#1. Выбор контрактного производителя электроники
Когда разработка завершена и подготовлены все документы, необходимые для производства изделий на фабрике, в первую очередь нужно решить, чьими силами изготавливать продукцию. Если у вас нет собственных мощностей или необходимого оборудования, вам придется обратиться к контрактному производителю электроники. И в России, и за рубежом есть множество предприятий, занимающихся выпуском печатных плат, электронных модулей и готовых устройств. Некоторые из них предлагают услуги контрактного производства.
Типы контрактных производителей
Здесь обычно выделяют два типа предприятий.
Original design manufacturer (ODM). Обычно под этим термином понимают предприятия, производящие изделия по собственным проектам или по заказу других организаций. Они разрабатывают и изготавливают собственную продукцию, однако могут продавать ее другим предприятиям с некоторыми изменениями. Как правило, это достаточно типовые изделия – в случае электроники речь идет о смартфонах, планшетах, телевизорах, умных часах и т.п.
Original equipment manufacturer (OEM). Под этим термином, как правило, понимают предприятия, которые изготавливают изделия по проекту заказчика, но сами разработкой не занимаются.
Важно помнить: В этой терминологии существует некоторая путаница. Разные авторы могут вкладывать в них разные значения. Впрочем, предприятия обычно не работают строго по одной модели. Если на своем сайте завод позиционирует себя как OEM и(или) ODM-производителя, это значит, что он оказывает услуги контрактного производства электроники.
Можно также поручить все этапы реализации проекта, в том числе серийное производство, одному подрядчику. Команда КЕДР Solutions может взять на себя весь цикл, от разработки решения до поиска контрактного производителя, изготовления партии и доставки продукции на ваш склад. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить подробности.
Объем выпуска
При выборе контрактного производителя электроники необходимо также учесть, сколько продукции вы хотите выпускать. С большими объемами партий могут справиться только крупные предприятия, тогда как небольшие фабрики могут предложить только мелко- и среднесерийное производство.
При этом в России из-за ухода иностранных вендоров наблюдается резкий рост спроса на контрактное производство электроники. По данным CNews, в 2023 г. объем рынка вырос на 42%, а в I квартале 2024 г. – еще на 44%. В результате производственные мощности предприятий перегружены, а очереди на контрактное производство растягиваются на месяцы. Таким образом, если вы хотите производить продукцию на территории РФ, нужно учитывать возможную задержку. При этом не всегда получится перенести производство за рубеж из-за требований регуляторов.
Требования регуляторов
Если вы хотите участвовать в госзакупках или рассчитывать на различные льготы от правительства РФ, то потребуется включить разработку в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции (ЕРРРП) Минпромторга. Для этого устройство должно производиться в России: обычно речь о той или иной степени локализации производства в зависимости от типа электроники. Это значит, что по крайней мере один из этапов изготовления устройства должен выполняться российской фабрикой.
Получение необходимых документов и разрешений требует времени, средств и знаний, поэтому нередко для сертификации продукции предприниматели обращаются в специализированные организации.
Если вы все же решили организовать коммерческое производство электроники в другой стране – вероятнее всего, в Китае, – следует ожидать некоторых трудностей.
Коммуникация с иностранными исполнителями
При работе с иностранными подрядчиками проблемой может стать языковой и культурный барьеры. Если вы и представитель фабрики знаете английский, то проблем возникнуть не должно. Если нет, можно нанять переводчика. А вот культурные различия устранить вряд ли получится.
Важно помнить: Китайский стиль общения более косвенный и контекстуальный. У них не принято прямо выражать требования и ожидания. В китайской культуре большое значение придается иерархии и личным отношениям. Это может повлиять на принятие решений и ведение переговоров. Китайцы, как правило, менее строго относятся ко времени, чем мы, так что возможны задержки. Понимание качества продукции может отличаться у китайских производителей, что требует детальной проработки технических требований и системы контроля качества. Наконец, китайские праздники и традиции могут приводить к временным остановкам производства или изменениям в графике работы, что также нужно учитывать.
#2. Производство печатных плат
Еще одна сложность производства электроники связана с тем, что для ее выпуска требуется современное оборудование и квалифицированный персонал, чем может похвастаться не каждый производитель. Перед размещением заказа нужно изучить сайт предприятия и убедиться, что разработанная вами или вашим подрядчиком плата может быть изготовлена на данной фабрике.
На первом этапе серийного производства подготовленные документы и файлы направляются на фабрику, где на их основе изготавливаются печатные платы. В данном контексте под печатной платой понимаются пластины из диэлектрика (чаще всего из стеклотекстолита), на которых расположены токопроводящий рисунок электронной схемы, сквозные отверстия и контактные площадки для установки компонентов. Однако сами компоненты монтируются на следующем этапе. В англоязычной литературе такие пластины называют термином PCB (printed circuit board).
При поиске контрактного производителя вы можете столкнуться с отсутствием у кандидатов оборудования для изготовления вашего продукта. На данном этапе все зависит от типа печатной платы и ее параметров.
Типы печатных плат
В зависимости от количества слоев диэлектрика печатные платы делятся на следующие типы.
- Односторонние печатные платы
Имеют один слой диэлектрика. Токопроводящий рисунок располагается на одной из сторон, куда монтируются компоненты. Это простейший тип печатных плат, поэтому они дешевы в производстве. Чтобы снизить цену еще больше, некоторые фабрики в Китае используют в качестве основы не текстолит, а гетинакс.
- Двусторонние печатные платы
Имеют один слой диэлектрика, но металлизированное покрытие наносится на обе стороны. Компоненты устанавливаются на обеих сторонах. Плотность компоновки у таких плат выше, чем у односторонних, что позволяет создавать более компактные устройства. Более короткая длина проводников и меньшее количество соединений уменьшают паразитные емкости и индуктивности, что приводит к повышению скорости работы устройства.
В то же время коммерческое производство двусторонних печатных плат обходится дороже, т.к. требует дополнительных операций.
- Многослойные печатные платы
В таких платах чередуются слои с проводящим рисунком и слои изоляционного материала. В одной плате может быть до 40 слоев, однако такие образцы могут изготовить немногие заводы. На многослойных платах можно разместить больше компонентов, поэтому они часто применяются в компактных устройствах. Кроме того, разные сигналы могут быть разведены по разным слоям, что снижает взаимные помехи и повышает качество работы устройства.
В то же время изготовление многослойных плат требует специализированного оборудования, стоит дороже и занимает больше времени.
По свойствам материала основы печатные платы делятся на следующие типы:
- Жесткие
Большинство плат относятся к этому типу. В качестве основы обычно используется стеклотекстолит, но для особых условий основа может изготавливаться из керамики, алюминия и других материалов. Жесткие платы обладают высокой механической прочностью, выдерживают большие нагрузки и эффективно отводят тепло от компонентов.
- Гибкие
В таких платах диэлектрическое основание изготавливают из полиимида. Такая основа очень тонкая, в результате чего гибкая плата, как правило, будет в гораздо тоньше, чем жесткая плата с тем же функционалом. Кроме того, поскольку такие платы легко складываются и изгибаются, их можно разместить в труднодоступных и узких местах. Поэтому гибкие платы часто используются в малогабаритных и портативных устройствах. Они также более устойчивы к механическим вибрациям.
Однако гибкие печатные платы, как правило, дороже в изготовлении, чем жесткие. Они также более чувствительны к порезам и проколам. Токонесущая способность гибких плат может быть ниже, чем у жестких, особенно при больших токах. Наконец, не все типы компонентов можно установить на гибкие платы, особенно габаритные, или тяжелые.
- Гибко-жесткие платы
В таких платах жесткие и гибкие участки соединяются между собой. Они предназначены для особых условий работы.
Выделяют и другие типы печатных плат.
Классы точности печатных плат
Сложность производства плат также определяется их классом точности. ГОСТ Р 53429-2009 устанавливает семь классов точности печатных плат, которые характеризуют наименьшие номинальные размеры элементов токопроводящего рисунка и значения допусков на размеры этих элементов. Чем меньше эти значения, тем выше класс точности платы. Для определения класса учитываются прежде всего ширина проводников, расстояние между ними, гарантийный поясок контактной площадки и др.
Плата соответствует тому или иному классу точности, если параметры элементов ее конструкции находится в соответствующем диапазоне значений. Так, если ширина проводника составляет от 0,15 до 0,24 мм, то плата соответствует классу 4.
Современные заводы, как правило, выпускают платы не ниже 3 класса точности. Для изготовления плат высокого класса потребуется дорогостоящее оборудование, которое есть не у каждой фабрики. Так, платы 4 класса можно изготовить только на прецизионных установках. Для производства плат 5, 6 и 7 класса понадобится оборудование премиум-класса.
После изготовления печатные проверяют на наличие повреждений, загрязнений, окисления, неправильного размещения отверстий и дорожек. Обязательным этапом являются электрические испытания. Они помогают выявить обрывы дорожек, отклонения в значениях сопротивления между различными точками, нет ли электрической проводимости между дорожками и элементами платы, которые не должны быть соединены.
Защита интеллектуальной собственности
Фабрика, изготавливающая электронику по вашему заказу, получает всю документацию на плату. Это позволяет недобросовестным партнерам копировать ваши наработки. Принято считать, что подобное поведение свойственно именно китайским предприятиям, однако такое может случиться в любой стране.
Защитить дизайн аппаратной части устройства у вас вряд ли получится. Однако можно и нужно защитить встроенное программное обеспечение для устройства. Именно поэтому мы рекомендуем не отправлять на фабрику “боевую” прошивку. Вместо нее мы разрабатываем тестовую прошивку, которая не содержит важного функционала. Тогда копировать плату саму по себе станет невыгодно.
#3. Монтаж печатных плат
На следующем этапе фабрика заказывает и устанавливает на печатную плату радиоэлектронные компоненты. Существует три технологии монтажа печатных плат:
1. Сквозной монтаж
Этот метод также известен как выводной монтаж или THT-технология (от through-hole technology). Также используется термин DIP-монтаж (от dual in-line package). Суть метода в том, что выводы компонентов устанавливаются в сквозные отверстия, заранее высверленные в плате. Это старая, но хорошо отработанная технология. Сегодня она применяется для установки тяжелых компонентов, таких как реле и трансформаторы, или легких, но крупногабаритных компонентов. Компоненты, предназначенные для установки таким способом, называются THT-компонентами.
2. Поверхностный монтаж
Используются также термины ТМП (технология монтажа на поверхность) и SMT-монтаж (от surface mount technology). Суть технологии в том, что компоненты устанавливаются только со стороны токопроводящего рисунка, для чего не требуются сквозные отверстия. Сегодня поверхностный монтаж более распространен, чем сквозной, т.к. он позволяет добиться большей плотности монтажа и миниатюрности устройства. Компоненты, предназначенные для установки таким способом, называются SMD-компоненты (от surface mount device).
3. Смешанный монтаж
Данный метод сочетает в себе обе технологии.
Для припаивания компонентов к плате применяются следующие технологии:
- пайка волной припоя;
- в паровой фазе;
- инфракрасный нагрев;
- конвекционный метод;
- лазер;
- ручной монтаж.
Несмотря на автоматизацию и различные инновации в производстве, фабрики по-прежнему широко применяют ручной монтаж. Это может быть выгоднее автоматизации на мелкосерийном производстве или для установки нестандартных компонентов.
Важно помнить: Как и в случае с изготовлением печатных плат, для монтажа компонентов требуется дорогостоящее оборудование, а от дизайна платы зависит то, какие технологии потребуются для выпуска готовых устройств. Мы не первый год сотрудничаем с производителями электроники и корпусов. Если вы закажете разработку электроники в КЕДР Solutions, мы также легко подберем наиболее подходящие производственные площадки в России или в Китае, возьмем на себя логистику и другие этапы коммерческого производства электроники.
Стоимость производства электроники
Чтобы новый продукт успешно конкурировал на рынке, он должен не только обладать функциональными преимуществами, но и не уступать аналогам по цене. На стоимость изделий влияет множество факторов, в том числе степень оптимизации производства, размер партии, цены на компоненты и, конечно, себестоимость изготовления печатных плат.
Цена изготовления печатной платы рассчитывается из стоимости на 1 квадратный дм. Однослойные платы – самые дешевые. Чем выше класс точности, чем больше размеры платы и чем больше в ней слоев и отверстий, тем выше стоимость.
Цена монтажа компонентов на плату рассчитывается из количества точек пайки. Другими словами, чем их больше, темы выше стоимость. Кроме того, производство плат с плотной компоновкой элементов требует более точной и дорогостоящей технологии.
Стоимость производства однослойных плат начинается примерно от $1,3 за 1 квадратный дм. Монтаж компонентов обойдется примерно в $0,02 за одну точку пайки. При этом чем крупнее партия, тем ниже расценки. Сюда следует добавить стоимость дополнительных операций: обработки файлов, подготовки к производству, электроконтроля и т.д. Также на цену влияет материал, из которого изготавливается плата, тип покрытия, используемые технологии, срочность заказа и др.
Важно помнить: Как правило, предприниматели стараются размещать производство электроники в Китае, т.к. ожидают более низких цен. Однако за последние годы стоимость производства товаров и стоимость рабочей силы в Китае заметно выросли. Сегодня производить в Китае не всегда выгоднее, чем в России или где-то еще. Подробнее об этом мы писали в статье о контрактном производстве в России и в Китае.
#4. Тестирование на производстве
В результате предыдущих операций с конвейера сходят собранные, или смонтированные, печатные платы. В англоязычном дискурсе такие платы называют PCBA (от printed circuit board assembly). Затем проверяют качество продукции, правильность размещения компонентов и работоспособность платы.
Для этого от разработчика электроники может потребоваться спроектировать и изготовить тестовый стенд (специальное оборудование для проверки платы) и разработать тестовую прошивку. Такое встроенное ПО не обеспечивает работоспособности устройства, но позволяет проверить все узлы платы. Как говорилось выше, отдавать заводу-изготовителю “боевую” прошивку устройства мы не рекомендуем.
В зависимости от типа платы или предъявляемых к продукту требований устройства также могут проходить рентгеновский контроль, вибрационные испытания и другие стресс-тесты. Подробнее о методах тестирования печатных плат и электроники мы рассказывали в этой статье.
Важно помнить: Фабрики могут выпускать продукцию разного качества. В частности, из-за несоблюдения на производстве методов защиты от электростатических разрядов изделия могут выпускаться со скрытыми дефектами, что плохо скажется на репутации вашего бренда.
#5. Изготовление корпусов и сборка изделий
На следующем этапе изготавливаются корпуса для будущего устройства.
С помощью литья, штамповки, экструзии или других технологий изготавливаются заготовки. После этого может потребоваться дополнительная механическая обработка – фрезерование, сверление, шлифовка. Иногда корпуса покрываются различными материалами для улучшения внешнего вида, защиты от коррозии и других факторов. Если корпус состоит из нескольких элементов, может потребоваться сборка.
На следующем этапе все компоненты электронного устройства собираются воедино и формируется готовое изделие. Печатные платы, корпуса, дисплеи, батареи и другие компоненты соединяются между собой. Для этого применяется пайка, сварка, склеивание или механическое крепление. В устройство загружается “боевая” прошивка.
Собранные устройства проходят тщательную проверку на соответствие техническим требованиям. Тестирование включает в себя проверку функциональности, производительности, надежности и соответствия стандартам безопасности. Количество и тщательность испытаний зависят от категории производимого продукта. В случае потребительских устройств обычно можно ограничиться проверкой нескольких случайных образцов наработкой на отказ и важнейшими тестовыми сценариями. Если к электронике предъявляются строгие требования – например, к медицинскому оборудованию, – тогда тщательному тестированию подвергается каждое устройство. Кроме того, измерительное оборудование после сборки проходит калибровку.
Затем готовые устройства маркируются, упаковываются вместе с инструкциями и другой документацией и отправляются на склад заказчика.
Важно помнить: Не каждое предприятие может взять на себя весь цикл изготовления продукции, куда входит производство и монтаж печатных плат, изготовление корпусов и сборка изделий. Обычно полный цикл производства предлагают только крупные предприятия, тогда как малые и средние специализируются на чем-то одном. При этом крупные заводы могут быть не заинтересованы в производстве мелкосерийных партий или затребовать слишком большую сумму за свои услуги. К тому же, в этом случае вы будете зависеть от единственного поставщика. Если же обращаться к небольшим фабрикам, то придется взять на себя организацию всей логистики.
Логистика
Если разные этапы коммерческого производства электроники выполняют разные подрядчики, от заказчика потребуется, во-первых, синхронизировать поставки компонентов, плат, корпусов, упаковочных и других материалов между различными предприятиями. Любая задержка или ошибка в поставке может привести к простою производства и нарушению сроков выполнения заказа. Необходимо постоянно отслеживать запасы компонентов и готовой продукции на всех этапах производства, чтобы избежать дефицита или избытка материалов, а также оптимизировать логистические расходы.
Транспортировка электронных компонентов и готовых изделий – особенно на дальние расстояния или из одной страны в другую – может быть достаточно дорогостоящей. Для оптимизации логистических затрат необходимо тщательно планировать маршруты и использовать современные логистические технологии. Для эффективного управления цепочками поставок может потребоваться нанять опытную логистическую компанию.
Таможня
Если устройства производятся за границей, но предназначены для продажи в РФ, потребуется также проходить таможенные процедуры. Оформление таможенных деклараций, получение разрешений на ввоз или вывоз товаров – особенно высокотехнологичных – может занимать значительное время. В зависимости от страны происхождения и назначения товара могут применяться высокие таможенные пошлины, что увеличивает стоимость продукции. К некоторой импортируемой электронике применяются строгие технические требования, что может потребовать дополнительной сертификации и тестирования. При этом нужно постоянно следить за изменениями в таможенном законодательстве, чтобы быстро адаптироваться к ним.
Сложности могут возникнуть и на этапе оплаты. Из-за угрозы вторичных санкций некоторые зарубежные банки, в том числе китайские, неохотно сотрудничают с клиентами из России.
Заключение
Организация коммерческого производства электроники – это трудоемкий процесс. Потребуется выбрать наиболее компетентных исполнителей, взять на себя решение логистических задач, сертификацию изделий, таможенное оформление и др. Команда КЕДР Solutions готова взять на себя не только разработку электроники, но и последующее производство. Закажите проект у нас, и мы позаботимся обо всех этапах его реализации.
