PCB-Design: Von der Idee zum Produkt

1: Wenn die Idee nicht ausreicht

Wir begleiten Sie während des gesamten Prozesses der Produktentwicklung, von der ersten Idee bis zur abschließenden Prüfung und Verifizierung des Produkts.

Jedes elektronische Produkt begann mit einer Idee. Das iPhone begann als Idee in Steve Jobs' Kopf. Aber viele Menschen haben großartige Ideen, und nicht alle von ihnen schaffen großartige Produkte wie das berühmte Smartphone von Apple.

Warum ist das so? Nicht alle Unternehmer verfügen über die notwendigen Ressourcen, um ihre Idee zu entwickeln, oder sie haben sie vielleicht, wissen aber nicht, wie sie sie nutzen sollen.

Um welche Ressourcen handelt es sich? Wissen und Zeit.

Wissen

Ein Abschluss in Elektronik ist nicht zwingend erforderlich, aber Sie sollten über Kenntnisse in den Bereichen Elektronik, Schaltungsdesign, PCB-Layout, Firmware- und Softwareentwicklung sowie mechanisches Design verfügen. Da sich die Technologie so schnell weiterentwickelt, ist es für jeden, der sich mit Hardware-Design beschäftigt, ein Muss, in Bezug auf neue Geräte, Programmiersprachen und Kommunikationsnetze wie 5G, BLE, LoraWAN und andere auf dem Laufenden zu bleiben.

Zeit

Es ist eines der wertvollsten Güter, die Unternehmer haben, und deshalb müssen Sie es klug einsetzen. Wenn ein Produkt entwickelt wird, laufen viele Dinge parallel: Marketing, Materialbeschaffung, Forschung usw. Es kann sein, dass Sie am Ende keine Zeit mehr haben, um alle Aufgaben zu erledigen, z. B. das PCB-Layout, die Auswahl des richtigen PCB-Herstellers, das Testen der Prototypen, die Entwicklung der Firmware oder die Gestaltung des Gehäuses.

Wie nutzen erfolgreiche Unternehmer diese Ressourcen? Lesen Sie weiter.

2: Schnappt euch Stift und Papier und ein Steckbrett

Die Idee in Ihrem Kopf wird nicht von selbst Wirklichkeit. Sie müssen Stift und Papier zur Hand nehmen und anfangen, Schaltkreise zu entwerfen. Oder jemanden bitten, es für Sie zu tun.

Hier fangen die Dinge an, kompliziert zu werden, und man könnte sagen, dass das Schaltungsdesign der erste Filter des Hardware-Design-Prozesses ist, weil viele Unternehmer nicht über das nötige Wissen verfügen oder ihnen das Netzwerk fehlt, um die geeigneten technischen Partner zu finden. In dieser Situation ist es notwendig, das Schaltungsdesign zu erlernen, aber was passiert, wenn man nicht die Zeit dazu hat oder Elektronikdesign einfach nicht Ihr Ding ist?

Das ist kein Grund zur Sorge. Sie können sich jederzeit an Designfirmen wenden, die sich auf Schaltkreis- und Elektronikdesign spezialisiert haben und über umfangreiche Erfahrungen auf diesem Gebiet verfügen. Auf diese Weise wird der Prozess in die Hände von Experten gelegt, die die Arbeit in kürzerer Zeit erledigen, so dass Sie sich auf das Marketing, die Suche nach Investoren und andere geschäftsbezogene Aktivitäten konzentrieren können.

Das Ergebnis der Schaltungsentwurfsphase ist ein Schaltplan, auch wenn es sich nur um eine Handskizze handelt. In dieser Phase kann auch ein schneller Konzeptnachweis mit einem Breadboard durchgeführt werden.

Sobald Sie die Phase des Schaltungsentwurfs geklärt haben, ist es an der Zeit, all diese Informationen in ein Computerprogramm einzugeben, mit dem Sie die digitalen Schaltpläne für Ihr Produkt erstellen können, und damit den PCB-Design- und Layout-Prozess zu beginnen.

3: Hands on the PCB Layout

An diesem Punkt haben Sie also einen Entwurf und eine erste Validierung des funktionalen Verhaltens des Entwurfs. Wie geht es nun weiter? Wie verwandeln Sie das, was Sie haben, in eine tatsächliche Leiterplatte? Zunächst müssen Sie wissen, dass Fertigungs- und Bestückungsdateien unerlässlich sind.

Fertigungs- und Bestückungsdateien enthalten alle Daten, die Leiterplattenhersteller für die Herstellung Ihrer Leiterplatten benötigen. Um diese Dateien zu erstellen, benötigen Sie ein Computerprogramm, mit dem Sie Schaltpläne erfassen und Leiterplatten layouten können. Dieses Softwarepaket wird als CAD-Software bezeichnet. Auf dem Markt sind mehrere Optionen erhältlich. Einige sind kostenlos, haben aber nur begrenzte Funktionen, und für die leistungsfähigeren ist eine kostenpflichtige Lizenz erforderlich, was zusätzliche Entwicklungskosten bedeutet, die sich für den Unternehmer möglicherweise nicht lohnen.

Darüber hinaus erfordert das Leiterplattenlayout eine Reihe von Fähigkeiten und bewährten Verfahren, die nur durch Erfahrung erworben werden können: Entflechtungstechniken, richtige Platzierung von Bauteilen, Überlegungen zu elektromagnetischen Störungen und Rauschunterdrückung usw. Komplexe Leiterplatten, wie PC-Motherboards und Hochgeschwindigkeitsgeräte, erfordern ein noch höheres Maß an Fachwissen. Wenn Sie sich also dazu entschließen, das PCB-Layout selbst zu erstellen, stehen Sie vor zwei großen Herausforderungen: Sie müssen mehrere Tausend Euro für den Kauf einer geeigneten CAD-Software sparen und sich die Zeit nehmen, diese Software zu erlernen, Ihre Fähigkeiten im PCB-Design zu entwickeln und zu verfeinern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Phase von einem erfahrenen Fachmann durchgeführt werden muss, wenn Sie ein Endprodukt von hoher Qualität liefern wollen. Wir können Ihnen Leiterplattenentwurfsdienste anbieten, wenn Ihr Unternehmen nicht über eine eigene technische Abteilung verfügt.

Sobald Ihre Leiterplatte entworfen und die Fertigungs- und Bestückungsdateien erstellt sind, können Sie mit der Herstellung Ihrer Leiterplatten beginnen!

4: Zeit für die Suche nach einem Lieferanten

Sobald das PCB-Layout fertig ist, besteht der nächste Schritt darin, es in ein physisches Gerät umzuwandeln, mit dem Sie Ihr Design überprüfen und Funktionstests durchführen können. Dies kann eine überwältigende Aufgabe sein, denn es gibt viele Variablen zu berücksichtigen und Hindernisse zu überwinden.

Variablen

Jedes elektronische Design ist anders und erfordert daher besondere Spezifikationen. Die Anzahl der Lagen, die Breite/Abstände der Leiterbahnen oder die Größe der Löcher sind nur einige der Spezifikationen, die Sie in der Fertigungsphase berücksichtigen müssen. Auch die Größe der Bauteile ist für die Montage entscheidend, da einige so klein sind, dass nicht alle Geräte sie verarbeiten können. Je nachdem, wie komplex Ihre Leiterplatte ist, müssen Sie möglicherweise verschiedene Lieferanten in Betracht ziehen, die Ihren Anforderungen besser entsprechen. Bei einfachen Entwürfen werden Sie einen Auftragnehmer mit guter Qualität und schneller Durchlaufzeit bevorzugen. Bei komplexen Entwürfen sollten Sie jedoch in erster Linie auf die Fähigkeiten des Anbieters achten.

Auch wenn der Entwurf in eine sehr spezifische Anwendung fällt, wie Hochfrequenz-, Hochgeschwindigkeitsschaltungen oder Militär-/Luftfahrttechnik, ist die Auswahl des Auftragnehmers aus geschäftlicher Sicht eine Entscheidung über Leben und Tod. Die Wahl des falschen Leiterplattenherstellers könnte die Zukunft Ihres Produkts gefährden.

Barrieren

Obwohl die Leiterplattenindustrie in den USA einst riesig war, sind die meisten der großen Unternehmen heute in Übersee ansässig; China, Taiwan und Indien sind die bevorzugten Standorte für gedruckte Schaltungen. Die niedrigen Lohnkosten in diesen Ländern sind die Hauptursache für diesen Trend. Heute können Sie sich an einen Leiterplattenhersteller oder ein Montageunternehmen in Asien wenden und eine Charge Leiterplatten für einen Bruchteil dessen erhalten, was Sie für die Herstellung in den USA zahlen müssten.

Aber nicht alles ist perfekt. Die Vorlaufzeiten sind in den USA natürlich kürzer, weil es dort keine Transitzeiten und keine Zollverzögerungen gibt. Außerdem können die Zeitzonenunterschiede zwischen Asien und Amerika einen einfachen Kostenvoranschlag und Bestellvorgang leicht in eine wochenlange Tortur verwandeln, und in manchen Fällen wird die Sprachbarriere die Dinge noch komplizierter machen, da E-Mails und Anrufe hin und her gehen, manchmal nur um ein winziges Detail zu klären.

5: Firmware, Tests, mechanische Konstruktion

Zu diesem Zeitpunkt sollten Sie eine vollständig bestückte Leiterplatte in den Händen halten und Ihren Prototyp für die Programmierung (falls erforderlich) und den Test bereit haben. Aber was passiert, wenn Sie nicht über die Ausrüstung, das Wissen oder die Zeit verfügen oder sich einfach sicherer fühlen, wenn ein professioneller Elektronikdesigner die Arbeit für Sie erledigt?

Wir verfügen über die Mittel, um zusätzliche Dienstleistungen anzubieten, die wichtig sind, um das Ziel eines Endprodukts zu erreichen: Firmware-Entwicklung, Tests und Gehäusedesign.

Heutzutage sind die meisten elektronischen Produkte digital und erfordern eine gewisse Programmierung. Wir können das dank unserer Erfahrung mit eingebetteter Entwicklung und Mikrocontrollern.

Tests sind wichtig, denn Sie wollen sicherstellen, dass Ihr Produkt wie vorgesehen funktioniert. Wir können Testverfahren durchführen, um das richtige Verhalten des Entwurfs zu gewährleisten.

Und wenn Sie ein Produkt verkaufen wollen, braucht es ein Gehäuse, um es vor Umwelteinflüssen und mechanischen Stößen zu schützen. Auch bei dieser Aufgabe helfen wir Ihnen gerne.

Wir hoffen, dass Ihnen diese Artikelserie über alle Schritte, die Sie benötigen, um Ihre Idee in ein echtes Produkt zu verwandeln, gefallen hat. Wenn Sie an einer der in dieser Serie beschriebenen Dienstleistungen interessiert sind, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, schließlich ist es unsere Aufgabe, Ihnen zu helfen! Unser Hauptziel ist es, kleinen und mittleren Unternehmen zu helfen, Unternehmern mit tollen Ideen, die eine Starthilfe brauchen, um sie zu verwirklichen.