硬件初创公司资源：原型设计与制造

创办一家硬件公司很难。更难的是很难找到在线资源，尤其是针对硬件公司的服务。

在遇到许多不知道有趣服务的人，并且我自己也偶然了解到其他一些服务之后，我决定编制自己的列表，希望对其他人有用。

这并不意味着是一个全面的目录，我也不打算创建一个。这是我的清单：我亲自使用了这里列出的大多数服务和工具，或者听说过它们的好评，这就是我推荐它们的原因。

这份清单也侧重于相对便宜且快速的服务。硬件初创公司通常没有大量资金，需要快速迭代，因此使用一些被认为是“业余爱好者”级别的工具通常是合理的。

将您的 PCB 设计上传到 MacroFab，向他们提供您的 BOM，指定要使用的确切元器件，点击“订购”，几周后即可收到完全组装好的设备。整个过程快速、轻松且完全自动化。他们将负责订购 PCB、钢网、元器件并将所有东西组装在一起。

一般来说，他们几乎可以组装任何东西，包括 THT（通孔）和大型 SMD 元器件。

如果您决定与他们合作，请考虑调整您的设计以使用他们的“自家元器件”，因为这将显着降低成本。

我从他们那里收到的所有电路板质量都非常好。我遇到过一个小问题，二极管电桥放置不正确——但考虑到元件上的标记不清楚，我真的不能责怪他们，而且他们的支持非常棒。如果构建时间更短且更可预测，我会更频繁地使用 MacroFab，但在我的情况下，结果证明本地 CM（合同制造商）可以提供更快的服务。

如果您没有合作的本地 CM，MacroFab 是您的原型和低产量生产的绝佳选择。

Small Batch Assembly 的目标是负担得起的小批量电子组装。对于可以生产的产品有限制，因此它可能并不适合每种设计。

不要忘记本地 CM（合同制造商）。在许多情况下，他们可以为您提供更好的服务：更快的周转时间、良好的沟通、定期的反馈。四处寻找和询问，他们并不总是容易找到。

我发现对于我的需求，本地 CM（合同制造商）效果最好，所以我现在就用这个。

来自 OSHPark 的紫色 PCB 在业余爱好者/创客界非常有名。简单的定价、低成本和相当快的周转时间意味着该服务变得非常受欢迎。

然而，有些人没有意识到的是，OSHPark 的电路板质量极佳，规格也相当不错，尤其是在他们的 4 层板产品上。如果您需要用于内部原型的电路板，ENIG 表面处理使得 SMT 焊接更加容易。

这是一个使用 OSHPark 电路板的快速原型示例：

这是另一个设备原型。两者都是使用 OSHPark 的板子、OSH Stencils 的钢网和手工贴装组装的，并使用热风台回流焊。两者回流焊都很完美，没有任何问题：

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.

我使用过他们的聚酰胺和不锈钢钢网，它们都是一流的。他们的周转时间令人印象深刻，即使是从全球各地订购，钢网也能在一周左右到达，总是比我能订购的任何 PCB 都要快。

鉴于价格低廉，我甚至不再为一次性原型使用锡膏注射器：每当我订购 PCB 时，我也会订购钢网。

OSH Stencils 与 OSHPark 无关，尽管名称指向共同的起源。

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

来自 AISLER 的电路板与来自 OSH Stencils 的不锈钢钢网示例：

Seeed Studio 提供 Fusion PCB 服务，价格极具竞争力，特别是对于采用 HASL 和无铅 HASL 表面处理的 2 层板。如果您不介意稍微多等一会儿让电路板从中国发货，这是一项值得考虑的服务。他们还提供钢网甚至 PCB 组装服务。

在欧洲有 Eurocircuits，以前价格昂贵，但最近变得更具竞争力。

对于更大的数量，我建议通过您的 CM（合同制造商），并使用他们推荐和熟悉的任何方式。

设计电子产品需要 CAD。幸运的是，这里的选择相当容易。如果您（或您的设计师）有特定 CAD 系统的经验并且您拥有该系统的许可证 —— 请使用它。在任何其他情况下 —— 您应该选择 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.

实际上，对于 KiCAD 来说，具有多组受控阻抗等长差分对的 4-8 层板并不是问题。

机械设计 CAD 领域的变化非常缓慢，但近年来带来了有趣的变化。特别是，不再需要为每个用户支付高达 5000 美元的费用。有趣的新进入者有：

一个非常完整的 CAD/CAM 软件包。多平台（Mac/Windows），这是一个很大的优势。与云端绑定，但在有或没有互联网连接的情况下均可工作。定价非常实惠，每年 300 美元，此外该软件还免费提供给业余爱好者、创客、教育工作者，最重要的是——年轻的初创公司。

可用于 3D 打印、注塑成型和 CNC 加工，仍然缺乏钣金功能（公司称他们正在开发中）。

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.

可用于 3D 打印、注塑成型、CNC 加工和钣金设计。

众所周知的少量零件主要分销商有：

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

检查分销商是否在您所在的地区运营非常重要。通过海关处理元件可能会毁了你的一天，因为会带来延误、额外成本和大量额外工作。对于位于欧洲的公司，Farnell 和 RS 是最安全的选择，因为它们从欧盟内部发货。在美国，您可能希望使用 Mouser 或 Digi-Key。

在检查可用性时，最好检查所有主要分销商，他们并不都库存相同的组件。Octopart 可以帮助检查所有分销商（另见下文）。

有一些规模较小、知名度较低的分销商，他们通常可以提供更好的价格，尤其是对于无源器件。一个很好的例子是位于波兰的 TME，如果您位于欧盟，这是一个很好的来源。

一些制造商直接销售——例如，德州仪器 (Texas Instruments) 以具有竞争力的价格提供芯片，起订量仅为 500。值得四处看看（PartsBox 可以帮助自动选择供应商）。

直销的另一个有趣例子是 Wuerth Elektronik。他们制造各种质量优良的无源和机电元件，并且主要直接销售。您与当地销售代表合作，获取您感兴趣的元件的印刷目录和报价。这里的优势在于您可以获得出色的文档（加上 3D CAD 模型）以及价格相当合理的优质产品。

如果您开始购买更大的数量，但还没有自己的采购和物流部门，有时会有一些有趣的选择。第一步通常是根据单独的报价直接购买。之后，您可以开始与 Arrow 或 Verical 等专门从事大批量业务的分销商合作。但在实践中，我发现这并不总是值得付出努力。

一般来说，您的第一批生产运行不会超过 1,000 件。在这个数量级下，您不必太担心优化元件成本：对于几个昂贵的芯片来说这可能是值得的，对于一些无源器件来说可能很容易，但我不会在这上面花太多时间。可用性比成本是个更大的问题，而且还有许多更大的问题需要解决。

大多数硬件初创公司设计的是设备，而不仅仅是带有电子元件的电路板，创始人通常缺乏机械设计经验。

拥有一台本地 FDM（熔融沉积建模）3D 打印机用于快速原型制作是有意义的。但是 FDM 精度低，无法生产相当光滑的表面，而且您需要担心支撑结构。商业 3D 打印服务将提供 SLS（选择性激光烧结）或 SLA（立体光刻）打印，这需要对昂贵设备进行巨额投资，但能产生更好的结果。您的设计将以一致的质量打印出来，您只需投入极少的时间，而且根本不必担心支撑结构之类的事情。

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.

他们的 SLS 打印质量非常好：虽然表面不会完全光滑，但很难看到 3D 打印的痕迹。

在 Shapeways 使用 SLS（他们称之为坚固且柔韧的塑料）打印的原型特写：

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.

至于质量，它与 Shapeways 提供的非常相当。

ProtoLabs 的理念不仅是提供原型制作服务，而且还提供向小批量生产的平稳过渡。他们的 CNC 服务定价不是很吸引人，但他们的快速注塑成型非常有趣。

他们开发了一种使用铝模具的工艺，这种模具价格实惠且生产迅速。缺点是寿命：它们只能生产多达 10,000 个零件。通常，这对于硬件初创公司来说不是问题：很可能在达到 10,000 个零件之前您就会修改设计，如果您预见到大批量生产，随时可以切换到钢模具。

他们的快速注塑成型服务非常好，但与当地模具制造公司合作相比，它确实有缺点。您需要上传您的设计，该设计应该是可以直接注塑的。设计用于注塑成型的元器件并不容易，需要相当多的知识和经验。虽然 ProtoLabs 会指出您设计中的主要缺陷并提供一些指导，但最终风险由您承担：在某个时候，您必须点击“订购”并为第一批产品支付数千欧元/美元。如果存在重大问题，您必须回到起跑线。

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.

此外，您可能希望将其他文档与元器件保存在一起：如 PDF 数据表、应用说明、3D CAD 模型等文件。当然，可以在文件服务器或 Dropbox 上维护一个单独的存储库，但那样就必须担心文件命名、目录结构和管理用户访问权限。PartsBox 解决了所有这些问题，它是一个存储元器件库存信息和相关文档的单一位置。

同样，大多数人使用电子表格来管理他们的 BOM 并计算成本。有制造商零件编号、分销商零件编号 (SKU)、数量和定价列。有人搜索元件，找到一两个供应商的分销商定价，选择最优惠的价格并将其输入电子表格。

这种方法最大的问题是它无法扩展。即使在一个只有 20-40 个元器件的小型项目中，查找价格并输入电子表格也是一项繁重的工作。

另一个问题是电子表格是为简单的表格数据设计的。但分销商的报价绝非简单！供应商使用不同的价格分段结构，无法轻易比较：一个供应商会按 100、500 和 1000 的数量报价，而另一个则按 25、250 和 500 报价。还有诸如 MOQ（最小订购量）和订购倍数之类的限制。

PartsBox 可以快速轻松地比较和选择最佳报价，并为您提供任意数量的 BOM 价格，同时也会考虑您的本地库存。

当您考虑使用新元器件时，Octopart 是了解价格和供货情况的好去处。当然，您可以向您最喜欢的分销商查询，但 Octopart 让您可以即时查询所有主要分销商的库存和价格，并处理货币转换。

为了计算诸如所需阻抗的走线宽度或差分对宽度/间距之类的内容，我发现 Mantaro 计算器非常有帮助。我订购了具有受控阻抗的电路板，至少对于差分微带线来说，测量结果非常准确。

这是使用 Mantaro 计算器计算并在 MacroFab 生产的阻抗控制差分对的示例：