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制造廉价的SMT/SMD钢网。他们提供用于小批量原型制作的超便宜聚酰亚胺钢网，以及用于精密工作且耐用的不锈钢钢网。价格按平方英寸计算。

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是OSHPark的欧洲版本。定价简单，周转快，电路板质量极佳。

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有一个巨大的优势，那就是它是免费的。而且免费并不一定意味着它比一些商业软件包差——恰恰相反。虽然它有其缺点，有些事情会比预期的更繁琐，但它是一个令人惊讶的强大程序。

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）。

基于浏览器的CAD，其界面类似于SolidWorks。多平台（任何带有现代Web浏览器的平台）。没有互联网连接就无法工作，并且特别强调共享功能（其他人能够访问最新的设计修订版）。它曾经非常容易获得，但该公司更改了定价，现在商业用途起价为125美元/月，与Fusion 360相比相当昂贵。

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主要是一个3D打印产品的市场，但这意味着他们正在不断改进和优化其流程。小型SLS打印元器件的周转时间为几天，价格非常优惠。

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更面向企业（B2B）而不是消费者。这对硬件初创公司来说既是好事也是坏事：一方面，他们的流程更具可重复性，您可以期待始终如一的良好质量。他们还支持大型打印。另一方面，对于小额订单，您可能会发现最低价格没有竞争力，而且周转时间并不总是很好。

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是一种轻松跟踪电子元器件和项目的方法。一旦您开始构建，您很快就会意识到您需要一个工具来帮助您记住您有多少什么组件。许多人从电子表格开始，但它们根本不够用，很快就会浪费时间。

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：