Всем привет!
Это моя первая заметка на Хабре и в интернете вообще. Поэтому сразу хочу извиниться за некоторую косность изложения и незрелость оформления текста.
Для своих редких домашних проектов я заказываю печатные платы на известном многим китайском сайте jlcpcb. В данной заметке мне бы хотелось поделиться своим опытом монтажа и пайки компонентов на таких платах в домашних условиях, на примере моего последнего хобби проекта.
Схемы и платы из EDA редактора я здесь приводить не буду, т.к. проект еще находится в стадии отладки, поиска ошибок и внедрения новых решений. Расскажу лишь вкратце суть и причины разработки, а затем хочу сделать акцент именно на процессе пайки деталей на PCB.
Итак, у одного моего бывшего коллеги и старого приятеля в ремонте появился преобразователь постоянного напряжения от аккумуляторов в переменное 230В. Хочу сразу сказать, что само устройство целиком я никогда вживую не видел. Как мне пояснил мой друг, частой причиной поломки таких преобразователей является выход из строя микроконтроллера управления основной ШИМ преобразователя — SG3525. Микроконтроллер измеряет входное напряжение с батареи, температуру каких‑то силовых элементов, и при превышении, либо просадке входного напряжения, а также превышении температуры выключает SG3525 и включает вентилятор и играет звуковой сигнал тревоги. Здесь все достаточно просто. Единственный минус — ног у м икроконтроллера всего 8, из них две – Vdd и Vss(GND).
Микроконтроллер имеет шлифованную верхнюю поверхность без маркировки. Но по распайке некоторых компонентов в нем отчетливо угадывается PIC12F675.
Ещё одна проблема, что из-за недостатка свободных ног мне недоступен аппаратный дебаг. ICSP пины, как раз задействованы для измерения входного напряжения и температуры. Разве, что можно попробовать использовать один из пинов МК под программный UART-TX и передавать данные по нему.
В общем достаточно убогий и старый микроконтроллер - он уже больше 20 лет присутствует на рынке. Есть более современные аналоги pin-to-pin. Думаю, поработать с ними позже.
Мой приятель живет за 500км от меня и у него нет даже самых базовых навыков программирования на Си, а у меня нет мощного лабораторного блока питания для проверки конвертера под нагрузкой. Это вносит большой временной лаг в реализацию проекта. В общем в итоге я сделал две платы – одна эмулирует реальное устройство в идеальных условиях. На ней я отрабатываю поведение написанного для микроконтроллера ПО.
Ещё одной проблемой является то, что на реальном же устройстве сигнал, приходящий на АЦП, очень сильно зашумлен и мой алгоритм обработки дает сбои, т.к. часто АЦП читает разные всплески и соответственно система реагирует некорректно. Помехи идут, скорее всего, от каких то трансформаторов или ШИМ контроллера устройства. Для начала я попробовал простейший программный медианный фильтр с выборкой 3. Он заработал, но реакция на изменение величины напряжения очень медленная. Скорее всего так происходит из-за скромных вычислительных возможностей 8 битного PIC12F675 с частотой 4МГц.
Аппаратно для сглаживания таких помех подойдет обычный пассивный фильтр из конденсаторов. На всякий случай я сделал его двухкаскадным. Сейчас главное «почистить» сигнал и проверить работу ПО на реальном устройстве. Так появилась вторая плата — фильтр.
Итак к теме! Платы и трафареты к ним пришли в приятной фирменной коробочке с логотипом JLCPCB.
Все красиво упаковано в пакетики. Плат каждого типа по 5 штук. Это минимум, который можно заказать. Плюс трафареты для паяльной пасты.
Платы сделаны очень качественно, шелкография очень хорошая и детальная.
Проектировал я их для одностороннего монтажа. Вот вид сверху и снизу.
Как можно заметить на плате эмулятора посадочные места компонентов подписаны, а на плате фильтра нет. Для нормальных разборчивых подписей там просто нет места. Поэтому для неё пришлось сделать отельный jpg с подписями. Эдакий колхозный боардвью. Это сильно облегчило мне работу в дальнейшем.
Однако и на плате эмулятора обозначения элементов были сделаны непонятно и оттого неудобно. Поэтому, аналогичный боардвью, пришлось делать и для платы эмулятора.
Трафареты были заказаны в размер платы. Дело в том, что у меня нет специального профессионального держателя. Для их фиксации прекрасно подходят зажимы для ремонта экранов сотового телефона.
Паяльная паста наносится обычной металлической лопаткой.
Фиксируем трафарет на плате зажимами и наносим капельку паяльной пасты сверху. Уже достаточно долго пользуюсь паяльной пастой Chip Quik, пока мне все нравится.
Т.к. мои платы достаточно маленькие, то процесс равномерного нанесения паяльной пасты занимает не сильно много времени, до 10 минут.
Паста нанесена. Аккуратно развинчиваем фиксаторы и снимаем трафарет с платы.
С виду вроде получилось терпимо. Но под микроскопом все выглядит гораздо хуже (см. конденсатор C6 на рисунке ниже, это вторая плата эмулятора). На дату фото внимание не обращайте, мне не хочется ковыряться с настройками дешевого китайского микроскопа. В планах покупка китайского хорошего. Если не лень, посоветуйте какой-нибудь в комментариях.
Будем надеяться на волшебные свойства пасты Chip Quik.
Гораздо больше времени занимает подбор компонентов согласно BOM листа. У меня нет отдельных ящичков, где все лежит по номиналам и каталогу. Храню детали в антистатических пакетах в обычных картонных коробках. Правда при сортировке по BOM, подписываю наклейки на пакетах.
Также достаточно нудным и долгим является дальнейшее извлечение радиодеталей из ленты и установка их на плату. Мне почти 46 лет и глаза уже стали плохими. Если в молодые годы я без очков спокойно ремонтировал сотовые телефоны Apple и Samsung, где размер пассивных компонентов был 0402, то теперь вблизи плохо вижу даже 0805. Поэтому сейчас для меня любимым размером при проектировании PCB стал этот самый 0805.
Pick-and-place пока, из-за малых масштабов и редкости проектов, остается дорогой игрушкой и голубой мечтой. И, соответственно, приходится все делать вручную. Благо, мелкая моторика рук такая же, как и 20 лет назад.
Резюмируя, скажу, что подготовка радиодеталей и их ручное размещение на плате, занимает огромную массу времени в процессе пайки в домашних условиях. Здесь мне есть куда расти и что оптимизировать. Буду рад услышать критику и полезные советы.
Ну что ж, детали расставлены, теперь можно и в печь. Печь у меня самая обычная, с ласкающим русскоязычный слух названием, которое лучше не произносить в приличном обществе.
У этой печки есть шикарный встроенный термопрофиль для бессвинцовой пасты. По нему и паяю платы.
Пасту желательно использовать свежую. Я храню свою в холодильнике. Однако ей уже 2 года, срок хранения такой пасты по инструкции — 1 год. Буду покупать новую.
Итак, результаты SMD пайки:
Все запаялось очень хорошо, но на плате фильтра остались запеченные сопельки припоя на поверхности лака платы. Это позже легко смылось зубной щеткой в изопропиловом спирте. Мне кажется, это побочный эффект из-за просроченности паяльной пасты. Раньше паял ей же, но такого не было.
Результаты пайки под микроскопом:
Остались THT компоненты, которые паяются вручную, обычным паяльником:
Все запаяно. А теперь в ванную, мыться.
Окончательный результат.
Я доволен. Получилось долго и нудно, но получилось, на мой взгляд, хорошо. Платы были визуально осмотрены, замерены на предмет кз и протестированы. Все работает. Если стало интересно, пишите, могу подготовить статью о коде проекта и работой над ошибками схематики и разводки плат. Всем хорошего дня. Пока!
Комментарии (34)
select26
07.08.2025 06:36Да и возиться с трафаретом и печкой ради пайки полсотни компонентов- есть ли резон?
Это же не серия в 100 плат.
ruomserg
07.08.2025 06:36На самом деле, я вижу некую логику в том, что делает автор поста. Собственно сам примерно в эту сторону шел - но по независящим от меня причинам пока сменил сферу деятельности.
Смотрите - делать плату на THT-компонентах сейчас глупо. Почти все интересные/современные элементы идут в исполнении для поверхностного монтажа. Касса резисторов 0805 занимает сильно меньше места, и сильно удобнее в использовании чем спичечные коробки или пакетики для выводных элементов, и т.д.
Если мы бОльшую часть элементов перевели в поверхностный монтаж - то вместо того, чтобы сидеть и трудолюбиво возить им по ногам паяльником, есть смысл перейти на паяльную пасту. Даже если после этого оплавлять вы будете паяльником, а наносить чавкающим дешевым пневмодозатором. :-) Дальше, коль скоро паста у вас уже нанесена, оказывается не так уж дорого купить небольшую печку (или сколхозить свою) - и оплавлять по термопрофилю.
И, наконец, последний этап - маска для нанесения пасты стоит копейки (и вы же их не заказываете по 10 штук в день разных, а одну-две в месяц!). И она не расходуется и срока годности в хобби-условиях не имеет: протер спиртом, положил в пакетик, и на полочку.
И вот у вас вся технология для мелкой серии. Если вам завтра потребуется сделать еще одно устройство этого типа, или два, или десять - вы любым способом производите (или берете из запасов) плату, и дальше делаете то, что описал автор. И за несколько часов - у вас в руках ваша мелкая серия с гарантированной повторяемостью, которую сложно обеспечить при полностью ручной пайке...
Для прототипов, я бы конечно предпочел гравер типа 3018 - чтобы не ждать выполнения заказа от китайцев и более примитивное (но быстрое) локальное производство. А финальные экземпляры - делал бы примерно как автор: выше культура производства, меньше ошибок, etc..
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36У меня есть гравер, точнее CNC на том же принципе. Но иногда, даже в хобби, приходится делать 4 слойные платы. Тут уж только китайцы.
select26
07.08.2025 06:36Ну смотрите:
- автор сам пишет что ему тяжело возиться с SMD. Я его ровесник и это понимаю. Сам по этой же причине использую 0805 и выводные компоненты.
- ЭТО НЕ СЕРИЯ - запаять паяльником пять десятков 0805 - это десять минут максимум.
- печку купить, конечно, можно. Но зачем? Чтобы что? Почему тогда не купить и установщик заодно? Вы сами пишете про хобби. Зачем все это для хоббийных поделок?
- самое главное - там же где заказаны платы, можно заказать и SMD монтаж. Который будет стоить даже дешевле пасты. Вот на этом стоит сегодня сконцентрироваться, как мне кажется, для мелких серий и домашних поделок. Останется только выводные запаять - немного понюхать канифоль и орщутить себя творцом 8)Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36За 10 минут запаять 50 компонентов паяльником. У меня не получается, вот никак. Так что для меня лучше печка. И 200 евро, ну не цена проф. оборудования. А вот установщик, пойдите найдите дешевле 1000евро и это будет очень убогий и неудобный аппарат, даже за такую цену.
SMD монтаж у китайцев не заказывал. Посмотрю насколько дешевле пасты это будет ;)
osmanpasha
07.08.2025 06:36Я в целом согласен с техпроцессом, только:
а наносить чавкающим дешевым пневмодозатором
только даже чавкающий пневмодозатор надо сначала купить. А без него надо руками давить из шприца.
маска для нанесения пасты стоит копейки
если мы говорим про JLCPCB, то трафарет стоит в несколько раз больше, чем эконом-вариант плат
И вот у вас вся технология для мелкой серии. Если вам завтра потребуется сделать еще одно устройство этого типа, или два, или десять - вы любым способом производите
Ну вот это смелое допущение, что всем нужна технология для мелкой серии. Автору, например, нужен только один экземпляр. За себя скажу, что тоже запаиваю один-два экземпляра, и всё. То есть с одного трафарета я бы производил всего одну-две платы.
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36Вручную с феном очень долго, ИМХО. Возиться с трафаретом - это секунд 10 положить его сверху, 1 минута закрепить зажимами, выдавить каплю пасты и минуты 2-3 растирать её. Это, пожалуй, самый быстрый этап во всем описанном процессе.
А как это делаете вы, на примере платы с полсотней компонентов?
JBFW
07.08.2025 06:36Пинцет, обычный паяльник с плоским скошенным жалом, флюс в шприце и припой.
Капля флюса, на нее деталь, на жало припой - тык и готово. Несколько выводов с одной стороны - просто провести паяльником.
Это про smd, с выводными умумукаешься паять.
Пастой пробовал - по такой же схеме, только вместо флюса пастой - тоже норм.
Феном выпаивать хорошо, ну или пропаивать уже прихваченное многоногое.
А трафарет... Ну как минимум его на коленке не сделаешь за полчаса, в отличии от платы. А всякие такие поделки, которые ради хобби, не на продажу - их хочется придумать и сразу попробовать, не дожидаясь неделями пока там заказ приедет, да ещё партией, когда тебе нужна одна штука.
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36До меня достаточно быстро доходят заказы. И платы идут вместе с трафаретами, ЛУТом уже сто лет не занимаюсь. Очень уж вонючий процесс.
slog2
07.08.2025 06:36Для штучной пайки годится нагреватель с али за 500р, сам поддерживает 260 градусов.
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36Ого, как то не имел информации о таком. С точки зрения экономии денег однозначный плюс.
DustyZebra
07.08.2025 06:36как есть его использовать - не особо. Я его скрестил с 10-центовым китайским cortex https://github.com/trondin/PY32F002A_Toolchain_HotPlate
xirahai
07.08.2025 06:36Было дело, приобрел такой нагревательный столик для замены светодиодов при ремонте УФ ламп. Пришлось вытачивать дюралевый куб, в котором установлена термопара, и прикручивать его к этому столу. В качестве регулятора купил какой-то термостат с Али. Иначе никак, при питании напрямую от сети был жуткий перегрев стола.
nafikovr
07.08.2025 06:36Использовать нижний подогрев для оплавления пасты это наверно худшее что можно придумать в попытке оптимизации.
LAutour
07.08.2025 06:36Как можно заметить на плате эмулятора посадочные места компонентов подписаны, а на плате фильтра нет. Для нормальных разборчивых подписей там просто нет места.
Когда рядом с радиокомпонентами нет места под обозначения, последние можно делать выносными блоками на свободные участки платы.
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36Абсолютно согласен. На многих платах от компов и ноутбуков такое встречал. Была такая мысль. Но сейчас склоняюсь, все же к боардвью. Мне показалось очень удобным. И это 5 минут работы в альтиум.
4chemist
07.08.2025 06:36Скрытый текст
Новый инсулиновый шприц заполняю пастой. Быстренько наношу пасту на площадки. Там где не будет элементов - не наношу. Детали расставляю и на дешманскую электрическую плитку. Плата с деталями прогревается до 130-150 по термопаре. И потом паяльным феном оплавляю пасту на деталях.
Konstantin-Dudersky
07.08.2025 06:36Дома использую микроскоп Eakins с HDMI, меня полностью устраивает
Albert2009Zi Автор
07.08.2025 06:36Спасибо, обязательно гляну. У него рабочее расстояние достаточное для пайки?
An_private
Мммм. Это точно под тегом "пайка для начинающих"? Инфракрасная печка за 500 баксов, паяльная станция на глаз примерно за столько же и ультразвуковая мойка. Ага. Просто типичный набор обычного ардуинщика, да.
Платы и трафареты из jlcpcb, который с начала неких событий в Россию не отправляет. Ну да, ну да...
Albert2009Zi Автор
Нее, я печку брал за 200 евро ;) (ваш коммент про Россию абсолютно уместен) и то из-за того, что феном даже маленькие платы паять долго и прогрев будет неконтролируемым. Паялку мне подогнал, как раз тот самый коллега, для которого я делаю этот хобби проект. Новую JBC я в жизни не куплю, из Китая сейчас неплохие аналоги есть. А вот ванную я привез, как раз, из России. Так что на плюс минус подобном наборе из гораздо более дешевого оборудования можно делать все то же самое. Зря вы так скептицируете.
зы. Да, а сейчас вообще никак из Китая не заказать изготовление плат и трафаретов для своих проектов? Может в России есть локальные поставщики, наподобие jlcpcb?
DeSharky
Все можно, вообще без проблем - помимо jlcpcb еще есть качественные исполнители.
И в РФ есть качественное изготовление плат.
An_private
Ну вот я паяльник в руки взял больше 40 лет назад, но почему-то до сих пор не обзавёлся ни печью, ни ультразвуковой ванной. Даже паяльник у меня простенький китайский на жалах T12. Какой-то я неправильный начинающий, наверное :)
Кстати, подскажите, а как Вы трафарет в размер платы на jlcpcb заказываете? Я иду в их мастер, гружу комлпект гербер, включаю внизу галочку stencil и он мне сразу предлагает включить в комплект железяку размером 380х280 за 7$ и весом 0.8кг. А у вас я смотрю в размер плат. Или просто делаете custom size и остальное в отходы?
А так на али сейчас куча поставщиков. Вот буквально сегодня отправил очередной заказ на десяток плат.
PiterP
ну да вместо микроскопа использую смартфон, не всегда удобно, но бюджетно