Проектирование печатных плат: От идеи до продукта

1: Когда одной идеи недостаточно

Мы будем сопровождать вас на протяжении всего процесса разработки продукта, начиная с зарождения идеи и заканчивая финальным тестированием и проверкой продукта.

Каждый электронный продукт начинался с идеи. iPhone начался с идеи в голове Стива Джобса. Однако у многих людей есть отличные идеи, но не все они создают такие замечательные продукты, как сверхзнаменитый смартфон Apple.

Почему так происходит? Не у всех предпринимателей есть ресурсы, необходимые для развития их идеи, а может быть, они есть, но не знают, как их использовать.

О каких ресурсах идет речь? Знания и время.

Знания

Наличие ученой степени в области электроники не является обязательным, но вы должны обладать знаниями в области электроники, проектирования схем, разводки печатных плат, разработки микропрограмм и программного обеспечения, а также механического проектирования. Поскольку технологии развиваются так быстро, быть в курсе новых устройств, языков программирования, коммуникационных сетей, таких как 5G, BLE, LoraWAN и других, - обязательное условие для всех, кто занимается разработкой аппаратного обеспечения.

Время

Один из самых ценных активов, которыми обладают предприниматели, и поэтому вам нужно использовать его с умом. Когда продукт находится в стадии разработки, параллельно происходит множество вещей, маркетинг, поиск материалов, исследования и т. д. И в итоге вам может не хватить времени на выполнение всех задач, таких как разметка печатной платы, выбор подходящего производителя печатных плат, тестирование прототипов, разработка встроенного программного обеспечения или корпуса.

Как успешные предприниматели используют эти ресурсы? Читайте далее.

2: Возьмите ручку, бумагу и доску

Идея в вашей голове не станет реальностью сама по себе. Вы должны взять ручку и бумагу и начать составлять схемы. Или попросите кого-нибудь сделать это за вас.

Именно тогда все становится сложнее, и можно сказать, что проектирование схем - это первый фильтр процесса разработки аппаратного обеспечения, потому что многие предприниматели не обладают достаточными знаниями для этого, или у них нет связей, чтобы найти подходящих партнеров по проектированию. В такой ситуации возникает необходимость изучить схемотехнику, но что делать, если у вас нет времени на это, или просто разработка электроники - не ваш конек?

Не стоит беспокоиться. Вы всегда можете обратиться в дизайнерские фирмы, которые специализируются на разработке схем и электроники и имеют большой опыт в этом деле. Таким образом, процесс будет находиться в руках экспертов, которые сделают работу за более короткий период времени, что позволит вам сосредоточиться на маркетинге, поиске инвесторов и других видах деятельности.

Результатом этапа разработки схемы будет принципиальная схема, независимо от того, набросана ли она от руки. На этом этапе можно также провести быструю проверку концепции с помощью макетной платы.

После того как вы определились с этапом разработки схемы, пришло время занести всю эту информацию в компьютерную программу, которая позволит вам создать цифровую схему вашего продукта, тем самым начав процесс разработки и компоновки печатной платы.

3: Разметка печатной платы своими руками

Итак, на данный момент у вас есть чертеж и первоначальное подтверждение функциональности дизайна. Что же дальше? Как превратить то, что у вас есть, в реальную печатную плату? Во-первых, вы должны знать, что файлы изготовления и сборки являются обязательными.

Файлы изготовления и сборки содержат все данные, необходимые для производства печатных плат, но для создания этих файлов необходима компьютерная программа, позволяющая выполнять захват схемы и разводку печатной платы. Этот пакет программ известен как программное обеспечение САПР. На рынке представлено множество вариантов. Некоторые из них бесплатны, но имеют ограниченный функционал, а более мощные требуют платной лицензии, что представляет собой дополнительные расходы на разработку, которые могут оказаться неподъемными для предпринимателя.

Кроме того, на этапе разводки печатной платы требуется набор навыков и передовых методов, которые можно приобрести только с опытом: техника маршрутизации, правильное размещение компонентов, учет электромагнитных помех и шумоподавления и т. д. Сложные платы, такие как материнские платы для ПК и высокоскоростных устройств, требуют еще более высокого уровня знаний. Таким образом, если вы решите самостоятельно выполнить разводку печатной платы, перед вами встанут две важные задачи: накопить несколько тысяч долларов на покупку соответствующего программного обеспечения CAD и потратить время на изучение этого программного обеспечения, развитие навыков проектирования печатных плат и их оттачивание.

В общем, этот этап должен быть выполнен опытным профессионалом, если вы хотите получить конечный продукт высокого качества. Мы можем предложить вам услуги по проектированию печатных плат, если у вашего предприятия нет собственного инженерного отдела.

После того как ваша печатная плата спроектирована и созданы файлы для изготовления и сборки, вы можете приступать к изготовлению плат!

4: Время искать поставщика

После того как разводка печатной платы завершена, следующим шагом будет превращение ее в физическое устройство, которое позволит вам проверить свою конструкцию и провести функциональные испытания. Это может оказаться непосильной задачей, поскольку необходимо учитывать множество переменных и преодолевать препятствия.

Переменные

Каждая электронная конструкция отличается от других и, соответственно, требует особых спецификаций. Например, количество слоев, ширина/расстояние между трассами или размер отверстий - вот лишь некоторые из спецификаций, которые необходимо учитывать на этапе производства. Размер компонентов также имеет решающее значение для сборки, поскольку некоторые из них настолько малы, что не всякое оборудование сможет с ними справиться. В зависимости от того, насколько сложной является ваша плата, вам может потребоваться рассмотреть различных поставщиков, которые будут лучше соответствовать вашим требованиям. Для простых конструкций вы предпочтете подрядчика с хорошим качеством и быстрым выполнением заказа. Однако для сложных конструкций главным критерием должны быть возможности поставщика.

Кроме того, если проект относится к очень специфическому применению, например, к радиочастотам, высокоскоростным цепям или военной/аэрокосмической технике, выбор подрядчика - это решение жизни или смерти с точки зрения бизнеса. Выбор неправильного производителя печатных плат может поставить под угрозу будущее вашего продукта.

Барьеры

Хотя индустрия печатных плат когда-то была огромной в США, сегодня большинство крупных игроков находятся за границей: Китай, Тайвань и Индия - вот основные места, где производятся печатные платы. Низкая стоимость рабочей силы в этих странах является основной причиной этой тенденции; теперь вы можете связаться с производителем печатных плат или сборочной компанией в Азии и получить партию печатных плат за долю того, что вам пришлось бы заплатить за их изготовление в США.

Однако не все так идеально. Сроки выполнения заказа в США явно короче из-за транзитного времени и отсутствия таможенных задержек. Кроме того, разница в часовых поясах между Азией и Америкой может легко превратить простой процесс составления сметы и заказа в недельную пытку, а в некоторых случаях языковой барьер еще больше усложняет ситуацию, когда приходится переписываться и звонить, иногда просто чтобы уточнить какую-то мелочь.

5: Прошивка, тестирование, механическая конструкция

На этом этапе у вас в руках должна быть полностью собранная печатная плата, а ваш прототип готов к программированию (если нужно) и тестированию. Но, опять же, что делать, если у вас нет оборудования, знаний, времени или вам просто спокойнее, если за вас это сделает профессиональный разработчик электроники?

У нас есть инструменты для предоставления дополнительных услуг, которые важны для достижения цели получения конечного продукта: разработка встроенного программного обеспечения, тестирование и дизайн корпуса.

В настоящее время большинство электронных устройств являются цифровыми и требуют программирования. Мы можем сделать это благодаря нашему опыту в области встраиваемых разработок и микроконтроллеров.

Тестирование очень важно, поскольку вы хотите убедиться, что ваш продукт работает так, как задумано. Мы можем провести тестирование, чтобы гарантировать правильное поведение конструкции.

Наконец, если вы планируете продавать товар, ему понадобится корпус, который защитит его от воздействия окружающей среды и механических ударов. Мы с радостью поможем вам решить и эту задачу.

Мы надеемся, что вам понравилась эта серия статей о всех шагах, необходимых для превращения вашей идеи в реальный продукт. Если вы заинтересованы в каких-либо услугах, описанных в этой серии, не стесняйтесь обращаться к нам, в конце концов, наша работа - помогать вам! Наша главная цель - помочь малому и среднему бизнесу, предпринимателям с потрясающими идеями, нуждающимися в толчке для их реализации.