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Ein Leitfaden für den Übergang von Breadboard-PCB-Prototypen zum vollständigen Produkt

Die Skalierung von Steckbrett-PCB-Prototypen ist ein komplizierter Prozess, der Kreativität und Verfahren kombiniert. Der Zeitplan für die Entwicklung ist so individuell wie die Person, die das Projekt leitet, und alles liegt immer in der Hand des Schöpfers. Es gibt jedoch mehrere Meilensteine ​​auf dem Weg zu suchen. Steckplatine PCB

https://youtu.be/HAOvEPh8hms

Erste Schritte mit dem Bau Ihrer PCB-Prototypen

Jetzt haben Sie also diese fantastische Idee oder noch besser einen PoC (Proof of Concept), aber Sie müssen auf etwas skalieren, das sich für die Massenproduktion lohnt oder zumindest von einigen Herstellern zu Demozwecken hergestellt werden kann; Wie fangen Sie mit dem Bau Ihrer PCB-Prototypen an?

Beim Hardware-Design sind PCB-Prototypen ein „handgefertigtes“ Modell, das ein hergestelltes (leicht replizierbares) Produkt darstellt, das Designern das Design visualisieren und testen kann. Das Wort Prototyp kommt von den lateinischen Wörtern proto, was Original bedeutet, und types, was Form oder Modell bedeutet.

Mit all den Tutorials da draußen und der Anzahl der verfügbaren kostenlosen Ressourcen wird es für fast jeden möglich, schnelle PCB-Prototypen in ein paar Stunden zu bauen. Ihre PCB-Prototypen an einen Ort zu bringen, an dem sie kommerzialisiert werden können, erfordert viel Aufwand, Planung und einiges an Fachwissen. Sie müssen eine Vielzahl von Entscheidungen über die Hardware treffen, die letztendlich Entscheidungen über die Gerätesoftware beeinflussen. Steckplatine PCB

Es ist einfach, mit einem Raspberry Pi oder sogar dem beliebten Arduino zu bauen, aber die Chancen, dass Sie damit eine Massenproduktion herstellen können, sind meist begrenzt. Das bedeutet natürlich nicht, dass Sie unmöglich ein Board auf dem Arduino-Board wie dem Arduino Pro Mini oder diesen kopflosen Arduino bauen können, in das Sie einstecken und dann so etwas weiter fabrizieren können. Trotzdem können sie ziemlich teuer werden und sogar leistungsstärker sein, als Sie brauchen.

Viele der heutigen Hardware-Startups haben ihre ersten PCB-Prototypen mit Arduino gebaut . Arduino ist leicht zu erlernen, auch ohne elektrotechnischen Hintergrund oder nur die notwendigen Programmierkenntnisse. Sogar ein Kind könnte es tun, und viele von ihnen tun es.

1.1 Steckplatine PCBKomponentenauswahl

Der erste Schritt beim Erstellen Ihrer PCB-Prototypen besteht darin, zu wissen, welche Komponenten Sie benötigen. Anhand Ihres Blockschaltbildes oder vorhandener PoCs können Sie sich schnell ein Bild davon machen und auch die gewünschten Gerätefunktionen können dies prompt erkennen. Zum Beispiel etwas wie einen tragbaren Herzschlagmonitor zu bauen erfordert einige der folgenden:

1. Eine Mikrocontrollereinheit – Atmega, ARM, PIC und andere

2. Ein Pulssensor – Ein dedizierter Pulssensor könnte funktionieren, oder eine Kombination aus LED und Lichtdetektor könnte ebenfalls funktionieren.

3. Stromversorgungseinheit

4. Eine Anzeigeschnittstelle – LCD, LED, OLED, TFT oder andere.

Man kann die meisten und wenn nicht alle benötigten Teile leicht von einem einzigen Elektroniklieferanten und in einigen Fällen von mehreren Lieferanten auslagern. Im Folgenden sind einige Anbieter aufgeführt, bei denen Sie Ihre Daten kaufen können – AliExpress, Digi Key, Arrow, Mouser, Adafruit und mehrere andere.

1.2 Schaltplan

Der nächste Schritt besteht darin, ein Diagramm des Elektronikdesigns zu erstellen, das normalerweise als schematisches Diagramm bezeichnet wird oder Schaltplan. Die schematische Zeichnung zeigt, wie jede Komponente verbunden ist, und dies ist nicht etwas, das Sie von Hand tun, sondern ein einzigartiges Werkzeug, das für diesen Zweck entwickelt wurde.

Das Erstellen eines Schaltplans ist ein zentraler Schritt beim Bau Ihres endgültigen Geräts, und Sie können es sich nicht leisten, ihn zu überspringen. Der Einstieg in Ihr Schema ist sehr einfach; Sie müssen das richtige Tool zum Erstellen kennen. Für den Schaltplanentwurf können mehrere Schaltungsdesign-Software verwendet werden, einige sind kostenlos und einige sind kostenpflichtige Versionen. Die meisten Designprogramme können zum Zeichnen von Schaltplänen und auch zum Erstellen Ihres PCB-Layouts verwendet werden.

Im Folgenden finden Sie einige zu verwendende Software:

1. KiCAD – kostenlos nutzbar.

2. Eagle CAD – Premium, aber mit eingeschränkter kostenloser Option

3. Altium – Premium

4. DipTrace – Premium

5. OrCAD – Premium, bietet aber eine kostenlose Testversion an.

Nachdem Sie sich für die zu verwendende Designsoftware entschieden haben, können Sie sich mit der Softwareumgebung vertraut machen, da jede Software ein anderes Aussehen und Verhalten haben kann.

Wenn Sie Ihren Schaltplan mit der Software Ihrer Wahl erstellen, müssen Sie einige Standardpraktiken im Schaltplandesign befolgen.

Einige herkömmliche Methoden sind unten hervorgehoben –

1. Verwendung von Knotenpunkten, um mehr als eine Verbindung anzuzeigen, die in einem Knotenpunkt verbunden ist.

2. Verwenden eines Netznamens für Pins, anstatt Hunderte von Verbindungen zu zeichnen. Dadurch wird die Lesbarkeit eines Schaltplans verbessert, ohne unnötige Unordnung hinzuzufügen.

3. Immer dasselbe Symbol für dasselbe Gerät verwenden

4. Trennen Sie Ihr Schema in logische Blöcke, insbesondere beim Entwerfen einiger komplexer Schaltungen.

Wenn Sie mit Ihrem Schaltplandesign fertig sind und es vollständig gegengeprüft haben, besteht der nächste Schritt darin, das Schaltungsdesign in die Herstellung von Leiterplatten umzuwandeln. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit von Layoutfehlern, die die Funktionalität des Endprodukts stark beeinträchtigen können. Zur Herstellung Ihrer Platine werden mehrere PCB-Layouts verwendet.

Im nächsten Kapitel sprechen wir über die Herstellung einer Leiterplatte für Ihre PCB-Prototypen.

Herstellen einer Leiterplatte für Ihre PCB-Prototypen

Erstellen Sie eine Leiterplatte für Ihre PCB-Prototypen. Zunächst ist ein schematisches Diagramm ein Schritt auf dem Weg zu einer vollwertigen professionellen Leiterplatte.

Die nächste Phase des Prozesses, die nicht übersprungen werden kann, ist das Layout Ihrer Leiterplatte. Was ist jedoch eine Leiterplatte?

Eine Leiterplatte , auch bekannt als PCB, ist eine physische Platine, die alle elektronischen Komponenten an einem Ort hält und verbindet. Das schematische Design wird normalerweise mit mehreren Methoden auf die Leiterplatte übertragen. Das Design der Leiterplatte beeinflusst einige Faktoren wie

1. Kosten – Je aussagekräftiger das Board, desto teurer ist die Herstellung.

2. Leistung – Das Platinendesign und die Art der verwendeten Komponenten wirken sich auf die Gesamtleistung des Geräts aus. Ein schlecht gestaltetes Board ist möglicherweise anfällig für Rauschen, was wiederum die Leistung des Geräts beeinträchtigt.

3. Haltbarkeit,

4. Und viele mehr.

Sobald der Schaltplan fertig ist, machen wir uns an die Herstellung der Leiterplatte.

Die Leiterplatte wird in derselben Software entworfen, die zum Erstellen des Schaltplans verwendet wurde.

Die Software ist für die Erstellung des PCB-Layouts und des Footprints auf der Grundlage der angegebenen Komponenten und des schematischen Diagramms verantwortlich; Ohne das schematische Diagramm erstellt die Software kein grundlegendes PCB-Layout.

Der Einstieg in die Erstellung eines PCB-Layouts kann für Erstbenutzer zeitaufwändig und mühsam sein. Glücklicherweise gibt es für die meisten PCB-Programme online mehrere praktische Tutorials und Ressourcen, um zu lernen, wie man sie erstellt.

Abhängig von der gewählten Software gibt es normalerweise eine Möglichkeit für den Benutzer, von der schematischen Ansicht zur PCB-Layout-Ansicht zu wechseln, in der die PCB entworfen wird.

Entwerfen Sie Ihre Leiterplatte so, wie Sie sich Ihr endgültiges Gerätemodell vorstellen; Außerdem verfügt die verwendete Software über verschiedene Überprüfungswerkzeuge, um sicherzustellen, dass das PCB-Layout den Designregeln für den verwendeten PCB-Prozess entspricht und dass die PCB mit dem Schaltplan übereinstimmt. Sie können schnell testen, ob Ihr Design Ihr Gerät kaputt macht oder nicht.

Je kleiner das Produkt und je dichter die Bauteile gepackt werden müssen, desto länger dauert die Erstellung des Leiterplattenlayouts. Wenn Ihr Produkt große Mengen an Strom leitet oder drahtlose Konnektivität bietet, ist das PCB-Layout noch kritischer und zeitaufwändiger.

Die wesentlichen Teile der meisten PCB-Prototypdesigns sind Stromführung, Hochgeschwindigkeitssignale (Quarzuhren usw.) und drahtlose Schaltungen.

Nachdem Sie Ihr PCB-Prototypendesign fertiggestellt haben, sollten Sie mit der Herstellung Ihrer Leiterplatte fortfahren, und es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen. Machen Sie es entweder selbst zu Hause oder senden Sie das Design an einen Hersteller, der sich auf die Herstellung von Leiterplatten spezialisiert hat.

Obwohl es Techniken gibt, um Ihre Leiterplatten zu Hause herzustellen, sind diese auf einfache Designs beschränkt. Daher müssen Sie höchstwahrscheinlich die Produktion Ihrer PCB-Prototypen auslagern.

Im nächsten Kapitel sprechen wir über die Herstellung Ihrer Leiterplatte von einem Dritthersteller.

Herstellung Ihrer Leiterplatte mit WellPCB

Nachdem Sie das Layout der gedruckten Schaltung für Ihr Gerät erfolgreich entwickelt haben, müssen Sie als Nächstes die Platine herstellen. Bevor Sie mit der Herstellung beginnen, ist es immer eine gute Idee zu sehen, wie das Endprodukt aussehen wird. Manche Software wie Proteus oder Altium verfügt über einen 3D-Layout-Viewer, mit dem man das Board in 3D betrachten kann, um zu sehen, wie das Board aussehen wird.

Bevor Sie Ihr Design zur Herstellung senden, müssen Sie zunächst ein Dateiformat generieren, mit dem der Hersteller arbeitet, und entscheiden, was verwendet werden soll. WellPCB ist führend in der Fertigung.

Leiterplatten und die beste Wahl für Ihre PCB-Herstellungsjobs.

Das PCB-Design muss in eine Gerber-Datei konvertiert werden, die von den meisten Fachleuten verwendet wird, dem Standard für die PCB-Industrie. Eine Gerber-Datei enthält alle notwendigen Designdateien zur Verwendung in der Leiterplattenproduktion. WellPCB akzeptiert vier Dateiformate (Gerber-, PCB-, PCBDoc- oder Cam-Dateiformat).

WellPCB druckt auf beiden Seiten einen Siebdruck, und das ohne Aufpreis. Es ist hilfreich, Teilenummern auf der gedruckten Siebdruckschicht anzugeben. Es ist auch eine gute Idee, die Boardhouse-Spezifikation zu kennen. WellPCB hat ein Minimum von 3 mil für Linien-/Spurbreite und Abstand. Stellen Sie sicher, dass Ihr Design das nicht überschreitet. Verwenden Sie Ihre Software-Design-Regelprüfung, um sicherzustellen, dass Ihr Board die Produktionskapazitäten des Herstellers nicht überschreitet.

Siebdruckanforderungen geben die gewünschte Farbe auf der Leiterplatte an, und die meisten sind UV-gehärtete Tinten und RoHS-konform.

1. Weiß

2. Gelb

3. Schwarz

Das sind die am häufigsten verwendeten Farben; andere sind ebenfalls verfügbar, und Farben können die Verarbeitungszeit und die Kosten erhöhen.

Um Ihr PCB bei WellPCB zu bestellen, folgen Sie diesen einfachen Schritten:

4. Besuchen Sie den Online-Angebotsbereich für WellPCB-Leiterplatten – https://www.wellpcb.com/pcb-quote

5. Geben Sie Ihre Board-Details ein und klicken Sie auf „In den Einkaufswagen“. Sie müssen wissen, wie Sie kundenspezifische Leiterplatten online bestellen. Für die von Ihnen benötigte Leiterplatte können Sie uns unter WellPCB kontaktieren. Die Mindestmenge beträgt fünf EinheitenBreadboard PCB

6. Registrieren Sie ein neues Konto.

7. Laden Sie Ihr PCB-Gerber oder hoch. Brd-Dateien.

8. Bestellen Sie Ihren Artikel und warten Sie, bis er geliefert wird.

WellPCB hilft auch bei der Durchführung einer vollständigen DRC-Prüfung aller Kundendateien, was hilfreich ist, insbesondere wenn das Design einige Probleme oder Fehler aufweist. Der Benutzer wird auf das Problem aufmerksam gemacht, um Zeit- und Geldverschwendung während der Produktion des Boards zu vermeiden.

Jetzt setzen Sie sich hin und warten auf die Ankunft Ihrer Leiterplatte. Die Vorlaufzeit für die Leiterplattenherstellung für seine Leiterplattendienste beträgt mindestens 24 Stunden und eine Mindestzeit von etwa 120 Stunden für eine 8- bis 12-lagige Leiterplatte.

Im nächsten Kapitel werden wir über einige PCB-Begriffe und WELLPCB-Fähigkeiten sprechen.

WellPCB PCB-Fähigkeiten und einige gebräuchliche PCB-Begriffe

WellPCB ist ein führender Hersteller von Leiterplatten und bietet die Bestückung von Leiterplatten zu seinen PCB-Prototypen an.

This makes WellPCB your go-to manufacturer for your entire product development. Also, they provide Turnkey services for outsourcing the components for your electronic board. Breadboard PCB

WellPCB is focused on offering PCB prototypes services and not just large-scale manufacturing. Their PCB prototypes services go at a minimum of 5 units. Not only are they offering prototyping services but also packaged at some meager prices.

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 PCBSurface 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 PCBSilkscreen

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 PCBAssembly 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 PCBKeep 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 PCBUse 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


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