[KiCad] KiCad a sprawa Chińska
: środa 27 gru 2017, 21:21
Witam.
W tym małym poradniku chciałbym wam przedstawić opis jak przygotować pliki wynikowe projektu PCB z programu KiCad oraz jak zamówić wykonanie ich na przykładzie producenta ALLPCB.com (z RPC).
Przygotowanie plików
Jeśli mamy już gotowy projekt oraz sprawdzony pod względem błędów projektowych, zarówno narzędziem ERC (na poziomie schematu) oraz DRC (na poziomie obwodu drukowanego), możemy przygotować potrzebne pliki wyjściowe, by taka płytka została powiercona, przycięta i wytrawiona przez jeden z wielu zakładów produkcji obwodów drukowanych.
Po sprawdzeniu projektu przechodzimy do menu Plik → Rysuj. Otworzy się okno z opcjami, za pomocą których wygenerujemy pliki przeznaczone dla fotoplotera (Rysującego światłem na wysoko-kontrastowych kliszach) z użytych w projekcie warstw, program wiertarski oraz wybierzemy ich pewne specyficzne opcje.
Pierwszą rzeczą, którą musimy wybrać to format plików wyjściowych. Każdy szanujący się zakład produkcyjny przyjmie pliki w formacie Gerber RS-274X, a taki format plików dla fotoploterów jest generowany przez program KiCad. Zatem z listy formatów wyjściowych wybieramy Gerbera i dla ułatwienia oraz porządków w plikach projektowych wpisujemy nazwę folderu. Ja wybrałem gerber, ale można nazwać w zasadzie dowolnie, np. do_produkcji.
Przyjrzyjmy się teraz opcjom. Lista po lewej stronie pozwala nam na wybór warstw jakie zostaną narysowane. Każda warstwa to oddzielny plik - taka jest ogólnie przyjęta konwencja. Mój projekt to płytka dwustronna - na obu stronach są elementy oraz ścieżki, dlatego wybrałem obie warstwy miedzi (signal layers): F.Cu oraz B.Cu. Do tego chciałbym, aby na obu stronach znalazły się opisy z obrysami elementów ułatwiającymi montaż, wobec czego wybrałem kolejne dwie warstwy opisowe (silkscreen): F.SilkS oraz B.SilkS. Chciałbym również by płytki wyglądały profesjonalnie i posiadały przykryte farbą niepotrzebne fragmenty płytki - czyli zaaplikowana z obu stron soldermaska, dlatego wybrałem też warstwy F.Mask i B.Mask. Maska ta przydaje się także podczas późniejszego lutowania i spoiwo trafia wyłącznie tam gdzie ma być, czyli na polach lutowniczych.
Ostatnią, ale nie mniej ważną warstwą jest warstwa Edge.Cuts. To na niej narysowałem sobie obrys jaki docelowo ma posiadać płytka. Warstwa ta zostanie wykorzystana jako brzegowa ścieżka frezowania (Z uwagi na zaokrąglenia płytki). W przypadku płytek prostokątnych najprawdopodobniej do cięcia zostanie wykorzystana inna, prostsza metoda: V-groove - czyli rylcowanie; a same płytki zostaną już przez zakład produkcyjny wyłamane.
W przypadku innego typu projektów można posłużyć się skróconą tabelką potrzebnych warstw:
Przejdźmy teraz do ustawień. W grupie Opcje zaznaczyłem tylko dwie z nich:
- Rysuj oznaczenia footprintów - co spowoduje, że na warstwie opisowej zostaną dodane oznaczenia elementów. Np. R1, R2, C1, itd. Warto je przedtem tak poukładać by nie nachodziły zarówno na pola lutownicze jak i na przelotki. Wierzcie Mi lub nie, ale są zakłady, które z miejsca odrzucają projekty gdzie (cyt.) "opis włazi na pady". Pamiętajcie o tym!
- Wyłącz warstwę krawędzi z pozostałych warstw - co spowoduje, że obrys płytki pojawi się tylko na warstwie Edge.Cuts. Na pozostałych warstwach by tylko przeszkadzał i z pewnością zostałby usunięty przed naświetlaniem.
Prześwit soldermaski został ustawiony na 0.1mm. Zmiany tego parametru nie wykonuje się z tego okna, lecz z menu Wymiary → Prześwit maski pól lutowniczych. Zwykle soldermaska jest większa niż pola lutownicze by je odkryć z pewnym zapasem. Tu mamy zapas 0.1mm i to z reguły wystarczy. Chyba, że ktoś robi bardziej skomplikowane projekty, np. na układach BGA lub z bardzo wąskim rozstawem pól.
Jako ostatnie należy określić pewne dodatkowe opcje związane z samymi plikami Gerber:
- Użyj sugerowanych przez Protel rozszerzeń plików - warto tą opcję włączyć, gdyż wiele producentów bez problemu je rozpoznaje i będzie mu łatwiej odnaleźć się w przysłanych plikach, jeśli poskąpimy im opisu.
- Odejmij maskę lutowniczą od warstwy opisowej - tą opcję warto również włączyć i jest ona związana z tym o czym ostrzegałem wcześniej: nie rysowaniu i pisaniu po polach lutowniczych. Opcja ta pozwala na wycięcie wszelkich opisów z pól za pomocą odkryć soldermaski. W miejscach gdzie soldermaska będzie odkrywać pola, zostaną również usunięte wszelkie elementy z warstw F.SilkS/B.SilkS. Jest to ostatnia deska ratunku dla zapominalskich.
- Format - osobiście proponuję mniejszy dla mniej skomplikowanych i mniej zagęszczonych płytek, a większy dla bardziej zaawansowanych druków.
Jak już wszystko mamy poustawiane to klikamy na przycisk Rysuj. W oknie wiadomości pokaże się log co zostało zrobione. Teraz przechodzimy do generowania plików dla wiertarki numerycznej klikając przycisk Generuj plik wierceń.
Otworzy się kolejne okno, gdzie znów będziemy mieć kilka istotnych opcji do wyboru. Folder wyjściowy, jeśli się nie skopiował z poprzedniego okna znów zmieniamy na nasz własny. Opcję Jednostki wierceń ustawiamy na Milimetry, ponieważ KiCad domyślnie generuje pliki Gerber też w milimetrach. W przypadku opcji Format zer zwykle włączam Zachowaj zera, wtedy wartości w pliku wyjściowym są jednoznaczne. Jeśli będziemy chcieli wygenerować tzw. mapę wierceń to zaznaczmy by była w formacie Gerber-a, wtedy przejrzymy ją razem z innymi warstwami w przeglądarce plików Gerber, co pozwoli nam na jej porównanie z warstwami i optymalizacje użytych otworów, gdyby się okazało, że popełniliśmy jakiś błąd w ustawieniach otworów na płytce.
W przypadku stosowania dwóch typów otworów w projekcie: otwory w polach lutowniczych i przelotkach z warstwą miedzi (PTH) oraz otwory montażowe bez miedziowania (NPTH) to program wygeneruje dwa odrębne pliki wierceń. Niektórzy producenci wolą jednak by plik wierceń zawierał dane o obu zestawach wierceń. W takim przypadku zaznaczamy opcję Połącz otwory PTH i NPTH w jednym pliku. Jeśli nie ustawiliśmy punktu zerowego wierceń w projekcie to Punkt zerowy wierceń pozostawiamy jako Bezwzględny. Zaznaczenie tej opcji powinno być poprzedzone również zaznaczeniem podobnej opcji w poprzednim oknie. Inaczej pliki Gerber i wierceń nie będą się zgadzać i może to być trudny orzech do zgryzienia dla producenta by je potem dopasowywać/wyrównać.
Mając już wszystko poustawiane klikamy:
- Plik wierceń - by program utworzył właściwe pliki wierceń - jest to wymagana akcja!
- Mapa wierceń - by program utworzył mapę wierceń. Nie każdy producent wymaga tego pliku i wystarcza mu sam plik wierceń.
- Raport wierceń - by program utworzył raport tekstowy z nazwami warstw, listą użytych narzędzi (rozmiarów wierteł) oraz liczbą otworów. Warto ten plik wygenerować i przesłać. W przypadku projektów z większą ilością warstw jest to nawet wymagane, bo w nim znajduje się opisany również stos warstw.
To w zasadzie minimalny zestaw plików potrzebnych dla producenta. Ja ze swojej strony polecam jeszcze wygenerowanie obrazu 3D płytki bez modeli elementów z obu stron. Wtedy producent będzie wiedział jakie są nasze intencje, gdyby wystąpił jakiś problem z plikami Gerber i wierceń (A mogą1) się zdarzyć! Zwłaszcza jak poprzestawiamy opcje lub skorzystamy z wersji deweloperskich programu KiCad). Dodatkowo w formie pliku PDF warto wygenerować rysunek obrysu z naniesionymi liniami wymiarowymi.
Sprawdzenie plików
Aby być pewnym co właściwie wygenerowaliśmy uruchommy program GerbView (lub inny do przeglądania plików Gerber). I w nim wczytajmy wszystkie pliki Gerber oraz pliki wierceń. Będziemy mogli sprawdzić, czy warstwy są odpowiednio ułożone względem siebie (Warto częściowo je włączać lub wyłączać bo są one ułożone w stos i przykrywają się nawzajem) i czy mapa wierceń oraz same owierty pasują do siebie.
Jak jesteśmy pewni co do poprawności plików Gerber - nie zauważyliśmy niczego co by odbiegało o projektu - to wszystkie pliki należy spakować w jedno archiwum i możemy przystąpić do zamawiania.
To co pandy lubią najbardziej...
Pora teraz okiełznać składanie zamówień. Mój wybór padł na wykonawcę ALLPCB, który ostatnio ma ciekawą promocję. Uruchamiamy przeglądarkę i wpisujemy adres http://allpcb.com/. Od razu zaatakuje nas skrócony formularz wyceny, ale my go pominiemy, gdyż najpierw dokonamy rejestracji konta w portalu zamówień. Dokonamy tego klikając mały link w prawym górnym rogu Join in. Program poprosi o kilka danych: adres e-mail, hasło jakie sobie wymyślimy, oraz kod weryfikacyjny captcha. Gdy pola te już wypełnimy klikamy na Create Account i przechodzimy dalej.
Po utworzeniu konta i zalogowaniu się do serwisu zamówień odnajdujemy link Delivery adress (na dole z lewej strony), gdzie wpisujemy adres(y) gdzie nasze płytki mają przychodzić. Ja mam dodane dwa adresy: domowy oraz firmy w której pracuję. Przy zamówieniach będziemy mogli wybrać pod jaki adres zostanie nadana paczka.
Oczywiście musimy podać informacje zgodne z prawdą, gdyż w przypadku przekroczenia magicznych granic kwoty zamówienia, może być nam naliczone cło oraz podatek VAT. Podanie nieprawdziwych danych będzie skutkować odesłaniem paczki z powrotem, co wiązać się będzie ze sporymi nawet stratami.
Gdy sprawy formalne mamy już za sobą przystępujemy do zamawiania. Klikamy w link na górze strony: Instant Quote, po czym zostaniemy przeniesieni do formularza gdzie musimy wprowadzić podstawowe informacje:
W poszczególnych polach wpisujemy/wybieramy:
1. W jaki sposób mają nam przyjść płytki: pojedyncze sztuki, panel jaki sami zrobimy, czy panel jaki zrobi za nas ALLPCB.
2. Na jakim materiale chcemy mieć te płytki. Standardowo będzie to laminat epoksydowo-szklany FR-4. Płytki na podłożu ALU robi się dla diod LED lub sterowników mocy i są to wyłącznie płytki jednostronne!
3. Największe wymiary płytki w osi Y i X (Najpierw wysokość!). U mnie wymiar X obejmował wypustki, więc taki zostanie wpisany i zaokrąglony do 1mm.
4. Ilość sztuk. Dla prototypów z reguły wpisuje się 5 lub 10 szt. Nie można zamówić mniej niż 5.
5. Ilość warstw. Ja wybrałem dwie bo moja płytka jest dwustronna.
6. Ilość projektów w jednym pliku. Z reguły będzie to jeden projekt, chyba, że tworzymy panel z kilkoma projektami. Oczywiście wtedy będą naliczone większe opłaty.
7. Grubość laminatu. Standardowa grubość to 1.6mm. Inne grubości będą dodatkowo płatne.
8. Minimalne odstępy w milsach. 6 milsów (0.15mm) to i tak dość wyśrubowana wartość jak na amatorskie płytki, zatem jeśli jesteśmy pewni, że nie mamy mniejszych zostawiamy jak jest.
9. Minimalny rozmiar otworów przelotek i w polach lutowniczych. W moim projekcie najmniejszy otwór to 0.5mm dla przelotki, zatem mieszczę się w domyślnych.
10. Kolor soldermaski. Domyślnie zielony, bo tak się przyjęło - nie wiem dlaczego.
11. Kolor opisu. Domyślnie biały. Ważne jest by kolory opisu oraz soldermaski były w miarę kontrastowe. Ustawienie takich samych kolorów nie przejdzie.
12. Wykończenie pól, czyli cynowanie. Możemy wybrać proces HASL (cynowanie z wyrównaniem na gorąco) zarówno cyną ołowiową (Lead) lub bezołowiową (LeadFree), złocenie chemiczne (całej płytki!) oraz OSP (pokrycie miedzi powłoką organiczną do czasu lutowania).
13. Czy w przypadku złocenia, chcemy by krawędzie płytki zostały fazowane - przydatne gdy robimy złącza krawędziowe na płytkach wtykane w sloty (jak w kartach do komputerów PC).
14. Traktowanie przelotek. Sposób potraktowania przelotek i tak wynika z plików Gerber więc tu zostawiamy jak jest.
15. Rodzaj testu elektrycznego. Obecnie każda płytka jest testowana za darmo na maszynie szpikowej.
16. Grubość miedzi. 1oz oznacza 35um, 2oz oznacza 70um. Jest jeszcze 0.5oz, ale nie ma tego w ofercie dla prototypów.
17. Kontrola impedancji. W przypadku płytek amatorskich nie przeprowadzamy tej kontroli. Chyba, że robimy coś dla szybkich sygnałów.
Po wprowadzeniu/ustawieniu odpowiednich danych w prawej części ukaże się wstępna wycena produkcji płytki. Każda ponadstandardowa opcja będzie dodatkowo płatna. Zmiany cen są pokazywane na bieżąco więc możemy w kreatorze zmieniać parametry i sprawdzać czy nam to pasuje. Nie zapomnijmy wybrać kraju docelowego wysyłki i przewoźnika. Obecnie wysyłki TNT do Polski do 1kg są darmowe, ale może się to zmienić, co znacznie obciąży nas kosztami. Standardowa cena przesyłki kurierskiej do Polski to ok. 50USD. Pamiętajmy o tym...
Jeśli mamy jakieś uwagi co do produkcji płytki to możemy dodatkowo wpisać je w pole tekstowe. Oczywiście obowiązuje język angielski lub chiński (jeśli ktoś zna).
Gdy cena jest dla nas akceptowalna przy założonych parametrach klikamy Add to Cart.
Formularz zmieni się w koszyk z dodanym pre-orderem i zostanie wyświetlone okno gdzie będziemy mogli dodać swoje wygenerowane pliki - najlepiej w formie archiwum. Zaznaczamy zatem, że przesyłamy pliki Gerber. Za pomocą "ptaszków" zaznaczamy jakich plików z rysunkami warstw można się spodziewać w archiwum: warstwy miedzi, soldermaski, warstwy opisowe, warstwa z obrysem oraz pliki wiertarskie. Sam plik dodajemy klikając na znaczek "+".
Jeśli mamy jeden projekt i chcemy sfinalizować zakup to wystarczy kliknąć Submit order now. Zostaniemy przeniesieni do okna gdzie będzie można wybrać adres dostawy z małym podsumowaniem, gdzie możemy uzyskać informacje o planowanym wykonaniu i terminie otrzymania przesyłki. Gdy wszystko już ustalimy to klikamy na Check Out.
Zostaniemy przeniesieni do okna z płatnością - z reguły przez serwis PayPal - gdzie zapłacimy zakładaną kwotę, plus prowizję dla pośrednika płatności. Nasze zamówienie powinno się pojawić na liście zamówień w naszym profilu ze statusem Auditing. Oznacza to, że ktoś w ALLPCB przejrzy nasze pliki.
Teraz pozostaje tylko śledzić proces przetwarzania zamówienia. Po podjęciu produkcji status zmieni się na Fabricating i w szczegółach można nawet śledzić sam proces powstawania płytki co do minuty rozwijając listę Flow Progress!
Gdy nasza płytka będzie już gotowa status zmieni się w Completed. Po zleceniu przesyłki w nagłówku będzie można znaleźć numer przesyłki by móc ją śledzić.
Ponieważ opis był pisany później to moje płytki już dawno były dostarczone. Tu możecie zobaczyć jak finalnie wyglądały:
Gotowe płytki przyjdą zapakowane w firmowym pudełku razem z rachunkiem pod podany adres. Co więcej często dostaniecie jeszcze 1 lub dwie gratis.
Na zakończenie
Już dwa razy zamawiałem płytki z ALLPCB. Nie było z nimi żadnego problemu typu rozmyty opis, złe przycięcie czy przesunięcie otworów2). Ponieważ były to niskie kwoty zamówień nie było też żadnych problemów celnych i dodatkowych opłat podatkowych. Płytki zostały zrobione w ciągu 24 godzin. Wysyłka jest zwykle realizowana dzień później - czasu chińskiego - po wyprodukowaniu płytek, a czas przesyłki nie przekroczył tygodnia. Na chwilę obecną jest to dość szybka i konkurencyjna oferta w stosunku do ofert i czasu realizacji nawet najtańszego polskiego producenta prototypów.
A Wy? Jeszcze chcecie męczyć się z żelazkiem?
1. Znany jest błąd programu, gdzie przy wybranym innym punkcie zerowym współrzędnych na tzw. osi zewnętrznej, łuki mogą być rysowane niepoprawnie. Dlatego warto skontrolować Gerbery przed wysyłką.
2. Przy drugim zamówieniu pola lutownicze z otworami zostały nieco powiększone z nieznanych mi przyczyn. Podobno chińscy producenci często tak robią. Dlatego przy płytkach z strefami wypełnień warto zwiększyć nieco prześwit takich stref.
3. Ceny na zrzutach różnią się, gdyż zrzuty był robione w różnym czasie przy różnych zamówieniach. Jeszcze się Mi się nie zdarzyło, by dokonano zmiany ceny w trakcie audytu zamówienia. Aczkolwiek taka sytuacja może się zdarzyć.
W tym małym poradniku chciałbym wam przedstawić opis jak przygotować pliki wynikowe projektu PCB z programu KiCad oraz jak zamówić wykonanie ich na przykładzie producenta ALLPCB.com (z RPC).
Przygotowanie plików
Jeśli mamy już gotowy projekt oraz sprawdzony pod względem błędów projektowych, zarówno narzędziem ERC (na poziomie schematu) oraz DRC (na poziomie obwodu drukowanego), możemy przygotować potrzebne pliki wyjściowe, by taka płytka została powiercona, przycięta i wytrawiona przez jeden z wielu zakładów produkcji obwodów drukowanych.
Po sprawdzeniu projektu przechodzimy do menu Plik → Rysuj. Otworzy się okno z opcjami, za pomocą których wygenerujemy pliki przeznaczone dla fotoplotera (Rysującego światłem na wysoko-kontrastowych kliszach) z użytych w projekcie warstw, program wiertarski oraz wybierzemy ich pewne specyficzne opcje.
Pierwszą rzeczą, którą musimy wybrać to format plików wyjściowych. Każdy szanujący się zakład produkcyjny przyjmie pliki w formacie Gerber RS-274X, a taki format plików dla fotoploterów jest generowany przez program KiCad. Zatem z listy formatów wyjściowych wybieramy Gerbera i dla ułatwienia oraz porządków w plikach projektowych wpisujemy nazwę folderu. Ja wybrałem gerber, ale można nazwać w zasadzie dowolnie, np. do_produkcji.
Przyjrzyjmy się teraz opcjom. Lista po lewej stronie pozwala nam na wybór warstw jakie zostaną narysowane. Każda warstwa to oddzielny plik - taka jest ogólnie przyjęta konwencja. Mój projekt to płytka dwustronna - na obu stronach są elementy oraz ścieżki, dlatego wybrałem obie warstwy miedzi (signal layers): F.Cu oraz B.Cu. Do tego chciałbym, aby na obu stronach znalazły się opisy z obrysami elementów ułatwiającymi montaż, wobec czego wybrałem kolejne dwie warstwy opisowe (silkscreen): F.SilkS oraz B.SilkS. Chciałbym również by płytki wyglądały profesjonalnie i posiadały przykryte farbą niepotrzebne fragmenty płytki - czyli zaaplikowana z obu stron soldermaska, dlatego wybrałem też warstwy F.Mask i B.Mask. Maska ta przydaje się także podczas późniejszego lutowania i spoiwo trafia wyłącznie tam gdzie ma być, czyli na polach lutowniczych.
Ostatnią, ale nie mniej ważną warstwą jest warstwa Edge.Cuts. To na niej narysowałem sobie obrys jaki docelowo ma posiadać płytka. Warstwa ta zostanie wykorzystana jako brzegowa ścieżka frezowania (Z uwagi na zaokrąglenia płytki). W przypadku płytek prostokątnych najprawdopodobniej do cięcia zostanie wykorzystana inna, prostsza metoda: V-groove - czyli rylcowanie; a same płytki zostaną już przez zakład produkcyjny wyłamane.
W przypadku innego typu projektów można posłużyć się skróconą tabelką potrzebnych warstw:
Kod: Zaznacz cały
Typ obwodu Potrzebne warstwy (minimum)
----------------------------------------------------------------------
Jednostronny z el. B.Cu, B.Mask, F.SilkS, Edge.Cuts
przewlekanymi na górze
Jednostronny z el. F.Cu, F.Mask, F.SilkS, Edge.Cuts
SMD na stronie górnej
Jednostronny z el. B.Cu, B.Mask, B.SilkS, Edge.Cuts
SMD na stronie dolnej
Jednostronny z el. B.Cu, B.Mask, F.SilkS, B.SilkS, Edge.Cuts
przewlekanymi na górze
i SMD na dole
Jednostronny z el. F.Cu, B.Cu, F.Mask, B.Mask, F.SilkS, Edge.Cuts
przewlekanymi na górze
i SMD na górze
Dwustronny F.Cu, B.Cu, F.Mask, B.Mask, F.SilkS, B.SilkS
Edge.Cuts
Wielostronny F.Cu, B.Cu, wszystkie wykorzystane In1.Cu do
In16.Cu, F.Mask, B.Mask, F.SilkS, B.SilkS
Edge.Cuts, plik z opisem stosu warstw(!)
Przejdźmy teraz do ustawień. W grupie Opcje zaznaczyłem tylko dwie z nich:
- Rysuj oznaczenia footprintów - co spowoduje, że na warstwie opisowej zostaną dodane oznaczenia elementów. Np. R1, R2, C1, itd. Warto je przedtem tak poukładać by nie nachodziły zarówno na pola lutownicze jak i na przelotki. Wierzcie Mi lub nie, ale są zakłady, które z miejsca odrzucają projekty gdzie (cyt.) "opis włazi na pady". Pamiętajcie o tym!
- Wyłącz warstwę krawędzi z pozostałych warstw - co spowoduje, że obrys płytki pojawi się tylko na warstwie Edge.Cuts. Na pozostałych warstwach by tylko przeszkadzał i z pewnością zostałby usunięty przed naświetlaniem.
Prześwit soldermaski został ustawiony na 0.1mm. Zmiany tego parametru nie wykonuje się z tego okna, lecz z menu Wymiary → Prześwit maski pól lutowniczych. Zwykle soldermaska jest większa niż pola lutownicze by je odkryć z pewnym zapasem. Tu mamy zapas 0.1mm i to z reguły wystarczy. Chyba, że ktoś robi bardziej skomplikowane projekty, np. na układach BGA lub z bardzo wąskim rozstawem pól.
Jako ostatnie należy określić pewne dodatkowe opcje związane z samymi plikami Gerber:
- Użyj sugerowanych przez Protel rozszerzeń plików - warto tą opcję włączyć, gdyż wiele producentów bez problemu je rozpoznaje i będzie mu łatwiej odnaleźć się w przysłanych plikach, jeśli poskąpimy im opisu.
- Odejmij maskę lutowniczą od warstwy opisowej - tą opcję warto również włączyć i jest ona związana z tym o czym ostrzegałem wcześniej: nie rysowaniu i pisaniu po polach lutowniczych. Opcja ta pozwala na wycięcie wszelkich opisów z pól za pomocą odkryć soldermaski. W miejscach gdzie soldermaska będzie odkrywać pola, zostaną również usunięte wszelkie elementy z warstw F.SilkS/B.SilkS. Jest to ostatnia deska ratunku dla zapominalskich.
- Format - osobiście proponuję mniejszy dla mniej skomplikowanych i mniej zagęszczonych płytek, a większy dla bardziej zaawansowanych druków.
Jak już wszystko mamy poustawiane to klikamy na przycisk Rysuj. W oknie wiadomości pokaże się log co zostało zrobione. Teraz przechodzimy do generowania plików dla wiertarki numerycznej klikając przycisk Generuj plik wierceń.
Otworzy się kolejne okno, gdzie znów będziemy mieć kilka istotnych opcji do wyboru. Folder wyjściowy, jeśli się nie skopiował z poprzedniego okna znów zmieniamy na nasz własny. Opcję Jednostki wierceń ustawiamy na Milimetry, ponieważ KiCad domyślnie generuje pliki Gerber też w milimetrach. W przypadku opcji Format zer zwykle włączam Zachowaj zera, wtedy wartości w pliku wyjściowym są jednoznaczne. Jeśli będziemy chcieli wygenerować tzw. mapę wierceń to zaznaczmy by była w formacie Gerber-a, wtedy przejrzymy ją razem z innymi warstwami w przeglądarce plików Gerber, co pozwoli nam na jej porównanie z warstwami i optymalizacje użytych otworów, gdyby się okazało, że popełniliśmy jakiś błąd w ustawieniach otworów na płytce.
W przypadku stosowania dwóch typów otworów w projekcie: otwory w polach lutowniczych i przelotkach z warstwą miedzi (PTH) oraz otwory montażowe bez miedziowania (NPTH) to program wygeneruje dwa odrębne pliki wierceń. Niektórzy producenci wolą jednak by plik wierceń zawierał dane o obu zestawach wierceń. W takim przypadku zaznaczamy opcję Połącz otwory PTH i NPTH w jednym pliku. Jeśli nie ustawiliśmy punktu zerowego wierceń w projekcie to Punkt zerowy wierceń pozostawiamy jako Bezwzględny. Zaznaczenie tej opcji powinno być poprzedzone również zaznaczeniem podobnej opcji w poprzednim oknie. Inaczej pliki Gerber i wierceń nie będą się zgadzać i może to być trudny orzech do zgryzienia dla producenta by je potem dopasowywać/wyrównać.
Mając już wszystko poustawiane klikamy:
- Plik wierceń - by program utworzył właściwe pliki wierceń - jest to wymagana akcja!
- Mapa wierceń - by program utworzył mapę wierceń. Nie każdy producent wymaga tego pliku i wystarcza mu sam plik wierceń.
- Raport wierceń - by program utworzył raport tekstowy z nazwami warstw, listą użytych narzędzi (rozmiarów wierteł) oraz liczbą otworów. Warto ten plik wygenerować i przesłać. W przypadku projektów z większą ilością warstw jest to nawet wymagane, bo w nim znajduje się opisany również stos warstw.
To w zasadzie minimalny zestaw plików potrzebnych dla producenta. Ja ze swojej strony polecam jeszcze wygenerowanie obrazu 3D płytki bez modeli elementów z obu stron. Wtedy producent będzie wiedział jakie są nasze intencje, gdyby wystąpił jakiś problem z plikami Gerber i wierceń (A mogą1) się zdarzyć! Zwłaszcza jak poprzestawiamy opcje lub skorzystamy z wersji deweloperskich programu KiCad). Dodatkowo w formie pliku PDF warto wygenerować rysunek obrysu z naniesionymi liniami wymiarowymi.
Sprawdzenie plików
Aby być pewnym co właściwie wygenerowaliśmy uruchommy program GerbView (lub inny do przeglądania plików Gerber). I w nim wczytajmy wszystkie pliki Gerber oraz pliki wierceń. Będziemy mogli sprawdzić, czy warstwy są odpowiednio ułożone względem siebie (Warto częściowo je włączać lub wyłączać bo są one ułożone w stos i przykrywają się nawzajem) i czy mapa wierceń oraz same owierty pasują do siebie.
Jak jesteśmy pewni co do poprawności plików Gerber - nie zauważyliśmy niczego co by odbiegało o projektu - to wszystkie pliki należy spakować w jedno archiwum i możemy przystąpić do zamawiania.
To co pandy lubią najbardziej...
Pora teraz okiełznać składanie zamówień. Mój wybór padł na wykonawcę ALLPCB, który ostatnio ma ciekawą promocję. Uruchamiamy przeglądarkę i wpisujemy adres http://allpcb.com/. Od razu zaatakuje nas skrócony formularz wyceny, ale my go pominiemy, gdyż najpierw dokonamy rejestracji konta w portalu zamówień. Dokonamy tego klikając mały link w prawym górnym rogu Join in. Program poprosi o kilka danych: adres e-mail, hasło jakie sobie wymyślimy, oraz kod weryfikacyjny captcha. Gdy pola te już wypełnimy klikamy na Create Account i przechodzimy dalej.
Po utworzeniu konta i zalogowaniu się do serwisu zamówień odnajdujemy link Delivery adress (na dole z lewej strony), gdzie wpisujemy adres(y) gdzie nasze płytki mają przychodzić. Ja mam dodane dwa adresy: domowy oraz firmy w której pracuję. Przy zamówieniach będziemy mogli wybrać pod jaki adres zostanie nadana paczka.
Oczywiście musimy podać informacje zgodne z prawdą, gdyż w przypadku przekroczenia magicznych granic kwoty zamówienia, może być nam naliczone cło oraz podatek VAT. Podanie nieprawdziwych danych będzie skutkować odesłaniem paczki z powrotem, co wiązać się będzie ze sporymi nawet stratami.
Gdy sprawy formalne mamy już za sobą przystępujemy do zamawiania. Klikamy w link na górze strony: Instant Quote, po czym zostaniemy przeniesieni do formularza gdzie musimy wprowadzić podstawowe informacje:
W poszczególnych polach wpisujemy/wybieramy:
1. W jaki sposób mają nam przyjść płytki: pojedyncze sztuki, panel jaki sami zrobimy, czy panel jaki zrobi za nas ALLPCB.
2. Na jakim materiale chcemy mieć te płytki. Standardowo będzie to laminat epoksydowo-szklany FR-4. Płytki na podłożu ALU robi się dla diod LED lub sterowników mocy i są to wyłącznie płytki jednostronne!
3. Największe wymiary płytki w osi Y i X (Najpierw wysokość!). U mnie wymiar X obejmował wypustki, więc taki zostanie wpisany i zaokrąglony do 1mm.
4. Ilość sztuk. Dla prototypów z reguły wpisuje się 5 lub 10 szt. Nie można zamówić mniej niż 5.
5. Ilość warstw. Ja wybrałem dwie bo moja płytka jest dwustronna.
6. Ilość projektów w jednym pliku. Z reguły będzie to jeden projekt, chyba, że tworzymy panel z kilkoma projektami. Oczywiście wtedy będą naliczone większe opłaty.
7. Grubość laminatu. Standardowa grubość to 1.6mm. Inne grubości będą dodatkowo płatne.
8. Minimalne odstępy w milsach. 6 milsów (0.15mm) to i tak dość wyśrubowana wartość jak na amatorskie płytki, zatem jeśli jesteśmy pewni, że nie mamy mniejszych zostawiamy jak jest.
9. Minimalny rozmiar otworów przelotek i w polach lutowniczych. W moim projekcie najmniejszy otwór to 0.5mm dla przelotki, zatem mieszczę się w domyślnych.
10. Kolor soldermaski. Domyślnie zielony, bo tak się przyjęło - nie wiem dlaczego.
11. Kolor opisu. Domyślnie biały. Ważne jest by kolory opisu oraz soldermaski były w miarę kontrastowe. Ustawienie takich samych kolorów nie przejdzie.
12. Wykończenie pól, czyli cynowanie. Możemy wybrać proces HASL (cynowanie z wyrównaniem na gorąco) zarówno cyną ołowiową (Lead) lub bezołowiową (LeadFree), złocenie chemiczne (całej płytki!) oraz OSP (pokrycie miedzi powłoką organiczną do czasu lutowania).
13. Czy w przypadku złocenia, chcemy by krawędzie płytki zostały fazowane - przydatne gdy robimy złącza krawędziowe na płytkach wtykane w sloty (jak w kartach do komputerów PC).
14. Traktowanie przelotek. Sposób potraktowania przelotek i tak wynika z plików Gerber więc tu zostawiamy jak jest.
15. Rodzaj testu elektrycznego. Obecnie każda płytka jest testowana za darmo na maszynie szpikowej.
16. Grubość miedzi. 1oz oznacza 35um, 2oz oznacza 70um. Jest jeszcze 0.5oz, ale nie ma tego w ofercie dla prototypów.
17. Kontrola impedancji. W przypadku płytek amatorskich nie przeprowadzamy tej kontroli. Chyba, że robimy coś dla szybkich sygnałów.
Po wprowadzeniu/ustawieniu odpowiednich danych w prawej części ukaże się wstępna wycena produkcji płytki. Każda ponadstandardowa opcja będzie dodatkowo płatna. Zmiany cen są pokazywane na bieżąco więc możemy w kreatorze zmieniać parametry i sprawdzać czy nam to pasuje. Nie zapomnijmy wybrać kraju docelowego wysyłki i przewoźnika. Obecnie wysyłki TNT do Polski do 1kg są darmowe, ale może się to zmienić, co znacznie obciąży nas kosztami. Standardowa cena przesyłki kurierskiej do Polski to ok. 50USD. Pamiętajmy o tym...
Jeśli mamy jakieś uwagi co do produkcji płytki to możemy dodatkowo wpisać je w pole tekstowe. Oczywiście obowiązuje język angielski lub chiński (jeśli ktoś zna).
Gdy cena jest dla nas akceptowalna przy założonych parametrach klikamy Add to Cart.
Formularz zmieni się w koszyk z dodanym pre-orderem i zostanie wyświetlone okno gdzie będziemy mogli dodać swoje wygenerowane pliki - najlepiej w formie archiwum. Zaznaczamy zatem, że przesyłamy pliki Gerber. Za pomocą "ptaszków" zaznaczamy jakich plików z rysunkami warstw można się spodziewać w archiwum: warstwy miedzi, soldermaski, warstwy opisowe, warstwa z obrysem oraz pliki wiertarskie. Sam plik dodajemy klikając na znaczek "+".
Jeśli mamy jeden projekt i chcemy sfinalizować zakup to wystarczy kliknąć Submit order now. Zostaniemy przeniesieni do okna gdzie będzie można wybrać adres dostawy z małym podsumowaniem, gdzie możemy uzyskać informacje o planowanym wykonaniu i terminie otrzymania przesyłki. Gdy wszystko już ustalimy to klikamy na Check Out.
Zostaniemy przeniesieni do okna z płatnością - z reguły przez serwis PayPal - gdzie zapłacimy zakładaną kwotę, plus prowizję dla pośrednika płatności. Nasze zamówienie powinno się pojawić na liście zamówień w naszym profilu ze statusem Auditing. Oznacza to, że ktoś w ALLPCB przejrzy nasze pliki.
Teraz pozostaje tylko śledzić proces przetwarzania zamówienia. Po podjęciu produkcji status zmieni się na Fabricating i w szczegółach można nawet śledzić sam proces powstawania płytki co do minuty rozwijając listę Flow Progress!
Gdy nasza płytka będzie już gotowa status zmieni się w Completed. Po zleceniu przesyłki w nagłówku będzie można znaleźć numer przesyłki by móc ją śledzić.
Ponieważ opis był pisany później to moje płytki już dawno były dostarczone. Tu możecie zobaczyć jak finalnie wyglądały:
Gotowe płytki przyjdą zapakowane w firmowym pudełku razem z rachunkiem pod podany adres. Co więcej często dostaniecie jeszcze 1 lub dwie gratis.
Na zakończenie
Już dwa razy zamawiałem płytki z ALLPCB. Nie było z nimi żadnego problemu typu rozmyty opis, złe przycięcie czy przesunięcie otworów2). Ponieważ były to niskie kwoty zamówień nie było też żadnych problemów celnych i dodatkowych opłat podatkowych. Płytki zostały zrobione w ciągu 24 godzin. Wysyłka jest zwykle realizowana dzień później - czasu chińskiego - po wyprodukowaniu płytek, a czas przesyłki nie przekroczył tygodnia. Na chwilę obecną jest to dość szybka i konkurencyjna oferta w stosunku do ofert i czasu realizacji nawet najtańszego polskiego producenta prototypów.
A Wy? Jeszcze chcecie męczyć się z żelazkiem?
1. Znany jest błąd programu, gdzie przy wybranym innym punkcie zerowym współrzędnych na tzw. osi zewnętrznej, łuki mogą być rysowane niepoprawnie. Dlatego warto skontrolować Gerbery przed wysyłką.
2. Przy drugim zamówieniu pola lutownicze z otworami zostały nieco powiększone z nieznanych mi przyczyn. Podobno chińscy producenci często tak robią. Dlatego przy płytkach z strefami wypełnień warto zwiększyć nieco prześwit takich stref.
3. Ceny na zrzutach różnią się, gdyż zrzuty był robione w różnym czasie przy różnych zamówieniach. Jeszcze się Mi się nie zdarzyło, by dokonano zmiany ceny w trakcie audytu zamówienia. Aczkolwiek taka sytuacja może się zdarzyć.