Bij het ontwerpen van elektronica is het vaak gemakkelijker om na te denken over hoe je iets gaat bouwen dan over wat je precies wilt bouwen. Dit kan leiden tot verwarring, waarbij je voortgang in je ontwerp verwart met voortgang in je product. Het ontwikkelen van duidelijke en haalbare productvereisten is essentieel, omdat het je een concreet beeld geeft van wat je wilt bereiken voordat je daadwerkelijk begint met bouwen. Dit voorkomt dat je tijd en middelen verspilt aan het ontwikkelen van een product dat uiteindelijk niet voldoet aan de behoeften van de eindgebruiker of niet haalbaar blijkt te zijn.

Elke ontwerpfase begint met het vaststellen van de productvereisten. Deze vereisten zijn over het algemeen hoge-level statements die aangeven wat een product moet kunnen doen. Ze geven een overzicht van de functies zonder in te gaan op de technische details of de componenten die nodig zijn om deze functies te bereiken. Stel dat je bijvoorbeeld een onderwatercamera wilt ontwikkelen. De productvereisten voor deze camera kunnen er als volgt uitzien:

  1. Het moet 1080p video met geluid opnemen.

  2. Het moet video kunnen synchroniseren met een pc.

  3. Het moet werken tot op 10 meter diepte.

  4. De batterij moet minstens één uur meegaan.

Deze vereisten beschrijven de belangrijkste functies van het product, zonder in te gaan op de technische specificaties of componenten die nodig zijn om deze doelen te bereiken. Het opstellen van een lijst met productvereisten is de eerste stap in het ontwerpproces, omdat deze vereisten de basis vormen voor alle andere ontwerpkeuzes, zoals de selectie van onderdelen, het lay-outontwerp en de assemblage van het apparaat.

Het opstellen van effectieve productvereisten is een kunst. Er zijn bepaalde richtlijnen die het proces kunnen vergemakkelijken en ervoor zorgen dat de vereisten zowel helder als uitvoerbaar zijn. Een voorbeeld hiervan is de lijst van Leanna Rierson, die oorspronkelijk bedoeld was voor het schrijven van softwarevereisten, maar die ook toepasbaar is op hardware-ontwerpen. Hier is een aangepaste versie voor hardware:

  • Atomaire vereisten: Elke vereiste moet één enkele actie of eigenschap beschrijven. Dit voorkomt verwarring en maakt de vereiste makkelijker te begrijpen.

  • Volledige vereisten: Elke vereiste moet alle noodzakelijke informatie bevatten om de gewenste functionaliteit van het systeem te definiëren. Ze moeten begrijpelijk zijn zonder verdere uitleg.

  • Bondige vereisten: Elke vereiste moet duidelijk en eenvoudig zijn, zonder overbodige details of verwarrende formuleringen. Het doel is dat ook niet-technische gebruikers van het systeem het kunnen begrijpen.

  • Consistente vereisten: Er mogen geen tegenstrijdigheden of herhalingen zijn tussen de vereisten, en de terminologie moet consistent blijven doorheen het document.

  • Juiste vereisten: Elke vereiste moet passen bij het systeem dat je aan het ontwerpen bent. Ze moeten nauwkeurig en relevant zijn.

  • Implementatie-vrije vereisten: De vereisten moeten beschrijven wat het systeem moet kunnen doen, maar niet hoe het dat moet doen. Dit geeft meer vrijheid tijdens de implementatiefase.

  • Nodige vereisten: Elke vereiste moet essentieel zijn voor het functioneren van het product. Het verwijderen van de vereiste zou een tekortkoming in het systeem veroorzaken.

  • Traceerbare vereisten: Elke vereiste moet uniek kunnen worden geïdentificeerd en moet terug te voeren zijn naar lagere niveau-vereisten, ontwerpbeslissingen en testprocedures.

  • Eenduidige vereisten: Er mag slechts één interpretatie van elke vereiste zijn. Dit voorkomt verwarring tijdens de implementatie en tests.

  • Verifieerbare vereisten: Elke vereiste moet te verifiëren zijn. Het betekent dat het mogelijk moet zijn om te controleren of de vereiste daadwerkelijk is geïmplementeerd, door middel van tests of andere beoordelingsmethoden.

  • Uitvoerbare vereisten: Elke vereiste moet haalbaar zijn om te implementeren, bruikbaar zijn wanneer geïmplementeerd, en bijdragen aan het totale ontwerp van het systeem.

Hoewel de meeste ontwerpvereisten duidelijk zullen zijn, zijn er vaak meer subtiele aspecten die je niet over het hoofd mag zien. Bijvoorbeeld, in de medische sector moeten apparaten vaak bepaalde eisen aan steriliseerbaarheid of biocompatibiliteit voldoen. Deze vereisten kunnen pas duidelijk worden wanneer je verder in het ontwerpproces komt, maar ze zijn essentieel om te overwegen bij het opstellen van een lijst met vereisten.

Naast de positieve vereisten die je voor het product opstelt, is het ook waardevol om te overwegen wat het product niet moet doen. Dit helpt om de grenzen van het ontwerp te definiëren en voorkomt dat je te veel extra functies toevoegt, wat kan leiden tot 'feature creep'. Dit fenomeen treedt op wanneer een project voortdurend nieuwe functies of vereisten toevoegt, wat het oorspronkelijke doel van het product kan ondermijnen en de tijdlijn en het budget in gevaar brengt. Door expliciet vast te leggen wat het product niet moet doen, kun je deze uitwijdingen voorkomen en het project beter beheersen.

Bij het opstellen van de vereisten is het belangrijk om niet alleen naar de technische aspecten van het ontwerp te kijken, maar ook naar de bredere context, zoals de integratie met andere systemen, de interactie met gebruikers en de impact op de markt. Vereisten mogen niet geïsoleerd worden opgesteld, maar moeten rekening houden met andere disciplines zoals mechanisch en industrieel ontwerp. Deze gebieden hebben vaak invloed op het elektrische ontwerp en moeten daarom worden meegenomen in het totale vereistenplan.

Hoe Werkt PCB Assemblage en Solderen: Een Gids voor Kleine Startups

Er zijn honderden bedrijven die zich bezighouden met PCB-fabricage en assemblage, en de lijsten die vaak gedeeld worden, vertegenwoordigen slechts een klein percentage van wat er beschikbaar is. Deze bedrijven verschillen in kwaliteit, en de ervaring van een persoon met een bepaald bedrijf kan heel anders zijn dan die van een ander. Het is belangrijk te begrijpen dat aanbevelingen gebaseerd zijn op persoonlijke ervaringen en niet als absolute waarheden moeten worden beschouwd. De beste manier om een goed bedrijf te vinden is door te vragen naar ervaringen van mensen die al met PCB-fabricage hebben gewerkt. Ze kunnen waardevolle informatie verschaffen over wie betrouwbare partners zijn.

Bij PCB-assemblage komt er veel meer bij kijken dan alleen het samenvoegen van componenten. Dit proces is zowel een wetenschap als een kunst. Ervaren assemblagebedrijven kunnen vaak de sleutel zijn tot een succesvolle productie, vooral voor kleinere bedrijven of startups die zelf niet de middelen hebben om in-house assemblage te doen. Een assembler kan een apart bedrijf zijn dat de boards assembleert nadat ze gefabriceerd zijn, of het kan onderdeel zijn van een turnkey-oplossing, waarbij de assemblage en fabricage onder één dak plaatsvinden.

Wanneer je als kleine startup zoekt naar een assemblagepartner, is het cruciaal om goed onderzoek te doen. Zoek naar bedrijven die ISO 9001-gecertificeerd zijn en werk samen met bedrijven die bekend staan om hun ervaring en betrouwbaarheid. Zorg ervoor dat je een goede relatie opbouwt met de fabrieksleider, vooral als je een langdurige samenwerking zoekt. Kleine startups brengen misschien niet meteen de grote hoeveelheden omzet binnen zoals grotere bedrijven, maar fabrieken kijken vaak naar de lange termijn en hopen dat ze met je kunnen meegroeien.

Als de kosten van een externe assemblage te hoog zijn voor een hobbyist of beginnende startup, kan het mogelijk zijn om kleinere hoeveelheden zelf te assembleren. Het vergt wel enige vaardigheid en de juiste technieken om kwaliteitsvolle PCB’s thuis te solderen. Het gebruik van doorsteken solderen (through-hole soldering) is misschien een goede eerste stap, maar voor geavanceerdere assemblage, zoals SMT (Surface-Mount Technology), zijn er specifieke technieken en gereedschappen nodig.

De beste manier om solderen te leren is door het kijken naar video's van ervaren soldeerders en vervolgens zelf aan de slag te gaan. Solderen is een dynamisch proces en kan moeilijk volledig overgebracht worden zonder visuele voorbeelden. Voor beginners is het belangrijk om te oefenen met de basisprincipes van doorsteken solderen voordat men zich waagt aan SMT. SMT solderen kan intimiderend lijken, maar met de juiste techniek en wat oefening kan het een waardevolle vaardigheid worden. Het gebruik van een microscoop kan hierbij enorm helpen om de fijne details goed te zien.

Er zijn enkele belangrijke technieken die de kwaliteit van je soldeerwerk kunnen verbeteren. Allereerst is het belangrijk om de juiste soldeertip en temperatuur te gebruiken. Een te koude soldeerbout maakt het moeilijk om de soldeer te laten vloeien, terwijl een te hete bout de componenten kan beschadigen. Het is belangrijk om het soldeer aan de verbinding zelf toe te voegen en niet aan de punt van de soldeerbout. Een goede soldeerverbinding ziet eruit als een glanzende fillet, terwijl een doffe verbinding vaak een koude soldeerverbinding betekent, die zowel elektrisch als mechanisch zwak is.

Bij SMT solderen kunnen verschillende technieken worden toegepast, zoals het gebruik van een soldeerbout om snel de pinnen van een QFP (Quad Flat Package) in één beweging te solderen. Door een dunne laag flux aan te brengen en vervolgens een blob soldeer over de pinnen te trekken, wordt het soldeer effectief over alle pinnen verdeeld. Als er kortsluitingen ontstaan, kan deze worden verwijderd met behulp van soldeerbraid (een dunne draad die soldeer opneemt).

Bij het solderen van grotere onderdelen, zoals TO-220 behuizingen, is het belangrijk om een bredere soldeertip te gebruiken om genoeg warmte toe te passen, zodat het soldeer goed vloeit. Deze technieken helpen om de assemblage te versnellen en de nauwkeurigheid te verbeteren, vooral bij kleinere producties.

Naast de soldeertechnieken is het essentieel om te investeren in goed gereedschap. Een goede soldeerbout met de juiste temperatuurregeling, een betrouwbare microscoop voor fijne werk, en een goede soldeertip zijn essentieel om kwalitatief goede soldeerverbindingen te maken. Het schoonmaken van de soldeertip is eveneens belangrijk; het gebruik van messing in plaats van een natte spons is een veel betere manier om de oxidelaag van de tip te verwijderen zonder thermische schokken te veroorzaken.

Het opbouwen van ervaring in solderen kan tijd kosten, maar het is een vaardigheid die met geduld en oefening steeds eenvoudiger zal worden. Voor startups die niet de middelen hebben om alles uit te besteden, biedt zelf solderen een haalbare oplossing om prototypes of kleine oplages snel en kosteneffectief te produceren.

Hoewel de eerste productielijn vaak het moeilijkst is, kan het uiteindelijke succes afhangen van de keuzes die in de beginfase worden gemaakt: van de fabrikanten die je kiest tot de soldeertechnieken die je beheerst. Het is essentieel om een goed netwerk op te bouwen, de juiste partners te vinden, en met de nodige zorg en aandacht aan de details te werken.

Hoe maak je gedetailleerde fabricage-notities voor PCB-ontwerpen?

Bij het ontwerpen van printplaten (PCB's) is het essentieel om gedetailleerde fabricage-notities te verstrekken. Deze notities zorgen ervoor dat de fabrikant de ontwerpintentie correct begrijpt en het uiteindelijke product voldoet aan de vereiste specificaties en kwaliteitsnormen. Het opstellen van een set fabricage-notities kan in het begin overweldigend lijken, maar met een gestructureerde benadering kan het proces soepel verlopen.

Een typische set fabricage-notities bevat verschillende secties die de fabriek moeten helpen bij de productie van de PCB. Dit omvat afmetingen, tolerantie-eisen, materiaalvereisten, evenals specifieke richtlijnen voor het testen en de afwerking van de PCB. Alle afmetingen moeten in mils worden aangegeven, en het is gebruikelijk om lineaire en hoektoleranties van respectievelijk 0,01 inch en 0,5° te hanteren. Deze waarden zorgen voor de benodigde precisie bij de productie van de printplaat.

Daarnaast moet het ontwerp voldoen aan de eisen van relevante standaarden, zoals DOD-STD-100 voor de interpretatie van afmetingen en IPC-600 voor de inspectie van de kwaliteit van de afwerking. Er moeten ook gedetailleerde materiaalvereisten worden opgegeven, bijvoorbeeld de noodzaak om RoHS-compliant te zijn of halogeenvrije materialen te gebruiken. Dit helpt de fabrikant te zorgen voor een product dat zowel milieuvriendelijk als technisch correct is.

De specificaties voor via's en geplaatste doorverbindingen zijn van cruciaal belang. Alle via’s moeten bijvoorbeeld binnen 75 µm van hun juiste positie worden geplaatst, en er moeten specifieke eisen zijn voor de afmetingen van de annulaire ringen. Dit zorgt ervoor dat de elektrische prestaties van de PCB optimaal zijn en dat de assemblage effectief kan plaatsvinden zonder problemen zoals mislukte verbindingen.

Wat betreft de koperafwerking, moet de afwerking van de pads en via's zorgvuldig worden gekozen. Dit kan variëren van electroless nickel/immersion gold (ENIG) tot hardgouden afwerkingen, afhankelijk van de vereisten voor duurzaamheid en solderbaarheid. Er moet ook aandacht worden besteed aan de dikte van de koperbedekking, vooral in de via’s, waar de minimumdikte vaak 0,001 inch bedraagt.

De eisen voor de soldeermaskerlaag zijn ook van belang. Het soldeermasker moet voldoen aan de IPC-SM-840 standaard, type A, klasse 2, en de dikte moet precies worden gecontroleerd, met een tolerantiebereik van ±10 µm. Dit voorkomt dat er teveel of te weinig masker wordt aangebracht, wat invloed kan hebben op de kwaliteit van de soldeerverbindingen. Daarnaast moeten de pads duidelijk zichtbaar zijn en mag er geen masker op de pads komen, tenzij dit expliciet is aangegeven in het ontwerp.

Wat betreft de assemblage moet duidelijk worden aangegeven of het ontwerp wordt geassembleerd met loodhoudende of loodvrije soldeerverbindingen. Dit heeft niet alleen invloed op de materialen die tijdens het solderen worden gebruikt, maar ook op de processen voor fluxverwijdering en de uiteindelijke productkwalificatie. De juiste keuze van soldeerflux is van belang voor het verminderen van de kans op fouten tijdens het soldeerproces.

Tot slot moeten de fabrieksnotities ook de specificaties voor de testen van de PCB bevatten. Er wordt verwacht dat de fabrikant de aangesloten circuits test en gemarkeerde goedgekeurde circuits op de secundaire zijde aanbrengt. Dit is belangrijk voor kwaliteitsborging en het garanderen van de functionaliteit van het ontwerp.

Het is essentieel om te begrijpen dat fabricage-notities niet alleen een technische vereiste zijn, maar ook een communicatie-instrument tussen de ontwerper en de fabrikant. Goed gedocumenteerde fabricage-notities verminderen de kans op misverstanden en productieproblemen aanzienlijk. In plaats van simpelweg afmetingen en materialen te vermelden, moeten de notities duidelijk aangeven hoe specifieke eisen invloed hebben op het productieproces en welke consequenties er zijn als bepaalde normen niet worden nageleefd.

Bovendien moeten ontwerpers begrijpen dat de fabricage-instellingen en technologieën van verschillende fabrikanten kunnen variëren. Het is daarom belangrijk om een nauwe samenwerking met de fabrikant aan te gaan om ervoor te zorgen dat de notities correct worden geïnterpreteerd. Het communiceren van veranderingen of afwijkingen in ontwerpbeperkingen voorafgaand aan de productie kan helpen om mogelijke vertragingen of extra kosten te voorkomen. Het proces van het verstrekken van deze gedetailleerde notities is vaak iteratief, waarbij de ontwerper en fabrikant samenwerken om ervoor te zorgen dat het eindproduct voldoet aan de technische eisen en de kwaliteitsnormen.

Wat zijn de prestaties en snelheid van moleculaire adsorptie en desorptie in CNT-gebaseerde optische geheugensystemen?
Hoe frameert Donald Trump milieukwesties in zijn officiële discours over energie en milieu?
Hoe Verschilt Consensus in Bedrade en Draadloze Netwerken?