Resursseja laitealan startup-yrityksille

Laitteistoyrityksen perustaminen on vaikeaa. Vielä vaikeampaa siitä tekee verkkoresurssien löytämisen vaikeus, erityisesti laitteistoyrityksille suunnattujen palveluiden osalta.

Tavattuani useita ihmisiä, jotka eivät tienneet mielenkiintoisista palveluista, ja opittuani itse vahingossa joistakin muista, päätin koota oman listani siinä toivossa, että siitä olisi hyötyä muille.

Tätä ei ole tarkoitettu kattavaksi hakemistoksi, enkä aio luoda sellaista. Se on minun listani: olen henkilökohtaisesti käyttänyt useimpia tässä lueteltuja palveluita ja työkaluja tai kuullut niistä hyvää, minkä vuoksi voin suositella niitä.

Tämä luettelo keskittyy myös palveluihin, jotka ovat suhteellisen edullisia ja nopeita. Laitteistostartupeilla ei yleensä ole paljon rahaa ja niiden on edettävä nopeasti, joten on usein järkevää käyttää työkaluja, joita jotkut pitäisivät "harrastaja"-luokkaan kuuluvina.

Elektroniikan prototyyppien valmistus ja tuotanto

MacroFab

Lataa piirilevysuunnitelmasi MacroFabiin, anna heille BOMisi, määritä tarkat käytettävät komponentit, napsauta "Tilaa" ja vastaanota täysin kootut laitteesi usean viikon kuluttua. Koko prosessi on nopea, vaivaton ja täysin automatisoitu. He huolehtivat piirilevyjen, stensiilien ja komponenttien tilaamisesta sekä kaiken kokoamisesta.

Yleensä he kokoavat melkein mitä tahansa, mukaan lukien THT- (läpireikä) ja suuret SMD-komponentit.

Jos päätät työskennellä heidän kanssaan, harkitse suunnittelusi mukauttamista käyttämään heidän "talo-osiaan", sillä se laskee kustannuksia huomattavasti.

Kaikki heiltä saamani piirilevyt olivat erinomaista laatua. Minulla oli yksi pieni ongelma heidän kanssaan, jossa diodisillat oli sijoitettu väärin – mutta ottaen huomioon elementtien epäselvät merkinnät, en voi todella syyttää heitä, ja heidän tukensa oli loistavaa. Käyttäisin MacroFabia useammin, jos valmistusajat olisivat lyhyempiä ja ennustettavampia, mutta minun tapauksessani kävi ilmi, että paikallinen sopimusvalmistaja (CM) pystyi tarjoamaan nopeampaa palvelua.

Jos sinulla ei ole paikallista sopimusvalmistajaa (CM), jonka kanssa työskentelet, MacroFab on erinomainen valinta prototyypeillesi ja pienimuotoiseen tuotantoon.

Pienieräkokoonpano

Small Batch Assembly -palvelun tavoitteena on edullinen pienen volyymin elektroniikkakokoonpano. Valmistettavissa oleville tuotteille on rajoituksia, joten se ei välttämättä sovi jokaiseen suunnitteluun.

Paikallinen sopimusvalmistajasi (CM)

Älä unohda paikallisia sopimusvalmistajia (CM). Monissa tapauksissa he voivat tarjota sinulle parempaa palvelua: nopeamman läpimenoajan, hyvän viestinnän ja säännöllisen palautteen. Etsi ja kysele ympäriltäsi, heitä ei aina ole helppo löytää.

Havaitsin, että tarpeisiini paikallinen sopimusvalmistaja (CM) toimii parhaiten, joten käytän sellaista tällä hetkellä.

OSHPark

Purppuranväriset piirilevyt OSHParkilta ovat tunnettuja harrastaja-/rakentelijamaailmassa. Yksinkertainen hinnoittelu, alhaiset kustannukset ja kohtuullisen nopea toimitusaika tarkoittavat, että palvelusta tuli erittäin suosittu.

Mitä jotkut eivät kuitenkaan ymmärrä, on se, että OSHParkin levyillä on erinomainen laatu ja melko hyvät tekniset tiedot, erityisesti heidän 4-kerroksisessa tarjonnassaan. Ja jos tarvitset levyjä talon sisäiseen prototyyppien valmistukseen, ENIG-pinnoite tekee SMT-juottamisesta paljon helpompaa.

Tässä on esimerkki nopeasta prototyypistä käyttäen OSHParkin levyä:

Ja tässä on toinen laiteprototyyppi. Molemmat koottiin käyttämällä OSHParkin piirilevyjä, OSH Stencilsin stensiilejä ja manuaalista ladontaa, ja juotettiin kuumailma-asemalla. Molemmat juottuivat hienosti ilman ongelmia:

OSH Stencils

OSH Stencils makes inexpensive SMT/SMD stencils. They offer both ultra-cheap polyamide stencils for low-volume prototyping use, and stainless steel for precision work with durability. Pricing is calculated by square inch.

Olen käyttänyt sekä heidän polyamidi- että ruostumattomasta teräksestä valmistettuja stensiilejään, ja ne olivat kaikki huippuluokkaa. Heidän toimitusaikansa on vaikuttava, jopa tilattaessa maapallon toiselta puolelta, stensiili saapui noin viikossa, aina nopeammin kuin mikään piirilevy, jonka voisin tilata.

Ottaen huomioon niiden alhaiset hinnat, lopetin juotospastaruiskujen käytön jopa kertaluonteisissa prototyypeissä: aina kun tilaan piirilevyn, tilaan myös stensiilin.

OSH Stencils ei liity OSHParkiin, vaikka nimi viittaa yhteisiin juuriin.

AISLER

AISLER is the European version of OSHPark. Simple pricing, quick turnaround and excellent board quality.

Esimerkki AISLERin levyistä OSH Stencilsin ruostumattomasta teräksestä valmistetulla stensiilillä:

Seeed

Seeed Studio tarjoaa Fusion PCB -palvelun lyömättömään hintaan, erityisesti 2-kerroksisille levyille HASL- ja lyijyttömillä HASL-pinnoitteilla. Jos hieman pidempi toimitusaika Kiinasta ei ole ongelma, tämä palvelu on harkitsemisen arvoinen. He tarjoavat myös stensiilejä ja jopa piirilevyjen kokoonpanopalveluita.

Muut piirilevylähteet

Euroopassa on Eurocircuits, joka oli aiemmin kallis, mutta on tullut viime aikoina kilpailukykyisemmäksi.

Suuremmille määrille suosittelen käyttämään sopimusvalmistajaasi (CM) ja käyttämään sitä, mitä he suosittelevat ja minkä kanssa he ovat sinut.

CAD (Elektroniikka)

Elektroniikan suunnitteluun tarvitaan CAD-ohjelmisto. Onneksi valinta on tässä melko helppo. Jos sinulla (tai suunnittelijallasi) on kokemusta tietystä CAD-järjestelmästä ja sinulla on lisenssi kyseiseen järjestelmään — käytä sitä. Kaikissa muissa tapauksissa — sinun kannattaa valita KiCAD.

KiCAD

KiCAD has a huge advantage in that it is free. And being free does not necessarily mean that it's worse than some commercial packages — quite the opposite. While it has its drawbacks and some things will be more tedious than expected, it is a surprisingly capable program.

Käytännössä 4-8 kerroksiset levyt, joissa on useita kontrolloidun impedanssin pituussovitettuja differentiaalipareja, eivät ole ongelma KiCADilla.

CAD (Mekaaninen)

Mekaniikkasuunnittelun CAD-kenttä muuttuu hyvin hitaasti, mutta viime vuodet ovat tuoneet mielenkiintoisia muutoksia. Erityisesti ei ole enää välttämätöntä maksaa yli 5000 dollaria käyttäjää kohti. Mielenkiintoisia uusia tulokkaita ovat:

Autodesk Fusion 360

Erittäin kattava CAD/CAM-paketti. Monialustainen (Mac/Windows), mikä on suuri etu. Sidottu pilveen, mutta toimii myös ilman internetyhteyttä. Hinnoittelu on erittäin edullinen 300 dollaria/vuosi, ja lisäksi ohjelmistoa tarjotaan ilmaiseksi harrastajille, tekijöille, kouluttajille ja mikä tärkeintä — nuorille startup-yrityksille.

Käytettävissä 3D-tulostukseen, ruiskuvaluun ja CNC-koneistukseen, mutta ohutlevyominaisuudet puuttuvat vielä (yritys sanoo työskentelevänsä asian parissa).

OnShape

Browser-based CAD, with an interface that is similar to that of SolidWorks. Multiplatform (any platform with a modern web browser). Does not work without an internet connection and places a particular emphasis on sharing features (other people being able to access the latest design revisions). It used to be very accessible, but the company changed the pricing and now commercial use starts at $125/month, which is rather steep compared to Fusion 360.

Käytettävissä 3D-tulostukseen, ruiskuvaluun, CNC-koneistukseen ja ohutlevysuunnitteluun.

Osien ostaminen

Tavalliset lähteet

Tunnetut suuret jakelijat pienemmille komponenttimäärille ovat:

• Digi-Key,
• Mouser,
• Farnell (element14),
• RS Components (Allied).

On tärkeää tarkistaa, toimiiko jakelija alueella, jossa sijaitset. Komponenttien tullikäsittely voi pilata päiväsi aiheuttamalla viivästyksiä, lisäkustannuksia ja paljon ylimääräistä työtä. Euroopassa sijaitseville yrityksille Farnell ja RS ovat turvallisimmat valinnat, koska ne toimittavat EU:n sisältä. Yhdysvalloissa haluat todennäköisesti käyttää Mouseria tai Digi-Keytä.

Saatavuutta tarkistettaessa on hyvä idea tarkistaa kaikki suuret jakelijat, sillä ne eivät kaikki varastoi samoja komponentteja. Octopart voi auttaa tarkistamaan ne kaikki (katso myös alla).

Pienemmät jakelijat

On olemassa pienempiä, vähemmän tunnettuja jakelijoita, jotka voivat usein tarjota parempia hintoja, erityisesti passiivikomponenteille. Hyvä esimerkki on TME, joka sijaitsee Puolassa ja on loistava lähde, jos sijaitset EU:ssa.

Ostaminen suoraan

Jotkut valmistajat myyvät suoraan – esimerkkinä Texas Instruments tarjoaa sirujaan kilpailukykyisin hinnoin jo 500 kappaleen eristä alkaen. Kannattaa katsella ympärilleen (PartsBox voi auttaa toimittajien automaattisessa valinnassa).

Toinen mielenkiintoinen esimerkki suoramyynnistä on Wuerth Elektronik. He valmistavat laajan valikoiman erinomaisia passiivisia ja sähkömekaanisia komponentteja ja myyvät niitä enimmäkseen suoraan. Työskentelet paikallisen myyntiedustajan kanssa, käytät painettuja luetteloita ja saat tarjouksia sinua kiinnostavista komponenteista. Etuna tässä on se, että saat erinomaisen dokumentaation (sekä 3D CAD -mallit) ja hyvää laatua melko kohtuulliseen hintaan.

Suuremmat volyymit

Jos alat ostaa suurempia määriä, mutta sinulla ei vielä ole omaa osto- ja logistiikkaosastoa, on joskus olemassa mielenkiintoisia vaihtoehtoja. Ensimmäinen siirto on yleensä ostaa suoraan yksittäisten tarjousten perusteella. Sen jälkeen voisit alkaa työskennellä jakelijoiden, kuten Arrow tai Verical, kanssa, jotka ovat erikoistuneet suurempiin määriin. Käytännössä olen kuitenkin huomannut, että se ei aina ole vaivan arvoista.

Yleensä ensimmäiset tuotantoeräsi eivät ylitä 1 000 kappaletta. Näillä volyymeilla sinun ei pitäisi huolehtia liikaa komponenttikustannusten optimoinnista: se saattaa olla sen arvoista useiden kalliiden sirujen kohdalla, ja se saattaa olla helppoa joillekin passiivikomponenteille, mutta en käyttäisi siihen liikaa aikaa. Saatavuus on suurempi ongelma kuin hinta, ja ratkaistavana on monia suurempia ongelmia.

Mekaniikka ja 3D-tulostus

Useimmat laite-startupit suunnittelevat laitteita, eivät vain elektroniikkaa sisältäviä piirilevyjä, ja perustajilla on usein rajallinen kokemus mekaniikkasuunnittelusta.

On järkevää hankkia paikallinen FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-tulostin nopeaa prototyyppien valmistusta varten. Mutta FDM:n tarkkuus on alhainen, et voi tuottaa kohtuullisen sileää pintaa, ja sinun on huolehdittava tukirakenteista. Kaupalliset 3D-tulostuspalvelut tarjoavat SLS (Selective Laser Sintering) tai SLA (Stereolithography) -tulostusta, mikä vaatii valtavan investoinnin kalliisiin laitteisiin, mutta tuottaa paljon parempia tuloksia. Suunnitelmasi tulostetaan tasalaatuisina, minimaalisella ajankäytöllä puoleltasi, eikä sinun tarvitse huolehtia asioista kuten tukirakenteista lainkaan.

Shapeways

Shapeways is mostly a marketplace for 3D-printed products, but this means they are continously improving and optimizing their processes. Turnaround for small SLS-printed parts is several days, and prices are very good.

Heidän SLS-tulosteidensa laatu on erittäin hyvä: vaikka pinnat eivät ole täysin sileitä, 3D-tulostuksen jälkiä on vaikea nähdä.

Lähikuva Shapewaysilla SLS-tekniikalla tulostetusta prototyypistä (he kutsuvat sitä vahvaksi ja joustavaksi muoviksi):

Materialise (valmistuspalveluyritys)

Materialise is oriented more towards businesses (B2B) than consumers. This is both good and bad for hardware startups: on one hand, their processes are more repeatable and you can expect consistently good quality. They also support large prints. On the other hand, for small orders you might find that the minimum price is not competitive, and turnaround time isn't always great.

Mitä tulee laatuun, se on hyvin verrattavissa siihen, mitä Shapeways tarjoaa.

ProtoLabs

Ajatus ProtoLabsin takana on tarjota paitsi prototyyppipalveluita, myös pehmeä siirtymä pienen volyymin tuotantoon. Heidän CNC-palveluidensa hinnoittelu ei ole kovin houkutteleva, mutta heidän nopea ruiskuvalunsa on varsin mielenkiintoinen.

He kehittivät prosessin alumiinimuoteilla, jotka ovat edullisia ja nopeita valmistaa. Haittapuolena on niiden kestävyys: ne kestävät vain noin 10 000 osan valmistuksen. Yleensä tämä ei ole ongelma laitealan startup-yritykselle: on varsin todennäköistä, että muokkaat suunnitteluasi ennen kuin saavutat 10 000 osan rajan, ja jos ennakoit suuren volyymin tuotantoa, voit aina vaihtaa teräsmuotteihin.

Heidän nopea ruiskuvalutarjontansa on todella hyvä, mutta siinä on haittapuolensa verrattuna työskentelyyn paikallisen muottivalmistajan kanssa. Sinun on ladattava suunnitelmasi, jonka tulisi olla valmis ruiskuvaluun. Osien suunnittelu ruiskuvalua varten ei ole helppoa ja vaatii huomattavaa tietoa ja kokemusta. Ja vaikka ProtoLabs osoittaa suunnitelmasi suurimmat puutteet ja antaa jonkin verran ohjausta, riski on lopulta sinun: jossain vaiheessa sinun on napsautettava "Tilaa" ja maksettava useita tuhansia euroja/dollareita ensimmäisestä erästä. Jos ilmenee merkittäviä ongelmia, joudut palaamaan lähtöruutuun.

Verkkotyökalut

PartsBox (tietenkin!)

PartsBox is a way to easily keep track of electronic parts and projects. Once you start building, you soon realize that you need a tool to help you remember how many what components you have. Many people start with spreadsheets, but they just don't cut it and quickly become a time sink.

Lisäksi on todennäköistä, että haluat säilyttää muita asiakirjoja komponenttiesi yhteydessä: tiedostoja kuten PDF-tietolehtiä, sovellusohjeita, 3D CAD -malleja ja vastaavia. Toki voi ylläpitää erillistä arkistoa tiedostopalvelimella tai Dropboxissa, mutta silloin on huolehdittava tiedostojen nimeämisestä, hakemistorakenteesta ja käyttäjien käyttöoikeuksien hallinnasta. PartsBox ratkaisee kaiken tämän olemalla yksi paikka, johon tallennetaan sekä komponenttien varastotiedot että niihin liittyvät asiakirjat.

Vastaavasti useimmat ihmiset käyttävät taulukkolaskentaa BOM:n hallintaan ja kustannusten laskemiseen. Siinä on sarakkeet valmistajan osanumeroille, jakelijan osanumeroille (SKU), määrälle ja hinnoittelulle. Joku etsii komponentteja, löytää jakelijahinnoittelun yhdelle tai kahdelle toimittajalle, valitsee parhaan hinnan ja syöttää sen taulukkoon.

Suurin ongelma tässä lähestymistavassa on, että se ei skaalaudu. Jopa pienessä projektissa, jossa on 20–40 komponenttia, hinnoittelun etsiminen ja syöttäminen taulukkolaskentaohjelmaan on suuri työ.

Toinen ongelma on, että taulukkolaskentaohjelmat on suunniteltu yksinkertaiselle taulukkomuotoiselle datalle. Mutta jakelijoiden tarjoukset ovat kaikkea muuta kuin yksinkertaisia! Toimittajat käyttävät erilaisia hintaerärakenteita, joita ei voi helposti vertailla: yksi toimittaja ilmoittaa hinnat määrille 100, 500 ja 1000, ja toinen määrille 25, 250 ja 500. On myös rajoituksia, kuten MOQ (minimitilausmäärä) ja tilauskerroin.

PartsBox voi nopeasti ja vaivattomasti vertailla ja valita parhaat tarjoukset sekä tarjota sinulle BOM-hinnan mille tahansa määrälle, ottaen huomioon myös paikallisen varastosi.

Octopart

Kun harkitset uutta komponenttia, Octopart on paikka, josta löydät tietoa hinnoittelusta ja saatavuudesta. Toki voisit tarkistaa asian suosikkijakelijaltasi, mutta Octopartin avulla voit tarkistaa varastotilanteen ja hinnoittelun kaikilta suurimmilta jakelijoilta välittömästi, huolehtien myös valuuttamuunnoksista.

Laskimet

Laskettaessa asioita, kuten johtimen leveyttä halutulle impedanssille tai differentiaaliparin leveyttä/väliä, koin Mantaro-laskurit varsin hyödyllisiksi. Tilasin piirilevyjä kontrolloidulla impedanssilla, ja ainakin differentiaalisten mikroliuskojen osalta mittaustulokset olivat täsmälleen oikeat.

Tässä on esimerkki impedanssisäädetyistä differentiaalipareista, jotka on laskettu Mantaro-laskimella ja valmistettu MacroFabilla:

Stack Exchange

Useimmat Electrical Engineering Stack Exchange -sivustolla esitetyt kysymykset ovat aloittelijoilta, mutta asiantuntijat vierailevat sivustolla usein. Esitä hyvä kysymys, niin saatat löytää vastauksen joltain, jolla on monen vuoden kokemus.