JLCPCBの実装サービスの利用方法

先日、JLCPCBでプリント基板を作る際に、初めて部品の実装サービスも利用してみた。

今回は二種類発注した。どちらも、表面実装部品だけの実装依頼。思いの外簡単だったし、仕上がりは自分の手ハンダよりも遥かにきれい(当然だけど)。実際に届いたものがこちら。

組立費がかかるけれど、自分で組み立てる手間(ミスもあるし)を考えれば充分ペイする。というか、ものすごく安いので「使わない手はない」というのが率直な感想。

そういうわけで、次回の自分のためにも発注手順をまとめておく。

なお、この記事はJLCPCBでの部品実装サービスに特化した内容。基板製造自体はこちらの記事

JLCPCBからプリント基板製造のレビューの打診を受けたので試してみた。なお、ガーバファイルは事前に用意してある。 アカウント作成 ...

以下はKiCadが前提

要点まとめ

先に要点を挙げるとこう。

  1. JLCPCBが用意しているライブラリから部品を選ぶ
    • ここにあるものだけを実装してもらう
    • ここにあるもので設計する
  2. 回路図入力の段階でライブラリの部品コードを入力しておく
  3. ガーバファイルの吐出しは通常通り
  4. 部品リスト(BOM)と部品配置リスト(CPL)も吐き出す(KiCadで出せる)
    • CPLはちょっとした修正が必要
  5. 基板製造と同時に部品実装も発注する
    • 使用部品に間違いがないかチェックする
    • 部品の向きもチェックする
      • 正しくない場合は、修正して欲しい旨伝える(オーダ時のコメントに書き加える)
  6. 支払い
  7. 部品の向きの修正を依頼した場合は、審査が終った段階でチェック
  8. あとは、製造されて手元に届くのを待つ

では、以下詳細。文章で書くと大変そうに見えるが、実際にやってみるとさほど難しくはない。

設計段階

部品を実装してもらうためには、それを想定した回路設計が必要。

部品選定の基本

基板屋さんに部品実装してもらう場合、部品の調達はいくつかのパターンがある。

  • 基板屋さんが用意しているライブラリから選ぶ
  • 基板屋さんに部品を調達してもらう
  • 自分が用意して基板屋さんに送る

JLCPCBの場合は、JLCPCBが用意しているライブラリから選ぶことになる。一般的な部品なら結構揃っている。そのライブラリにある部品を使って設計するのが吉。ライブラリについては後述。

また、最近は外部からの部品調達も始めたらしい。2022年3月10日のツイートでその旨が紹介された。

これは使ったことがないので詳細はわからない。

顧客からの部品提供は、 JLCPCBでは対応していない。

いずれにしろ、JLCPCBにある部品を使って設計し、ないものは自分で実装する方向で考えれば良いと思う。

部品選択方法

JLCPCBが用意している部品ライブラリはこちらのページ

検索

この「JLCPCB SMT Parts Library」で検索する。例えば、「0805(2012M)サイズの47kΩ」なら、そのように入れて検索する。

「Ω」は英数字じゃないけど、そのまま受け付けてくれる。

こんな感じでずらっとリストアップされる。

部品名(型番)をクリックすると、その部品の詳細が表示される。

Datasheetの「Download」をクリックすればデータシートが開く(PDF)。

部品の値段は右の方に表示される。

これの場合、20個以上で単価は$0.0026。120円/$で換算すると、約0.3円。数が多ければ単価が下がるのは上の表のとおり。

注意点は、最小発注数が20個であること。1個しか使わなくても、20個分の料金がかかる。仮に、基板を5枚発注するなら、1枚あたり4個使えば無駄がない。部品選定の際にはこの最小発注数を考慮すると良いと思う。

Basic PartsとExtended Parts

検索結果を見ると、Basic PartとExtended Partという区別が表示されている。Basicの方は標準品。常時、搭載機に準備されているもの。Extendedの方は、リクエストがあったときに搭載機に用意される。そのため、手間賃が発生する。なので、基本はBasic Partsから選ぶのが良い。

Basic Partsにチェックを入れると、Basic Partsだけが表示される。先程の抵抗だと、この一つだけしかない。たくさんあると迷うけど、これしかないのなら迷わない。

とはいえ、Extendedにしかないものも少なくない。

例えば、アンプICの386。「386」だけで検索すると目的外のものもたくさん引っかかるので、Amplifiresのカテゴリを指定して検索。

たくさん出てくるけど、Basic Partsに絞ると一つもない。

そこで、Basic Partsは外して、在庫数でソートしてみる。Stocksの上矢印をクリックすればOK。

値段はメーカによって様々(上のリストの真ん中のものはアンプICの386ではない。念のため)。

SMT Parts Libraryって言うことになっているのだけど、表面実装部品だけでなく、DIP品なども出てくる。

でも、実装費がSMDに比べれば高いので、SMD品があるのならわざわざDIP品を選ぶこともないかと(上のLM386N-4は18V耐圧なので、そういう目的なら選ぶ価値がある。「-4」はDIP品だけの設定のようなので)。

このライブラリには普段よく使っている部品がないっていうことも少なくないけど、そういう場合は代替品を探すか、回路変更して使える部品で設計し直すと良いかも。

それと、在庫はあっても極端に少ないものは避けるのが良いと思う。

料金

部品実装サービスの料金はFAQに掲載されている。以下、そこから引用(和訳、2022年3月現在)。

1.見積もり価格には何が含まれていますか?
以下を含むPCBアセンブリの価格:

  • セットアップ料金:$ 8.00
  • ステンシル:$ 1.50
  • SMTアセンブリ:ジョイントあたり0.0017ドル
  • 手はんだ付けの人件費:3.5ドル
  • 手動組み立て:ジョイントあたり0.0173ドル
  • コンポーネントコスト:組み立て用に選択したコンポーネントに基づく

<中略>

6.「基本コンポーネント」と「拡張コンポーネント」とは何ですか?
基本部品は、チップ抵抗器、チップコンデンサなどの頻繁に使用される部品です。これらはすでにP&Pマシンにロードされており、同じフィーダを使用しているため、オペレータはそれらを交換し続ける必要がないため、人件費はかかりません。
拡張コンポーネントライブラリのパーツを使用する場合、オペレーターはフィーダーを手動で取り付ける必要があり、人件費が増加します。拡張コンポーネントごとに3ドルを請求します。

つまり、固定料金として、セットアップの$8.00、ステンシルが$1.50で、合計$9.50が必ず発生する。あとは、使った部品の数による。

SMTの場合だと、1ジョイントあたり$0.0017。抵抗やコンデンサならハンダ付け個所(ジョイント)は二つなので、$0.0017×2。トランジスタなら×3、14ピンのICなら×14。例えば、実装部品数が基板1枚あたり100個だとすると、多めに見積もって1個あたり3ジョイント、10枚製造すると、$0.0017×100×3×10=$5.10。固定料金の$9.50と合わせて、$14.60。基板1枚あたり$1.50くらい。ものすごく安い。自分で手ハンダするのがバカらしくなる。

別途、部品代はかかるが、それは自分で手配してもかかるわけだし。JLCPCBで用意されているライブラリを見ると、大抵の部品は自分で手配するより安いし。

ただし、Extended Partsの場合は、一品目ごとに$3の追加料金が発生する。基板1枚あたり、同一部品を複数使うなら良いが、一つだけしか使わないならちょっと考えたくなる。JLCPCBのライブラリの部品が自分で手配するよりも安ければトントンという考え方も。実装の手間もかからないのはメリット。

それと、DIP品は手作業になるので、$3.5の追加料金。上のLM386N-4に「Assembly Type Hand Soldering」にあるのがそう。手作業のハンダ付けは、1ジョイント辺り$0.0173と、SMTよりも一桁高い。Extended Partsとしての$3もかかるのかどうかは未調査。まぁ、DIP品をわざわざ実装して貰う必要はないかな。

回路図入力(シンボルと実装部品の紐付け)

部品実装サービスを利用するには、回路図入力の段階から部品を具体的に決めておく必要がある(あとで決めることもできるけど、かえって面倒)。

まず、使う部品を決める。例えば上で提示した47kΩを使う場合で説明する。

データシート等で使用を確認し、これを使うとなったら「JLCPCB Part #」を控える。ここでは「C17713」がそれ。この行にマウスカーソルを持っていくを「Copy」のボタンが現れるので、これをクリックすればクリップボードにコピーされる。

回路図エディタで抵抗のシンボルを置く。

プロパティを開く。

Valueに定数を入れる(ここでは、47k)。

続いて、「+」ボタンを押す。行が追加されるので、名前に「LCSC」と入力し、定数として先程のJLCPCB Parts #を入力する。

最後に「OK」。これで、この抵抗とJLCPCBのライブラリが紐付けられる。

裏を返せば、回路図上で定数だけを変更してもダメ。実装される部品は、C17713(つまり、47kΩ)のまま。定数を変える場合は、LCSCの項目も変更しなければならない。

上はKiCad 6.0の場合。KiCad 5.1.10だとウィンドウの構成が若干違うが、やることは同じ(下の図)。

部品実装サービスを考えなければ、回路図上にある抵抗をコピーして配置して定数を変更するっていう使い方ができるけど、今度はそうはいかない。コピーして使えるのは同じ定数のものに限られる。こういう縛りができてしまうので面倒だけどしょうがない。これさえやれば実装してもらえると思えば気が楽かも。

実装してもらう部品はすべてこのJLCPCB Parts #を記入する。回路図作成で追加になる作業はこれだけ。回路図自体はいつもどおりに作れば良い。

製造用ファイル

回路図を作り、PCBエディタで基板パターンを作る。これらの作業は実装サービスを利用するからと言っても、特段変るところはない。いつもどおり。

そこまでできたら、製造用のファイル(ガーバファイル、部品リスト、部品配置リスト)を出力する。

ガーバファイル

これも特に変ることはない。いつものとおり、銅箔層、マスク層、シルク層、外形図。それと、ドリルファイルとマップファイル。

できあがったファイルはZIPしておく。これもいつもどおり。

BOM(Bill Of Materials: 部品リスト)

やり方はJLCPCBのFAQにある。

ツールの入手と設定

上のページにあるように、まずはGitHubからツールを手に入れる。

「Download ZIP」をクリックしてダウンロードしたZIPファイルを展開する。

これ(bom2grouped_csv_jlcpcb.xsl)を適当なフォルダに保存する。標準だと「%HOMEPATH%\Documents\KiCad\6.0\scripting\plugins」かな?他の場所でも構わない。これをKiCadに組み込む。

回路図エディタでBOM生成ツールを開く。

「BOMジェネレータスクリプト」の「+」ボタンを押す。

このあとは、指示に従って、先程保存したbom2grouped_csv_jlcpcb.xslを指定する。そうすると、下のようにスクリプトリストに追加される。

この作業は一度だけ。これで組み込まれたので、以降はこれが使える。

BOM吐出し

先程のスクリプトを選んで「生成」ボタンを押す。なお、わかりやすさのため、出力ファイルには「_jlc」と付けることにした(この辺りは好み次第)。

すぐに終って「成功」と表示されるはず。

できたファイルを確認する。

LCSCの列にJLCPCB Parts #が入っていればOK。

同じ定数、同じフットプリントで一つでも入れ損ねたものがあるとLCSCの欄は空欄になる。その場合は、回路図上で一つずつプロパティを確認するしかないと思う。

なお、同じ定数で異なったフットプリントを設定した場合はぞれぞれ別の行になる。それらのJLCPCB Parts #は同じ値が入る。これは特に問題なし。

また、実装サービスで実装しない部品(LCSC行が空)もあるが、これも問題なし。

要は、実装すべき部品のLCSC欄にJLCPCB Parts #が掲載されていれば良い

実装すべき部品のLCSC欄が空の場合はこのファイルで直接記入しても部品実装はできるだろうが、回路図上で修正したほうが良いと思う(次にBOMを吐き出すときのために)。

CPL(Component Placement List: 部品配置リスト)

これはPCBエディタで生成する。

フォーマットはCSV(デフォルトはASCIIのようなので要注意)。その他は上の通り。

これで生成すると、表面と裏面の二つのファイルができる。

実装する面のファイルを開く。

見出しを変更する。

  • Ref → Designator
  • PosX → Mid X
  • PosY → Mid Y
  • Rot → Rotation
  • Side → Layer

「Mid X」、「Mid Y」は、それぞれ間に空白が入ることに注意。

このファイルの作業は以上。上書き保存する。

発注

PCB

まずは、基板の発注。これは通常通り。事前にサインインしておいたほうが良い。

ガーバファイルをアップロード。

以下、製造枚数や色など、通常の手順で指定。

SMT Assembly

画面を下がっていくとSMT Assemblyの項目がある。

右のスイッチをオン。

実装面指定

先程読み込ませたガーバファイルがここにも反映される。部品実装する面を選ぶ(表面か裏面のどちらか。両面実装はできないみたい)。

実装枚数

PCBの製造枚数が5枚の場合は、実装枚数を5枚か2枚の選択ができる。

「試作なので2枚だけ実装したい」という要望に応えた恰好なのだろう。

PCB製造枚数が5枚以外の場合は、部品実装の枚数は製造枚数と同一(他に選択肢がない)。

Tooling holes

部品実装の際に穴が必要なようで、その位置を自分で決めるか、JLCPCBに任せるかの選択。説明を読んでもいまいちよくわからないのだけど、その穴は基板外に開けられて製造後に切り落とされるっていうことか?実際に仕上がったものを見ても余計な穴は基板上にはなかったので気にすることはないかと。

SMTサービスの条件等に合意するのチェックを入れて、Confirm。

BOM、CPLのアップロード

事前に用意しておいたBOMとCPLをアップロードする。

「NEXT」をクリック。

アップロードしたBOMから対象となる部品が読み込まれて表示される。この例では、24品目が認識されて、選択されたものが21品目、選択されなかったものが3品目(詳細は後述)。

部品確認

Matched Part Detailの欄の品名の辺りをクリックすると詳細が開くので間違いがないか確認する。

これを閉じるには右の「×」。

ちなみに、Matched Part Detailの欄の虫眼鏡アイコンをクリックするとその品名で検索してくれる。

ここで部品を変更することができる。が、後々のことと考えたら、回路図で変更したほうが良いとは思う(どのみち、後で回路図にフィードバックさせることになるのだから)。一度しか発注しないとかなら、ここで変更してしまうのもいいかも。

また、表示されたリストには、数量や金額も掲載されている(基板1枚あたりではなく、全数)。例えば、一番上の1N4148Wだと、基板1枚あたり三つ使用するが、数量は34になっている。同様に、その下の2kは二つ使いで25個。これについては、Total Costの欄の「?」にマウスカーソルを持っていくと詳細はポップアップする。

上は、2kの抵抗の場合の説明文。予備として5個上乗せさせるらしい。すべての部品がで予備が確保されるわけではなくて、抵抗とかコンデンサ、小さなダイオードなどがその対象のよう。

また、こちらの抵抗は1個しか使わないが20個計上されている。

これは、この部品の最小発注数が20のため。必要数の10に予備の5を含めて15。それでも最小発注数に満たないので、最小発注数の20が適用される。

LCSCの欄に「JLCPCB Part #」を記入していなかったものは「No part selected」と表示される。

これらはJLCPCBのライブラリになかったため自分で実装することにしたものなので、これで問題ない。実装してもらうつもりのものがこの状態になっていないかをチェック。

問題があってBOMファイルを入れ替えたい場合は、左下の「Go Back」をクリック。

アップロードのアイコンをクリックすると新しいファイルをアップロードできる。入れ替えたら、内容を再度チェック。

問題がなければ「NEXT」をクリック。

部品配置確認

品を配置下図が表示される。最初は部品が乗っていない状態で表示され、しばらく待っていると部品が表示される。

図の中をクリックすると、マウスホイールで拡大・縮小や、ドラッグできるので、搭載状態をチェックする。

ダイオード(右上のD2)には極性が赤で表示されるので、間違っていないか確認。

トランジスタやICは向きをチェック。上の例では、残念ながらトランジスタもICも向きが間違っている(赤い点が1番ピン)。トランジスタは180度回っているし、ICは反時計回りに90度回っている。正しい向きにするにはCPLファイルを修正することになるが、「修正してね」と伝えればやってもらえる。以下、FAQから引用したもの(和訳)。

2.配置プレビューでコンポーネントの向きが間違っている場合はどうなりますか?
デザインに定義した0度は、定義したものとは異なる場合がありますが、どちらも同じ回転を使用します。そのため、一部のコンポーネントの向きが間違っていることに気付く場合があります。この場合、ピックアンドプレースファイルの回転を変更して修正することができます。ファイルの変更方法がわからない場合は、ご注文ください。当社のエンジニアが、組み立て前にシルクスクリーンのマーキングに基づいてコンポーネントの回転と極性を確認および修正します。

私は、最初の注文画面に戻って、ここにコメントを書いておいた。

PCB Remarkのペンアイコンをクリックすると、記入欄が開く。

ここに、部品のリファレンス番号と向きを直してほしい旨を書いておいた(英語で)。SMT Assemblyの方にはコメント欄がなかったのでこちらに書いておいたのだけど、ちゃんとやってもらえた。確認方法は後述。

ここから先程の画面に戻るには、右上の「My file」を開いて目的のファイルをクリックする(この例では一つだけしかないが)。

ファイルをクリックすると、BOMを読み込んだ状態になるので、「NEXT」をクリック。

これでCPLを読み込んだ状態に戻る。

Selected PartsとUnselected Partsがリストアップされている。「Show All」をクリックすると続きが表示される。ここが最終チェック段階なので念のため再度しっかり見ておく。

カートへ投入

以上、問題がなければ、価格を確認して「SAVE TO CART」をクリック。

このあとの決済は通常通り。

部品実装状態の確認

決済後は進捗状況が確認できる。

基板製造と部品実装はそれぞれ別になっている。「DFM Analysis」をクリックすると、部品実装の(準備の)様子がわかる。

下の方の図の左が基板の様子、右が実装の様子。マウスカーソルを持っていくと、一部が拡大表示される。

ここで、トランジスタやICの向きが修正されているかチェックできる。このようにオンラインでもチェックできるけど、ごく一部を覗き見しているようでちょっと見づらい。そういう場合は、右上の「Download」ボタンを押せば画像ファイルとしてダウンロードできるので、それを見るほうがいいかも。

発注後すぐに部品実装の準備も始まる。まだ一度だけしか実装サービスを使ったことがないが、その時の実績では、決済から実装データの準備までわずか数時間だった。

基板製造にはもっと時間がかかるので、その間にパーツの向きのチェックなどを行うことができる。もし問題があれば、すぐにサポートに連絡(幸い問題がなかったので、その場合にどうなるかは未確認)。

もし心配なら、発注時に「Confirm Production file」を選んでおくと良いと思う。

こちらは基板製造の方のオプション。基板製造ファイルが準備できた段階で「お伺い」の連絡をしてもらえる。そこでGoサインを出すと基板製造が始まる。部品実装の方のオプションではないけど、基板製造がされないと実装もされないので、実質、両方に有効だと思う。

ただし、注意点が二つ。一つは、Goサインを出すまで製造が保留されること。もっとも、これはそのためのオプションなので当然。でも、うっかり忘れてしまうといつまで経っても製造されないので要注意。それと、このオプションは有料である点。$0.56かかる。

まとめみたいな話

発注後の進捗状況や、実際に届いたものの様子はこちらの記事

部品実装サービスを利用するためには、設計段階から部品をしっかり決めなきゃいけないとか、使える(実装できる)部品が限られるとか、発注時の確認項目が多いとか、何かと大変ではあるが、実装する手間を考えるとPC上で作業できる方が楽だと思う。それさえやればきれいに実装してもらえるのだから。

実装のセットアップ費用や実装費もかかるが、クーポンもあるので、実際には結構安くなる。JLCPCBの日本ユーザ向けのクーポン情報はこちら

基板自体の発注方法などはこちら。クーポンについても触れているので参考になるかと。

JLCPCBからプリント基板製造のレビューの打診を受けたので試してみた。なお、ガーバファイルは事前に用意してある。 アカウント作成 ...