Wenn man Platinen ohnehin schon bei einem Dienstleister fertigen lässt, kann man sie dort auch gleich bestücken lassen und sich das Löten sparen. Wir vergleichen zwei Anbieter, die auch Hobbyanwender ansprechen.
Die eigene Platine vom Dienstleister kostet so wenig, dass der Autor inzwischen auch für einfache Schaltungen meist auf die klassische Punkt- oder Streifenrasterplatine verzichtet. Allein schon der Zeitaufwand für das Ausknobeln der optimalen Bauteilanordnung, das Zuschneiden auf die passende Größe und das Trennen von Leiterbahnen machen die Pappplatinen wenig attraktiv.
Wenn aber die Platine sowieso schon vom Dienstleister kommt, liegt der Gedanke nahe, den Anbieter gleich auch noch die Bauteile verlöten zu lassen. Das klingt zunächst aufwendig und teuer, aber die Realität sieht anders aus: Der Autor hat inzwischen schon viele Platinen bestücken lassen, und die Ergebnisse überzeugen. Freilich kann man das Löten auch als Teil des kreativen Prozesses sehen, aber nicht für jeden ist der Weg das Ziel, und es gibt gute Gründe für die automatische Bestückung.
Zeitersparnis ist einer davon, wobei es hier eher um die eigene Arbeitszeit geht – auch in der Platinenfabrik dauert das Bestücken ein bis zwei Tage. Ein weiterer Grund liegt in der Verfügbarkeit der Bausteine. Nicht jeder benötigte Transistor, Widerstand oder Kondensator findet sich auf Anhieb in nötiger Anzahl in der heimischen Bastelkiste. Zudem kommen die Bauteile beim Platinendienstleister oft günstiger, selbst wenn man die Versandkosten für eine Bestellung beim Elektronikhändler außen vor lässt. Zu guter Letzt gibt es auch Bausteine, die sich nur schwer von Hand löten lassen, wie etwa eine Micro-USB-Buchse.
In einem früheren Test [1], den Sie auch im Download-Bereich zu diesem Artikel finden, verglichen wir Platinen des europäischen Dienstleisters Aisler und der Firma JLCPCB aus China. Beide Anbieter konnten dabei durch kostengünstige Boards überzeugen. Bei den Abläufen hatte Aisler die Nase deutlich vorn, mehr als das Hochladen eines KiCAD-Platinenentwurfs war nicht nötig.
In der zweiten Runde treten die beiden Kandidaten erneut an. Diesmal geht es um das Bestücken einer einfachen Platine mit einer Reihe gängiger Bauteile. Der Artikel beschreibt jeweils den Prozess und vergleicht sowohl den Aufwand als auch die Kosten. Bevor wir aber in die Details gehen, lohnt sich ein Blick auf die Testplatine.
Luxustaster
Für ein Bastelprojekt des Autors war eine Gruppe mit sechs mechanischen Tastern vorgesehen, die in Hardware entprellt werden sollten. Als Prellen bezeichnet man das typische Verhalten solcher mechanischen Bauteile, nicht sofort von Low auf High umzuschalten, sondern während einer sehr kurzen Zeit quasi hin und her zu springen. In Abbildung 1 dauerte der Vorgang nur 750 Mikrosekunden, aber für einen aktuellen Prozessor ist das eine Ewigkeit.
Abbildung 1: Ein prellender Taster im Oszilloskop.
Das Entprellen erfolgt normalerweise via Software, für den Arduino gibt es dafür auch spezielle Bibliotheken. Alternativ erledigen Sie das Entprellen durch einen RC-Lowpass-Filter (Abbildung 2, R2 und C1) in Hardware. Hier glättet ein Kondensator den Übergang zu einer Kurve. Ein 74HC14-Inverter am Ende sorgt dann für einen scharfen Wechsel zwischen 0 und 1: Es handelt sich um einen sogenannten Schmitt-Trigger mit unterschiedlichem Schaltwert je nach Richtung. Falls Sie sich für den Hintergrund interessieren, finden Sie im Netz [2] eine gute, allerdings englischsprachige Zusammenfassung.
Abbildung 2: Durch einen RC-Lowpass-Filter (R2, C1) sorgt diese Schaltung für eine Entprellung.
Pro Taster gibt es auf der Platine drei Bauteile sowie den 74HC14 mit sechs Kanälen samt Pufferkondensator. Insgesamt kommen so 20 Komponenten mit insgesamt 46 Lötstellen zusammen. Diese Bauteile sitzen alle auf der Rückseite der Platine (eine Vorschau zeigt Abbildung 7). Vorn liegen die Taster sowie optionale LEDs samt Vorwiderständen, in Abbildung 3 sehen Sie die teilbestückte Platine. Die KiCAD-Quellen samt weiteren Abbildungen finden Sie im Projekt-Repository des Autors auf Github [3].
Abbildung 3: Die erst zum Teil bestückte Vorderseite der Platine.
Die Bestückung lässt sich nur für SMDs (Surface-mounted Devices) automatisieren. Klassische Durchsteckbausteine löten Auftragsfertiger zwar auch, aber da das manuell mit hohem Personalaufwand geschieht, geht es schnell ins Geld. Außerdem unterstützen beide Anbieter im Test nur das einseitige Bestücken von Platinen. Bei den Tastern müssen Sie also trotzdem selbst Löten.
Auf diese Rahmenbedingungen nimmt das Platinendesign Rücksicht. Für die Widerstände und Kondensatoren sieht es das gängige 603-Format vor – viel zu klein für das Handlöten, zumindest für den Autor. Die LEDs und Vorwiderstände auf der Vorderseite haben dagegen das deutlich größere 1206-Format; hier funktioniert das Löten per Hand ohne Probleme.
Aisler
Die Firma Aisler hat in der Maker-Szene durch den Support für diverse Open-Source-Projekte wie Fritzing und KiCAD einen guten Ruf. Der Anbieter produziert Platinen für einen konkurrenzfähigen Preis, der Ablauf im Bestellprozess beschränkt sich im Wesentlichen auf das Hochladen der KiCAD-Platinendatei (*.kcad_pcb).
Für bestückte Platinen kommt noch ein wichtiger Schritt hinzu: die Zuordnung der abstrakten Bauteile zu konkreten Komponenten. Normalerweise gibt es dafür eine Teileliste, englisch BOM (Bill of Materials). Im Bestellprozess extrahiert Aisler die Teile aus der Platinendatei und präsentiert sie dann in einem Zuordnungsdialog (Abbildung 4).
Abbildung 4: Der Dialog für die Bauteileauswahl bei Aisler.
Der Prozess hat eine ganze Reihe von Nachteilen. So gibt es zwar eine automatische Zuordnung für Widerstände und Kondensatoren (von Aisler Magic Match genannt), aber das funktioniert nur für einen Bauteiltyp nach dem anderen. Dazu klicken Sie etwa im Dialog alle 10K-Widerstände an und rufen assign auf. Magic Match macht daraufhin einen Vorschlag, den Sie dann bestätigen oder ablehnen. Das ist insbesondere bei vielen verschiedenen Bauteilen recht mühsam. Außerdem funktioniert Magic Match nicht durchgängig: Während es die 1K- und 10K-Widerstände unserer Schaltung korrekt erkannte, interpretierte es den Wert 680 als 6,8 MOhm.
