Installation von Elektronikplatinen in Unternehmen in China – Roboter arbeiten hart – glückliche Menschen!

SMT-kundenspezifische Leiterplatteninstallation in China

Die Elektronik in China verbessert und miniaturisiert sich sehr schnell

Benutzer haben kaum Zeit, sich mit dem Gadget vertraut zu machen und es „einzuspielen“, bevor ein noch interessanteres neues Produkt erscheint. Aber der Wettbewerb zwischen den Herstellern um das dünnste Smartphone, Tablet oder andere, zuverlässige und praktische Gerät ist ohne den Einsatz der dünnsten, leichtesten und übergroßen Leiterplatten zum Scheitern verurteilt.

Daher nimmt die Geschwindigkeit der „Evolution“ von Software heute deutlich zu. Diesen Prozess können wir am Beispiel des Himmlischen Reiches, dem Weltzentrum der Elektronik, mit eigenen Augen beobachten: Der Einbau von Leiterplatten in China ist hier eine der beliebtesten Industrien. Große lokale Unternehmen mit modernster Ausrüstung, die ihre Arbeit keine Minute unterbricht, und der Fähigkeit, modernste Technologien einzuführen, erfüllen schnell und mit absoluter Wiederholgenauigkeit alle Aufträge zur Bestückung von Leiterplatten.

Technologische Merkmale des Prozesses

Das komplexe Design moderner Leiterplatten besticht durch die Präzision der Linien und die klare, saubere Platzierung ihrer Elemente. Das Geheimnis eines solch eleganten Lötens dicht gepackter Chipkomponenten liegt vor allem im Einsatz fortschrittlicher Leiterplattenbestückungstechnologien.

Dies ist die komplexeste und arbeitsintensivste Phase der Produktion und erfordert hochqualifiziertes Personal sowie hochwertige und produktive Ausrüstung. Die große Anzahl der verwendeten elektronischen Komponenten, Mikrobaugruppen, Mikroschaltungen und die Vielfalt ihrer Verbindungen auf verschiedenen Platinentypen sowie die Anzahl der beteiligten Platinenseiten bestimmen die Wahl der optimalen Bauteillöttechnologie.

Arten der Leiterplatteninstallation

Oberfläche;
Ausgabe;
Handbuch.

Die Aufgabe der Handwerker des Herstellers besteht bei jeder dieser Methoden darin, zuverlässige und dauerhafte Verbindungen und einen unterbrechungsfreien elektrischen Kontakt sicherzustellen. Darüber hinaus muss die gewählte Technologie für den jeweiligen Auftrag sowohl zeitlich als auch finanziell wirtschaftlich sein. Die Möglichkeit, das Gewicht des Boards zu reduzieren und es kompakter zu machen, ist nicht der Rede wert – das ist eine Selbstverständlichkeit.

SMT-Installation

Erfüllt alle hohen Qualitätsanforderungen perfekt Leiterplatte zur Oberflächenmontage. Dabei handelt es sich um einen vollautomatischen, kostengünstigen Prozess, bei dem Hochgeschwindigkeitsinstallateure, automatische Hochleistungsdrucker und Leiterplattenentlader zum Einsatz kommen und alle Vorgänge präzise und schnell ausgeführt werden. Solche Geräte können schnell und einfach umkonfiguriert werden, um verschiedene Arten von Platinen herzustellen.

Vorteile der oberflächenmontierten Leiterplatte

Erlauben Sie uns, über die Wirksamkeit und die Aussichten der Methode, insbesondere in der Großserienproduktion, zu sprechen. Neben der Reduzierung der Größe und des Gewichts der Platinen, der Möglichkeit einer qualitativ hochwertigen Installation kleiner SMT-Komponenten und einer dichten Verlegung ermöglicht die Technologie eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Produkten durch Automatisierung des Produktionsprozesses und sorgfältige Überwachung seiner Phasen .

Solche Platinen sind langlebiger und reagieren hochempfindlich bei der Übertragung selbst schwächster Signale. Und was noch wichtiger ist: Sie sind durch den einfachen Austausch von Komponenten leicht zu reparieren. Die Freigabezeit für große Auftragsmengen und die Kosten einer solchen Produktion werden auf ein Minimum reduziert. Natürlich reduzieren sich die PP-Kosten spürbar.

Ofen-Reflow- oder Wellenlöttechnologien werden verwendet, um Komponenten mit flachen Anschlüssen direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte zu löten.

Die Reflow-Technologie besteht aus mehreren Stufen:

Punktweises oder schablonenhaftes Auftragen von Lötpaste auf Kontaktpads oder Kleber auf die Stellen, an denen Elemente auf der Oberfläche der Platine platziert werden. Je nach Auftragsvolumen kann der Vorgang manuell, automatisch oder halbautomatisch durchgeführt werden. In dieser Anfangsphase, wenn der Grundstein für die Platte gelegt wird, ist es sehr wichtig, die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit des Kleisterauftrags beizubehalten, um als Ergebnis ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erhalten;

Einbau von SMD-Bauteilen. Im Gegensatz zur Lead-Out-Methode ist die Oberflächenlötinstallation weniger arbeitsintensiv und produktiver. Bei der Herstellung von Testmustern oder Kleinserien von Platinen kommen in der Regel manuelle oder halbautomatische Manipulatoren mit Vakuumpinzette zum Einsatz. In der Massenproduktion chinesischer Unternehmen werden teure automatische Installationsgeräte mit der Möglichkeit der berührungslosen Zentrierung von Plattenelementen, der Unterstützung verschiedener Arten von Zuführungen und einer hohen Geschwindigkeit des Systemwechsels für verschiedene Plattentypen verwendet.

Schmelzen der Paste in speziellen Schrank- oder Durchlauföfen mit unterschiedlicher Anzahl von Heizzonen. Komplexe und kritische Leiterplatten werden in Konvektionsöfen geschmolzen, wodurch ausnahmslos identische Lötbedingungen für alle Verbindungen geschaffen werden. Einfachere Platten können in Infrarot- und Mischöfen bearbeitet werden;

In allen Phasen der Produktion werden automatische Röntgen-, optische In-Circuit-Tests zur Beurteilung der Lötqualität, der korrekten Montage und zur Überprüfung der Funktionalität der Produkte durchgeführt.

Waschen von Brettern im Ultraschallbad, Spülen mit entionisiertem Wasser usw. zur Entfernung von Pastenrückständen.

Beim Wellenlöten in einer inerten Umgebung werden die Platinen nach vorheriger Flussmittelbehandlung und Erwärmung auf ein Förderband gelegt und über die Lotwelle geführt. Und sofort wird das restliche Lot mit einem Luftmesser entfernt.

Manuelle Montage von Platinen

Für Einzelbestellungen von Prototypen oder Testchargen von Leiterplatten nutzen chinesische Hersteller die manuelle Montage. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Effizienz und der technischen Merkmale des Verfahrens sinnvoller. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass die Qualität der Produkte gering ist oder die Ausführungsgeschwindigkeit gering ist.

Die Technologie ist im Großen und Ganzen identisch mit der automatischen Montage, verwendet jedoch manuelle Manipulatoren. Das Löten wird auf modernen Spezialgeräten unter ständiger Kontrolle und Überwachung aller Vorgänge durchgeführt.

Ausgangsmontage

Bis vor Kurzem war dies die Hauptart der Leiterplatteninstallation. Und obwohl produktivere und effizientere Methoden entstanden sind, findet die klassische Technologie immer noch Anwendung. Der Name selbst spricht bereits für die Besonderheiten der Methode: Bauteile werden in die Löcher der Platine eingebaut und durch Löten an ihrer inneren metallisierten Oberfläche oder an Kontaktpads befestigt.

Abhängig von der Anzahl der installierten Elemente, ihrer Größe, der Position auf den Platinen und der Komplexität des Platinenlayouts können verschiedene Arten der Ausgangsmontage (Pin-DIP) verwendet werden:

Wellenlöten (wird für die einseitige Installation verwendet. Gekennzeichnet durch hohe Ausführungsgeschwindigkeit, hervorragende Wiederholbarkeit aufgrund der Automatisierung des Prozesses, gute Verbindungsqualität und keine Oxidation);

Selektives Löten (eine wirtschaftliche automatisierte Methode zur selektiven Installation von Elementen auf gemischten Leiterplatten. Wie das Wellenlöten wird es in einer Stickstoffumgebung durchgeführt);

Manuelles Löten an Lötstationen (anwendbar für Installationen unterschiedlicher Komplexität, sinnvoll für die Herstellung von Prototypen oder kleinen Platinenserien).

Wie kann man in Preis und Qualität gewinnen?

Bei der Herstellung von Leiterplatten ist die Fähigkeit, die Produktkosten ohne Qualitätseinbußen zu senken, immer einer der wichtigsten Faktoren zur Aufrechterhaltung der Wettbewerbsposition des produzierenden Unternehmens. Die effektivste Lösung ist in diesem Fall die Auftragsfertigung, die es auch ermöglicht, die finanziellen Ressourcen des Kunden zu optimieren und die Zeit des Herstellungsprozesses zu verkürzen. Chinas High-Tech-Produktionsunternehmen sind in dieser Hinsicht nicht nur aufgrund der billigen Arbeitskräfte in der vorteilhaftesten Position.

In China muss man nicht lange nach den nötigen Komponenten suchen – hier werden Hunderttausende verschiedener elektronischer Komponenten für Leiterplatten entwickelt und produziert. Und ihre Kosten und Qualität schockieren den ausländischen Kunden nicht. Ein professionell optimierter Produktionsalgorithmus ist eines der Hauptmerkmale chinesischer Unternehmen, die die Lohnmontage von Leiterplatten durchführen, und immer mehr ausländische Unternehmen ziehen es vor, davon zu profitieren.

Im Rahmen seiner Partnerschaft mit chinesischen Herstellern hat EWBC ausländischen Kunden dabei geholfen, Dutzende Projekte zur Herstellung und Installation von Leiterplatten unterschiedlicher Komplexität und Genauigkeit, einschließlich High-Tech-Leiterplatten, sowie zur Installation von SMD-Komponenten abzuschließen.

Wir bieten jedem Kunden individuelle Arbeit nach bewährten Schemata der für beide Seiten vorteilhaften Zusammenarbeit an, unabhängig vom Umfang oder den Merkmalen des Auftrags.

Wenn man Elektronik „für die Seele“ macht und nicht die Lorbeeren eines „Profis“ und „Spezialisten“ beansprucht, gelingt es einem dennoch manchmal, nicht nur für sich selbst, sondern auch für andere etwas Interessantes zu schaffen. Und hier stellt sich zwangsläufig die Frage nach der Produktion einer Kleinserie. Über die Bestellung von Leiterplatten haben wir schon oft geschrieben, viele haben es ausprobiert und im Prinzip ist hier mehr oder weniger klar, was und wie. Die erste Charge wurde versiegelt, genäht und den glücklichen Besitzern übergeben, alles ist gut. Plötzlich stellt sich heraus, dass Sie noch ein paar Dutzend Bretter herstellen müssen, und Sie haben nicht viel Zeit, abends mit Pinzette und Haartrockner zu sitzen, und Ihre Augen tun Ihnen leid. Es ist an der Zeit, den nächsten Schritt zu tun – probieren Sie den PCBA-Service (PCB Assembly) aus.

In diesem Artikel geht es um den zuvor beschriebenen Adapter, der für Sim-Racing-Enthusiasten gedacht ist. Der Artikel ist keine Marktforschung, ich beschreibe meine persönlichen Erfahrungen.

Lassen Sie mich zunächst daran erinnern, was Sie benötigen, um die Produktion von unbestückten Leiterplatten in Auftrag zu geben. Wenn Sie bereits über eine verdrahtete Platine verfügen, müssen Sie die Gerber- und Drill-Dateien exportieren. Für jede Schicht der Leiterplatte ist eine separate Gerber-Datei erforderlich. Der Gerber-Dateiname muss mit dem PCB-Layer übereinstimmen. Ich verwende DipTrace für das PCB-Layout und beim Exportieren von Gerber-Dateien werden Dateien mit den folgenden Namen erstellt:

BoardOutline.gbr
Unten.gbr
BottomMask.gbr
BottomPaste.gbr
BottomSilk.gbr
Durch.drl
Top.gbr
TopMask.gbr
TopPaste.gbr
TopSilk.gbr

Es scheint klar genug zu sein? Bei solchen Dateinamen wird das Archiv jedoch nur von SeeedStudio akzeptiert. Für alle anderen Dateien müssen Sie Folgendes umbenennen:

Obere Ebene: pcbname.GTL
Innere Schicht 1: pcbname.GL1 (für 4-Lagen-Platine)
Innere Schicht 2: pcbname.GL2 (für 4-Lagen-Platine)
Untere Ebene: pcbname.GBL
Lötstoppmaske oben: pcbname.GTS
Lötstoppmaske unten: pcbname.GBS
Oben einfügen: pcbname.GTP
Untere Paste: pcbname.GBP
Seidenoberteil: pcbname.GTO
Seidenboden: pcbname.GBO
NC-Bohrer: pcbname.TXT
Umrissebene: pcbname.GKO oder pcbname.DO

Bitte beachten Sie auch, dass bei der Bestellung von Leiterplatten Lagen mit Lotpaste in der Regel nicht exportiert werden, bei der Bestellung von PCBA jedoch für uns von Nutzen sind. Vergessen Sie auch nicht, die Drill-Datei zu exportieren.

Wir benötigen außerdem eine Stückliste (BOM) und eine Pick-and-Place-Datei, die auch aus DipTrace (oder einer anderen von Ihnen verwendeten Software) exportiert werden kann. Darüber hinaus kann eine Stückliste aus einer Pick-and-Place-Datei erstellt werden, indem identische Positionen gruppiert und diejenigen Positionen ausgeschlossen werden, die Sie nicht montieren möchten. Ich habe zum Beispiel einen Platz für die Installation eines JTAG-Steckers bereitgestellt, aber der Stecker selbst war nur auf der Platine angelötet, die zum Debuggen verwendet wurde.

Das BOM-Dateiformat ist für jeden unterschiedlich, es sollte jedoch fast immer die folgenden Felder enthalten:

1. Menge
2. Hersteller
3. Teilenummer des Herstellers

Für den Makerfabs-Service, bei dem ich schließlich die Baugruppe bestellt habe, habe ich die folgende Stücklistendatei erstellt:

Referenzen Menge Beschreibung Hersteller MPN Digikey Mouser RS ​​​​Newark Farnell
25/27 1 90131-0123 WM8121-ND 538901310123 6703443 60H4442 2381222
C1-C2 2 22pF,0603 C0603C220J1GACTU 399-7874-2-ND 80C0603C220J1G 8015350 75R1532 1813429
C3-C4 2 100nF,0603 C0603C104K5RACTU 399-5089-2-ND 80C0603C104K5R 8015347 72J5992 1692286
C5 1 4,7 uF,0603 CL10A475KL8NRNC 1276-6794-6-ND 81GRM188R60J475ME9D 6911155 62W5999 2211163
...

Die Anforderungen können variieren, daher ist es am besten, dies im Voraus zu prüfen.

Vergessen Sie auch nicht, die Designregeln/PCB-Fähigkeiten zu überprüfen. In der Regel bieten die meisten Dienste die Möglichkeit, vorgefertigte Dateien für häufig verwendete Software herunterzuladen. Bei DipTrace müssen Sie jedoch alles manuell überprüfen. Andererseits können die meisten PCB-Hersteller mit den in DipTrace standardmäßig enthaltenen Regeln die Marge bewältigen.

Bei einer kleinen Auflage (10-20 Stück) kann es durchaus sein, dass die Bauteile manuell auf der Platine platziert werden. Sie müssen sicherstellen, dass die Beschriftung aller Komponenten auf der Platine mit der Stücklistendatei übereinstimmt, auch wenn Sie über eine Bestückungsdatei verfügen, in der auch die Position jeder Komponente angegeben ist.

Nehmen wir an, Sie haben dies getan, dann müssen Sie Folgendes tun. Wenden Sie sich zunächst an den Service und bitten Sie ihn, Ihnen einen Kostenvoranschlag für das Projekt zuzusenden, indem Sie ihm die Gerberas, die Bohrdatei, die Stückliste und die Bestückung zusenden. Normalerweise kommt die Antwort innerhalb von ein bis zwei Tagen. Schauen Sie sich die Kosten pro Artikel genau an. Folgende Posten werden in der Rechnung enthalten sein:

Herstellung von Leiterplatten
- Erstellen einer Schablone zum Auftragen von Kleister auf Bretter
- Auswahl von Komponenten aus lokalen Analoga (*)
- Installation und Prüfung (**)(***)
- Lieferung

(*) – ermöglicht es Ihnen, die Kosten der Platine zu senken, indem Sie Originalkomponenten durch lokale ersetzen, aber es ist auch nicht kostenlos, es hat mich 20 $ gekostet. Bei der Auswahlgebühr handelt es sich um eine einmalige Gebühr; wenn Sie das gleiche Design erneut bestellen, fallen keine Kosten an.
(**) Das Testverfahren kann vorab besprochen werden; kleine Unternehmen können jeden Wunsch erfüllen, natürlich nicht umsonst.
(***) Wenn Sie eine kleine Auflage bestellen, kann für eine kleine Auflage, zum Beispiel bei Makerfabs, eine kleine Provision anfallen – für eine Auflage von weniger als 20 Stück.

Auch die Herstellung einer Schablone ist in der Regel ein einmaliger Vorgang; für eine Nachbestellung müssen Sie nicht bezahlen; die Chinesen versprechen, sie aufzubewahren.

Bitte achten Sie besonders auf die Versandart. Kleinere Büros haben oft keine Erfahrung in der Zusammenarbeit mit der Russischen Föderation; in den besten Absichten bieten sie möglicherweise die Nutzung eines Kurierdienstes an, dessen Name Ihnen wenig sagen wird. Darüber hinaus kann dieser Kurierdienst in der Russischen Föderation beispielsweise über einige EMS abgewickelt werden. Und es ist ganz und gar deine eigene Schuld, dass du mit ihm leidest ...

Vergessen Sie auch hier nicht, die Steuernummer (TIN) anzugeben und bitten Sie die Chinesen, diese auf dem Adressformular anzugeben, um keine Probleme mit unserem Zoll zu bekommen. Die Chinesen fragen sich möglicherweise auch, ob sie den vollen Preis auf der Verpackung angeben oder ihn unterschätzen sollen. Ich habe darum gebeten, vollständig anzugeben, dass auf diesen Betrag noch keine Steuern erhoben werden.

Sobald die Kosten vereinbart und die Bestellung bezahlt ist, dauert die Herstellungsphase in der Regel 1-2 Wochen. Am Ende der Phase können Sie darum bitten, Ihnen ein Foto des Ergebnisses zuzusenden, damit Ihnen beim Warten auf die Lieferung nicht langweilig wird :) Bitten Sie auch um einen Bericht darüber, wie die Platinen die mit Ihnen vereinbarten Tests bestanden haben. Wenn alles in Ordnung ist, warten Sie, er wird bald eintreffen.

Im Allgemeinen sieht der Auftragsabwicklungszyklus wie folgt aus:

Wenn man die Kosten für die Selbstmontage mit denen für die Montage auf Bestellung vergleicht, hängt die Frage in erster Linie davon ab, wie viel Zeit man einschätzt. Persönlich erhebe ich die Gebühr für KDPV in etwa einer Stunde oder länger. 10 Zahlungen - bedingt zwei Werktage. Vergleicht man die Kosten meiner Arbeitszeit mit den Kosten der Lohnmontage, ist letzteres für mich günstiger. Außerdem, wenn es sich nicht um 10 Bretter handelt, sondern beispielsweise um 50-100 Stück. Ja, es gibt speziell geschulte Installateure, die das viel schneller und mit besserer Qualität erledigen. Aber hier geht es nicht um mich...

Wann sollten Sie auf keinen Fall eine Lohnmontage in Anspruch nehmen? Wenn Sie beispielsweise nicht ganz sicher sind, ob Ihr Design voll funktionsfähig ist. Da dies ausschließlich Ihr Problem ist, sind die Monteure nicht dafür verantwortlich und die Bestellung wird unabhängig von der Ausführung vollständig abgeholt. Nun, Sie sollten auch nicht Ende Januar bestellen. Eine Bestellung, die nach dem 20. Januar aufgegeben wurde, wird Ihnen erst Mitte März angezeigt. Weil ganz China das neue Jahr feiert...

Im Hinblick auf den Verlust von geistigem Eigentum erklärt der Dienst die Unverletzlichkeit Ihres geistigen Eigentums. Wie diese Immunität gewährleistet wird, ist nicht ganz klar, aber für Open-Source- oder Hobby-Projekte ist dies nicht so wichtig. Denn bei Hobby-Elektronikern sind die Schaltungen meist recht einfach, die Firmware darf aber nicht zum Testen zur Verfügung gestellt werden. Aber die Entscheidung liegt bei Ihnen.