В любой компании, занимающейся разработкой электроники в России регулярно поднимаются два вопроса, которые приводят к жарким холиварам: как паять прототипы и где запускать серийное производство. Ответ на каждый вопрос, по сути, сводится к выбору между аутсорсом либо производству собственными силами. В статье описывается личный опыт обустройства лаборатории для прототипирования единичных экземпляров и мелкосерийного производства электроники собственной разработки. Возможно, кому то он окажется полезен при построении собственного свечного заводика.
Чтобы статья получилась максимально практичной в ней будут приводиться ссылки на поставщиков оборудования, которое используется нами. Не сочтите за рекламу.
Прототипирование единичных плат при разработке
Начинали с типичного набора: паяльник плюс фен. Паста наносилась на плату ручным дозатором, электронные компоненты расставлялись пинцетом, после чего вся плата прогревалась феном. Результат получался крайне нестабильный: каждая 2-ая — 3-ья плата оказывалась нерабочий по причине: залипух, непропаев и перегретых микросхем. Вызвано это было двумя проблемами:
- ручное дозирование паяльной пасты обладало крайне низкой повторяемостью (по причине человеческого фактора). Трафарет использовать возможности не было в силу частого применения микросхем c шагом 0.4-0.5мм и smd-компонентов в корпусах 0402 и 0201.
- прогрев платы феном приводил к тому, что прежде чем пады микросхем нагревались до нужной температуры (температуры оплавления припоя), сама микросхема разогревалась на несколько десятков градусов выше этой самой температуры оплавления.
В итоге, проблема была решена покупкой следующего оборудования:
- прецизионный вакуумный дозатор паяльной пасты ND-350;
- компрессор воздушный безмасляный bambi PT24;
- нижний подогреватель платы НП-24 с регулятором термопрофиля ТП 1-10кд;
- сопла для дозатора;
- микроскоп SE400-Z;
После этого монтаж прототипов свелся к следующей последовательности:
- компрессором подается 2 Атм на дозатор;
- дозатором наносится паяльная паста на контактные площадки;
- пинцетом (в ручную) расставляется SMD-мелочевка, а вакуумным пинцетом в составе дозатора расставляются микросхемы (QFN и BGA в том числе). При расстановке задействуется микроскоп.
- после этого плата с нанесенной паяльной пастой и расставленными компонентами переносится на подогреватель плат;
- на плату устанавливается датчик температуры;
- на ПК, к которому подключен регулятор температуры запускается графическая утилита редактирования термопрофиля с который и запускается процесс нагрева и охлаждения подогревателя плат по заданному термопрофилю;
В итоге, на порядки удалось снизить количество случаев непропая/залипух/перегрева. Соответственно, выросла повторяемость. Уже не гадаем, затаив дыхание, заработает спаянная плата или нет.
Достигнутые технологические нормы монтажа:
- SMD-мелочевка вплоть до 0201;
- микросхемы QFN/LQFP с шагом вплоть до 0.4 мм;
- BGA микросхемы с шагом вплоть до 0.8 мм;
Пример нанесения пасты на футпринты 0201 и QFN-микросхему с шагом 0.5мм (нижняя на фото):
Учет и хранение электронных компонентов
Помимо собственно монтажа, при разработке электроники и ее прототипировании довольно головоломным является вопрос учета и хранения электронных компонентов. Для прототипирования, как правило, закупаются компоненты в количествах 2-10-100 штук, которые приходят в обрезках лент и в пакетиках. Если вы работаете над разработкой нескольких устройств, то номенклатура компонентов, необходимых для монтажа может достигать сотен наименований. И если у вас не организован учет и хранение компонентов, то монтаж прототипа устройства сводится к следующей неприглядной картине: монтажник обкладывается коробками, в которых лежат десятки пакетиков с различными компонентами и при расстановке компонентов на плату, монтажник раз за разом перебирает пакетики в поисках нужного компонента. Не стоит даже заикаться о производительности труда при таком подходе.
Необходимо вводить учет и хранение компонентов, чтобы в любой момент времени вы знали есть ли у вас такой-то компонент, в каком количестве (хотя бы приблизительно) и где его взять. Чем меньше времени занимает на поиск компонента, тем лучше.
Учет мы начинали с excel файла. После этого запилили простое серверное приложение. Веб-интерфейс его выглядит следующим образом:
По сути, простая табличка с возможностью одновременно поиска по каждому полю. Преимуществ перед excel-файлом два:
- поиск одновременно по нескольким полям. Например, нужно найти какой-нибудь конденсатор емкостью 0.1uf и в корпусе 0402 с температорой от -40;
- доступность с любого ПК/смартфона; Бывает полезно, когда возникает необходимость узнать наличие компонента, а вы не в офисе;
На бэке обычный Postgresql с двумя-тремя таблицами. Пишется на коленке за пару дней. Если кому-то будет интересно, — выложу наше поделие на github.
Как хранить компоненты? Первым делом на ум приходят кассетницы:
Но они бывают не очень удобны для SMD-рассыпухи. Гораздо бОльшая плотность хранения достигается, если расскадывать SMD-рассыпуху в пустые SMD-книги:
При должной дисциплине, если все посылки с компонентами сразу же расскладывать по книжкам и кассетницам, и сразу же вносить в базу, то разбуди вас ночью вы сможете сказать, есть ли у вас в наличии stm32f103cbt6 и сколько их осталось.
Эргономика
Не бойтесь экспериментировать с расстановкой. Например так:
И последнее: при разработке не экономьте на вытяжке. Дышать формальдегидами не полезно для здоровья. Самая дешевая локальная вытяжка стоит в пределах 1-2 зарплат монтажника.
Мелкосерийное производство
Наиболее распространенное мнение по поводу того, где дешевле производить электронику, — в Китае. Но если быть более точным, то там дешево обходится массовое производство: тысячи и десятки тысяч изделий.
Если же речь идет о десятках-сотнях устройств, то издержки связанные с логистикой и растаможкой (ввозить готовые устройства дороже, чем комплектующие) становятся заметными и очевидность ответа на вопрос снижается. К примеру, популярный лоу-костер jlcpcb.com предлагает такие тарифы.
На первый взгляд все очень красиво, $0.0015 за точку пайки, но если копнуть глубже, то выясняется, что все компоненты у них делятся на две группы: «обычные» и «не обычные». Обычные уже заряжены в фидеры на сборочных линиях и их установка действительно стоит те самые доли цента. Но если в вашей плате есть «не обычные» компоненты, которые нужно в ручную заряжать в фидеры, то каждая такая операция обойдется вам уже в $3 за компонент. При размещении заказа вы так же можете заметить, что цены на компоненты заметно выше, чем если бы вы их приобрели на «их» складе — lcsc.com. Вы можете поискать другую производственную компанию, но навряд ли вы найдете что-то более дешевое, особенно, если вам нужно спаять 10-100 плат.
В итоге, мы долгое время заказывали платы с частичным монтажом в Китае. Недостающие компоненты паяли сами. И тут возникала дилемма: либо паять самим и тратить на это время, либо заказывать мелкосерийный монтаж на аутсорсе, который либо обходился дорого (компании по SMD монтажу), либо возникали вопросы к качеству (подслеповатый дедушка с феном).
В итоге, эта проблема долгие годы висела незакрытым гештальтом. Постоянно присматривался к бюджетным (читай Китайским) SMD-установщикам. Выбор сильно ограничивался, поскольку нам нужна была точность хотя бы 0402 и крайне желателен был интегрированный автоматический дозатор пасты. Одно время почти решились на покупку VP2800HP.
Но в самый последний момент наткнулись на нелицеприятный отзыв. В добавок к этому постоянно сталкивался с отзывами на форумах, что Китайцы, получив деньги за станок резко теряли к вам интерес и у людей возникали вопросы с тех. поддержкой.
В итоге, станком мы обзавелись только когда появился отечественный станок Сатурн-Атлас, заткнувший за пояс по соотношению цена/качество и Китай, и многие западные дорогие станки, такие как Mechatronika M10V.
Заявленные Сатурном характеристики (вплоть до 0201 и QFN-0.4мм) казались нереальными при такой стоимости (990к руб со встроенным дозатором паяльной пасты). Но потребность в станке уже настолько назрела, что все-таки внесли аванс (на свой страх и риск) за станок и стали ждать поставки. Спустя 4 месяца его доставили в упакованном виде:
Спустя две недели приехал инженер пуско-наладки, 4 дня сборки станка и обучения работе на нем получили вот такого красавца в работе:
К большому облегчению, станок соответствует всем заявленным характеристикам: 0201 и QFN-0.4мм (включая нанесение паяльной пасты!):
Еще одной особенностью является стоимость фидера — 4.5к рублей. У многих других производителей установщиков SMD-компонентов стоимость питателей гораздо выше. Что в итоге приводит к тому, что полный комплект питателей порой стоит как сам станок. В итоге, станок с дозатором, с НДС, с пусконаладкой, с 16-ью питателями обошелся в 1.1 млн. Осталось докупить оставшиеся ~40 питателей.
- электроника
- производство
- производство электроники
Источник: habr.com
Как мне начать бизнес по производству печатных плат?
Очень низкий коэффициент капиталоемкости в индустрии печатных плат влечет за собой необходимость огромных инвестиций и высоких процентных расходов. Таким образом, рентабельность — это проблема. Производители не могут инвестировать в новое оборудование, большая часть которого импортная.
Сколько стоит изготовление печатной платы?
В целом стоимость производства печатной платы будет стоить от 10 до 50 долларов за доску. Фактическая цена будет определяться производителем и может быть выше или ниже в зависимости от компонентов, размера и типа используемого материала.
Что такое процесс изготовления печатных плат?
Создание стека слоев печатной платы с помощью ламинирование (нагрев и прессование) картонных материалов при высоких температурах. . Сверление отверстий для монтажных отверстий, сквозных штифтов и переходных отверстий. Травление или удаление излишков меди с поверхностного слоя (слоев) для выявления следов и контактных площадок. Покрытие отверстий для штифтов и сквозных отверстий.
Сколько компаний по производству печатных плат в Индии?
15 ведущих производителей печатных плат в Индии
1 | AThttps://alloya.ru/kak-mne-nachat-biznes-po-proizvodstvu-pechatnykh-plat» target=»_blank»]alloya.ru[/mask_link]Бизнес план по производству платПечатные платы — электронное сердце любого современного гаджета. Представляет собой пластину из диэлектрика с электроповодящими цепями, нанесенными на поверхность этой пластины, либо внедрены внутрь ее. С помощью печатных плат соединяются все электронные компоненты между собой. Для этого выводы компонентов припаиваются к плате к монтажным площадкам или отверстиям, а за счет рисунка электроповодящих цепей компоненты взаимодействуют друг с другом. Обычно, токопроводящий рисунок на плате выполняется из фольги, а сама основа — диэлектрическая пластина — из стеклотекстолита, гетинакса. Печатные платы подразделяются на односторонние ОПП (фольга с одной стороны), двусторонние ДПП (фольга с двух сторон), многослойные МПП (получаются методом склеивания между собой нескольких ОПП или ДПП, таким образом, что внутри диэлектрической пластины размещаются несколько токопроводящих слоев с собственным рисунком). Наибольшим спросом пользуются ОПП за счет простоты изготовления и широких возможностей применения. Реже применяется ДПП, так как их изготовление в разы дороже, а эффективность, по сравнению с ОПП, не такая высокая. МПП используют в дорогих и компатных устройствах, в быту и мелкосерийном производстве практически не используется. Печатные платы: категории основы-диэлектрикаВсе листовые материалы, из которых делают печатные платы, маркируются буквенно-числовым индексом FR (flame resistant, сопротивляемость к воспламенению). Цифры от 1 до 5, после букв, указывают на качество материала. FR-1, FR-2, FR-3 — бумага, пропитанная эпоксидными спецсоставами. FR-4, FR-5 — стеклоткань и эпоксидный композит. На практике FR-1, в силу небольших эксплуатационных характеристик и боязни влажности, не используется. Однако, она крайне дешева, ее часто применяют при изготовление работающих прототипов печатных плат с небольшим жизненным циклом. FR-2 — недорогой, надежный и качественный диэлектрик, платы из этого материала получили широкое применение при изготовлении бытовой техники и крупносерийном производстве печатных плат. FR-4 используют при производстве промышленного оборудования и мелкосерийном (штучном) изготовлении ПП. Печатные платы: методы изготовленияПринципиальные способы изготовления печатных плат можно разделить на два больших типа — аддитивные(от латинского additio -прибавление) и субтрактивные (от латинского subtratio—отнимание). В первом случае различными способами на основе будущей печатной платы формируются электроповодящий рисунок (чаще химическим способом) через специальную маску. Во втором случае — на пластину-диэлектрика наносится листовая фольга, затем, поверх формируется маска будущей схемы и с помощью различных способов (лазер, химическое травление, механическое удаления) удаляются ненужные участки фольги. В промышленном производстве, обычно, используют комбинированные способы. Таким образом достигается минимизация себестоимости изготовления печатных плат. Также, с прогрессом в области использования лазерных технологий, все чаще начали использовать промышленные лазерные установки прототипирования. Но, какая бы установка не была выбрана для организации собственного бизнеса, все они высокоавтоматизированы и участие человека в процессе изготовления печатных плат сводится к контролю параметров работы установки и своевременному их корректированию. Постобработка одинакова для плат, произведенных любым способом — это электротест (проверка всех контактных площадок и рисунка на токопроводимость), нанесение паяльной маски и маркировки. Для расширения бизнеса можно освоить шеф-монтаж компонентов на печатные платы и изготовление технической документации, что позволяет заказчикам получать полностью готовое изделие. Открываем производство печатных плат: организация бизнеса, необходимое оборудованиеМинимальная площадь для открытия производства или цеха по изготовлению печатных плат — 80 м², без учета складской площади. Большинству оборудования необходимо трехфазное электропитание 380В, а химическое оборудование, где происходит слив активных растворов, требует использование специальных канализационных стоков. Поэтому целесообразнее открывать подобное производство в промышленных кластерах или зонах. Общий перечень требований к промышленному помещению:
Как правило, комплект промышленного оборудования, устроенный правильным образом с периодическим проведением технического обслуживания согласно регламенту, способен работать в две смены без сбоев ~10 лет. Промышленное оборудование для производства печатных включает в себя:
Минимальная стоимость организации подобного производства «под ключ» — от 350 тысяч рублей (начальное оборудование) до 30 миллионов рублей (многопрофильное оборудование). Также необходимо выделить 600 тысяч рублей на сырье для начального производства — основы плат, химические растворы, фольга, медь и прочее. Выбор комплекта оборудования зависит от множества параметров самого производства, также от планируемого объема и удовлетворения спроса. Производство в небольших объемах требует недорогое оборудование, которое способно удовлетворить спрос на оперативное и краткосрочное исполнение простых заказов. Качество и точность плат, изготовленных на таком оборудование, удовлетворит простых или частных заказчиков, которым необходимо не более 500 плат в год. Также существует возможность организовать предприятие, которое будет работать по схеме контрактного производства (массовое производство печатных плат для крупного заказчика с соблюдением технологического цикла и контроля качества со стороны заказчика). Конечно, подобное производство требует значительных капиталовложений, так как, участие бизнеса в этой нише требует яркого конкурентного отличия, в первую очередь от юго-восточного сектора рынка (Тайвань, Китай, Индия и т.п.), следовательно, оборудование должно быть дорогим и высококлассным. Профессионализм кадров в России, что также является конкретным преимуществом, гарантируется нам высокой степенью подготовки специалистов в местных ВУЗах радиоэлектроники. Следовательно, контрактное производство печатных плат, при наличии специалистов и хорошего оборудования, это не фантазия, а вполне готовый бизнес-план для подобного предприятия. Ведь мировой объем контрактного производства превышает 40 миллиардов долларов в год и явного региона-лидера в этой отрасли нет. Одинаково эффективно функционируют предприятия как в Китае, так и в Европе. Это связано не только с унификацией производства, но и качеством изготовления. Поэтому у российских предприятий, организуемых под контрактное производство, есть все шансы успешно влиться и функционировать в этой нише. Персонал и прочие моменты данного бизнесаГлавное при организации подобного бизнеса — четкое знание и представление процессов. Без знаний участие в данном бизнесе возможно лишь в форме соинвестирования. И никакая статья с бизнес-идей не изменит ситуации. Поэтому предполагается, что организатор знает все особенности и тонкости, понимает какое оборудование ему необходимо, а также какие специалисты нужны на предприятии. В цехе, специализирующемся на мелкосерийном производстве, будет достаточно 4 операторов-универсалов, следящих за изготовлением печатных плат. Также необходим специалист по контролю качества и начальник производства. Разнорабочие-грузчики, бухгалтера, маркетолог, секретарь и уборщицы могут быть привлечены по договору-подряду по мере необходимости. Расширение бизнеса возможно за счет организации дочерних производств электроники и электронных устройств, где потребность в печатных платах будет удовлетворять основное производство. При правильной организации бизнеса и выборе направления производства — окупаемость достигается через 1-2 года. Смотрите также похожие бизнес-идеи:
Специально для hobiz.ru Источник: oroalbero.ru Загрузка ... |