PCBA – Jak jsem vyráběl a osazoval malou sérii PCB v Číně

Po dobrých zkušenostech s výrobou PCB v Seeed studiu jsem se rozhodl vyzkoušet také možnost osazení desek, tedy službu PCBA. Ve skutečnosti jsem také chtěl vyzkoušet použití SMD součástek velikosti 0402, což je vysoko nad osazovací schopnosti mých rukou a očí, ale nakonec to dopadlo trošku jinak…

Fusion PCB service od Seeed Studia nabízí mimo výroby PCB také službu PCB assembly – desky si můžete nechat osadit. Cena této služby se skládá z několika položek:

  1. pevná cena za přípravu osazení $25
  2. cena za osazené součástky – ceník je dostupný na webu
  3. cena za osazení součástek – mění se dle složitosti osazovaného prvku

Pro usnadnění celého procesu nabízí Seeed studio dvě pomůcky

  1. katalog součástek, které mají skladem a u kterých jsou ihned k dispozici ceny
  2. knihovny OPL, které obsahují symbolické značky a pouzdra součástek z katalogu dle bodu 1. OPL knihovny pak jsou dostupné pro návrhový systém Eagle a Kicad

Pokud tedy navrhnete vaši desku s použitím OPL komponent, mělo by být osazení v PCBA rychlé a bez potíží.

Bohužel ale je knihovna OPL pro Kicad zatím jen alfa verze a (předpokládám), že vznikla konverzí Eagle knihoven do formátu Kicad. Protože mi nevyhovovalo použití schématických značek z Eagle, rozhodl jsem se, že schéma nakreslím za pomoci běžných Kicad knihoven a součástkám následně přiřadím pouze pouzdra z OPL.

Jako pokusného králíka jsem vybral desku REMO (REléový MOdul), doplňujícího stavebnici domáci automatizace EasyTherm. Jde o jednoduché zapojení procesoru ATtiny85, připojeného buď jako 2 GPIO, nebo jako I2C slave k řídící centrále EasyTherm a ovládajícího výkonové relé. Rozměry celé desky byly stanoveny tak, aby se daly použít levné úchyty na DIN lištu, nebo (podstatně dražší, ale za to bezpečnější) celoplastový držák DIN. Náhled v KIcad 3D prohlížeči vypadal takto:

V úvodu článku jsem psal o tom, že jsem si chtěl vyzkoušet použití komponent 0402, ale z toho nakonec sešlo – pro usnadnění osazení jsem součástky vybíral pouze z přímo dostupných v OPL a některé hodnoty ve velikosti 0402 nebyly dostupné, takže jsem nakonec použil běžné 0603. Při aplikaci OPL knihovny pouzder jsem ale narazil na několik potíží:

  1. pojmenování vývodů – zatímco v Kicad knihovnách jsou vývody LED a diod číslovány 1 a 2, v OPL jsou u LED diod vývody pojmenovány + a -, zatímco u běžné diody jsou pojmenovány C  a A
  2. patrně vlivem konverze Eagle->Kicad jsou některé potisky (silkscreen) špatně – narazil jsem na to u pouzder kondenzátorů

Pouzdra jsem otevřel v Kicad Footprint editoru a opravil, takže jsem mohl přistoupit ke generování BOM, pro který jsem použil Seeed studiem dodaný vzor.

Běžným postupem jsem vytvořil Gerber soubory, zabalil do archívu a jak Gerber, tak BOM nahrál přes webové rozhraní do Fusion PCB, kde mi systém okamžitě vypočítal cenu:

Cena, kterou vidíte je za vyrobení a osazení 10-ti kusů plošných spojů, včetně poštovného, takže jeden kus vychází na cca 11.5 dolaru (cca 250,-Kč). Pro srovnání jsem se snažil získat nabídku za osazení stejné desky u nás v ČR, ale firmy moc nepodporují on-line získávání nabídek. Požádal jsem tedy mailem o nacenění a dostal jsem tuto odpověď:

odhad ceny za osazení:
PCB REMO – 10ks – 172,- Kč/ks (bez DPH)
– ruční osazení, olovnaté pájení, mat + dps dodá zákazník
– termín dodání 10prac. dní

Takže cena za pouhé osazení je cca 208,-Kč/kus bez DPS, součástek a dalšího poštovného (je třeba zaslat desky a součástky do osazovny a osazovna pak musí osazené desky zase poslat mě).

Desky jsem tedy nechal vyrábět a osazovat a jen jsem sledoval stav mé objednávky. Jednoho dne mi ale v mailu přistál dopis z Fusion PCB o tom, že jedna součástka se nedá osadit, protože nesouhlasí footprint a jestli mi stačí, když ji přibalí do sáčku a zakázku mi odešlou. K mailu byla přiložená fotografie místa problému:

Ihned jsem zkontroloval návrh a hlavně použité OPL pouzdro a zjistil jsem, že jsem použil přesně to pouzdro, které dle OPL procesoru patřilo. Upozornil jsem tedy Fusion PCB na chybu v jejich OPL a požádal je o nějaké řešení problému s tím, že součástku potřebuji osadit a ne poslat v pytlíku. Ke cti Fusion PCB musím říct, že se nápravy zhostili velmi dobře – pro případnou příští výrobu mě požádali o opravu Gerber souboru a pro již vyrobené desky ohnuli vývody procesoru a ručně je osadili na desky:

Na druhou stranu ale zatím neopravili Kicad OPL (platné ke dni zveřejnění článku), takže moje doporučení je moc OPL nevěřit a footprinty kontrolovat aspoň orientačně, zda pady rozměrově odpovídají pouzdru.

Protože sortiment součástek v OPL není příliš bohatý, může se stát, že některé součástky budete muset doosadit – v mém případě se to týkalo konektoru Jack a výkonové svorkovnice. Seeed studio v doporučení uvádí, že součástky, které nechcete osadit prostě neuvedete do seznamu součástek. Bohužel už nikde ale uvedeno není, že pájecí pasta je patrně nanesena i na plošky neosazovaných součástek – na posledních dvou fotografiích jsou patrné “bobky” pájky, které asi vznikly po projetí pecí. Ručnímu doosazení Jacku a svorkovnice to sice nevadilo, ale nevím nevím, jak bych tam nechával doosadit třeba QFN pouzdro.

Závěr

Není třeba se bát nechat i drobnou sérii osadit. K problémům přistupují vstřícně a snaží se je řešit ke spokojenosti klienta. Nemůžu doporučit použití OPL pro Kicad – je očividné, že se jedná o alfa verzi a že moc klientů s tímto návrhovým systémem asi zatím není. Také ale už neplatí, že v Číně pořídíte všechno za hubičku – občas se setkávám s názorem, že nechám moje desky osadit v Číně a že to stojí tak dolar, dva za kus a diskutující si tento názor nechce nechat vyvrátit. Tento článek tedy slouží zároveň jako argument pro podobné situace.

No a na úplný závěr jen malá přehlídka zatím existujících komponent stavebnice domácí automatizace (nebo chcete-li IoT) rodiny EasyTherm:

Vlevo vnější bezdrátové čidlo (aktuálně osazené BME280), vedle řídící jednotka EasyTherm Connect+ a vedle dva REMO reléové moduly, o kterých byl tento článek. Nahoře pak 2.8 palce HMI dotykový panel s audio výstupem, řízením podsvícení a radarovým, nebo PIR čidlem přítomnosti pro přechod do úsporného režimu.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *