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Una guía para pasar de prototipos de placa de circuito impreso a producto completo

Escalar a partir de prototipos de placa de circuito impreso es un proceso complicado que combina creatividad y procedimientos. La línea de tiempo para el desarrollo es tan individual como la persona que ejecuta el proyecto, y todo está siempre en manos del creador. Sin embargo, hay varios hitos a tener en cuenta en el camino. Placa de circuitos impresos

https://youtu.be/HAOvEPh8hms

Cómo empezar a construir sus prototipos de PCB

Así que ahora tiene esta idea fantástica o, mejor aún, una prueba de concepto (PoC), pero necesita escalar a algo que valga la pena producir en masa o que al menos algunos fabricantes puedan fabricar con fines de demostración; ¿Cómo empiezas a construir tus prototipos de PCB?

En el diseño de hardware, los prototipos de PCB son un modelo "construido a mano" que representa un producto fabricado (fácilmente replicable) lo suficiente como para que los diseñadores visualicen y prueben el diseño. La palabra prototipo proviene de las palabras latinas proto, que significa original, y tipos, que significa forma o modelo.

Con todos los tutoriales disponibles y la cantidad de recursos gratuitos disponibles, casi cualquier persona puede crear prototipos rápidos de PCB en un par de horas. Llevar sus prototipos de PCB a un lugar donde puedan comercializarse requiere mucho esfuerzo, planificación y algo de experiencia. Tiene que tomar una gran cantidad de decisiones sobre el hardware, que finalmente impulsan las decisiones sobre el software del dispositivo. Placa de circuitos impresos

Es fácil de construir con una Raspberry Pi o incluso con el popular Arduino, pero las posibilidades de que puedas producir en masa con ellos son en su mayoría limitadas. Por supuesto, esto no significa que no puedas construir una placa en la placa Arduino como la Arduino Pro Mini o esos Arduino sin cabeza a los que se puede enchufar y luego seguir fabricando algo así. Aun así, pueden resultar bastante caros e incluso podrían ser más potentes de lo que necesitas.

Muchas de las nuevas empresas de hardware de hoy han construido sus primeros prototipos de PCB con Arduino . Arduino es fácil de aprender, incluso sin conocimientos de ingeniería eléctrica o solo las habilidades de programación necesarias. Incluso un niño podría hacerlo, y muchos de ellos lo hacen.

PCB de placa de pruebas 1.1Selección de componentes

El primer paso para comenzar a construir sus prototipos de PCB es saber qué componentes necesitará. Puede obtener rápidamente una idea de los que se basan en su diagrama de bloques o PoC existente, e incluso las funciones deseadas del dispositivo pueden indicarlo rápidamente. Por ejemplo, construir algo como un monitor de latidos del corazón portátil requerirá algunos de los siguientes:

1. Una unidad de microcontrolador:Atmega, ARM, PIC y otros

2. Un sensor de pulso:podría funcionar un sensor de pulso dedicado, o también podría funcionar una combinación de LED y detector de luz.

3. Unidad de alimentación

4. Una interfaz de pantalla:LCD, LED, OLED, TFT u otras.

Uno puede subcontratar fácilmente la mayoría y, si no todas, las piezas necesarias de un solo proveedor de productos electrónicos y, en algunos casos, de múltiples proveedores. Los siguientes son algunos proveedores a los que puede comprar sus datos:AliExpress, Digi Key, Arrow, Mouser, Adafruit y muchos otros.

1.2 Diseño esquemático

El siguiente paso será crear un diagrama del diseño electrónico, generalmente llamado diagrama esquemático. o un diagrama de circuito. El dibujo esquemático muestra cómo se conecta cada componente, y esto no es algo que hará a mano, sino una herramienta única diseñada para este propósito.

La creación de un esquema es un paso fundamental en la construcción de su dispositivo final, y no puede permitirse el lujo de omitirlo. Comenzar con su esquema es muy fácil; necesitas conocer la herramienta adecuada para construir. Se pueden usar varios software de diseño de circuitos para el diseño esquemático, algunos son gratuitos y otros son versiones pagas. La mayoría del software de diseño se puede usar para dibujar esquemas y también para hacer el diseño de su PCB.

Los siguientes son algunos de los programas que se pueden utilizar:

1. KiCAD:de uso gratuito.

2. Eagle CAD:Premium pero con la opción gratuita limitada

3. Altium:Premium

4. DipTrace:Premium

5. OrCAD – Premium pero ofrece una prueba gratuita.

Después de decidir qué software de diseño usar, uno puede familiarizarse con el entorno del software, ya que cada software puede tener un aspecto y una sensación diferentes.

Al crear su esquema en el software de su elección, se deben seguir algunas prácticas estándar en el diseño de esquemas.

Algunos métodos convencionales se destacan a continuación:

1. Uso del punto de cruce para indicar más de una conexión que se conecta en un cruce.

2. Usar un nombre de red para los pines en lugar de dibujar cientos de conexiones. Hacer esto mejora la legibilidad de un esquema sin agregar ningún desorden innecesario.

3. Usar siempre el mismo símbolo para el mismo dispositivo

4. Separar su esquema en bloques lógicos, especialmente al diseñar algunos circuitos complejos.

Cuando haya terminado con su diseño esquemático y lo haya verificado completamente, el siguiente paso será convertir el diseño del circuito en PCB de fabricación; hay altas posibilidades de fallas en el diseño, lo que puede afectar negativamente la funcionalidad del producto final. Se utilizarán varios diseños de PCB para fabricar su placa.

En el próximo capítulo, hablaremos sobre cómo hacer una placa de circuito impreso para sus prototipos de PCB.

Fabricación de una placa de circuito impreso para sus prototipos de PCB

Hacer una placa de circuito impreso para sus prototipos de PCB, primero, tener un diagrama esquemático es un paso del proceso de tener una placa profesional completa.

La siguiente etapa del proceso, que es la que no se puede omitir, es diseñar el diseño de su placa de circuito impreso. Sin embargo, ¿qué es una placa de circuito impreso?

Una placa de circuito impreso , también conocida como PCB, es una placa física que contiene y conecta todos los componentes electrónicos en un solo lugar. El diseño esquemático generalmente se transfiere a la PCB utilizando varios métodos. El diseño de la PCB influye en algunos factores como

1. Costo:cuanto más importante es el tablero, más costoso es fabricarlo.

2. Rendimiento :el diseño de la placa y el tipo de componentes utilizados afectarán el rendimiento general del dispositivo. Una placa mal diseñada puede ser susceptible al ruido, lo que a su vez degrada el rendimiento del dispositivo.

3. Durabilidad,

4. Y muchos más.

Una vez que el esquema está listo, pasamos a hacer el PCB.

La PCB está diseñada con el mismo software que se utilizó para crear el diagrama esquemático.

El software será responsable de generar el diseño y la huella de la placa de circuito impreso en función de los componentes y el diagrama esquemático dados; sin el diagrama esquemático, el software no creará el diseño básico de PCB.

Comenzar a hacer un diseño de PCB puede llevar mucho tiempo y ser tedioso para los usuarios primerizos. Aún así, afortunadamente, hay varios tutoriales y recursos útiles en línea para la mayoría del software de PCB para aprender a construirlos.

Dependiendo del software elegido, generalmente hay una manera para que el usuario cambie de la vista esquemática a la vista de diseño de PCB donde se diseñará la PCB.

Diseñe su PCB como imagina su modelo de dispositivo final; Además, el software que se utilice tendrá varias herramientas de verificación para garantizar que el diseño de la placa de circuito impreso cumpla con las reglas de diseño para el proceso de placa de circuito impreso utilizado y que la placa de circuito impreso coincida con el esquema. Puede probar rápidamente si su diseño romperá su dispositivo o no.

Cuanto más pequeño sea el producto y más apretados se deban empaquetar los componentes, más tiempo llevará crear el diseño de PCB. Si su producto enruta grandes cantidades de energía u ofrece conectividad inalámbrica, el diseño de PCB es aún más crítico y requiere más tiempo.

Las partes esenciales de la mayoría de los diseños de prototipos de PCB son el enrutamiento de energía, las señales de alta velocidad (relojes de cristal, etc.) y los circuitos inalámbricos.

Habiendo complementado con el diseño de sus prototipos de PCB, debe continuar con la fabricación de su placa de circuito impreso, y hay varias formas de hacerlo. Hágalo usted mismo en casa o envíe el diseño a un fabricante especializado en la fabricación de PCB.

Aunque existen técnicas para producir sus PCB en casa, se limitan a diseños simples. Por lo tanto, lo más probable es que necesite subcontratar la producción de sus prototipos de PCB.

En el próximo capítulo, hablaremos sobre la fabricación de su placa de circuito impreso de un fabricante externo.

Fabricación de su placa de circuito impreso con WellPCB

Habiendo desarrollado con éxito el diseño del circuito impreso para su dispositivo, debe hacer lo siguiente para hacer la placa. Antes de comenzar la fabricación, siempre es una buena idea ver cómo se verá el producto final. Algunos software como Proteus o Altium tienen un visor de diseño 3D que permitirá ver el tablero en 3D para sentir cómo se verá el tablero.

Antes de enviar su diseño a fabricar, primero debe generar un formato de archivo con el que trabajará el fabricante y decidir cuál usar. WellPCB es líder en fabricación.

La placa de circuito impreso y la mejor apuesta para sus trabajos de fabricación de PCB.

El diseño de PCB debe convertirse a un archivo Gerber que utilizan la mayoría de los profesionales, el estándar para la industria de PCB. Un archivo Gerber contiene todos los archivos de diseño necesarios para usar en la producción de PCB. WellPCB acepta cuatro formatos de archivo (formato de archivo Gerber, pcb, pcbdoc o cam).

WellPCB imprime una serigrafía en ambos lados y viene sin cargo adicional. Es útil incluir los números de pieza en la capa de serigrafía impresa. También es una buena idea conocer las especificaciones de la casa de juntas. WellPCB tiene un mínimo de 3 mil para ancho y espacio de línea/pista. Asegúrese de que su diseño no exceda eso. Use su verificación de reglas de diseño de software para asegurarse de que su placa no exceda las capacidades de producción del fabricante.

Los requisitos de la serigrafía indican el color deseado en la PCB, y la mayoría son tintas curadas con UV y cumplen con RoHS.

1. Blanco

2. Amarillo

3. Negro

Esos son los colores más utilizados; otros también están disponibles, y los colores pueden aumentar el tiempo y el costo del proceso.

Para pedir su PCB en WellPCB, siga estos sencillos pasos:

4. Visite la sección de cotización en línea de PCB de WellPCB:https://www.wellpcb.com/pcb-quote

5. Complete los detalles de su tablero y haga clic en agregar al carrito. Necesita saber cómo pedir placas de circuito PCB personalizadas en línea. PARA la placa PCB que necesita, puede contactarnos en WellPCB la cantidad mínima es de cinco unidadesBreadboard PCB

6. Registre una nueva cuenta.

7. Sube tu PCB Gerber o. Archivos Brd.

8. Pide tu artículo y espera a que te lo entreguen.

WellPCB también ayuda a realizar una verificación DRC completa de todos los archivos del cliente, lo cual es útil, especialmente si el diseño tiene algunos problemas o errores. El usuario será alertado del problema para evitar perder tiempo y dinero durante la producción de la placa.

Ahora siéntate y espera a que llegue tu placa de circuito impreso. El tiempo de entrega de fabricación de PCB para sus servicios de PCB es de al menos 24 horas y un tiempo mínimo de alrededor de 120 horas para una PCB de 8 a 12 capas.

En el próximo capítulo, hablaremos sobre algunos de los términos de PCB y las capacidades de WELLPCB.

Capacidades de PCB de WellPCB y algunos términos comunes de PCB

WellPCB es un fabricante líder de placas de circuito impreso y ofrece montaje de placa de circuito impreso para acompañar sus prototipos de PCB.

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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