Un guide pour passer des prototypes de carte de circuit imprimé au produit complet

La mise à l'échelle à partir de prototypes de circuits imprimés est un processus compliqué qui combine créativité et procédures. Le calendrier de développement est aussi individuel que la personne qui dirige le projet, et tout est toujours entre les mains du créateur. Cependant, il y a plusieurs jalons à rechercher en cours de route. Circuit imprimé de planche à pain

https://youtu.be/HAOvEPh8hms

Commencer à construire vos prototypes de PCB

Alors maintenant, vous avez cette idée fantastique ou, mieux encore, un PoC (Proof of Concept), mais vous devez passer à quelque chose qui vaut la peine d'être produit en masse ou du moins qui peut être fabriqué par certains fabricants à des fins de démonstration ; comment démarrer la construction de vos prototypes de PCB ?

Dans la conception matérielle, les prototypes de PCB sont un modèle « fabriqué à la main » qui représente un produit manufacturé (facilement reproductible) suffisamment pour que les concepteurs puissent visualiser et tester la conception. Le mot prototype vient des mots latins proto, signifiant original, et types, signifiant forme ou modèle.

Avec tous les tutoriels disponibles et le nombre de ressources gratuites disponibles, il devient possible pour presque tout le monde de construire des prototypes de PCB rapides en quelques heures. Amener vos prototypes de PCB à un endroit où ils peuvent être commercialisés demande beaucoup d'efforts, de planification et une certaine expertise. Vous devez prendre une foule de décisions concernant le matériel, qui finissent par déterminer les décisions concernant le logiciel de l'appareil. Circuit imprimé de planche à pain

Il est facile de construire avec un Raspberry Pi ou même le populaire Arduino, mais les chances que vous puissiez produire en masse avec ceux-ci sont pour la plupart limitées. Bien sûr, cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas construire une carte sur la carte Arduino comme l'Arduino Pro Mini ou ces Arduino sans tête peuvent se brancher et ensuite continuer à fabriquer quelque chose comme ça. Pourtant, ils peuvent coûter assez cher et peuvent même être plus puissants que ce dont vous avez besoin.

De nombreuses startups matérielles d'aujourd'hui ont construit leurs premiers prototypes de PCB avec Arduino . Arduino est facile à apprendre, même sans formation en génie électrique ou seulement les compétences de programmation nécessaires. Même un enfant pourrait le faire, et beaucoup d'entre eux le font.

1.1 Breadboard PCB —Sélection des composants

La première étape pour commencer à construire vos prototypes de PCB consiste à savoir de quels composants vous aurez besoin. Vous pouvez rapidement vous faire une idée de ceux-ci en fonction de votre schéma fonctionnel ou de votre PoC existant, et même les fonctions souhaitées de l'appareil peuvent le dire rapidement. Par exemple, créer quelque chose comme un moniteur de rythme cardiaque portable nécessitera certains des éléments suivants :

1. Une unité de microcontrôleur - Atmega, ARM, PIC et autres

2. Un capteur de pouls - Un capteur de pouls dédié peut fonctionner, ou une combinaison de LED et de détecteur de lumière peut également fonctionner.

3. Unité d'alimentation

4. Une interface d'affichage - LCD, LED, OLED, TFT ou autres.

On peut facilement sous-traiter la plupart, sinon la totalité, des pièces nécessaires à un seul fournisseur d'électronique et, dans certains cas, à plusieurs fournisseurs. Voici quelques fournisseurs auprès desquels vous pouvez acheter vos coordonnées :AliExpress, Digi Key, Arrow, Mouser, Adafruit et plusieurs autres.

1.2 Conception schématique

L'étape suivante consistera à créer un diagramme de la conception électronique, généralement appelé diagramme schématique ou un schéma de circuit. Le dessin schématique montre comment chaque composant se connecte, et ce n'est pas quelque chose que vous ferez à la main mais un outil unique conçu à cet effet.

La création d'un schéma est une étape essentielle dans la construction de votre appareil final, et vous ne pouvez pas vous permettre de l'ignorer. Démarrer avec votre schéma est très simple; vous devez connaître le bon outil pour créer. Plusieurs logiciels de conception de circuits peuvent être utilisés pour la conception schématique, certains sont gratuits et d'autres payants. La plupart des logiciels de conception peuvent être utilisés pour le dessin schématique et également pour créer la disposition de votre circuit imprimé.

Ci-dessous quelques logiciels à utiliser :

1. KiCAD – Utilisation gratuite.

2. Eagle CAD - Premium mais avec l'option gratuite limitée

3. Altium :haut de gamme

4. DipTrace – Premium

5. OrCAD - Premium mais offre un essai gratuit.

Après avoir décidé du logiciel de conception à utiliser, on peut se familiariser avec l'environnement logiciel puisque chaque logiciel peut avoir une apparence et une convivialité différentes.

Lors de la création de votre schéma sur le logiciel de votre choix, vous devez suivre certaines pratiques standard en matière de conception de schéma.

Certaines méthodes conventionnelles sont mises en évidence ci-dessous -

1. Utiliser un point de jonction pour indiquer plus d'une connexion qui se connecte dans une jonction.

2. Utiliser un nom de réseau pour les broches plutôt que de dessiner des centaines de connexions autour. Cela améliore la lisibilité d'un schéma sans ajouter d'encombrement inutile.

3. Toujours utiliser le même symbole pour le même appareil

4. Séparer votre schéma en blocs logiques, en particulier lors de la conception de circuits complexes.

Lorsque vous avez terminé votre conception schématique et que vous l'avez entièrement vérifiée, la prochaine étape consistera à convertir la conception du circuit en PCB de fabrication ; il y a de fortes chances d'échecs de mise en page, ce qui peut grandement affecter négativement la fonctionnalité du produit final. Plusieurs dispositions de PCB seront utilisées pour fabriquer votre carte.

Dans le chapitre suivant, nous parlons de la fabrication d'une carte de circuit imprimé pour vos prototypes de PCB.

Fabriquer une carte de circuit imprimé pour vos prototypes de PCB

Faire une carte de circuit imprimé pour vos prototypes de PCB, tout d'abord, avoir un diagramme schématique est une étape du processus d'avoir une carte professionnelle à part entière.

La prochaine étape du processus, qui est celle qui ne peut être ignorée, est la conception de la mise en page de votre carte de circuit imprimé. Mais qu'est-ce qu'un circuit imprimé ?

Une carte de circuit imprimé , autrement connu sous le nom de PCB, est une carte physique qui contient et connecte tous les composants électroniques en un seul endroit. La conception schématique est généralement transférée au PCB en utilisant plusieurs méthodes. La conception du PCB influence certains facteurs comme

1. Coût - Plus la planche est importante, plus elle coûte cher à fabriquer.

2. Performances – La conception de la carte et le type de composants utilisés affecteront les performances globales de l'appareil. Une carte mal conçue peut être sensible au bruit, ce qui dégrade les performances de l'appareil.

3. Durabilité,

4. Et bien d'autres.

Une fois le schéma prêt, nous passons à la fabrication du PCB.

Le PCB est conçu dans le même logiciel qui a été utilisé pour créer le diagramme schématique.

Le logiciel sera chargé de générer la disposition et l'empreinte du circuit imprimé en fonction des composants et du schéma de principe donnés ; sans le diagramme schématique, le logiciel ne créera pas la disposition de base du circuit imprimé.

Commencer à créer une disposition de PCB peut prendre du temps et être fastidieux pour les nouveaux utilisateurs. Pourtant, heureusement, il existe plusieurs didacticiels et ressources pratiques en ligne pour la plupart des logiciels PCB pour apprendre à les construire.

Selon le logiciel choisi, il existe généralement un moyen pour l'utilisateur de passer de la vue schématique à la vue de la disposition du PCB où le PCB sera conçu.

Concevez votre PCB comme vous envisagez votre modèle d'appareil final ; De plus, le logiciel utilisé disposera de divers outils de vérification pour s'assurer que la disposition du PCB respecte les règles de conception du processus PCB utilisé et que le PCB correspond au schéma. Vous pouvez rapidement tester si votre conception va casser votre appareil ou non.

Plus le produit est petit et plus les composants doivent être emballés ensemble, plus il faudra de temps pour créer la disposition du circuit imprimé. Si votre produit achemine de grandes quantités d'énergie ou offre une connectivité sans fil, la disposition des circuits imprimés est encore plus critique et chronophage.

La plupart des composants essentiels de la conception de prototypes de PCB sont le routage de l'alimentation, les signaux à grande vitesse (horloges à cristal, etc.) et les circuits sans fil.

Après avoir complété la conception de vos prototypes de PCB, vous devez procéder à la fabrication de votre carte de circuit imprimé, et il existe plusieurs façons d'y parvenir. Faites-le vous-même à la maison ou envoyez la conception à un fabricant spécialisé dans la fabrication de PCB.

Bien qu'il existe des techniques pour produire vos PCB à la maison, elles se limitent à des conceptions simples. Vous devrez donc très probablement externaliser la production de vos prototypes de PCB.

Dans le chapitre suivant, nous parlons de la fabrication de votre carte de circuit imprimé auprès d'un fabricant tiers.

Fabriquer votre carte de circuit imprimé à l'aide de WellPCB

Après avoir développé avec succès la disposition du circuit imprimé pour votre appareil, vous devez faire la suite pour fabriquer la carte. Avant de commencer la fabrication, il est toujours bon de voir à quoi ressemblera le produit final. Certains logiciels comme Proteus ou Altium ont une visionneuse de disposition 3D qui permettra de visualiser la carte en 3D pour sentir à quoi la carte ressemblera.

Avant d'envoyer votre conception à fabriquer, vous devez d'abord générer un format de fichier avec lequel le fabricant travaillera et décider quoi utiliser. WellPCB est un leader dans la fabrication.

Carte de circuit imprimé et le meilleur pari pour vos travaux de fabrication de PCB.

La conception du PCB doit être convertie en un fichier Gerber que la plupart des professionnels utilisent, la norme pour l'industrie du PCB. Un fichier Gerber contient tous les fichiers de conception nécessaires à utiliser dans la production de PCB. WellPCB accepte quatre formats de fichier (format de fichier Gerber, pcb, pcbdoc ou cam).

WellPCB imprime une sérigraphie des deux côtés, et cela sans frais supplémentaires. Il est utile d'inclure les numéros de pièce sur la couche de sérigraphie imprimée. C'est aussi une bonne idée de connaître les spécifications de la maison de conseil. WellPCB a un minimum de 3mil pour la largeur et l'espace de ligne/piste. Assurez-vous que votre conception ne dépasse pas cela. Utilisez la vérification des règles de conception de votre logiciel pour vous assurer que votre carte ne dépasse pas les capacités de production du fabricant.

Les exigences de sérigraphie indiquent la couleur souhaitée sur le PCB, et la plupart sont des encres à séchage UV et sont conformes RoHS.

1. Blanc

2. Jaune

3. Noir

Ce sont les couleurs les plus utilisées; d'autres sont également disponibles, et les couleurs peuvent augmenter le temps et le coût du processus.

Pour commander votre PCB sur WellPCB, suivez ces étapes simples :

4. Visitez la section WellPCB PCB Online Quote – https://www.wellpcb.com/pcb-quote

5. Remplissez les détails de votre tableau et cliquez sur Ajouter au panier. Besoin de savoir comment commander des circuits imprimés personnalisés en ligne. POUR la carte PCB dont vous avez besoin, vous pouvez nous contacter à WellPCB la quantité minimale est de cinq unitésBreadboard PCB

6. Enregistrez un nouveau compte.

7. Téléchargez votre PCB Gerber ou. Fichiers brd.

8. Commandez votre article et attendez qu'il soit livré.

WellPCB aide également à effectuer une vérification DRC complète de tous les fichiers du client, ce qui est utile, surtout si la conception présente des problèmes ou des erreurs. L'utilisateur sera alerté du problème pour éviter de perdre du temps et de l'argent lors de la production de la carte.

Maintenant, vous vous asseyez et attendez que votre carte de circuit imprimé arrive. Le délai de fabrication de PCB pour ses services de PCB est d'au moins 24 heures et un temps minimum d'environ 120 heures pour un PCB de 8 à 12 couches.

Dans le prochain chapitre, nous parlerons de certains des termes PCB et des capacités WELLPCB.

Capacités PCB de WellPCB et quelques termes courants sur les PCB

WellPCB est l'un des principaux fabricants de cartes de circuits imprimés et propose un assemblage de cartes de circuits imprimés pour accompagner ses prototypes 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 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