Лоукостеры-производители печатных плат с социальным уклоном
В США и Южной Америке уже много лет работают целые технопарки-лоукостеры с элементами социальности. В СНГ такое тоже встречается, но чаще это закрытые сообщества, как, например, Сколково. В этой мини-статье я расскажу, что это за явление на примере производителя печатных плат OSH Park, расположенном в штате Орегон. Это не единственный производитель такого типа, они есть и в Китае, и в Европе, что для российского заказчика может быть выгодней. Но во-первых я давно с ними работаю, во-вторых я не работал с другими, в-третьих они шлют заказы по всему миру бесплатно (ага, Free Shipping!).
Суть явления.
Как гласит первая строчка на сайте, «OSH Park is a community printed circuit board (PCB) order». Это значит, что сделав заказ, вы можете расшарить его для всенародного обозрения в соответствующем разделе и дать на него ссылку желающим. Интересующиеся могут заказать ваши платы одним кликом, при этом им не нужно ничего знать о правилах подготовки к производству — платы хранятся на сервере в формате, уже прошедшем все необходимые проверки и отформатированном под стандарт OSH Park-а. Ну и предполагается, что вы уже получили и проверили свои платы в реале, прежде чем шарить. Таким образом, заказ плат становится не сложнее покупки на ибее, что ценно для области DIY, где много любителей. Например, вот тут я расшарил платы для ключей из статьи «Кнопка раздолбая и педалирование Vim». Они обошлись мне в $7.50 за 6 штук с доставкой.
Разумеется, файлы проекта можно просто скачать. Таким образом, это ещё и файлообменник с предпросмотром.
Лоукостерство достигается тремя факторами.
1. Принцип агрегатора. Компания не начинает производство, пока не заполнит панель. На заре работы, в 2011 году, ждать приходилось до двух недель. Сейчас проблема обратная — панели переполнены и заказ уходит на панели, что будут запущены в производство через 2–4 дня. Общее время, от заказа до выхода плат, сегодня, около 10 дней. На сайте нормировано до 12 дней, с запасом. О всех действиях с платами вас известят автоматическими письмами.
2. Вы сами готовите файл к производству. Основные проблемы при производстве плат возникают от ошибок в подготовке шаблона. Нарушении совмещения слоёв, их лишнего отзеркаливания или вовсе перепутывания. Несоответствие норм трассировки реальному технологическому процессу также дают сбои. Для проверки всего этого в штате производителей плат есть технологи, которые проверяют, не нарушили ли вы допуск на минимальную ширину и зазор, минимальное отверстие для этой толщины и марки материала и т.д. Это т.н. DRC контроль. Иногда, они же делают корректный экспорт в формат «gerber rs-274x» из вашего оригинального формата. Их работа стоит денег и не малых, и что самое обидное для любителя — стоимость их работы, как правило, не зависит от стоимости заказа. У OSH Park-а всё иначе — вы экспортируете в гербер сами. Сами распределяете слои (сменой расширений файлов, об этом ниже). После загрузки zip-архива с проектом на сайт, он выдаёт вам в графической форме все слои по отдельности и их сборку, тем самым вы проверяете схождение слоёв и их корректность. DRC контроль делается автоматически — если где-то будет ошибка, система вам скажет. Это экономит время, деньги, но и сваливает на вас всю ответственность за подготовку файлов.
Скачайте любой проект из их шары и попробуйте загрузить в систему, ради эксперимента.
3. Стандартность. Тут вам не предложат 100500 текстолитов, масок и покрытий. Текстолит один — FR4 толщиной 1,6 мм для двухслоек (FR408 для четырёхслоек). Цвет маски только фиолетовый. Покрытие только золотом. Эти условия подходят для 95% заказов и упрощают их агрегацию, а так же DRC контроль, правила которого уже не надо адаптировать под каждый материал и технологию.
Процесс заказа.
OSH Park принимает два формата — «Eagle» и «gerber rs-274x». Иглом не пользуюсь, поэтому расскажу про гербер. Это универсальный формат, в который могут экспортировать все известные мне программы трассировки. Формат подразумевает, что на каждый слой платы будет создан отдельный файл. Никаких сложностей быть не должно, следите только за файлом контура. Некоторые программы экспортируют его не в rs-274x, а в формате фрезеровки. Сайт OSH Park-а сообщит вам о несовпадении формата, если вы попытаетесь скормить ему такой файл. Файл с отверстиями экспортируется отдельно, в формате *.drl. Никакие слои при экспорте не нужно зеркалить! Ищите в сети мануал для своей программы и следуйте ему. Также в сети есть онлайн ресурсы и бесплатные программы для просмотра герберов. Я предпочитаю GC-Prevue.
Полученные файлы формата gerber rs-274x хоть и будут обрабатываться автоматом, рекомендуется переименовать по-человечески, вроде «Copper_top», «Bottom_Soldermask», и т.п. Можно добавить имя проекта в название. Имя файла системой не проверяется, но отображается при проверке слоёв. И в переписке с администрацией, если вдруг что не так, будет проще ориентироваться.
Основное внимание следует уделить расширениям файлов. Именно по расширению система OSH Park-а определит соответствие слоя. Список расширений доступен в разделе Design Rules.
Для не владеющих языком вероятного противника переведу:
boardname.GTL Top Layer (верхний слой меди)
boardname.GBL Bottom Layer (нижний слой меди)
boardname.GTS Top Soldermask (верхний слой маски {лак, обычно зелёный, которым покрывают плату, у нас он будет фиолетовым })
boardname.GBS Bottom Soldermask (нижний слой маски)
boardname.GTO Top Silkscreen (верхний слой маркировки {надписи, нумеровка компонентов, копирайты})
boardname.GBO Bottom Silkscreen (нижний слой маркировки)
boardname.GKO Board Outline (контур)
boardname.G2L only if you’re uploading a four layer board (первый внутренний слой меди, только если вы заказываете четырёхслойку)
boardname.G3L only if you’re uploading a four layer board (второй внутренний слой меди, только если вы заказываете четырёхслойку)
boardname.XLN Drills (отверстия).
Технологические нормы
вполне приемлемы:
Двуслойки 6 mil (0.15 mm) ширина дорожки и 6 mil (0.15 mm) зазор, 13 mil (0.33 mm) отверстия с 7 mil (0.18 mm) колечком (падом). Здесь имеется в виду, что к диаметру отверстия нужно добавить 0,18 мм и получить минимальный диаметр пада.
Четырёхслойки 5 mil (0.13 mm) ширина дорожки и 5 mil (0.13 mm) зазор, 10 mil (0.25 mm) отверстия с 4 mil (0.1 mm) колечком.
Не менее 15 mil (0,4 мм) от края платы до ближайшего проводника для обоих типов.
Отверстия экспортируются в дюймах без удаления незначащих нулей.
Приятно, что OSH Park не берёт дополнительных денег за фрезеровку наружных контуров, что позволяет делать платы сложной формы.
Файлы пакуете в zip архив и отдаёте системе:
Она минут 5 думает, и, если всё верно, выдаёт предпросмотр платы в сборе и каждого слоя в отдельности, как она это поняла. Проверяете совпадение ваших мнений.
Сроки.
Дня 3 ждёте очереди своей панели, дней 7 её делают, остальное время — доставка. Цена сейчас, для мелких заказов, 5 долларов за квадратный дюйм для двухслоек, включая доставку по миру обычной почтой без трека (как документы). Причём, количество плат у OSH Park-а заказывается сетами кратно трём — 3, 6, 9, 12 штук и т.д.
Прямо скажем, не рекорд дешевизны. В Китае можно найти предложения и дешевле, но с бОльшими минимальными количествами. Таким образом, OSH Park по-настоящему выгоден при заказе только малых серий (единиц) мелких платок людьми с небольшим опытом, а также расшарки своих публичных проектов в интернете.
Справедливости ради, для больших заказов стоимость падает до 1 доллара за дюйм, но большие заказы, это другая, тонкая тема, к DIY отношения не имеющая.
Из косяков, выявленных в процессе работы с ресурсом, могу упомянуть следующие:
1. Если ваше ПО позволяет экспортировать контур в каждом слое, экспортируйте. Даже если он не совпадает с фигурным контуром — фреза пойдёт согласно единственному файлу *.GKO. А вот когда они сделают удаление элементов за пределами рабочего поля, у вас слетят все земляные полигоны, если в слое нет контура.
2. У ребят проблемы с центровкой дрели, поэтому я стараюсь делать кольцо вокруг пада на 0,1 мм больше допуска, когда это возможно.
3. Диаметры свёрел округляются вниз. Если не хотите забивать разъёмы молотком, делайте отверстия с запасом. Или изначально работайте в дюймах.
— Итак, социальная истерия докатилась и до таких чисто гиковских сфер.
На самом деле, таких социальных производителей много, и не только плат — 3D печать, художественная печать, даже слесарные услуги встречаются в таком формате. И у этого направления есть своя ниша. Если бы 10 лет назад я мог сделать двуслойную плату за полтора доллара, включая доставку, пусть даже с двухмесячным ожиданием заказа, а не за $200, как у некоторых Зеленоградских производителей, множество проектов было бы реализовано, а не почило бы в недрах сознания до полного устаревания. Да и продвигать свои разработки в опенсорсе становится проще.
