פיתוח מוצר · תכנון כרטיסים ו-PCB
תכנון כרטיסים אלקטרוניים ו-PCB, מסכמה ועד ייצור
קונספטק מתכננת כרטיסים אלקטרוניים למוצרים: סכמה, בחירת רכיבים, תכנון PCB, בדיקת DFM ו-DFT, ותיק ייצור עם Gerber ו-BOM. לכרטיס חדש או לתכנון מחדש, לחברות בישראל ובחו״ל.
תכנון כרטיסים גם במהירויות גבוהות, כמו USB 3 ו-HDMI, וליווי תקינת FCC ו-UL מול המעבדות
- למי
- סטארטאפים וחברות שצריכים כרטיס חדש למוצר, או תכנון מחדש של כרטיס קיים
- מה מקבלים
- סכמות, קבצי PCB, תיק ייצור מלא וכרטיסים ראשונים שהופעלו ונבדקו
- צעד ראשון
- שולחים דרישות, סקיצה או סכמה קיימת, ומהנדס חוזר אליכם לשיחה
מה כלול
מה כולל תכנון כרטיס אלקטרוני?
תכנון כרטיס הוא יותר מלייאאוט. זה כל מה שעובר בין הדרישות שלכם לכרטיס שאפשר לייצר, להרכיב ולבדוק, ומה מקבלים בסוף כל חלק.
דרישות וארכיטקטורה
מה הכרטיס עושה, מאיפה הוא ניזון, באילו ממשקים הוא מדבר, באיזה מארז הוא יושב ולאילו תקנים הוא צריך להגיע.
תוצר: מסמך דרישות ותרשים בלוקים של הכרטיס
סכמה ובחירת רכיבים
תכנון המעגלים האלקטרוניים בסכמה מלאה, עם הגנות, סינון והארקה, ורכיבים שנבחרים לפי ביצועים, זמינות במלאי, מקור חלופי והתאמה להרכבה בייצור.
תוצר: סכמה וסקירת סכמה משותפת
תכנון PCB ולייאאוט
מבנה השכבות, מיקום רכיבים וניתוב, עם תשומת לב לזרמים, לאותות מהירים ולהפרעות, ובהתאמה למארז.
תוצר: קבצי PCB ומודל STEP של הכרטיס
ממשקים מהירים
תכנון וניתוב לממשקים מהירים כמו USB 3 ו-HDMI, עם זוגות דיפרנציאליים, מסלולי חזרה רציפים ומיקום רכיבים שמתאים להם.
תוצר: ניתוב ממשקים מהירים וסקירה שלו
בקרה, הנעה וממשק משתמש
מעגלי בקרה למכלולים אופטיים, הנעה של מנועי DC, מנועי צעד וגופי חימום, ותצוגה עם כפתורים ונוריות חיווי.
תוצר: מעגלי בקרה והנעה בסכמה ובכרטיס
התאמה לייצור ולבדיקה, DFM ו-DFT
כללי התכנון של היצרן, פנל לייצור, סימוני מיקום ונקודות בדיקה, כדי שהכרטיס יורכב בלי הפתעות וכל יחידה תיבדק בייצור.
תוצר: דוח סקירת DFM ונקודות בדיקה מתוכננות
תיק ייצור
כל מה שהמפעל צריך כדי לייצר ולהרכיב: קבצי Gerber, קובץ קידוח, BOM עם מקורות, קובץ מיקום רכיבים ושרטוטי הרכבה.
תוצר: תיק ייצור מלא, מוכן להזמנה
הפעלה ראשונה ובדיקה
כשהכרטיסים הראשונים מגיעים, מפעילים אותם בהדרגה, מודדים מתחים ואותות ובודקים כל ממשק, לפני שממשיכים לקושחה המלאה.
תוצר: דוח הפעלה ורשימת תיקונים לגרסה הבאה
כלים
באילו כלים אנחנו עובדים?
הכלי העיקרי שלנו הוא DipTrace. אנחנו עובדים גם ב-Altium וב-OrCAD כשהצוות שלכם או התכנון הקיים כבר שם, וב-KiCad כשהלקוח דורש זאת.
תוכנות לתכנון כרטיסים
- DipTrace
- Altium
- OrCAD
- KiCad
בקרים וממשקים על הכרטיס
- ARM
- AVR
- STM32
- ESP32
- nRF
- Infineon
- Texas Instruments
- Microchip
- CAN bus
- FDCAN
- RS-485
- RS-232
ממשקים מהירים ואלחוט
- USB 3
- HDMI
- BLE
- Wi-Fi
קבצי ייצור
- Gerber
- BOM
- Pick and place
- STEP
DFM והרכבה
תכנון שמוכן לייצור והרכבה
כרטיס שעובד על השולחן עדיין יכול להיתקע במפעל. לכן את כללי הייצור, ההרכבה והבדיקה מכניסים לתכנון כבר מההתחלה, ולא מתקנים אותם בסוף.
לפני הלייאאוט מתאמים עם היצרן את מבנה השכבות ואת כללי התכנון, ובמהלך התכנון בודקים את הכרטיס מול מה שקורה באמת בקו:
- מבנה שכבות ועובי נחושת שהיצרן מייצר בפועל, ומסלולים ומרווחים בתוך הכללים שלו
- רכיבים שמתאימים להרכבה אוטומטית, עם מקום לבדיקה ולתיקון
- פנל לייצור, סימוני מיקום ושוליים להרכבה
- נקודות בדיקה, ממשק צריבה ונוהל בדיקה, כדי שכל כרטיס ייבדק לפני שהוא נכנס למוצר
את הייצור וההרכבה של הכרטיסים מבצעים יצרנים שאנחנו עובדים איתם, כולל יצרנים מקומיים בישראל לעבודות דחופות ורגישות. אנחנו מכינים את תיק הייצור ומלווים את ההזמנה, ובסדרות קטנות עושים בדיקת קבלה, שילוב ובדיקות במעבדה שלנו.
הכנה לייצור וליווי סדרות ראשונות
כשהכרטיס הוא חלק מאב טיפוס שלם, עם קושחה ומארז: אב טיפוס הנדסי עובד
תכנון כרטיסים הוא חלק אחד מהעבודה שלנו בפיתוח מוצר. כל שירותי פיתוח מוצר אלקטרוני
EMC ותקינה
תכנון לתקינה מההתחלה
רוב מה שקובע אם הכרטיס יעבור בדיקות EMC נקבע בסכמה ובלייאאוט, הרבה לפני המעבדה. תיקון אחרי כישלון בבדיקה פירושו בדרך כלל עוד גרסה של הכרטיס.
אלה עקרונות התכנון שמקטינים פליטות ורגישות להפרעות, ואנחנו בודקים אותם בכל כרטיס:
- מישור הארקה רציף ומסלולי חזרה קצרים לאותות
- הפרדה בין אזורי ההספק, האנלוגי והדיגיטלי
- סינון והגנות בכל כניסה ויציאה שיוצאת מהמארז
- מסלולים קצרים לאותות מהירים ולשעונים, וטיפול נכון במחברים ובכבלים
בכרטיס הבקרה הייעודי לכניסות ויציאות של קונספטק, למשל, תוכננו בידוד אופטי, נתיכים מתאפסים, הגנה מקוטביות הפוכה ומישור הארקה נגד הפרעות. את עבודת הפיתוח מוביל מהנדס שהוביל בתפקיד קודם תקינת FCC ו-UL למוצר.
את אישור התקינה מנפיקה מעבדה מוסמכת. התפקיד שלנו הוא להגיע אליה עם כרטיס שתוכנן לעבור, עם בדיקות מקדימות ועם תיעוד מוכן.
שלבים
איך מתנהל פרויקט של תכנון כרטיס?
חמישה שלבים, ובסוף כל אחד תוצר שאתם מאשרים לפני שממשיכים. את משך כל שלב מעריכים אחרי הבדיקה הראשונית.
01
דרישות וארכיטקטורה
עוברים יחד על המוצר, הממשקים, מקור המתח, המארז ויעדי התקינה, ובוחרים את הרכיבים המרכזיים.
תוצר: מסמך דרישות ותרשים בלוקים
שער: אתם מאשרים את הדרישות ואת הרכיבים המרכזיים
02
סכמה
סכמה מלאה, חישובי הספק ומתחים, ובחירת רכיבים עם מקורות חלופיים. סוקרים אותה יחד לפני שמתחילים בלייאאוט.
תוצר: סכמה ו-BOM ראשוני
שער: סקירת סכמה משותפת
03
לייאאוט
מבנה שכבות, מיקום רכיבים, ניתוב ובדיקת כללי הייצור, בהתאמה למארז ולמודל המכני.
תוצר: קבצי PCB, מודל STEP ודוח סקירת DFM
שער: סקירת לייאאוט ובדיקת התאמה למארז
04
ייצור והפעלה ראשונה
תיק הייצור עובר ליצרן, הכרטיסים הראשונים מורכבים, ואנחנו מפעילים ובודקים אותם ממשק אחר ממשק.
תוצר: כרטיסים מורכבים ודוח הפעלה
שער: הכרטיסים עוברים את בדיקות ההפעלה
05
גרסה מתוקנת ותיק ייצור
מתקנים את מה שעלה בהפעלה ובבדיקות, ומכינים את תיק הייצור לסדרה הבאה.
תוצר: גרסה מעודכנת ותיק ייצור מלא
שאלות נפוצות על תכנון כרטיסים אלקטרוניים
ממה מורכבת העלות של תכנון כרטיס אלקטרוני?
העלות תלויה בעיקר במורכבות הכרטיס, ולכן אין סכום אחד. מקבלים הצעה כתובה אחרי שעוברים יחד על הדרישות. הגורמים העיקריים:
- מספר הרכיבים, צפיפות הכרטיס ומספר השכבות
- אותות מהירים, תקשורת אלחוטית או מעגלי הספק
- יעדי תקינה ובדיקות מקדימות
- כמה בשלים הדרישות, הסכמה או התכנון הקיים
- כמה גרסאות צפויות עד תיק ייצור
כשהדרישות עוד לא ברורות, מתחילים בשלב של דרישות וארכיטקטורה, עם הצעה נפרדת.
כמה שכבות צריך הכרטיס שלנו?
זה תלוי בצפיפות, באותות ובהפרעות, ולא נקבע מראש. בוחרים את המספר הקטן ביותר של שכבות שעדיין נותן הארקה טובה, מקום לניתוב ועמידה בדרישות EMC.
כרטיס פשוט מסתדר לרוב בשתי שכבות. מעבד, זיכרון מהיר או ממשקים מהירים מצריכים בדרך כלל יותר שכבות, עם מישורי הארקה ומתח פנימיים. את מבנה השכבות מתאמים עם היצרן לפני הלייאאוט, כי הוא משפיע גם על עלות הייצור וגם על זמני האספקה.
אפשר לתכנן מחדש כרטיס קיים?
כן. מתחילים בסקירה של מה שיש: סכמה, קבצי PCB, BOM ורשימת הבעיות, ומקבלים דוח ממצאים והמלצה: תיקון נקודתי, תכנון מחדש של חלק מהכרטיס או כרטיס חדש.
סיבות נפוצות לתכנון מחדש: רכיב שיצא מייצור, כישלון בבדיקות EMC, עלות הרכבה גבוהה, או מעבר מאב טיפוס לסדרה. כשהקבצים המקוריים נמצאים ב-Altium או ב-OrCAD, אפשר להמשיך באותו כלי או להעביר את התכנון ל-DipTrace.
מה עושים כשרכיב חסר במלאי או יוצא מייצור?
נערכים לזה כבר בבחירת הרכיבים: בודקים זמינות אצל מפיצים, את מחזור החיים של הרכיב ואם יש לו מקור חלופי, ומעדיפים רכיבים נפוצים. לרכיבים קריטיים מתכננים מראש חלופה שמתאימה לאותו מקום בכרטיס, ומסמנים אותה ב-BOM.
כשרכיב נעלם באמצע פרויקט, מחפשים תחליף, בודקים את ההשפעה על הסכמה ועל הקושחה ומעדכנים את תיק הייצור. היצרנים שאנחנו עובדים איתם יכולים גם לרכוש את הרכיבים כחלק מהזמנת ההרכבה.
של מי קבצי התכנון?
הבעלות על הסכמות, על קבצי ה-PCB ועל תיק הייצור מוסכמת בחוזה של כל פרויקט. הקבצים נמסרים לפי מה שסוכם, בדרך כלל בפורמט המקורי של הכלי וגם בפורמטים פתוחים כמו Gerber, STEP ו-PDF, כך שאפשר להמשיך לעבוד איתם גם בלעדינו.
אנחנו חותמים על NDA לפי בקשה, כשהפרויקט מצריך זאת.
אתם גם מייצרים ומרכיבים את הכרטיסים?
כן, דרך יצרנים שאנחנו עובדים איתם לייצור ולהרכבה של כרטיסים, כולל יצרנים מקומיים בישראל לעבודות דחופות ורגישות. אנחנו מכינים את תיק הייצור ומלווים את ההזמנה מול היצרן, ובסדרות קטנות עושים בדיקת קבלה, שילוב ובדיקות במעבדה שלנו לפני שהכרטיסים מגיעים אליכם. אנחנו יכולים לנהל בשבילכם את כל הרכש והייצור, ואפשר גם לקבל רק את תיק הייצור ולהזמין בעצמכם.
שלחו לנו את הדרישות או את הסכמה, ונחזור עם כיוון
ספרו מה הכרטיס צריך לעשות, באיזה מארז הוא יושב ובאילו כמויות הוא ייוצר. גם סקיצה או סכמה חלקית מספיקות לשיחה הראשונה. מהנדס יחזור אליכם.
בדרך כלל מענה תוך 3 שעות עבודה, במייל או בטלפון