如何从开发板到生产板?

电器工程 pcb设计 设计
2022-01-10 03:24:09

好的,我是一名软件专家,对电子产品很陌生。我的产品需要一台小型计算机,目前我已经在树莓派等开发板上开发了所有东西。由于开发板没有我需要的所有硬件,我通过USB和GPIO添加了缺少的硬件,但显然生产板不能这样。

所以我的问题是如何进行下一步以提出我的硬件的生产版本?换句话说,硬件专家将如何将其开发板变成可生产的产品?这些是我想到的

1> 获取当前开发板的原理图,如 pi(或任何公开的可用原理图,接近我的基本硬件要求,如 cpu 类型等)并尝试找到一些将缺失的部分添加到其中并重新组织端口(如 USB 端口等)的位置符合您的需求,并使其成为生产产品。这是可能的,因为像 Eagle 这样的 CAD 软件非常强大,并且添加了更多的硬件芯片(比如温度传感器)并且可以快速更改端口的位置。

2> 你傻吗?这种电路板的设计非常复杂,特别是像 pi 这样的计算机,您必须聘请电路板设计咨询公司(或任何他们所谓的)为您设计这种生产就绪的电路板。如果是这样,我应该如何交谈?美国还是中国?

3> 如果您正在构建生产级硬件,您需要在内部拥有设计团队,并且您需要聘请具有此类专业知识的合适人员来执行此操作。这不是你想外包的东西。正如实践所示,您必须在内部拥有它。如果它是一个简单的板,你可以自己做,但是一台计算机需要大量的工作(尽管它们之间有很多共性),你必须从头开始,因为涉及的细节很多。

哦,我的生产规模不大。我每 6 个月需要 5,000 个单位。最主要的是一个可靠的最终电路板设计,我的要求是把它送到 PCB 制造商那里。

如您所见,我有点迷失在这个硬件制造领域,您的洞察力和个人经验对我来说非常有价值。

非常感谢!

3个回答

每六个月开发到 50,000 台?我希望我所有的项目都是这样 :) 如果您没有经验,那么您没有理由不能聘请咨询公司为您制作董事会。它不会便宜,但他们会完成工作。如果您不了解您所雇用的人以信任他们的设计,这也会带来一些风险。

50,000 个单位可不是小数目,所以如果你真的要这样做,你应该可以毫不费力地在美国或海外找到愿意与你合作的制造商。请记住,您需要现金来购买零件并提前订购电路板。

因此,我将为您介绍每种方法:

1.) 自己做

制作原理图

从您拥有的参考原理图开始,然后找到您喜欢的工具。我是 Orcad 人,我使用过 Mentor 和许多其他人。只需选择一个你觉得舒服并且负担得起的(Eagle 很便宜,我知道)。如果你幸运的话,你可以得到你可以修改的格式的参考板原理图。如果不是,您将不得不在原理图工具中创建零件。创建零件基本上涉及查找每个零件数据表以获取其引脚,然后创建一个带有引脚名称和编号的符号以匹配。然后,您可以在原理图中使用这些符号并按照需要的方式将它们连接起来。这是简单的版本,哦,双重和三重检查您的原理图符号是否与数据表上的引脚匹配。

这是一些示意图工具的链接

布局你的 PCB

现在你有一个原理图,这是一个很大的步骤,你可以从这里把原理图交给承包商,让他为你做布局(那是在板上绘制实际轨迹)。你也可以选择自己做,它比原理图更容易也更难。绘制连接和放置零件并不太难,但是知道在哪里放置东西、多少层、如何正确地布线以应对串扰和发射等问题,尤其是如何正确地进行去耦需要一点了解。如果您致力于它并且您查看了您的每件作品的参考原理图,您就可以通过它。哦,如果标准的不起作用,您将花费大量时间查看数据表并绘制足迹。如果你曾经在学校上过 CAD 课,那就差不多了。

这是一些布局工具的链接,当然还有其他的

去耦、SI 和电源设计

去耦、信号完整性和电源设计是巨大的领域,对于这篇文章来说太详细了。但是,如果您要进入 pcb 设计,您应该了解它们。我可以在关于它的帖子上写帖子:) 我至少会看看这两个人并拿到他们的书,或者至少浏览他们的网站:

他们俩都是很好的人,如果你问他们会回答问题,你也可以在http://www.freelists.org/archive/si-list加入 SI-List 这是一个提问的好地方。

这可能超出了您的准备程度,因此您可以参与的程度以及您在这方面需要参与的程度。对于您的设计,我建议您遵循应用说明和参考设计,并尽可能保持所有上限。

从好的到更好,这里有一些方法可以处理信号/电源完整性:

  • 忽略它(不!!!!:)
  • 只需使用一堆您可以获得的最高价值最小尺寸的电容,并让它们靠近您的芯片 在 pspice 中设计您自己的去耦电容系统,然后在布局中将它们翼翼化
  • 使用像 Altera 为其工具http://www.altera.com/literature/ug/pdn_tool_stxiv.zip提供的 Excel 计算器 (如果您没有其他工具,非常有用)
  • 用香料设计你的帽子系统,然后使用一个完整的模拟器

我已经完成了所有这些,这取决于我在哪里以及我能负担得起的。当我能得到它时,我喜欢使用 Sigrity 进行 SI 和 PI 分析http://www.sigrity.com/ 它们现在实际上归 Cadence 所有。这里没有从属关系,我只是真的很喜欢他们的工具。

你也可以雇人为你做,我只用过http://www.teraspeed.com/但我知道还有其他人。不过也不便宜!

生成文件发送到董事会

完成布局后,您需要四次检查它,因为您将要为裸板支付实际费用。此时您可以生成 cad 文件,Gerbers 或 ODB++ 文件。您将这些文件发送到董事会以获取报价。定价基于复杂性和您的耐心程度。您可能应该订购少量,要求他们说 10 或最好的价值,这应该是一个很好的起点。(我应该指出,如果你想走这条路,有些董事会会提供他们自己的免费软件工具,它会限制你使用它们,但嘿,它是免费的)。

您也应该查看这些 gerber 文件,而不仅仅是生成它们。我一直使用来自http://www.graphiccode.com/GC-Prevue的免费 G​​C-Prevue 还有一个不错的商业工具,我的一些 cad 人员喜欢它,称为 Blueprint http://www.downstreamtech.com/support-viewers.php还有其他的,但我总是喜欢在投影仪上查看最终设计并找出问题。我还将在激光打印机上以高分辨率打印顶层和底层,并确保这些部件符合我制作的足迹。如果我感觉特别着迷,我可能会在透明胶片上打印所有图层并查看它们。真的,真的很着迷,我可能会将顶层和底层作为两层板发送出去,看看它们是如何组合在一起的。

订购您的原型零件

此时,您应该为您的原型运行订购零件,以便它们在您的电路板完成时到达。如果你认为你不能自己处理焊接,你需要选择一个装配厂来为你运行。我能想到一些处理小运行的,它们应该很容易找到。你需要提前把你的gerbers寄给他们,这样他们就可以为你的电路板制作一个焊接模板。然后把零件包寄给他们,当他们进来时把裸板寄给他们。

裸PCB生产

那里有很多好的板房:便宜的,比如 PCB Express(有免费软件的人)http://www.pcbexpress.com/ 我也经常在 Colarado 使用 Advanced Circuits 来完成我的业余项目,还有一些快速原型类型以及http://www.4pcb.com/ 他们也有我从未使用过的组装服务。

对于我在美国生产的 PCB,我现在通过系统http://www.viasystems.com/或佛蒙特电路http://www.vtcircuits.com/使用 DDI http://www.ddiglobal.com/

PCB组装服务

对于中小型美国组装服务,我在 NH 使用 IMS http://www.imscorp-us.com/他们会为我做 10 块板或 10,000 块板,它们的质量非常好。我已经使用它们多年了。对于疯狂的大跑,我会使用伟创力或类似的东西,但那是一个完全不同的联盟,而不是你想要的。还有很多其他人,甚至可能在您附近。我有一个家族拥有的地方,叫做 Edmond Marks,做得很好。http://www.edmondmarks.com/和我之前提到的 Advanced 喜欢打电话给我并告诉我他们的装配选项。

海上

所以我在中国的大部分生产经验都是百万单位以上,所以这对你没有那么有帮助,但让我告诉你,这是一种完全不同的体验 :) 我知道像 IMS 这样的人可以帮你拿东西,如果你得到有点音量,所以这就是我的建议。我对你的建议是选择一个美国合作伙伴,如果你需要的话,它有能力外包给墨西哥或中国的工厂。不过,您可能不会发现您对电路板的成本优势。特别是如果您没有很多手动操作。

完毕!

如果一切顺利,您将获得可以玩的原型,并且您将很高兴找到您做错的所有事情,您需要为下一次原型运行进行修复。

合规性和测试

我还应该提到,无论你做什么,如果你要出售这些产品,你还需要进行 FCC 合规性测试(或者如果你在国际上销售,则需要在其他国家/地区进行测试)。此外,还有适用于国内外的环境法规,如 RoHS 和 REACH。不要在做合规测试的情况下销售 50,000 台,罚款是 ab*。

以下是一些指向这些 wiki 页面的链接:

通常我会选择离我最近的合规实验室。现在恰好是 NTS http://www.nts.com/,但我也使用了 TUV http://www.tuv.com/global/en/index.html,遇到了实验室http://www。 metalabs.com/甚至 UL http://www.ul.com/自己一两次。我也用过小的独立的地方。他们都可以帮助你,但我喜欢选择附近的某个地方,这样我可以在需要的时候偷偷溜进去。

您可能还需要进行 UL 安全测试以确保您的产品是安全的,在这种情况下,上述任何 UL 实验室都可以为您提供帮助。我的猜测是你会符合 UL 60950,这是针对电信产品的。

2.) 使用顾问

听这里的每个人一开始都不知道如何制作原理图或布局电路板。如果我们可以学习你可以。也就是说,如果您负担得起,请顾问为您做这件事没有错。请记住,没有人像您一样喜欢您的产品,因此请时刻关注它们。我不认为 PI 板非常复杂,但它不完全是初学者板。就我个人而言,我第一次尝试时会选择美国或加拿大。但是,如果您真的要订购 20,000-50,000 件,我知道有小型中国(也可能是美国)制造商会接受您的设计,完成工作,然后为您制造,只是为了获得业务。我以前和这样的人一起工作过,但请记住,他们复制你的设计并不难...... :) 一直都在发生。

此外,距离、时移和语言障碍可能很困难,但并非不可能克服。这样做的一个好处是,如果你有一份白天的工作,你可以在晚上和你的海外同事一起完成你的项目。(我当然从来没有这样做过......)

这些是我唯一做过产品的人,还有无数其他人,但这里有一些我做得很好的例子:

3.) 建立自己的团队

好吧,听着,如果你能雇佣合适的人,我在走进硬件方面一团糟的小地方并解决了很多问题时做得很好。拥有具有正确知识的正确人员(如果幸运的话,也许是正确的工具)。这真是无价之宝。但这不应该吓到你自己骑马进入未知世界。这绝对是最安全的路线,但是,如果我们都走安全路线,那该有多有趣。

您也可以考虑在另一个国家外包和建立您的团队。我发现这充满了陷阱。你真的需要知道你自己在做什么才能管理它,如果你没有内部的专业知识来了解发生了什么,就很难有效地外包。

整理起来

来自一个制造了很多产品的人的一些最后的建议:P 如果你真的有一个渠道来移动 50,000 个单位,那就太好了。如果这只是猜测,但不要伸出脖子购买大订单来压低价格。找到一种方法让它在你只赚 100 美元的情况下发挥作用,你仍然可以在不亏本的情况下出售它们。

最后,如果您的 pi 项目足以销售 50k 单位,请考虑做一个 kickstarter (www.kickstarter.com) 项目,看看您是否可以预售任何一个。他们有一个新的要求,即你有一个可以工作的原型,并展示你会用这笔钱做什么,但是许多很酷的项目已经在那里被赋予了生命。

祝你好运,边走边问我们问题。

一些硬件专家有一些很好的建议。我有几个补充。

1 - 请,请,请先建立 10 或 15 个单元,然后再购买数百个零件和电路板。不得不折腾 100 块板真的很糟糕,因为你把一个零件的足迹放在了后面。完全测试它们,超过温度,在你放下它们之后等等。然后,在第一个错误之后,对你要设计的固定板做同样的事情。您可能会很幸运,并让它在您的第一次旋转中发挥作用。我的个人记录是生产前的 18 个版本,然后在我们投入生产后进行了成本降低。:-0 事实上,这是一个用于手机的复杂 8 层 PCB,而且 IC 是并行开发的,所以它并没有听起来那么糟糕……

2 - 住房?你打算把他们安置在什么地方?电路板将如何固定在外壳中,以及如何连接到外部的任何按钮和开关。

3 - 对于这样的事情,我会远离免费的 PCB 工具。您需要从几个不同的 PCB 供应商那里获得报价,而免费工具会将您锁定在某个人身上。

4 - 现在考虑版本控制。当零件过时而您必须重新设计某些东西时,您会怎么做?软件能够确定它正在运行的板的版本是很有用的,并且有很多方法可以做到这一点。丝印板上的版本号,以便您查看并告知。您不必寻找以某种方式运行的跟踪来查看您手中的电路板版本。

这是很多工作,您应该认真考虑与可以为您完成所有这些工作(昂贵)的设计公司合作,或者与已经了解这一点的经验丰富的硬件人员合作。

这里没有提到的是零件的采购——您能否获得构建最终设计所需的零件?AFAIK PI 使用特定的博通“片上系统”处理器——你确定你能大量购买吗?

另一方面 - 你确定你没有过度设计 - 你真的需要完整的 linux 计算机的所有功能来使你的设计工作吗?