Progettazione PCB: dall'idea al prodotto

1: Quando l'idea non è sufficiente

Ti guideremo attraverso il processo di sviluppo di un prodotto, dall'ideazione dell'idea al collaudo finale e alla verifica del prodotto.

Ogni prodotto elettronico è iniziato come un'idea. L'iPhone è nato come un'idea nella mente di Steve Jobs. Tuttavia, molte persone hanno grandi idee e non tutte creano grandi prodotti come lo smartphone ultra-famoso di Apple.

Perché succede questo? Non tutti gli imprenditori hanno le risorse necessarie per sviluppare la propria idea, o forse le hanno, ma non sanno come usarle.

Di quali risorse stiamo parlando? Conoscenza e tempo.

Conoscenza

Una laurea in Elettronica non è obbligatoria, ma è necessario avere una conoscenza di base di Elettronica, progettazione di circuiti, layout di PCB, sviluppo di firmware e software e progettazione meccanica. Poiché la tecnologia si evolve così rapidamente, rimanere aggiornati con i nuovi dispositivi, i linguaggi di programmazione, le reti di comunicazione come 5G, BLE, LoraWAN, tra gli altri, è un must per chiunque sia coinvolto nella progettazione hardware.

Tempo

Una delle risorse più preziose che hanno gli imprenditori, e per questo dovrai usarla saggiamente, quando un prodotto è in fase di sviluppo molte cose avvengono in parallelo, marketing, approvvigionamento di materiali, ricerca, ecc. E potresti finire per avere difficoltà a trovare il tempo per completare tutte le attività come il layout del PCB, la selezione del giusto produttore di PCB, il collaudo dei prototipi, lo sviluppo del firmware o la progettazione dell'involucro.

Come usano queste risorse gli imprenditori di successo? Continua a leggere.

2: Prendi carta e penna e una breadboard

Quell'idea nella tua mente non diventerà realtà da sola. Devi prendere carta e penna e iniziare a disegnare i circuiti. Oppure trova qualcuno che lo faccia per te.

È qui che le cose iniziano a complicarsi e potremmo dire che la progettazione del circuito è il primo filtro del processo di progettazione hardware, perché molti imprenditori non hanno le conoscenze per farlo o non hanno la rete per trovare i partner di ingegneria appropriati. Questa situazione crea la necessità di imparare la progettazione di circuiti, ma cosa succede quando non hai il tempo per farlo o semplicemente la progettazione elettronica non fa per te?

Non c'è bisogno di preoccuparsi. Puoi sempre contattare aziende di progettazione specializzate nella progettazione di circuiti ed elettronica con una vasta esperienza in materia. In questo modo, il processo sarà nelle mani di esperti che svolgeranno il lavoro in un periodo di tempo più breve, permettendoti così di concentrarti sul marketing, sulla ricerca di investitori e su altre attività legate al business.

Il risultato della fase di progettazione del circuito sarebbe uno schema elettrico, non importa se è solo uno schizzo a mano. Durante questa fase si può anche realizzare una rapida prova di concetto utilizzando una breadboard.

Una volta che hai capito la fase di progettazione del circuito, è il momento di inserire tutte queste informazioni in un programma per computer che ti permetterà di creare gli schemi digitali per il tuo prodotto, iniziando così il processo di progettazione e layout del PCB.

3: Mani sul layout del PCB

Quindi, a questo punto hai un progetto e la validazione iniziale del comportamento funzionale del progetto. Quindi, qual è il prossimo passo? Come trasformi ciò che hai in un PCB reale? Innanzitutto, devi sapere che i file di fabbricazione e assemblaggio sono imperativi.

I file di fabbricazione e assemblaggio includono tutti i dati di cui le case di PCB hanno bisogno per realizzare le tue schede, ma per creare questi file, hai bisogno di un programma per computer che ti permetta di fare l'acquisizione schematica e il layout del PCB. Questo pacchetto software è noto come software CAD. Sono disponibili diverse opzioni sul mercato. Alcune sono gratuite ma hanno funzionalità limitate, e quelle più potenti richiedono una licenza a pagamento, rappresentando un costo di sviluppo aggiuntivo che potrebbe non valere la pena per l'imprenditore.

Inoltre, la fase di layout del PCB richiede una serie di competenze e buone pratiche che possono essere acquisite solo attraverso l'esperienza: tecniche di routing, corretto posizionamento dei componenti, considerazioni sulle interferenze elettromagnetiche e sulla riduzione del rumore, ecc. Le schede complesse, come le schede madri dei PC e i dispositivi ad alta velocità, richiedono un livello di competenza ancora più elevato. Quindi, se decidi di percorrere la strada difficile di fare il layout del PCB da solo, dovrai affrontare due importanti sfide: risparmiare diverse migliaia di dollari per acquistare un software CAD adeguato e prenderti il tempo per imparare questo software, sviluppare le tue capacità di progettazione del PCB e perfezionarle.

In sintesi, questa fase deve essere eseguita da un professionista esperto se si vuole fornire un prodotto finale di alta qualità. Possiamo offrirvi servizi di progettazione PCB se la vostra azienda non ha un reparto di ingegneria interno.

Una volta che il tuo PCB è progettato e i file di fabbricazione e assemblaggio sono generati, sei pronto per far realizzare le tue schede!

4: È ora di cercare un fornitore

Una volta completato il layout del PCB, il passo successivo sarà quello di trasformarlo in un dispositivo fisico che ti permetterà di verificare il tuo progetto ed eseguire test funzionali. Questo può essere un compito travolgente, perché ci sono molte variabili da considerare e barriere da superare.

Variabili

Ogni progetto elettronico è diverso e, come tale, richiede specifiche particolari. Ad esempio, il numero di strati, la larghezza/spaziatura delle tracce o la dimensione dei fori sono solo alcune delle specifiche che devi tenere in considerazione quando passi alla fase di produzione. Anche la dimensione dei componenti è fondamentale per l'assemblaggio, poiché alcuni sono così piccoli che non tutte le apparecchiature saranno in grado di gestirli. A seconda della complessità della tua scheda, potresti trovare necessario considerare diversi fornitori che si adattino meglio alle tue esigenze. Per i progetti semplici, preferirai un appaltatore con una buona qualità e tempi di consegna rapidi. Tuttavia, per i progetti complessi, la tua principale considerazione dovrebbe essere la capacità del fornitore.

Inoltre, se il progetto rientra in un'applicazione molto specifica, come la radiofrequenza, i circuiti ad alta velocità o la tecnologia militare/aerospaziale, la selezione dell'appaltatore è una decisione di vita o di morte dal punto di vista aziendale. Selezionare la casa di PCB sbagliata potrebbe compromettere il futuro del tuo prodotto.

Barriere

Sebbene l'industria dei PCB fosse un tempo enorme negli Stati Uniti, la realtà odierna è che la maggior parte dei grandi attori sono all'estero; Cina, Taiwan e India sono i luoghi di riferimento per i circuiti stampati. I bassi costi di manodopera in questi paesi sono la forza principale dietro questa tendenza; ora, puoi contattare un produttore di PCB o un'azienda di assemblaggio in Asia e ottenere un lotto di PCB per solo una frazione di quello che dovresti pagare per farli realizzare negli Stati Uniti.

Tuttavia, non tutto è perfetto. I tempi di consegna sono ovviamente più brevi negli Stati Uniti a causa dei tempi di transito e dell'assenza di ritardi doganali. Inoltre, le differenze di fuso orario tra Asia e America potrebbero facilmente trasformare un semplice processo di quotazione e ordinazione in una tortura lunga una settimana e, in alcuni casi, la barriera linguistica finirà per complicare ulteriormente le cose con e-mail e chiamate avanti e indietro, a volte solo per chiarire un piccolo dettaglio.

5: Firmware, test, progettazione meccanica

A questo punto, dovresti avere una scheda di circuito completamente assemblata tra le mani e il tuo prototipo pronto per la programmazione (se necessario) e il collaudo. Ma, ancora una volta, cosa succede se non hai l'attrezzatura, la conoscenza, il tempo o semplicemente ti senti più sicuro se a farlo per te è un progettista elettronico professionista?

Abbiamo gli strumenti per fornire servizi aggiuntivi importanti per perseguire l'obiettivo di ottenere un prodotto finale: sviluppo del firmware, test e progettazione dell'involucro.

Oggigiorno, la maggior parte dei prodotti elettronici sono digitali e richiedono una certa programmazione. Possiamo farlo grazie alla nostra esperienza con lo sviluppo embedded e i microcontrollori.

Il collaudo è importante poiché vuoi assicurarti che il tuo prodotto funzioni come previsto. Possiamo eseguire procedure di collaudo al fine di garantire il corretto comportamento del progetto.

Infine, se hai intenzione di vendere un prodotto, avrà bisogno di un involucro per proteggerlo dall'ambiente e dagli urti meccanici. Saremo lieti di aiutarti a svolgere anche questo compito.

Speriamo che questa serie di articoli su tutti i passaggi necessari per trasformare la tua idea in un prodotto reale ti sia piaciuta, se sei interessato a uno qualsiasi dei servizi descritti in questa serie, non esitare a contattarci, alla fine è nostro compito aiutarti! Il nostro obiettivo principale è aiutare le piccole e medie imprese, gli imprenditori con idee straordinarie che hanno bisogno di quella spinta per materializzarle.