Alkusanat
Piirilevyjen valmistaminen kotioloissa on halpaa, nopeaa ja helppoakin, kunhan on kantapään kautta oppinut oikeat vaiheet. Kotitekoisissa levyissä on kuitenkin ongelmansa. Kapeat vedot vaativat huolellisuutta, pienimmät padit ovat herkkiä irtoamaan, ja kaksipuolisten levyjen teko läpivienteineen on ongelmallista.
Nykyään on mahdollista tilata harrastuskäyttöön sopivia kaksipuolisia piirilevyjä Internetistä, eikä tilaamiseen tarvita mitään erityistä piirilevyasiantuntemusta. Kympillä saa 10 kpl 5 cm x 5 cm -levyjä ja esimerkiksi 10 cm x 10 cm levyt maksavat 25 $ per 10 kpl.
Teetetyissä levyissä on monia hyviä puolia itsetehtyihin nähden:
- Ei tarvitse läträtä syövyttävillä aineilla.
- Ei tarvitse porata reikiä.
- Kaksipuoliset silkscreenit saa vaivattomasti.
- Reiät ovat läpikuparoidut.
- Samalla vaivalla saa monta levyä.
- Helppo siirtyä nelikerroslevyihin.
Teetetyt piirilevyt voi yhtä hyvin suunnitella niin pintaliitoskomponenteille kuin jalallisillekin. Etenkin jalallisten kanssa valmiit läpikuparoidut reiät helpottavat kolvausta ja mahdollistavat kolvauksen kummalta puolelta tahansa. Pintaliitoskomponenteilla piirilevystä saa kuitenkin helposti huomattavasti pienemmän, ja esimerkiksi 1206-kokoisia komponentteja juottaa melko vähäiselläkin kokemuksella.
Tässä artikkelissa käydään läpi KiCadilla suunniteltujen piirilevyjen tilaaminen kiinalaiselta ITEAD studio -yritykseltä. Iteadille lähetetään sähköpostitse gerberit ja postissa tulee myöhemmin nippu valmiita piirilevyjä. Seeed studio vaikuttaa lähes samanlaiselta palvelulta vaihtoehtoja ja hintoja myöten.
Alla olevista linkeistä löytyy hyvää taustatietoa piirilevyjen suunnittelusta:
- Opastusta piirilevysuunittelun perusasiohin
- Piirilevyn suunnittelu KiCad-ohjelmistolla - osa 1
- Piirilevyn suunnittelu KiCad-ohjelmistolla - osa 2
Valmistelut
Ennen gerbereiden tekoa kannattaa vielä avata KiCadin 3D-näkymä ja varmistaa, että esimerkiksi silkscreenit ovat varmasti oikein päin, versionumero löytyy, ja muutenkin ihailla aikaansaannosta. Jos kaikki näyttää hyvältä, on aika merkitä levy versionhallintaan ja tehdä gerberit.
KiCadin File -> Plot valikosta tulee valita Plot Formatiksi Gerber. Kaksipuolisille levyille valitaan Layer-kohdasta Front, Back, SilkS_Front, SilkS_Back, Mask_Front ja Mask_Back. Plot-napista KiCad luo gerber-tiedostot määriteltyyn output-hakemistoon.
Lisäksi tarvitaan erillinen tiedosto reikien porausta varten: Plot -> Generate Drill File -> OK.
Nyt output-hakemistossa pitäisi olla gbl-, gtl-, gbs-, gts-, gbo-, gto- ja drl-tiedostot. Luotuja tiedostoja voi tarkastella esimerkiksi Gerbv-nimisellä ohjelmalla yksinkertaisesti komennolla “gerbv *” output-hakemistossa. Ohjelmalla kannattaa katsoa jokainen taso läpi yksitellen sekä laittaa kaikki tasot näkyviin yhtäaikaa, ja varmistaa, että reiät ovat kohdallaan suhteessa muihin tasoihin. Samalla tarkistetaan myös, että levyn ääriviivat ovat näkyvissä vähintään yhdellä tasolla. Kun kaikki on kunnossa, kaikki tiedostot zipataan tilausta varten.
Tilaus
Tilauksen tekeminen on suoraviivaista. Ensin valitaan halutut levyn ominaisuudet ja tehdään tilaus verkkokaupasta. Sen jälkeen lähetetään levyjen valmistamiseen tarvittavat tiedostot sähköpostilla Iteadille.
Iteadin PCB Prototyping -palvelussa on jokunen eri vaihtoehto piirilevyille. Hintaan vaikuttavat koon lisäksi juotteenestopinnoitteen väri, piirilevyn paksuus ja padien pinnoite. Uutena palveluna saatavilla myös kalliimmat taipuisat flex-piirilevyt.
Palvelu ei tue panelointia, eli yksittäisen levyn pitää olla pienempi kuin tilauksen määritelty maksimikoko (esim. 5 cm x 5 cm), ja levyt toimitetaan irrallisina. Sivulla on määritelty myös piirilevyjen minimi-rajoituksia esimerkiksi vetojen paksuuden suhteen. Kannattaa kuitenkin pelata varman päälle, eikä suunnitella levyä aivan Iteadin minimien mukaan.
Värilliset piirilevyt ovat joidenkin mielestä hienompia kuin perinteiset vihreät, mutta toisaalta vedot näkyvät huonommin, mikä voi hankaloittaa virheiden etsintää. Perushintaan voi valita piirilevyn paksuuden muutamasta tyypillisestä vaihdoehdosta ja muista pitää maksaa extraa paksuudesta riippuen. 1,6 mm lienee tyypillinen paksuus. Pinnoitteista ainoastaan lyijyllinen HASL on ilmainen, lyijytön HASL ja RoHS-yhteensopiva ENIG ovat saatavilla lisämaksusta. 100 % elektroninen testaus (E-test) oli ennen lisämaksullinen, mutta sisältyy nykyään hintaan. Silkscreen taitaa olla musta valkoisella juotteenestopinnoitteella ja muilla valkoinen.
Valintojen jälkeen tuote lisätään ostoskoriin ja maksetaan. Tilauksen jälkeen saat tilausvahvistuksessa tilausnumeron, jota tarvitaan seuraavaksi. Lähetä sähköpostia osoitteeseen pcb@iteadstudio.com, ja lisää gerberit zip-tiedostona sähköpostin liitteeksi. Pane otsikoksi Gerber files for order XXXXXX ja viestiksi vielä lyhyt kuvaus, mitä tilattiin.
Yleensä seuraavana arkipäivänä tulee vastaus, että gerberit on vastaanotettu, ja että ne toimitetaan tehtaalle piakkoin. Kaiken ollessa kunnossa noin viikkoa myöhemmin tulee ilmoitus, että piirilevyt on postitettu tilaajalle. Levyjen saapuminen postilla kestää viikosta kolmeen.
Neljällä tilauskerralla Itead on aina kertonut seuraavana arkipäivänä saaneensa gerberit. Levyjen postittamiseen on kulunut kalenteripäivinä 2, 7, 5 ja 7 päivää Iteadin ensimmäisestä vastauksesta. Paketin saapuminen on puolestaan kestänyt 13, 6, 10 ja 25 päivää. Viimeisin postitus kesti Hongkongin postilta poikkeuksellisen pitkään juhlapyhien aiheuttaman ruuhkan takia. Tästä viivästyksestä kerrottiin myöhemmin Iteading blogissa.
Itead suosittelee nykyään käyttämään UPSia tai DHL:ää, koska niillä lähetystä pystytään seuraamaan. Toisaalta perinteinen lentoposti maksaa pienelle paketille 3,90 $, kun nopeammista palveluista joutuu maksamaan 20 - 30 $.
Laatu
Iteadin piirilevyt ovat olleet melko tasalaatuisia ja kotitekoisiin nähden ammattimaisia. Kuitenkin paljainkin silmin katsottuna piirilevyn laatu jää selvästi kaupalliseen käyttöön tehdyistä levyistä. Päällepäin näkyvin laatuseikka on silkscreen, jonka tarkkuus melko heikko. Kyllä se silti asiansa ajaa.
Itead sanoo tekevänsä kaikille levyille sähköisen testauksen, joskin forumeilla on ollut epäilyjä, ettäkö sitä ihan kaikille levyille tehtäisiin. Myöskin forumeilla on ollut kommentteja, joiden mukaan Itead on joskus muuttanut gerbereistä joitakin minimiarvoja, mikä on johtanut levyn toimimattomuuteen.
Toinen esteettinen seikka ovat ylimääräiset koodit, joita Itead lisää silkscreeniin, vaikka erikseen pyytäisi, ettei niitä lisättäisi.
Vedot ja padit vaikuttavat kuitenkin selvästi tarkemmalta työltä kuin silkscreenit, eikä niiden kanssa ole ollut ongelmia ainakaan 8 mil vedonleveyksillä.
Loppusanat
ITEAD studio on harrastelijalle oiva palvelu. Yhden tai kaksi yksipuolista levyä tekee vielä helposti kotona, mutta useamman levyn saa helpommin Iteadiltä ja halvallakin. Kaksipuoliset levyt tulevat samalla hinnalla ja kotitekoisiin nähden saa kunnolliset läpiviennitkin.
Isoin miinuspuoli on hidas toimitus, ja sen takia kannattaakin tehdä uudesta levystä kotona prototyyppi, jolla voi todeta, että levy toimii edes tärkeimmiltä osiltaan. Näin ei tarvitse suotta odottaa muutamaa viikkoa rikkinäistä levyä. UPSilla saa toki viikon pois toimitusajasta, mutta se helposti tuplaa kokonaiskustannukset.
Palvelu ei myöskään liikoja kysele vaan pyrkivät toimittamaan sen, mitä on tilattu mahdollisimman halvalla ja nopeasti. Tämä saattaa sopia hyvin harrastelijalle, joka ennen kaikkea haluaa prototyyppinsä nopeasti.
Lisäksi Iteadin palveluun tottuneen on helppo siirtyä nelikerroslevyihin tai nykyään myös flex-piirilevyihin. Näiden tekeminen kotioloissa ei enää onnistuisikaan.
