PCB bestukken: SMD, THT en wat een prototype anders maakt

Een printplaat bestukken is de onderdelen erop zetten en vastsolderen. Engineers zeggen "laten bestukken" of "laten bouwen", inkoop schrijft "assemblage van printplaten" of "PCBA", en in het lab heet het assembly. Het is hetzelfde werk. Dit artikel gaat over hoe pcb bestukken in de praktijk gaat, stap voor stap, en wat er verandert als er 2 tot 5 printen moeten komen in plaats van 5.000. Wil je meteen weten wat wij ervoor rekenen en hoe snel, kijk dan op de pagina over PCB-assemblage voor prototypes.

Hoe pcb bestukken werkt, stap voor stap

Het begint met soldeerpasta. Een stencil, een dun plaatje staal met een opening op elke SMD-pad, ligt op de kale print en de pasta wordt er met een rakel overheen gestreken. Op elke pad ligt daarna een laagje pasta van ongeveer een tiende millimeter. De hoeveelheid bepaalt veel: te weinig geeft een open verbinding, te veel een brug.

Dan gaat de print naar de pick-and-place. De machine pakt elk SMD-onderdeel uit een reel, tube of tray en zet het op zijn positie. Waar die positie is, leest hij uit de centroid: per designator een X, een Y, een rotatie en een zijde.

In de reflow-oven smelt de pasta. De print doorloopt een temperatuurprofiel: voorverwarmen, even aanhouden zodat de flux zijn werk doet, dan kort boven het smeltpunt van de legering (bij SAC zo'n 217 graden). Het vloeibare tin trekt het onderdeel naar het midden van zijn pads. Dat zelfuitlijnen is de reden dat een machinaal geplaatste 0402 netter zit dan een handgesoldeerde.

Heeft de print aan twee kanten SMD, dan gebeurt dit twee keer. Daarna komt alles wat niet door de oven kan of niet in de machine past: THT-connectoren, grote elco's, transformators, schroefklemmen. Die solderen we met de hand. Als laatste de inspectie: zit alles erop, op de juiste plek, met pin 1 goed, zonder bruggen.

Wat een prototype anders maakt

Bij een serie van 5.000 is het instellen van de lijn een fractie van het werk. Bij 5 printen is het bijna alles. Stencil maken, feeders laden, programma schrijven, profiel instellen: dat is voor 5 stuks evenveel werk als voor 5.000. Een pcb-assemblagepartner die voor series is gebouwd, schuift een kleine order daarom naar achteren of zegt nee. Dat is geen onwil, het is rekenwerk.

DeltaProto doet het omgekeerde: elke dag andere printen, in kleine aantallen. Minimaal 2 stuks, zonder toeslag voor kleine aantallen. Vanaf een paar honderd printen ben je bij een EMS beter af, en dat zeggen we je dan ook.

Twee dingen gaan bij ons anders dan in serie. Ten eerste kijkt een engineer naar je BOM en je bestanden voordat de order ingaat. Een footprint die niet bij het bestelnummer past, of een centroid waarin de onderkant gespiegeld staat: dat zie je liever vooraf dan op het sample. Ten tweede bouwen we eerst één sample, de First Proto. Jij test het, en meer dan 90% van onze klanten verandert daarna iets.

Wat het kost: vijf printen met zo'n 120 placements kosten vandaag 840 euro aan assemblage bij 10 werkdagen, en 930 euro bij 5. De onderdelen en de kale print komen daar tegen kostprijs bij, dus wat Mouser of Digi-Key die dag rekent, zonder opslag. Er komt achteraf geen setup- of NRE-post bij: de prijs in de calculator is de prijs die je betaalt, met de kale print en het stencil erbij tegen kostprijs.

Fine-pitch componenten: zelf solderen of laten bestukken?

De vraag die we het vaakst van labs en universiteiten krijgen: kan ik dit niet zelf doen? Voor een 0603 en een DIP wel. Daaronder wordt het snel een gok, en SMD bestukken voor een prototype is precies waar een stencil en een oven het verschil maken.

Een QFN met 0,5 mm pitch is met stencil en reflow routine. De pasta ligt in de juiste hoeveelheid op elke pad en op de exposed pad, de machine zet het IC op zijn plaats en in de oven trekt het tin het recht. Met een heteluchtpistool heb je geen van die drie. Een BGA gaat op dezelfde manier door de machine en de oven. Waar het bij een BGA wel spannend wordt, is bij de kale print eronder: lees hoe wij ons verslikten in een interposer op 0,5 mm pitch.

Wij bestukken ook enkele stuks voor labs en universiteiten. Twee printen met één fine-pitch ADC erop is een normale order.

Eigen onderdelen en een eigen print

Liggen er drie onderdelen al in het lab, of is er een nergens op voorraad? Stuur ze mee. De regels staan bij componenten toeleveren en komen hierop neer: elk type in een apart zakje, op elk zakje de designator en het aantal, en de projectcode op de pakbon en op de doos. Reel, cut tape, tube of los maakt niet uit. Hoeveel we er nodig hebben, staat op de toeleverlijst in je project. Gemengd is normaal: drie onderdelen van jou, de rest kopen wij in.

Wat wij inkopen, komt van Digi-Key, Mouser, LCSC, Farnell, TME, RS, Arrow, Verical en Würth Elektronik, alleen wat daar op voorraad ligt, en je betaalt wat de leverancier ons rekent. Is een onderdeel nergens te krijgen maar zit het nog op een oude print, stuur die print op: we desolderen het gratis. Wat we doen met alternatieven staat bij onderdelen en leveranciers.

De kale print mag je ook zelf aanleveren. Doe je dat niet, dan kopen wij hem per stuk in bij fabs in Europa of Azië, in de stackup die je ontwerp nodig heeft. Of het 2 lagen zijn of 6 met ENIG maakt voor het bestukken niet uit.

Wat je klaarzet

Drie exports uit je CAD-pakket, zoals ze eruit komen:

• de PCB-data als Gerber en drill-set
• de BOM, als csv of xlsx
• de centroid, het pick-and-place-bestand

KiCad noemt de centroid een pos-file, Altium een pick and place-export. Beide gaan er direct in; kolommen koppelen, eenheden omrekenen en een kapotte CSV herstellen doen wij. ODB++ mag ook, maar hoeft niet. Zet in de BOM per regel een bestelnummer, dan is er geen twijfel over welke variant we kopen. En kijk één keer kritisch naar je silkscreen. De centroid zegt hoe een onderdeel gedraaid staat, niet of de rotatie in je bibliotheek klopt met het echte onderdeel. Pin 1 bij elk IC en een streep bij elke diode is de goedkoopste controle die er bestaat.

Rework en het tweede sample

Een sample is pas af als jij het getest hebt. Vaak is er daarna iets: een pull-up die anders moet, een connector die gespiegeld zit. Dat hoort erbij, lees waarom sample 2 geen mislukking is. Je zet de wijzigingen op de List of Change en wij bouwen het volgende sample ermee, binnen dezelfde order. Drie samples per order zijn inbegrepen, meer als het nodig is, elk met zijn eigen revisie.

Is het een klein ding, een component wisselen of een draadje leggen, dan hoeft er geen nieuw sample te komen. Stuur het bestaande sample terug met de gratis retourvoucher en wij passen het aan.

Wil je weten wat het bestukken van jouw print kost? Upload Gerber, BOM en centroid in de calculator. Je leest de prijs in seconden, zo'n 95% nauwkeurig, en de offerte volgt binnen uren nadat een engineer naar je bestanden heeft gekeken. Geen account, geen salesgesprek.