Conceção de PCB: Da ideia ao produto

1: Quando a ideia não é suficiente

Acompanhamo-lo ao longo de todo o processo de desenvolvimento de um produto, desde a conceção da ideia até aos testes finais e à verificação do produto.

Todos os produtos electrónicos começaram com uma ideia. O iPhone começou como uma ideia na mente de Steve Jobs. No entanto, muitas pessoas têm grandes ideias, mas nem todas criam grandes produtos como o ultra-famoso smartphone da Apple.

Porque é que isto acontece? Nem todos os empresários têm os recursos necessários para desenvolver a sua ideia, ou talvez tenham, mas não sabem como os utilizar.

De que recursos estamos a falar? Conhecimento e tempo.

Conhecimento

Não é obrigatório ter uma licenciatura em Eletrónica, mas é necessário ter conhecimentos de Eletrónica, desenho de circuitos, layout de PCB, desenvolvimento de firmware e software e desenho mecânico. Uma vez que a tecnologia evolui tão rapidamente, manter-se atualizado em relação a novos dispositivos, linguagens de programação, redes de comunicação como 5G, BLE, LoraWAN, entre outras, é uma obrigação para qualquer pessoa envolvida no Design de Hardware.

Tempo

Um dos activos mais valiosos dos empresários e, por isso, é necessário utilizá-lo de forma sensata. Quando um produto está a ser desenvolvido, ocorrem muitas coisas em paralelo, marketing, aquisição de materiais, investigação, etc. E pode acabar por ter dificuldade em encontrar tempo para concluir todas as tarefas, como o layout da placa de circuito impresso, a seleção do fabricante certo, o teste dos protótipos, o desenvolvimento do firmware ou a conceção da caixa.

Como é que os empresários de sucesso utilizam estes recursos? Continue a ler.

2: Pegue numa caneta, num papel e numa placa de ensaio

Essa ideia na tua mente não se tornará realidade por si só. É preciso pegar em papel e caneta e começar a esboçar circuitos. Ou pedir a alguém que o faça por si.

É aqui que as coisas começam a complicar-se, e poderíamos dizer que a conceção de circuitos é o primeiro filtro do processo de conceção de hardware, porque muitos empresários não têm os conhecimentos necessários para o fazer, ou não dispõem da rede para encontrar os parceiros de engenharia adequados. Esta situação cria a necessidade de aprender a desenhar circuitos, mas o que acontece quando não se tem tempo para o fazer, ou simplesmente o desenho eletrónico não é a sua praia?

Não há necessidade de se preocupar. Pode sempre contactar empresas de design especializadas em design de circuitos e eletrónica com uma vasta experiência na matéria. Desta forma, o processo ficará nas mãos de especialistas que realizarão o trabalho num período de tempo mais curto, permitindo-lhe concentrar-se no marketing, na procura de investidores e noutras actividades relacionadas com o negócio.

O resultado da fase de conceção do circuito será um diagrama esquemático, mesmo que seja apenas um esboço feito à mão. Durante esta fase, pode também ser feita uma prova de conceito rápida utilizando uma placa de ensaio.

Depois de ter descoberto a fase de conceção do circuito, está na altura de colocar toda esta informação num programa de computador que lhe permita criar os esquemas digitais do seu produto, dando assim início ao processo de conceção e disposição da placa de circuito impresso.

3: Mãos na disposição da placa de circuito impresso

Assim, nesta altura, tem um projeto e uma validação inicial do comportamento funcional do design. Então, o que é que se segue? Como é que se transforma o que se tem numa PCB real? Em primeiro lugar, tem de saber que os ficheiros de fabrico e de montagem são imperativos.

Os ficheiros de fabrico e montagem incluem todos os dados de que as empresas de PCB necessitam para fabricar as suas placas, mas, para criar estes ficheiros, é necessário um programa de computador que permita a captura de esquemas e a apresentação de PCB. Este pacote de software é conhecido como software CAD. Existem várias opções disponíveis no mercado. Alguns são gratuitos, mas têm funcionalidades limitadas, e os mais potentes requerem uma licença paga, o que representa um custo de desenvolvimento adicional que pode não valer a pena para o empresário.

Além disso, a fase de configuração da placa de circuito impresso requer um conjunto de competências e boas práticas que só podem ser adquiridas através da experiência: técnicas de encaminhamento, colocação correta de componentes, considerações sobre interferências electromagnéticas e redução do ruído, etc. As placas complexas, como as placas-mãe para PC e os dispositivos de alta velocidade, exigem um nível de especialização ainda mais elevado. Assim, se decidir seguir o caminho difícil de fazer o layout da PCB por si próprio, terá de enfrentar dois desafios importantes: poupar vários milhares de dólares para comprar software CAD adequado e dedicar algum tempo a aprender este software, desenvolver as suas competências de design de PCB e aperfeiçoá-las.

Em suma, esta fase deve ser executada por um profissional experiente se quiser obter um produto final de alta qualidade. Podemos oferecer-lhe serviços de conceção de placas de circuito impresso se a sua empresa não dispuser de um departamento de engenharia interno.

Uma vez concebida a sua placa de circuito impresso e gerados os ficheiros de fabrico e montagem, está pronto para mandar fabricar as suas placas!

4: Hora de procurar um fornecedor

Quando o esquema da placa de circuito impresso estiver concluído, o passo seguinte será transformá-lo num dispositivo físico que lhe permitirá verificar o seu design e efetuar testes funcionais. Esta pode ser uma tarefa difícil, porque há muitas variáveis a considerar e barreiras a ultrapassar.

Variáveis

Cada conceção eletrónica é diferente e, como tal, exige especificações particulares. Por exemplo, a contagem de camadas, a largura/espaçamento dos traços ou o tamanho dos orifícios são apenas algumas das especificações que é necessário ter em conta quando se passa à fase de fabrico. O tamanho dos componentes também é crucial para a montagem, uma vez que alguns são tão pequenos que nem todo o equipamento os consegue suportar. Dependendo da complexidade da sua placa, pode ser necessário considerar diferentes fornecedores que se adaptem melhor às suas necessidades. Para os projectos simples, preferirá um fornecedor com boa qualidade e rapidez de execução. No entanto, para projectos complexos, a sua principal consideração deve ser a capacidade do fornecedor.

Além disso, se o projeto se enquadrar numa aplicação muito específica, como a radiofrequência, os circuitos de alta velocidade ou a tecnologia militar/aeroespacial, a seleção do contratante é uma decisão de vida ou de morte do ponto de vista empresarial. Selecionar a empresa de PCB errada pode comprometer o futuro do seu produto.

Barreiras

Embora a indústria de PCB tenha sido em tempos enorme nos EUA, a realidade atual é que a maioria dos grandes intervenientes se encontra no estrangeiro; a China, Taiwan e a Índia são os locais de eleição para os circuitos impressos. Os baixos custos de mão de obra nestes países são a principal força por detrás desta tendência; agora, pode contactar um fabricante de PCB ou uma empresa de montagem na Ásia e obter um lote de PCB por apenas uma fração do que teria de pagar para os mandar fazer nos EUA.

No entanto, nem tudo é perfeito. Os prazos de entrega são obviamente mais curtos nos EUA, devido aos tempos de trânsito e à ausência de atrasos na alfândega. Além disso, as diferenças de fuso horário entre a Ásia e a América podem facilmente transformar um simples processo de cotação e encomenda numa tortura de uma semana e, nalguns casos, a barreira linguística acaba por complicar ainda mais as coisas, com e-mails e telefonemas para trás e para a frente, por vezes apenas para esclarecer um pequeno pormenor.

5: Firmware, testes, conceção mecânica

Nesta altura, deve ter uma placa de circuitos totalmente montada nas suas mãos e o seu protótipo pronto para ser programado (se necessário) e testado. Mas, mais uma vez, o que acontece se não tiver o equipamento, o conhecimento, o tempo, ou se simplesmente se sentir mais seguro com um designer eletrónico profissional a fazê-lo por si?

Dispomos das ferramentas necessárias para fornecer serviços adicionais que são importantes para atingir o objetivo de obter um produto final: desenvolvimento de firmware, testes e conceção de caixas.

Hoje em dia, a maioria dos produtos electrónicos são digitais e requerem alguma programação. Nós podemos fazê-lo graças à nossa experiência em desenvolvimento integrado e microcontroladores.

Os testes são importantes, uma vez que se pretende garantir que o produto funciona como previsto. Podemos realizar procedimentos de teste para garantir o comportamento correto do design.

Por último, se tenciona vender um produto, este necessitará de um invólucro para o proteger do ambiente e dos choques mecânicos. Teremos todo o gosto em ajudá-lo a realizar também essa tarefa.

Esperamos que tenha gostado desta série de artigos sobre todos os passos necessários para transformar a sua ideia num produto real. Se estiver interessado em algum dos serviços descritos nesta série, não hesite em contactar-nos, afinal de contas, o nosso trabalho é ajudá-lo! O nosso principal objetivo é ajudar pequenas e médias empresas, empreendedores com ideias fantásticas que precisam de um empurrãozinho para as concretizar.