Подготовка документации в среде DipTrace для автоматического монтажа SMD на платы

Недавно появилась возможность заказывать прототипы электроники на сайте jlcpcb с одновременным монтажом на платы смд компонентов.
Для радиолюбителей данный сервис является весьма интересным не смотря на ограничения, накладываемые производителем. Без преувеличения, данный ресурс предлагает начинающим радиолюбителям платформу для реализации проектов достаточно высокой сложности без вложения значительных средств, быстро и достаточно просто.

Как заявляет производитель, низкая стоимость услуг обусловлена в основном тем, что не взимается плата за подготовку к производству. Станок по авторазмещению компонентов заряжен достаточно большим количеством "basic part", монтаж которых происходит, по сути, по цене самих элементов. Это же накладывает некоторые ограничения на номенклатуру базовых (basic) деталей, использование которых не требует дополнительной оплаты.
Из опыта - в базовый набор входит приличное число разнообразных радиокомпонентов, таких как 1% резисторы типоразмера 0805, хороший выбор 50В конденсаторов 0805, так же более низковольтные конденсаторы 1206, многие диоды и транзисторы общего применения. Расширенная номенклатура доступна за отдельную плату как "extended part", с доплатой за каждый номинал в 3$
Общая номенклатура представлена на сайте магазина LCSC, где есть достаточно удобные инструменты поиска по параметрам. Естественно, не все детали из этого магазина доступны к монтажу как basic так и extended, но часто можно быстро найти аналоги требуемых деталей.

Для производства требуются файлы перечня (BOM), и файл координат компонентов Pick and place (P_P), в формате xls.
Оба этих файла формируются в программе Diptrace. ВОМ из схемотехнического редактора, Р_Р из редактора печатных плат (ПП).
Монтаж можно заказать только с одновременным производством ПП, только на одной из сторон, на платах размером более 20х20мм и без возможности скрайбрирования. Т.е. если нужно сделать плату меньшего размера, чем 20х20мм- нужно использовать панелизацию без скрайбрирования, разделять заготовки сверловкой. К сожалению, Diptrace не умеет так делать, потому панелизирование делать вручную копированием готового дизайна платы, либо создавать в редакторе схем две копии схемы и разводить их отдельно. В этом случае, возможно, пригодятся средства иерархии.

Рассмотрим процесс создания документации на базе уже готового проекта ПП автомобильного преобразователя напряжения для усилителя.
Имеется электрическая схема блока питания из двух листов:

 и силовая часть:

Как видно, на схеме присутствуют компоненты большом количестве. Множество из них smd типа. При "приготовлении" ПП желательно стараться разместить их всех на какой-нибудь одной стороне ПП, так как производитель пока не хочет делать двухсторонний монтаж.
В итоге, нижняя сторона ПП выглядит так:

Для начала создадим файл перечня (BOM) из редактора принципиальной схемы.
В программе нажимаем "Objects" => "Bill of materials"
Открывается окно, как на рисунке ниже. Выставляем все как показано.

Нужно сказать, что на момент создания схемы нужно выдержать некоторые требования. Все одинаковые элементы должны иметь одинаковые свойства, т.е. название корпуса и номиналов. Кроме того, номинал должен быть записан в единообразном стиле, например с применением в качестве множителя только заглавных букв, так как редактор схемотехники при экспорте ВОМ различает элементы "ReS_0805 3К" и "RES_0805 3k", различное написание в дальнейшем добавит лишней работы.
Лично я в свойства элементов прописываю так:

В поле name ставлю тип корпуса, потому, собственно, при экспорте ВОМ и выбрано поле name.

 Галочка "RefRes by open hierarchy" нужна если вы использовали средства иерархии. Без нее элементы иерархических блоков будут иметь одинаковое обозначения, а в файле Р_Р, естественно, названию каждого элемента будет через нижнее подчеркивание добавлен номер блока в иерархии. Например R15_2 в файле Р_Р имеет координаты элемента из иерархического блока 2. Если этого не сделать, названия элементов в ВОМ файле и Р_Р будут отличаться и онлайн загрузчик на сайте выдаст ошибку.
 
В итоге, программа выдает на выходе файл расширением CSV подобного вида:

Меняем расширение файла на xls и редактируем заголовки столбцов, как указано ниже:

Далее переходим к редактору печатных плат.
Делаем экспорт координат размещения компонентов

File=>Export=>Pick and Place...

открывается окно:

В поле "Component Side" выбираем ту сторону, которую хотим монтировать

По аналогии с ВОМ получаем файл расширением CSV, который тем же способом приводим к виду:

Теперь самое неприятное: Diptrace формирует файл PP, который распознается системой сайта JLCPCB с ошибкой в размещении отдельных типов компонентов. В некоторых случаях диоды меняют полярность подключения, и всегда микросхемы имеют разворот на 270 градусов.
Микросхемы нужно развернуть. Для этого заходим в xls файл PP и меняем угол расположения в столбце ROTATION у всех микросхем,отнимая от текущего значения 270 градусов. Таким образом, например, если первоначально был указан угол 90, отнимая от него 270 получаем исходное значение 180 градусов.
Далее сохраняем файл РР.

После этого экспортируем Gerber-ы и сверловку в отдельную папку, затем архивируем ее и переходим на сайт для загрузки задания на производство.
После загрузки архива с гербер файлами внизу страницы нужно указать, какую сторону будем собирать

Далее загружаем ВОМ и PP файлы следуя инструкциям. Начинается самый интересный этап ;)
открывается окно подбора компонентов

Как видим на примере первых двух позиций в списке, это детали из расширенного перечня, за который нужно доплачивать.
В данном случае, легко можно подобрать замену. Нажимаем на лупу возле первого из Extended Part

Тут следует сказать, что поиск по ключевому слову 2n7 не принесет результатов, так как в базе производителя такой конденсатор будет значится как 2.7n. К нашему сожалению, поиск даже по номинулу 2.7нФ не дает результата, потому методом проб и ошибок выбираем близкий номинал из списка Basic Part Оnly. Отыскался конденсатор 2,2нФ COG, что меня вполне устроило.
Таким же образом находим замену резистору 2,7МОм. В Basic Part нашелся 3 МОМ, тоже подходит. Идем по списку далее, из подобранных автоматически проверяем напряжение керамических конденсаторов, так как если в некоторых случаях необходимо применение 100В керамики, а система предлагает вместо нее 50В.
Из интересного в списке нашлись еще 6 позиций, которые не нашлись простым подбором:

Диод в корпусе SMC используется в качестве защиты от переплюсовки, потому на сайте https://lcsc.com в разделе диоды методом проб и ошибок ищем любой диод в аналогичном корпусе, чтобы он был в Basic Part. Например S36.

Переходим к транзисторам NXP общего применения: BC817, BC807. Данные позиции есть, но как Extended Part. Согласитесь, доплачивать 6 долларов за такую ерунду смысла нет, потому на том же сайте в параметрическом поиске находим на замену самые дешевые транзисторы в аналогичном корпусе:

В моем случае достаточно напряжения в 25В, и я выбрал самый дешевый в базе - S8550.
С BC817 NPN поступаем так же. (SS8050)

Вместо SS26 мне подошел SS14.
Со стабилитроном дело обстояло сложнее, как я не старался- не смог найти нужный в Basic Part, и в итоге рассудил, что я могу потратить 10 минут и впаять десяток другой диодов самостоятельно. Осталось решить, стоит ли устанавливать IR4427. В данном проекте это самая дорогая микросхема, которая значительно повлияет на конечную стоимость. Так как у меня к тому же есть в наличии около 50 штук IR4427, я отказался от их установки на производстве.

В итоге, подходим к завершению работы, нажимаем NEXT и выходим в итоговое окно заказа:

Окно с внешним видом платы интерактивное, можно перемещать и увеличивать внешний вид. На нем проверяем правильность установки микросхем и элементов, полярность которых имеет значение. Слева так же можно видеть текущую стоимость выполнения заказа. 27,39 доллара. Если все ок - нажимаем SAVE TO CART и задание попадает в корзину. С этого момента можно редактировать только количество плат в заказе.

Вот так, достаточно просто и быстро можно заказать автоматический монтаж мелочеки на платы. Конечно, данный сервис не является идеальным, иногда на плотном монтаже видны следы ручной коррекции, не все полностью идеально, однако это сполна компенсируется привлекательной стоимостью и значительной экономией времени.

P.S. Пайка выполняется методом оплавления в печи, паяльная паста наносится дозатором (не через трафарет), паяется по технологии lead-free пайки. Паяльная паста наносится только на площадки, на которые будут устанавливаться элементы.
 

*** Прошло 3 недели и я получил свои платы.

Теги:

• DipTrace
• PCB