Um guia de mudança de protótipos de placa de ensaio para produtos completos

O dimensionamento de protótipos de placa de ensaio PCB é um processo complicado que combina criatividade e procedimentos. A linha do tempo para o desenvolvimento é tão individual quanto a pessoa que executa o projeto, e tudo está sempre nas mãos do criador. No entanto, existem vários marcos para procurar ao longo do caminho. PCB de placa de ensaio

https://youtu.be/HAOvEPh8hms

Começando a construir seus protótipos de PCB

Então agora você tem essa ideia fantástica ou, melhor ainda, um PoC (Proof of Concept), mas precisa escalar para algo que valha a pena produzir em massa ou pelo menos pode ser fabricado por alguns fabricantes para fins de demonstração; como você começa a construir seus protótipos de PCB?

No projeto de hardware, os protótipos de PCB são um modelo “construído à mão” que representa um produto fabricado (facilmente replicável) o suficiente para que os projetistas visualizem e testem o projeto. A palavra protótipo vem das palavras latinas proto, que significa original, e tipos, que significa forma ou modelo.

Com todos os tutoriais disponíveis e o número de recursos gratuitos disponíveis, está se tornando possível para quase qualquer pessoa construir protótipos de PCB rápidos em algumas horas. Levar seus protótipos de PCB para um lugar onde eles possam ser comercializados exige muito esforço, planejamento e alguma experiência. Você tem que tomar uma série de decisões sobre hardware, que eventualmente direcionam decisões sobre o software do dispositivo. PCB de placa de ensaio

É fácil construir com um Raspberry Pi ou até mesmo o popular Arduino, mas as chances de você produzir em massa com eles são limitadas. Claro, isso não significa que você não pode construir uma placa na placa Arduino como o Arduino Pro Mini ou aqueles Arduino sem cabeça podem se conectar e depois continuar fabricando algo assim. Ainda assim, eles podem ficar muito caros e podem até ser mais poderosos do que você precisa.

Muitas das startups de hardware de hoje construíram seus primeiros protótipos de PCB com Arduino . Arduíno é fácil de aprender, mesmo sem formação em engenharia elétrica ou apenas as habilidades de programação necessárias. Até uma criança poderia fazer isso, e muitas delas fazem.

PCB de placa de ensaio 1.1 —Seleção de componentes

O primeiro passo para começar a construir seus protótipos de PCB é saber quais componentes você precisará. Você pode obter rapidamente uma ideia deles com base em seu diagrama de blocos ou PoC existente, e até mesmo as funções desejadas do dispositivo podem dizer isso imediatamente. Por exemplo, criar algo como um monitor de batimentos cardíacos vestível exigirá alguns dos seguintes:

1. Uma unidade de microcontrolador – Atmega, ARM, PIC e outros

2. Um sensor de pulso – Um sensor de pulso dedicado pode funcionar, ou uma combinação de LED e detector de luz também pode funcionar.

3. Unidade de alimentação

4. Uma interface de exibição – LCD, LED, OLED, TFT ou outros.

Pode-se facilmente terceirizar a maioria e se não todas as peças necessárias de um único fornecedor de eletrônicos e, em alguns casos, de vários fornecedores. A seguir estão alguns fornecedores dos quais você pode comprar seus dados - AliExpress, Digi Key, Arrow, Mouser, Adafruit e vários outros.

1.2 Projeto esquemático

A próxima etapa será criar um diagrama do projeto eletrônico, geralmente chamado de diagrama esquemático ou um diagrama de circuito. O desenho esquemático mostra como cada componente se conecta, e isso não é algo que você fará à mão, mas uma ferramenta exclusiva projetada para esse fim.

Criar um esquema é uma etapa fundamental na construção do seu dispositivo final e você não pode ignorá-lo. Começar com seu esquema é muito fácil; você precisa conhecer a ferramenta certa para criar. Vários softwares de projeto de circuitos podem ser usados ​​para projetos esquemáticos, alguns são gratuitos e alguns são versões pagas. A maioria dos softwares de design pode ser usada para desenho esquemático e também para fazer seu layout de PCB.

A seguir estão alguns softwares a serem usados:

1. KiCAD – Gratuito para usar.

2. Eagle CAD – Premium mas com a opção gratuita limitada

3. Altium - Premium

4. DipTrace - Premium

5. OrCAD – Premium mas oferece um teste grátis.

Depois de decidir sobre o software de design a ser usado, pode-se familiarizar-se com o ambiente do software, pois cada software pode ter uma aparência diferente.

Ao criar seu esquema no software de sua escolha, deve-se seguir algumas práticas padrão no projeto esquemático.

Alguns métodos convencionais estão destacados abaixo –

1. Usando o ponto de junção para indicar mais de uma conexão que se conecta em uma junção.

2. Usar um nome de rede para pinos em vez de desenhar centenas de conexões ao redor. Isso aumenta a legibilidade de um esquema sem adicionar nenhuma desordem desnecessária.

3. Sempre usando o mesmo símbolo para o mesmo dispositivo

4. Separando seu esquema em blocos lógicos, especialmente ao projetar alguns circuitos complexos.

Quando você terminar seu projeto esquemático e tiver feito uma verificação cruzada completa, o próximo passo será converter o projeto do circuito em PCBs de fabricação; há grandes chances de falhas de layout, o que pode afetar negativamente a funcionalidade do produto final. Vários layouts de PCB serão usados ​​para fabricar sua placa.

No próximo capítulo, falaremos sobre como fazer uma placa de circuito impresso para seus protótipos de PCB.

Fazendo uma placa de circuito impresso para seus protótipos de PCB

Fazendo uma placa de circuito impresso para seus protótipos de PCB, primeiro, ter um diagrama esquemático é uma etapa do processo de ter uma placa profissional completa.

A próxima etapa do processo, que não pode ser ignorada, é projetar o layout da sua placa de circuito impresso. No entanto, o que é uma placa de circuito impresso?

Uma Placa de Circuito Impresso , também conhecido como PCB, é uma placa física que contém e conecta todos os componentes eletrônicos em um só lugar. O projeto esquemático é geralmente transferido para o PCB usando vários métodos. O design do PCB influencia alguns fatores como

1. Custo – Quanto mais significativo o conselho, mais caro é fazer.

2. Desempenho - O design da placa e o tipo de componentes usados ​​afetarão o desempenho geral do dispositivo. Uma placa mal projetada pode ser suscetível a ruídos que, por sua vez, degradam o desempenho do dispositivo.

3. Durabilidade,

4. E muito mais.

Uma vez que o esquema está pronto, passamos para fazer o PCB.

O PCB é projetado no mesmo software que foi usado na criação do diagrama esquemático.

O software será responsável por gerar o layout e a pegada do PCB com base nos componentes fornecidos e no diagrama esquemático; sem o diagrama esquemático, o software não criará o layout básico do PCB.

Começar a fazer um layout de PCB pode ser demorado e tedioso para usuários iniciantes. Ainda assim, felizmente, existem vários tutoriais e recursos úteis online para a maioria dos softwares de PCB para aprender a construí-los.

Dependendo do software escolhido, geralmente há uma maneira de o usuário alternar da visualização esquemática para a visualização do layout da PCB onde a PCB será projetada.

Projete seu PCB conforme você visualiza o modelo de seu dispositivo final; Além disso, o software usado terá várias ferramentas de verificação para garantir que o layout da PCB atenda às regras de projeto para o processo de PCB usado e que a PCB corresponda ao esquema. Você pode testar rapidamente se seu design quebrará seu dispositivo ou não.

Quanto menor o produto e quanto mais apertados os componentes devem ser embalados, mais tempo levará para criar o layout do PCB. Se o seu produto direciona grandes quantidades de energia ou oferece conectividade sem fio, o layout da PCB é ainda mais crítico e demorado.

A maioria das partes essenciais dos projetos de protótipos de PCB são roteamento de energia, sinais de alta velocidade (relógios de cristal, etc.) e circuitos sem fio.

Tendo complementado com o projeto de seus protótipos de PCB, você deve seguir em frente com a fabricação de sua placa de circuito impresso, e existem várias maneiras de fazer isso. Faça você mesmo em casa ou envie o projeto para um fabricante especializado na fabricação de PCBs.

Embora existam técnicas para produzir seus PCBs em casa, elas são limitadas a designs simples. Portanto, você provavelmente precisará terceirizar sua produção de protótipos de PCB.

No próximo capítulo, falaremos sobre a fabricação de sua placa de circuito impresso de um fabricante terceirizado.

Fabricando sua placa de circuito impresso usando WellPCB

Tendo desenvolvido com sucesso o layout do circuito impresso para o seu dispositivo, você precisa fazer o seguinte para fazer a placa. Antes de iniciar a fabricação, é sempre uma boa ideia ver como ficará o produto final. Alguns softwares como Proteus ou Altium têm um visualizador de layout 3D que permite visualizar a placa em 3D para sentir como a placa ficará.

Antes de enviar seu projeto para fabricação, primeiro você precisa gerar um formato de arquivo com o qual o fabricante irá trabalhar e decidir o que usar. WellPCB é líder em fabricação.

Placa de Circuito Impresso e a melhor aposta para seus trabalhos de fabricação de PCB.

O desenho da PCB deve ser convertido para um arquivo Gerber que a maioria dos profissionais utiliza, o padrão para a indústria de PCB. Um arquivo Gerber contém todos os arquivos de projeto necessários para uso na produção de PCBs. O WellPCB aceita quatro formatos de arquivo (formato de arquivo Gerber, pcb, pcbdoc ou cam).

O WellPCB imprime uma serigrafia nos dois lados e vem sem nenhum custo extra. É útil incluir números de peça na camada de serigrafia impressa. Também é uma boa ideia conhecer a especificação da casa de bordo. WellPCB tem um mínimo de 3mil para largura de linha/pista e espaço. Certifique-se de que seu design não exceda isso. Use sua verificação de regras de design de software para garantir que sua placa não exceda as habilidades de produção do fabricante.

Os requisitos de serigrafia indicam a cor desejada no PCB, e a maioria são tintas curadas por UV e são compatíveis com RoHS.

1. Branco

2. Amarelo

3. Preto

Essas são as cores mais utilizadas; outros também estão disponíveis, e as cores podem aumentar o tempo e o custo do processo.

Para solicitar seu PCB no WellPCB, siga estas etapas fáceis:

4. Visite a seção de cotação online de PCB do WellPCB – https://www.wellpcb.com/pcb-quote

5. Preencha os dados do seu quadro e clique em adicionar ao carrinho. Precisa saber sobre como encomendar placas de circuito PCB personalizadas online. PARA a placa PCB que você precisa, você pode entrar em contato conosco em WellPCB quantidade mínima é de cinco unidadesBreadboard PCB

6. Registre uma nova conta.

7. Carregue seu PCB Gerber ou. Arquivos BR.

8. Encomende o seu artigo e aguarde a entrega.

O WellPCB também ajuda a realizar uma verificação completa de DRC de todos os arquivos do cliente, o que é útil, especialmente se o design tiver alguns problemas ou erros. O usuário será alertado sobre o problema para evitar desperdício de tempo e dinheiro durante a produção da placa.

Agora você senta e espera sua placa de circuito impresso chegar. O lead time de fabricação de PCB para seus serviços de PCB é de pelo menos 24 horas e um tempo mínimo de cerca de 120 horas para um PCB de 8 a 12 camadas.

No próximo capítulo, falaremos sobre alguns dos termos do PCB e recursos do WELLPCB.

Recursos de PCB WellPCB e alguns termos comuns de PCB

WellPCB é um fabricante líder de placas de circuito impresso e oferece montagem de placas de circuito impresso para acompanhar seus protótipos de PCB.

Isso torna o WellPCB seu fabricante de referência para todo o desenvolvimento de seu produto. Além disso, eles fornecem serviços Turnkey para terceirizar os componentes para sua placa eletrônica. PCB de placa de ensaio

A WellPCB está focada em oferecer serviços de protótipos de PCB e não apenas fabricação em larga escala. Seus serviços de protótipos de PCB chegam a um mínimo de 5 unidades. Eles não estão apenas oferecendo serviços de prototipagem, mas também empacotados a preços escassos.

A promotional price of $3.99 for users looking for 1-2 layers, 10pcs PCB prototypes, and a board of less than 10cm*10cm.

WELLPCB is capable of producing 100,000 square feet of 2-32-layer PCBs and delivering over 5000 varieties monthly.

With a quick turn to meet 24-hour delivery for double-sided PCBs, 48-hour for 4 to 8 layers, and 120-hour for ten layers or higher PCBs. Their standard lead time is about 5 – 6 days and an Expedited time of 24 – 48 hours.

4.1 The following are WellPCB PCB manufacturing capabilities

1. Support Material:FR4, High TG FR4, Halogen Free material, CEM-3, Rogers HF material.

2. Layer counts 1-32 layers.

3. Finished Copper Thickness:0.5-5 oz.

4. Finished Board Thickness:0.2-6.0mm.

5. Min. Line/Track Width:4mil.

6. Min. Line/Track Space:4mil.

7. Min. Contour Tolerance:+/-0.1mm.

8. Min. Finished Diameter of PTH Hole:0.1mm.

9. Max. Board Thickness/Hole Ratio:12:1.

10. Min. Solder Mask Bridge:4mil (Min. SMT Pad Space 8mil).

11. Min. Legend(Silkscreen) Track Width:5mil.

      12. Solder mask color:green, black, blue, white, yellow, matt, etc.

13. Solder mask hardness:6H.

14. Legend/Silkscreen Color:white, yellow, black, etc.

15. Surface Treatment:HAL, Lead-Free HAL, Immersion gold, OSP, Immersion Tin, Immersion silver, etc.

      16. Other Technology:Gold finger, peelable mask, Non-across blinded vias, characteristic impedance control, Rigid-flex board, etc.

17. Reliability Test:flying probe test/fixture test, impedance test, solderability test, thermal shock test, hole resistance test.

18. Flammability:94V-0.

4.2 Breadboard PCB —Surface Finish

A PCB surface finish is a coating between a component and a bare board PCB. It is applied for two primary reasons:to ensure solderability and to protect the exposed copper circuitry.

Standard surface finishes preference – Non-RoHS or RoHS compliant.

1. HASL (Hot Air Solder Level) – Contains Lead non-RoHS, cheaper and quite popular.

2. ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) – Most popular finish and lead-free, but expensive

3. Immersion Silver – RoHS compliant will tarnish like any silver product

4. OSP – Organic Solderability Preservative

5. LF-HASL (Lead-Free Hot Air Solder Level）

6. Immersion Tin – Used the least of all finishes

4.3 Soldermask

Soldermask is the color to be used for the PCB prototypes finish. Any color can be used. However, sticking to standard colors is the best and more professional. The most popular are:

1. Green

2. Blue

3. Black

4. Red

5. White

6. Yellow

Mask can be in either Matte or Gloss in those above colors. Matte is less readily available due to Gloss is most widely used. Processing Matte for specific colors may add time due to equipment change and processing cleans up and application.

4.4 Breadboard PCB —Silkscreen

Silkscreen is the printing done on the PCB for identification. It is used on the component side to identify components, test points, PCBA part numbers, warning symbols, company logos, and manufacturer names. The following are some of the colors being used:

1. Black

2. White

3. Yellow

Those are the most widely used colors; others are available; however, colors can add to process time and cost like MASK. Ask if you have special requirements for your product.

In the next chapter, we will talk about how to move your PCBA mode.

Breadboard PCB–Moving from PCB Prototypes to PCBA

So, what’s PCB Rapid Prototyping. PCB assembly. Directly speaking, PCB Rapid Prototyping. PCB assembly. Directly speaking, PCB Rapid Prototyping. 3D PCB Printing makes the PCB and does the Printed Circuit Board Assembly (PCBA, an abbreviation for printed circuit board assembly, which refers to the combination of PCB prototypes manufacture, components sourcing, and B3D PCB Printing makes the PCB and does the Printed Circuit Board Assembly PCBA is the PCB with components assembled）.

So now you have your printed circuit board available and ready to populate the board with the needed components. You might be tempted to solder this manually yourself. This might be a good option, especially when the number of panels is less than five or, worst case, ten units; anything more than that might not be a good idea but going the route of PCB Rapid Prototyping. 3D PCB Printing not only makes the PCB but also does the Printed Circuit Board Assembly PCBA.

5.1 Breadboard PCB —Assembly Types of PCBA

The main assembly types of PCBA are shown below:

Those are the commonly used PCB Rapid Prototyping. 3D PCB Printing makes the PCB and does the Printed Circuit Board Assembly (PCBA assembly types. SMD  means Surface Mount Devices, and THC implies Through Hole Components）.

PCBA helps engineers, product developers, hobbyist and others to self-populate the board with needed components by a manufacturing firm.

It is usually faster and cheaper on bulk orders. Getting started with PCB Rapid Prototyping. 3D PCB Printing makes the PCB, and does the Printed Circuit Board Assembly (PCBA is also relatively simple as far you have the necessary resources）.

Just like, WellPCB is capable of handling all your possible PCB prototypes works, they also offer an accompanying production film work that you require to manufacture PCBs. In the case of PCBA service to help one streamline the whole board development process. It does not cost much more to have the PCB populated unless you tack on additional steps in the process, such as burning a program to the MCU or running 100% test on the finished boards.

To get started with PCBA, you need to have all the required documents.

Aside from your PCB prototypes design file, you will need a design specification if there are special needs for your work, a bill of the material (BoM) list for the number of components on your board and also can be generated from the software being used, and part placements made from the software used.

When starting your PCB Assembly, one crucial take note is the sourcing of the components for the board.

The board owner can decide to source for the parts alone and send them to WELLPCB for assembly or let WellPCB handle the integral components sourcing, which I feel is better. Of course, partial supply can also be agreed upon.

Go to PCB Assembly  on WellPCB here and fill the Request for Quotation (RFQ) form. Input as many details as possible and send it. WellPCB will get in touch if they need more information from you and continue the assembly process order.    

The WellPCB Bill Of Materials (BOM) of a PCB gets fitted onto aboard. PCB Assembly process can take up to around 25 days for large volume manufacturing, which is an excellent time for large volume PCB assembly compared to other PCB Assembly manufacturers. This will make it easy for a pick and place machine to easily pick and place the components on the PCB Assembly capabilities:

More information about WellPCB SMT). This will make it easy for a pick and place machine to easily pick and place the components on the PCB Assembly capability can be found here.

At this point, all you have to do is to sit down and wait for your populated PCB to be available and sent to you. This concludes the end of this chapter, and the next chapter will discuss how to save money when doing PCB and PCBA.

Saving Money in PCB Prototypes and PCBA Manufacturing

Now congratulation, you have your fully developed hardware PCB prototypes or, better still, hardware board. For newbies, this will have been a good experience, and also a lot of money must have been sent which could have been avoided.

Some of the money spent could have been avoided due to unnecessary complexity and errors in the PCB and circuit design.

This chapter will show some of the handy tips and tricks that can help you save even millions when doing large volume manufacturing.

6.1 Breadboard PCB —Keep Your Board Size at a Minimum

Keeping your board size at a minimum is crucial in saving costs and making your final product as portable as possible. The bigger it gets, so do the prices. If the board becomes smaller, so does the cost.

Also, making your board too small might not save you cost since assembling and preparing your board might require specialized equipment.

6.2 Using Surface Mount Components as Much as Possible

You might be tempted to use DIP (dual in-line) package, commonly known as Through-hole components, because it’s possible to easy to use but might not be the best cost-saving option.

      1. Using surface mount components will reduce the number of holes that need to be drilled on your board typically used for through-hole parts.

2. Using surface mount components will also reduce the board size.

3. Using surface mount components will make the board assembly faster and lesser equipment used.

6.3 Set Your Design Up for Penalization

By going on board penalization, you can save yourself a ton of money. Getting all of your boards on one panel means that a rapid-fire pick and place machine can get all your parts placed in one go without requiring any additional setup time.

6.4 Silk Screening Help You Reduce Your PCB prototypes Costs?

Requesting silk screening on one side will cut your artwork costs in half. Sticking with standard colors and larger geometries will also prove beneficial. Understanding these constraints can help you to better PCB prototypes pricing and cost savings.

6.5 Breadboard PCB —Use the Right Via for the Job

There are three types of vias – through-hole vias, blind vias, and buried vias. The last two are only going to be used for high-density and high-frequency PCBs. So, this one is simple, if your design doesn’t need these types of vias, leave them out to avoid any extra manufacturing costs.

This concludes the end of this chapter and the end of this guide. Using standard materials and several of these tips mentioned above can save you several thousand to millions of dollars when embarking on large volume manufacturing.

Breadboard PCB–Conclusion

When building and launching your products to market, some other things also need to be considered.

      1. Certifications – Every wireless-based product needs to go through some certification process to be clear of any hazards or issues and be permitted to the market.

       2.  Enclosure – Depending on the type of product you are building, you might need some enclosure around your board to give it some artistic look or for some reason.

3. Quality Control – Quality control issues a formal inspection report for review and shipment approval. You should expect each shipment to be inspected and approved before being released. Such a protocol creates a closed-loop process that builds in continuous improvement for consecutive production runs.

This guide should give you enough head start in launching your following product. Taking an idea from concept to production is not for the faint of heart.

You have to withstand failures, criticism, mishaps, and managing the whole manufacture process can be very challenging. Still, a manufacturer like WellPCB is in the business to help you succeed. Breadboard PCB