Montaż tablic elektronicznych w przedsiębiorstwach w Chinach - roboty ciężko pracują - szczęśliwi ludzie!

Niestandardowa instalacja PCB SMT w Chinach

Elektronika w Chinach bardzo szybko się udoskonala i miniaturyzuje

użytkownicy ledwo mają czas na zapoznanie się z gadżetem i „włamanie się” do niego, zanim pojawi się jeszcze ciekawsza nowość. Jednak konkurencja między producentami o najcieńszy smartfon, tablet lub inne, niezawodne i wygodne urządzenie jest skazana na niepowodzenie bez zastosowania najcieńszych, najlżejszych i ponadgabarytowych płytek drukowanych.

Dlatego też tempo „ewolucji” oprogramowania dzisiaj znacząco wzrasta. Proces ten możemy obserwować na własne oczy na przykładzie Cesarstwa Niebieskiego, światowego centrum elektroniki: instalacja płytek drukowanych w Chinach jest tu jedną z najpopularniejszych gałęzi przemysłu. Duże lokalne przedsiębiorstwa, dysponujące najnowocześniejszym sprzętem, który nie przerywa ich pracy ani na minutę, oraz możliwością wprowadzenia najnowocześniejszych technologii, szybko i z absolutną powtarzalnością realizują wszelkie zamówienia na montaż płytek drukowanych.

Cechy technologiczne procesu

Misterna konstrukcja nowoczesnych płytek drukowanych zachwyca precyzją linii i przejrzystym, schludnym rozmieszczeniem ich elementów. Sekret tak eleganckiego lutowania ciasno upakowanych elementów chipowych tkwi przede wszystkim w zastosowaniu zaawansowanych technologii montażu płytek drukowanych.

Jest to najbardziej złożony i pracochłonny etap produkcji, wymagający wysoko wykwalifikowanego personelu oraz wysokiej jakości i produktywnego sprzętu. Ogromna ilość stosowanych elementów elektronicznych, mikrozespołów, mikroukładów oraz różnorodność ich połączeń na różnych typach płytek, ilość zaangażowanych boków płytki determinuje wybór optymalnej technologii lutowania podzespołów.

Rodzaje instalacji płytek drukowanych

Powierzchnia;
wyjście;
podręcznik.

Zadaniem rzemieślników producenta przy każdej z tych metod jest zapewnienie niezawodnych i trwałych połączeń oraz nieprzerwanego kontaktu elektrycznego. Ponadto wybrana technologia musi być ekonomiczna zarówno czasowo, jak i finansowo dla każdego konkretnego zamówienia. Nie warto wspominać o możliwości zmniejszenia masy deski i uczynienia jej bardziej kompaktową – to rzeczy oczywiste.

Instalacja SMT

Doskonale spełnia wszystkie wysokie wymagania jakościowe Płytka drukowana do montażu powierzchniowego. Jest to w pełni zautomatyzowany, opłacalny proces wykorzystujący szybkie instalatory, wysokowydajne automatyczne drukarki i urządzenia do rozładowywania PCB, wykonujący wszystkie operacje dokładnie i szybko. Sprzęt taki można szybko i łatwo przekonfigurować do produkcji różnych typów desek.

Zalety PCB do montażu powierzchniowego

pozwalają mówić o skuteczności i perspektywach metody, szczególnie w produkcji na dużą skalę. Oprócz zmniejszenia gabarytów i masy płyt, możliwości wysokiej jakości montażu małych elementów SMT oraz gęstego trasowania, technologia ta pozwala na poprawę niezawodności i dokładności produktów poprzez automatyzację procesu produkcyjnego i dokładne monitorowanie jego etapów .

Takie tablice są trwalsze i charakteryzują się dużą czułością podczas przesyłania nawet najsłabszych sygnałów. I co ważne, można je łatwo naprawić dzięki prostej wymianie podzespołów. Czas realizacji dużych partii zamówień oraz koszty takiej produkcji są zredukowane do minimum. Naturalnie koszt PP jest zauważalnie obniżony.

Technologie rozpływu w piekarniku lub lutowania na fali służą do lutowania elementów z płaskimi przewodami bezpośrednio na powierzchni płytki PCB.

Technologia Reflow składa się z kilku etapów:

Punktowe lub szablonowe nakładanie pasty lutowniczej na pola stykowe lub kleju w miejscach osadzania elementów na powierzchni płytki. W zależności od wielkości zamówienia, operacja może zostać wykonana ręcznie, automatycznie lub półautomatycznie. Bardzo ważne jest, aby na tym początkowym etapie układania podkładu pod deskę zachować dokładność i równomierność nakładania pasty, aby w efekcie uzyskać produkt wysokiej jakości;

Montaż elementów SMD. W przeciwieństwie do metody wyprowadzającej, instalacja lutowania powierzchniowego jest mniej pracochłonna i bardziej produktywna. Przy produkcji próbek do badań lub małych partii płyt stosuje się zwykle manipulatory ręczne lub półautomatyczne z pęsetą próżniową. W masowej produkcji w chińskich przedsiębiorstwach stosuje się drogie automatyczne instalatory z możliwością bezdotykowego centrowania elementów płyt, obsługą różnych typów podajników i dużą szybkością zmiany systemu dla różnych typów płyt;

Topienie pasty w specjalnych piecach szafowych lub przenośnikowych o różnej liczbie stref grzewczych. Skomplikowane i krytyczne płytki drukowane są topione w piecach konwekcyjnych, które zapewniają identyczne warunki lutowania dla wszystkich połączeń bez wyjątku. Prostsze płyty można obrabiać w piecach na podczerwień i mieszanych;

Automatyczne badania rentgenowskie, optyczne, obwodów w celu oceny jakości lutowania, prawidłowego montażu i sprawdzenia funkcjonalności produktów przeprowadzane są na wszystkich etapach produkcji;

Mycie desek w łaźniach ultradźwiękowych, płukanie wodą dejonizowaną itp. w celu usunięcia resztek pasty.

Podczas lutowania falowego w środowisku obojętnym, po wstępnym topniku i nagrzaniu, płytki umieszcza się na przenośniku taśmowym i przepuszcza nad falą lutowia. I natychmiast pozostały lut usuwa się nożem powietrznym.

Ręczny montaż desek

W przypadku pojedynczych zamówień prototypów lub partii próbnych płytek PCB chińscy producenci stosują montaż ręczny. Jest to bardziej celowe z punktu widzenia wydajności i cech technicznych procesu. Nie oznacza to jednak w żadnym wypadku niskiej jakości produktów czy małej szybkości realizacji.

Technologia jest w zasadzie identyczna z montażem automatycznym, tyle że przy użyciu ręcznych manipulatorów. Lutowanie wykonujemy na nowoczesnym, specjalistycznym sprzęcie przy stałej kontroli i monitorowaniu wszystkich operacji.

Montaż wyjściowy

Do niedawna był to główny rodzaj instalacji PCB. I choć pojawiły się bardziej produktywne i wydajne metody, klasyczna technologia wciąż znajduje zastosowanie. Już sama nazwa mówi o specyfice tej metody: elementy instaluje się w otworach płytki i mocuje poprzez lutowanie do ich wewnętrznej metalizowanej powierzchni lub do pól stykowych.

W zależności od ilości instalowanych elementów, ich wymiarów, umiejscowienia na płytkach oraz złożoności układu płytki, można zastosować różne rodzaje mocowania wyjść (pin DIP):

Lutowanie na fali (stosowane przy montażu jednostronnym. Charakteryzuje się dużą szybkością wykonania, doskonałą powtarzalnością dzięki automatyzacji procesu, dobrą jakością połączeń oraz brakiem utlenienia);

Lutowanie selektywne (ekonomiczna, zautomatyzowana metoda selektywnego montażu elementów na płytach typu mieszanego. Podobnie jak lutowanie na fali, odbywa się w środowisku azotu);

Lutowanie ręczne na stacjach lutowniczych (stosowane przy instalacjach o różnym stopniu skomplikowania, racjonalne przy wykonywaniu prototypów lub małych serii płytek).

Jak wygrać ceną i jakością?

W produkcji płytek drukowanych jednym z najważniejszych czynników utrzymujących pozycję konkurencyjną przedsiębiorstwa produkcyjnego jest zawsze możliwość obniżenia kosztów produktów bez utraty jakości. Najbardziej efektywnym rozwiązaniem w tym przypadku jest produkcja kontraktowa, która pozwala także na optymalizację zasobów finansowych klienta i skrócenie czasu procesu produkcyjnego. Chińskie przedsiębiorstwa produkcyjne z branży zaawansowanych technologii znajdują się pod tym względem w najkorzystniejszej sytuacji, i to nie tylko ze względu na tanią siłę roboczą.

W Chinach nie trzeba długo szukać niezbędnych komponentów – tutaj opracowywane i produkowane są setki tysięcy różnych komponentów elektronicznych do płytek PCB. A ich koszt i jakość nie szokują zagranicznego klienta. Profesjonalnie usprawniony algorytm produkcji to jedna z głównych cech chińskich przedsiębiorstw wykonujących kontraktowy montaż płytek drukowanych i coraz więcej firm zagranicznych woli z tego korzystać.

W ramach współpracy z chińskimi producentami firma EWBC pomogła klientom zagranicznym w realizacji kilkudziesięciu projektów w zakresie produkcji i montażu płytek o różnym stopniu złożoności i dokładności, w tym zaawansowanych technologicznie płytek PCB, a także montażu komponentów SMD.

Oferujemy indywidualną pracę z każdym klientem według sprawdzonych schematów wzajemnie korzystnej współpracy, niezależnie od wielkości i charakteru zamówienia.

Zajmując się elektroniką „dla duszy” i nie zdobywając laurów „profesjonalisty” i „specjalisty”, czasem jednak udaje się stworzyć coś ciekawego nie tylko dla siebie, ale i innych. I tu nieuchronnie pojawia się pytanie o produkcję małej serii. O zamawianiu płytek drukowanych pisaliśmy już wielokrotnie, wielu próbowało i w zasadzie tutaj wszystko jest mniej więcej jasne, co i jak. Pierwsza partia została zapieczętowana, zszyta i przekazana szczęśliwym właścicielom, wszystko w porządku. Nagle okazuje się, że trzeba dorobić jeszcze kilkadziesiąt desek, a nie ma już zbyt wiele czasu na przesiadywanie wieczorami z pęsetą i suszarką do włosów, a szkoda oczu. Nadszedł czas na kolejny krok - wypróbuj usługę PCBA (montaż PCB).

W tym artykule omówiony zostanie wcześniej opisany adapter, przeznaczony dla miłośników symulatorów wyścigów. Artykuł nie jest badaniem marketingowym, opisuję moje osobiste doświadczenia.

Na początek przypomnę, co jest potrzebne, aby zamówić produkcję gołych płytek drukowanych. Jeśli masz już tablicę przewodową, musisz wyeksportować pliki Gerber i Drill. Każda warstwa PCB wymaga osobnego pliku Gerber. Nazwa pliku Gerber musi odpowiadać warstwie PCB. Używam DipTrace do projektowania PCB i podczas eksportu plików Gerber tworzone są pliki o następujących nazwach:

BoardOutline.gbr
Dół.gbr
BottomMask.gbr
BottomPaste.gbr
BottomSilk.gbr
Przez.drl
Top.gbr
TopMask.gbr
TopPaste.gbr
TopSilk.gbr

Wydawałoby się to wystarczająco jasne? Jednak przy takich nazwach plików archiwum będzie akceptowane tylko przez SeeedStudio. W przypadku wszystkich innych plików musisz zmienić nazwę:

Górna warstwa: nazwa pcb.GTL
Warstwa wewnętrzna 1: nazwa pcb.GL1 (dla płyty 4-warstwowej)
Warstwa wewnętrzna 2: nazwa pcb.GL2 (dla płyty 4-warstwowej)
Dolna warstwa: nazwa pcb.GBL
Górna część maski zatrzymującej lutowanie: nazwa pcb.GTS
Dolna część maski zatrzymującej lutowanie: nazwa pcb.GBS
Najlepiej wklej: nazwa pcb.GTP
Dolna część wklejenia: nazwa pcb.GBP
Jedwabny top: nazwa pcb.GTO
Jedwabny dół: nazwa pcb.GBO
Wiertło NC: nazwa pcb.TXT
Warstwa konturowa: nazwa pcb.GKO lub nazwa pcb.DO

Należy również pamiętać, że przy zamawianiu płytek drukowanych warstwy z pastą lutowniczą zazwyczaj nie są eksportowane, natomiast przy zamówieniu PCBA przydadzą się nam. Nie zapomnij także wyeksportować pliku Drill.

Będziemy także potrzebować BOM (zestawienia materiałów) i pliku typu pick-and-place, który można również wyeksportować z DipTrace (lub innego używanego oprogramowania). Co więcej, BOM można utworzyć z pliku typu pick-and-place, grupując identyczne pozycje i wykluczając te pozycje, których nie planujesz montować. Przykładowo podałem miejsce do montażu złącza JTAG, jednak samo złącze zostało przylutowane tylko do płytki służącej do debugowania.

Format pliku BOM jest inny dla każdego, ale prawie zawsze powinien zawierać następujące pola:

1. Ilość
2. Producent
3. Numer katalogowy producenta

Dla serwisu Makerfabs, gdzie ostatecznie zleciłem montaż, sporządziłem następujący plik BOM:

Referencje Ilość Opis Producent 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 4,7uF,0603 CL10A475KL8NRNC 1276-6794-6-ND 81GRM188R60J475ME9D 6911155 62W5999 2211163
...

Wymagania mogą się różnić, dlatego najlepiej sprawdzić to wcześniej.

Nie zapomnij również sprawdzić zasad projektowania / możliwości PCB. Z reguły większość serwisów umożliwia pobranie gotowych plików dla często używanego oprogramowania, jednak w przypadku DipTrace trzeba wszystko sprawdzić ręcznie. Z drugiej strony, dzięki standardowym regułom DipTrace, większość firm produkujących PCB jest w stanie poradzić sobie z marżą.

Przy niewielkim nakładzie (10-20 sztuk) jest całkiem możliwe, że elementy zostaną umieszczone na płytce ręcznie. Musisz upewnić się, że oznaczenia wszystkich komponentów na płytce odpowiadają plikowi BOM, nawet jeśli masz plik typu pick-and-place, w którym wskazana jest również lokalizacja każdego komponentu.

Powiedzmy, że to zrobiłeś, a następnie musisz wykonać następujące czynności. W pierwszej kolejności skontaktuj się z serwisem i poproś o przesłanie kosztorysu projektu poprzez przesłanie gerber, pliku wierceń, BOM-u oraz odbioru i odbioru. Zwykle odpowiedź przychodzi w ciągu jednego do dwóch dni. Przyjrzyj się uważnie kosztom poszczególnych pozycji. Na fakturze zostaną uwzględnione następujące pozycje:

Produkcja płytek drukowanych
- Wykonanie szablonu do nałożenia pasty na deski
- Wybór komponentów z lokalnych analogów (*)
- Instalacja i testowanie (**)(***)
- Dostawa

(*) - pozwala obniżyć koszt płytki poprzez wymianę oryginalnych komponentów na lokalne, ale to też nie jest darmowe, kosztowało mnie to 20 dolarów. Opłata za wybór jest opłatą jednorazową, w przypadku ponownego zamówienia tego samego wzoru nie jest pobierana żadna opłata.
(**) Procedurę testowania można omówić wcześniej, małe firmy mogą oczywiście spełnić każdą zachciankę nie za darmo.
(***) W przypadku zamówienia małej partii, za mały nakład może zostać doliczona niewielka prowizja, np. z Makerfabs - za partię mniejszą niż 20 sztuk.

Wykonanie szablonu też jest na ogół czynnością jednorazową, nie trzeba płacić za kolejne zamówienie, Chińczycy obiecują je przechowywać.

Proszę zwrócić szczególną uwagę na sposób wysyłki. Małe biura często nie mają doświadczenia we współpracy z Federacją Rosyjską, przy najlepszych intencjach mogą zaoferować skorzystanie z jakiejś usługi kurierskiej, której nazwa niewiele będzie dla Ciebie znaczyła. Co więcej, ta usługa kurierska w Federacji Rosyjskiej może obsługiwać, powiedzmy, niektóre EMS. I to całkowicie twoja wina, że ​​cierpisz razem z nim...

Ponownie nie zapomnij podać numeru podatnika (TIN) i poproś Chińczyków o podanie go w formularzu adresowym, aby nie mieć problemów ze strony naszych organów celnych. Chińczycy mogą też zapytać, czy na pudełku podać pełną cenę, czy też ją zaniżyć. Prosiłem o wskazanie w całości, że od takiej kwoty nie są jeszcze pobierane podatki.

Po ustaleniu kosztów i opłaceniu zamówienia etap produkcji trwa zwykle 1-2 tygodnie. Na koniec etapu możesz poprosić o przesłanie zdjęcia efektu, dzięki czemu nie będziesz się nudzić czekaniem na dostawę :) Poproś także o raport, jak deski przeszły uzgodnione z Tobą testy. Jeśli wszystko jest w porządku, poczekaj, wkrótce przybędzie.

Ogólnie cykl realizacji zamówienia wygląda następująco:

Jeśli porównasz koszt samodzielnego montażu z montażem na zamówienie, pytanie zależy przede wszystkim od tego, na ile szacujesz swój czas. Osobiście pobieram opłatę za KDPV w około godzinę lub dłużej. 10 płatności - warunkowo dwa dni robocze. Porównując koszt mojego czasu pracy i koszt montażu kontraktowego - to drugie jest dla mnie tańsze. Co więcej, jeśli nie mówimy o 10 deskach, ale powiedzmy 50-100 sztuk. Tak, istnieją specjalnie przeszkoleni instalatorzy, którzy robią to znacznie szybciej i z lepszą jakością. Ale tu nie chodzi o mnie...

Kiedy zdecydowanie nie należy stosować montażu kontraktowego? Na przykład, jeśli nie masz całkowitej pewności, że Twój projekt jest w pełni funkcjonalny. Ponieważ jest to wyłącznie Twój problem, monterzy nie ponoszą za to odpowiedzialności i zlecenie zostanie odebrane w całości, niezależnie od jego wykonania. Cóż, nie należy też składać zamówień pod koniec stycznia. Zamówienie złożone po 20 stycznia zobaczysz dopiero w połowie marca. Ponieważ całe Chiny świętują Nowy Rok...

W przypadku wycieku własności intelektualnej serwis oświadcza o nienaruszalności Twojej własności intelektualnej. Nie jest jasne, w jaki sposób zostanie zagwarantowana ta odporność, ale w przypadku projektów typu open source lub hobbystycznych nie jest to tak ważne. W końcu w przypadku elektroniki hobbystycznej obwody są zwykle dość proste, ale oprogramowanie układowe może nie zostać udostępnione do testowania. Ale to zależy od Ciebie.