совершения платежа, оплата какое-то время проверяется и после в вашем аккаунте (вкладка My Account), появляется ваш заказ.

Теперь нужно добавить Gerber файлы. Для двусторонней печатной платы это: дорожки верхний слой, дорожки нижний слой, маска верхний слой, маска нижний слой, шелкография верхний слой, шелкография нижний слой, сверловка, и контур платы. У меня плата без шелкографии поэтому эти 2 слоя я не добавлял. Делаем экспорт, пакуем все слои платы в архив, после жмем View Order. Дальше ищем такое окно:Как видно у меня во вкладке Status стоит Complete (выполнен). У вас же будет там висеть ожидание загрузки файла, кликаете прямо туда у вас открывается окно проводника, выбираете ваш архив и жмете добавить. Как только плата загрузится, откроется окно в котором будет рисунок вашей платы, подробнейшие характеристики, которые, если все нормально, отмечены галочками, а если нет — крестиками. У меня постоянно отмечен крестиком был контурный слой. Сколько раз я не переделывал, постоянно контурный слой был отмечен крестиком. Так я и не разобрался в чем дело и отправил все это так. После загрузки файла у вас есть еще около суток на то чтобы его изменить перезагрузить и так дальше. После статус поменяется на «В производстве» и эта опция уже будет не доступна. Примерно через 4 дня с момента размещения заказа, статус поменяется на «Подготовка к отправке», а после на «Завершено», при этом вам придет трек для отслеживания, а также он (трек номер), появится и в самом заказе. Спустя 3 недели платы были у меня. Ниже пример выполнения. Судите сами.

Tutorial

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.

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:

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ

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.

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.

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:

Что такое Ардуино? Это свобода для изобретателя

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…

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».

Подготовка проекта печатной платы к производству в Eagle 7.7.0

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

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.

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.

Редактирование Design Rules в Eagle 7.7.0

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.

73! До связи!

Используемые источники: