硬體新創公司的資源：原型製作與製造

創辦一家硬體公司很難。更難的是很難找到線上資源，特別是針對硬體公司的服務。

在遇到許多不知道有趣服務的人，並且自己偶然了解到其他一些服務後，我決定編制自己的清單，希望對其他人有用。

這並不是一個全面的目錄，我也無意建立一個。這是我的清單：我親自使用過這裡列出的大多數服務和工具，或者聽說過它們的好評，這就是為什麼我可以推薦它們。

此列表也專注於相對便宜且快速的服務。硬體新創公司通常沒有大量資金，需要快速迭代，因此使用一些被認為是「業餘愛好者」等級的工具通常是合理的。

將您的 PCB 設計上傳到 MacroFab，給他們您的 BOM，指定要使用的確切電子元件，點擊“訂購”，幾週後即可收到完全組裝好的設備。整個過程快速、輕鬆且完全自動化。他們將負責訂購 PCB、鋼網、電子元件，並將所有東西組裝在一起。

一般來說，他們幾乎可以組裝任何東西，包括 THT（通孔插裝）和大型 SMD 元件。

如果您決定與他們合作，請考慮調整您的設計以使用他們的「自家零件 (House Parts)」，因為這將顯著降低成本。

我從他們那裡收到的所有電路板品質都非常好。我遇到了一個小問題，就是二極體橋接器放置不正確——但考慮到元件上的標記不清楚，我真的不能怪他們，而且他們的支援非常棒。如果構建時間更短且更可預測，我會更常使用 MacroFab，但在我的情況下，結果發現當地的 CM（合約製造商）可以提供更快的服務。

如果您沒有合作的本地 CM，MacroFab 是您原型和低產量生產的絕佳選擇。

Small Batch Assembly 的目標是負擔得起的小批量電子組裝。對於可以生產的產品有限制，因此它可能並不適合每個設計。

不要忘記本地 CM (合約製造商)。在許多情況下，他們可以為您提供更好的服務：更快的周轉時間、良好的溝通、定期的反饋。四處尋找和詢問，他們並不總是容易找到。

我發現對我的需求來說，本地 CM 效果最好，這就是我目前使用的。

來自 OSHPark 的紫色 PCB 在業餘愛好者/創客界廣為人知。簡單的定價、低成本和相當快的周轉時間意味著該服務變得非常受歡迎。

然而，有些人沒有意識到的是，OSHPark 的電路板具有出色的品質和相當好的規格，特別是在他們的 4 層板產品上。如果您需要用於內部原型的電路板，ENIG 表面處理使 SMT 焊接變得更加容易。

這是一個使用 OSHPark 電路板的快速原型範例：

這是另一個設備原型。兩者都是使用 OSHPark 的電路板、OSH Stencils 的鋼網和手工放置組裝的，並使用熱風槍進行回流焊。兩者的回流焊效果都很好，沒有任何問題：

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.

我使用過他們的聚醯胺和不鏽鋼鋼網，它們都是一流的。他們的周轉時間令人印象深刻，即使是從全球各地訂購，鋼網也在一週左右到達，總是比我能訂購的任何 PCB 都快。

鑑於其低廉的價格，我甚至停止在一次性原型中使用錫膏針筒：每當我訂購 PCB 時，我也會訂購鋼網。

OSH Stencils 與 OSHPark 無關，儘管名稱指向共同的起源。

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

來自 AISLER 的電路板與來自 OSH Stencils 的不銹鋼鋼板範例：

Seeed Studio 提供 Fusion PCB 服務，價格無與倫比，特別是對於具有 HASL 和 HASL 無鉛表面處理的 2 層板。如果稍微等待更長的時間讓您的電路板從中國發貨不是問題，這是一個值得考慮的服務。他們還提供鋼板甚至 PCB 組裝服務。

在歐洲有 Eurocircuits，以前價格昂貴，但最近變得更具競爭力。

對於較大的數量，我建議通過您的 CM（合約製造商）並使用他們推薦和熟悉的任何方式。

為了設計電子產品，需要 CAD。幸運的是，這裡的選擇相當容易。如果您（或您的設計師）有特定 CAD 系統的經驗並且您擁有該系統的授權 — 請使用它。在任何其他情況下 — 您應該選擇 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.

實際上，使用 KiCAD 製作具有多個受控阻抗長度匹配差分對的 4-8 層板並不是問題。

機械設計 CAD 領域的變化非常緩慢，但近年來帶來了一些有趣的變化。特別是，不再需要為每位使用者支付高達 5000 美元的費用。有趣的新進者包括：

一個非常完整的 CAD/CAM 套件。跨平台（Mac/Windows），這是一個很大的優勢。與雲端綁定，但可以在有或沒有網路連線的情況下工作。價格非常親民，每年 300 美元，此外該軟體還免費提供給業餘愛好者、創客、教育工作者，最重要的是——年輕的新創公司。

可用於 3D 列印、注塑成型和 CNC 加工，但仍缺乏鈑金功能（該公司表示正在開發中）。

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.

可用於 3D 列印、射出成型、CNC 加工和鈑金設計。

知名的少量電子元件主要經銷商有：

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

檢查經銷商是否在您所在的地區營運非常重要。透過海關處理電子元件可能會因為延誤、額外成本和大量額外工作而毀了您的一天。對於位於歐洲的公司，Farnell 和 RS 是最安全的選擇，因為他們從歐盟境內發貨。在美國，您可能會想使用 Mouser 或 Digi-Key。

在檢查可用性時，最好檢查所有主要經銷商，他們並非都庫存相同的元件。Octopart 可以協助檢查所有經銷商（另見下文）。

有一些較小、不太知名的分銷商，通常可以提供更好的價格，特別是對於被動元件。一個很好的例子是位於波蘭的 TME，如果您位於歐盟，這是一個很好的來源。

有些製造商直接銷售——例如，Texas Instruments（德州儀器）以具競爭力的價格提供晶片，起訂量僅需 500 個。這值得多方比較（PartsBox 可以協助自動選擇供應商）。

另一個直銷的有趣例子是 Wuerth Elektronik。他們生產各種品質優良的被動元件和機電元件，並且主要直接銷售。您與當地的銷售代表合作，獲取您感興趣的零件的印刷目錄和報價。這裡的優勢在於您可以獲得極佳的文件（加上 3D CAD 模型），並且以相當合理的價格獲得良好的品質。

如果您開始購買較大的數量，但還沒有自己的採購和物流部門，有時會有一些有趣的選擇。第一步通常是根據個別報價直接購買。之後，您可以開始與 Arrow 或 Verical 等專門從事大批量業務的經銷商合作。然而，在實踐中，我發現這並不總是值得付出努力。

一般來說，您的首批生產量不會超過 1,000 件。在這些數量下，您不應該太擔心最佳化元件成本：對於某些昂貴的晶片來說這可能是值得的，對於某些被動元件來說可能很容易，但我不會在上面花太多時間。供應情況比成本是更大的問題，而且還有許多更大的問題需要解決。

大多數硬體新創公司設計的是設備，而不僅僅是帶有電子元件的電路板，創始人通常缺乏機械設計經驗。

擁有一台本地 FDM (熔融沉積成型) 3D 列印機用於快速原型製作是有意義的。但 FDM 的精度較低，無法產生相當光滑的表面，而且您需要擔心支撐結構。商業 3D 列印服務將提供 SLS (選擇性雷射燒結) 或 SLA (立體光固化) 列印，這需要對昂貴設備進行巨額投資，但能產生更好的結果。您的設計將以一致的品質列印出來，您只需投入極少的時間，而且完全不必擔心支撐結構之類的事情。

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.

他們的 SLS 列印品質非常好：雖然表面不會完全光滑，但很難看到 3D 列印的痕跡。

在 Shapeways 使用 SLS（他們稱之為堅固且柔韌的塑膠）列印的原型特寫：

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.

至於品質，這與 Shapeways 提供的非常相當。

ProtoLabs 背後的想法不僅是提供原型製作服務，而且還提供向小批量生產的平穩過渡。他們的 CNC 服務定價不是很吸引人，但他們的快速射出成型非常有趣。

他們開發了一種使用鋁模具的工藝，這種模具價格實惠且生產迅速。缺點是壽命：它們只能生產多達 10,000 個零件。一般來說，這對於硬體初創公司來說不是問題：很可能在達到 10,000 個零件之前您就會修改設計，如果您預見到大批量生產，隨時可以切換到鋼模具。

他們的快速射出成型服務非常好，但與當地的模具製造公司合作相比，它確實有缺點。您需要上傳您的設計，該設計應該是已準備好進行射出的。設計用於射出成型的零件並不容易，需要相當多的知識和經驗。雖然 ProtoLabs 會指出您設計中的主要缺陷並提供一些指導，但最終風險由您承擔：在某個時候，您必須點擊「訂購」並為第一次運行支付數千歐元/美元。如果有重大問題，您必須回到起點。

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，您可能希望將其他文件與您的元件保存在一起：例如 PDF 規格書、應用說明、3D CAD 模型等檔案。當然，人們可以在檔案伺服器或 Dropbox 中維護一個單獨的儲存庫，但那樣就必須擔心檔案命名、目錄結構和管理使用者存取權限。PartsBox 解決了所有這些問題，成為儲存元件庫存資訊和相關文件的單一位置。

同樣地，大多數人使用試算表來管理他們的 BOM 並計算成本。其中包含製造商零件編號、經銷商零件編號 (SKU)、數量和定價的欄位。有人搜尋電子元件，找到一兩個供應商的經銷商定價，選擇最優惠的價格並將其輸入到試算表中。

這種方法最大的問題是無法擴展。即使是一個只有 20-40 個元件的小型專案，查找價格並輸入電子表格也是大量的工作。

另一個問題是電子表格是為簡單的表格資料設計的。但經銷商的報價絕不簡單！供應商使用不同的價格分段結構，這很難進行比較：一個供應商會報價 100、500 和 1000 的數量，另一個則是 25、250 和 500。還有諸如 MOQ（最低訂購量）和訂購倍數等限制。

PartsBox 可以快速輕鬆地比較和選擇最佳報價，並為您提供任何數量的 BOM 價格，同時也會考慮您的本地庫存。

當您考慮新元件時，Octopart 是查詢價格和庫存狀況的最佳去處。當然，您可以向您最喜歡的經銷商查詢，但 Octopart 讓您可以即時查詢所有主要經銷商的庫存和價格，同時處理貨幣轉換。

對於計算諸如所需阻抗的走線寬度或差分對寬度/間距之類的事情，我發現 Mantaro 計算器非常有幫助。我訂購了具有受控阻抗的電路板，至少對於差分微帶線來說，測量結果非常準確。

以下是使用 Mantaro 計算器計算並在 MacroFab 生產的阻抗控制差分對範例：