Mini pompe à air ODM SiP, Module de Compression sous vide, lampe de Camping, charge rapide et conception de Structure intégrée
Résumé du produit
Mini pompe à air multifonction ODM clé en main avec intégration de module SiP. Combine une pompe de compression sous vide, une lanterne de camping et une charge rapide USB-C dans un seul appareil de poche grâce à la conception conjointe de la structure du circuit, idéal pour les applications de stockage en extérieur, en voyage et à domicile.
Attributs personnalisés du produit
Mini pompe à air ODM Manufacture
,Lumière de camping sous vide à module SiP
,Conception de la structure intégrée de charge rapide
Propriétés de base
Propriétés commerciales
Description du produit
Mini Air Pump ODM : Quand une pompe, une lanterne et une batterie externe partagent la même carte de circuit imprimé grâce à l'intégration SiP et à la co-conception circuit-structure
Le marché des équipements de plein air a un problème de produit. Les campeurs, les voyageurs et les ménages soucieux de l'espace ont chacun besoin de trois appareils distincts : une pompe à air pour les matelas et les bouées, une machine de mise sous vide pour les sacs de compression, et une lanterne pour l'éclairage du camping. Cela fait trois appareils, trois batteries à maintenir chargées, et trois objets qui se disputent l'espace dans le sac à dos. La solution semble évidente : combiner les trois en un seul appareil. Mais la réalité de l'ingénierie, qui consiste à combiner un entraînement de moteur CC sans balais (pour la pompe), un pilote de LED COB à courant élevé (pour la lanterne), un système de gestion de batterie avec chargement bidirectionnel USB-C PD, et un mécanisme de mise sous vide dans un seul boîtier de poche, est extraordinairement difficile. La carte de circuit imprimé seule nécessiterait normalement 35 à 45 cm² de surface de carte répartie sur 2 à 3 cartes de circuits imprimés distinctes connectées par des faisceaux de câbles, impossible à intégrer dans un appareil de la taille d'une petite lampe de poche. Notre solution : un module SiP (System-in-Package) personnalisé qui intègre six fonctions IC dans un seul boîtier BGA de 12*12 mm, réduisant la surface totale de la carte de circuit imprimé de 50 %. Combiné à une co-conception circuit-structure qui traite le canal d'air, le guide de lumière LED et la carte de circuit imprimé comme un seul système mécanique intégré, le résultat est un appareil à trois fonctions dans le format d'un produit à fonction unique.
Le module SiP : Six puces, un boîtier
| Fonction | Implémentation discrète | Implémentation SiP |
|---|---|---|
| Pilote de moteur BLDC | Pilote de grille triphasé discret (QFN 4*4 mm) + 6* MOSFET canal N (3*3 mm chacun) + amplificateur de détection de courant (SOT23-5). Surface totale de la carte de circuit imprimé : environ 85 mm² pour la section d'entraînement du moteur. | Pilote de moteur intégré avec MOSFET intégrés (nominal 3A crête par phase) et détection de courant intégrée. Fait partie du substrat SiP, pas de MOSFET discrets. La fonction d'entraînement du moteur occupe environ 18 mm² de la surface du substrat du boîtier SiP. |
| Pilote de LED COB | Pilote de boost LED dédié (SOT23-6) + inductance (4*4 mm) + diode Schottky (SOD-323) + 2* MLCC. Total : environ 60 mm² pour la section du pilote de LED. | Pilote de courant constant LED intégré au SiP avec convertisseur boost interne de 2 MHz, éliminant l'inductance et la diode externes. Gradation PWM contrôlée par le MCU SiP via un bus interne. La fonction de pilote de LED occupe environ 12 mm². |
| Gestion de batterie | Circuit intégré de chargeur autonome (QFN 3*3 mm) + circuit intégré de jauge de carburant (DSBGA 1.6*1.6 mm) + circuit intégré de protection (SOT23-6) + double MOSFET (SOT23-6). Total : environ 50 mm². | BMS intégré avec chargeur linéaire, jauge de carburant à comptage de coulombs et protection, le tout sur SiP. Une seule résistance de détection de courant de 1 % externe au boîtier. La fonction BMS occupe environ 14 mm². |
| Contrôleur USB-C PD | Contrôleur PD autonome (QFN 2.5*2.5 mm) + circuits intégrés de protection CC/SBU + MOSFET VBUS. Total : environ 40 mm². | Contrôleur PD 3.0 intégré avec couche physique (PHY broche CC) à l'intérieur du SiP. Composants externes uniquement : 2* MOSFET de voie VBUS (boîtier commun drain). La fonction PD occupe environ 8 mm². |
| MCU + Interface utilisateur | MCU (QFN 4*4 mm) + anti-rebond de bouton + indicateurs LED. Total : environ 30 mm². | Cœur ARM Cortex-M0 MCU intégré au SiP en tant que contrôleur central, communiquant avec tous les blocs fonctionnels via un bus AMBA interne. Externe : un bouton multifonction, une LED d'indicateur RVB. |
| Surface totale de la carte de circuit imprimé (circuit de fonction uniquement) | ~60 mm² contre ~265 mm² - réduction de 77 % | |
Le module SiP lui-même est un boîtier BGA de 12*12 mm avec 64 billes à un pas de 1,0 mm, fabriqué sur un substrat organique à 4 couches. Il contient six puces nues (pilote BLDC, pilote LED, BMS, contrôleur PD, MCU, convertisseur boost) interconnectées par des fils de liaison de 25 µm et des traces de substrat. Le boîtier est surmoulé avec un composé de moulage époxy standard. Son montage sur la carte de circuit imprimé principale ne nécessite qu'un processus de refusion SMT standard, sans manipulation spéciale. L'ensemble du module SiP coûte environ 2,80 à 3,50 $ en volume (plus de 100 000), contre environ 3,20 à 4,00 $ pour les composants discrets équivalents, mais les économies réelles résident dans la surface de la carte de circuit imprimé, la complexité de l'assemblage et la liberté de conception qu'il crée.
Co-conception circuit-structure : Pourquoi la carte de circuit imprimé et le plastique doivent être conçus ensemble
| Défi d'intégration | Approche séquentielle | Approche de co-conception |
|---|---|---|
| Routage du canal d'air | Le mécanisme de la pompe (moteur + turbine) est un module pré-sélectionné avec des positions fixes d'admission et d'échappement. La carte de circuit imprimé est conçue autour de ces positions fixes. Résultat : la carte de circuit imprimé doit s'adapter au canal d'air, créant des formes de carte irrégulières et une zone perdue. | Le canal d'air est conçu comme une partie intégrante de la structure interne du boîtier, moulé dans le logement sous forme de canal labyrinthique. Les positions de la carte de circuit imprimé et de la turbine sont co-optimisées : la carte de circuit imprimé se trouve sous le canal d'air avec le moteur monté directement sur la carte de circuit imprimé (pas de faisceau de câbles), et la turbine s'aligne avec l'entrée du canal moulé. Le contour de la carte de circuit imprimé et le placement des composants sont définis dans le même environnement CAO que les internes du boîtier. |
| Guide de lumière LED et chemin thermique | La LED COB est montée sur la carte de circuit imprimé, face vers le haut. Un guide de lumière en plastique séparé (PC transparent moulé par injection) est clipsé dans le boîtier. Si le guide de lumière ne s'aligne pas parfaitement avec la LED, la perte de lumière est de 20 à 30 % et le motif du faisceau est inégal. La LED génère également 1,5 à 2 W de chaleur sans chemin thermique dédié. | La LED est montée sur un petit MCPCB à noyau d'aluminium qui est thermiquement lié au cadre intérieur en aluminium de l'appareil. Le guide de lumière est une partie intégrante du boîtier supérieur, moulé par injection en une seule pièce (moulage à deux composants : PC transparent pour le guide de lumière, PC+ABS opaque pour le boîtier). La position du MCPCB est définie par rapport à la surface d'entrée du guide de lumière avec une tolérance de 0,3 mm, réalisable car les deux sont dans le même assemblage CAO. Le cadre intérieur en aluminium sert à la fois de dissipateur thermique pour la LED et de support de montage du moteur. |
| Mécanisme de mise sous vide | La fonction de vide nécessite un port d'aspiration séparé avec une valve unidirectionnelle et un joint d'étanchéité contre la buse du sac de rangement. Si la valve et le joint sont conçus par l'équipe du boîtier sans contribution de la carte de circuit imprimé, la position du port d'aspiration peut entrer en conflit avec des composants de carte de circuit imprimé hauts (condensateurs électrolytiques, connecteur USB-C, inductance). | Le siège du port d'aspiration, la valve unidirectionnelle en silicone et le siège du joint sont co-conçus avec le placement des composants de la carte de circuit imprimé. Le siège de la valve est positionné dans une zone de sécurité de la carte de circuit imprimé entre le connecteur USB-C et la batterie, une zone qui serait autrement inutilisée. La force de compression du joint est fournie par la batterie elle-même qui appuie contre la paroi du boîtier lors de l'assemblage, un astucieux truc mécanique qui économise un ressort ou un clip séparé. |
| Intégrité structurelle du port USB-C | Connecteur USB-C soudé au bord de la carte de circuit imprimé. La force d'insertion/retrait (classée pour 10 000 cycles) est supportée entièrement par les joints de soudure. Dans un appareil qui peut être utilisé à l'extérieur et tomber, c'est un point de défaillance courant. | Le connecteur USB-C est monté traversant avec 4 broches d'ancrage + 2 languettes de blindage, entouré d'une nervure de renforcement moulée dans le boîtier qui transfère la force d'insertion directement au boîtier, et non aux joints de soudure. La nervure fait partie de l'outillage du boîtier, conçue dans le même assemblage CAO que la carte de circuit imprimé. Taux de survie aux tests de chute : >99,5 % à 1,5 m sur béton. |
Spécifications du produit
| Fonction | Spécification |
|---|---|
| Pompe à air (gonflage/dégonflage) | Moteur CC sans balais, pression de pointe de 4 à 6 kPa, débit de 15 à 25 L/min. 3 adaptateurs de buse inclus. Gonfle un matelas pneumatique en 2 à 3 minutes. Niveau sonore :<55 dB à 1 m (comparable à une conversation normale). Arrêt automatique à la pression cible (sélectionnable). |
| Compression sous vide | Flux d'air inversé via un port d'aspiration dédié. Compatible avec les sacs de rangement sous vide standard (type valve unidirectionnelle). Compresse un sac de vêtements de 15 L à 4 L en environ 60 secondes. Fonctionnement à une touche avec indicateur de progression LED. |
| Lanterne de camping | Lumière principale LED COB 3W (200-400 lumens) + lumière latérale auxiliaire SMD. 3 modes : élevé (4h d'autonomie), moyen (8h), faible (20h). Gradation continue par appui long. Mode clignotant SOS. Base magnétique pour montage mains libres sur surfaces métalliques. Crochet de suspension pliable. |
| Batterie externe | USB-C PD 20W bidirectionnel (charge l'appareil et charge votre téléphone). Sortie USB-A 5V 2A pour chargement d'urgence du téléphone. Capacité de 2600-5000 mAh. Charge un smartphone typique de 0 à 50 % en 30 minutes. |
| Batterie | Une seule cellule Li-Ion 21700 (5000 mAh) ou 18650 (2600 mAh) selon l'objectif de coût. Conception remplaçable avec capuchon de batterie à verrouillage par vis (aucun outil requis). La batterie peut être retirée pour la conformité aux bagages à main (certifiée UN 38.3 en tant que produit à batterie amovible). |
| Boîtier | PC+ABS, résistant aux éclaboussures IP54 (pluie, pas immersion). Dimensions : environ 65*65*150 mm (cylindre). Poids : ~350 g avec batterie. Surmoulage en silicone sur les zones de préhension pour protection contre les chutes. Disponible en 4 couleurs standard avec correspondance Pantone personnalisée. |
L'avantage du SiP : Au-delà de la réduction du nombre de composants
L'intégration de six fonctions IC dans un seul module SiP fait plus que d'économiser de la surface de carte de circuit imprimé. Elle change fondamentalement ce que le produit peut être. Une surface de carte de circuit imprimé fonctionnelle 77 % plus petite signifie que le même volume de produit peut accueillir une batterie plus grande (21700 de 5000 mAh contre 18650 de 2600 mAh, soit 92 % de capacité en plus), ou que le produit peut être 30 % plus petit à capacité égale. Les interconnexions internes du module SiP (fils de liaison sur le substrat du boîtier) sont plus courtes et ont une inductance parasite plus faible que les traces de carte de circuit imprimé entre les IC discrets. Cela est important pour l'entraînement du moteur, où une inductance de boucle de grille plus faible signifie moins de rebonds, moins d'EMI et la possibilité d'utiliser des fronts de commutation plus rapides pour une meilleure efficacité du moteur. Le SiP simplifie également la chaîne d'approvisionnement : au lieu de gérer plus de 15 références IC individuelles de plus de 6 fournisseurs, le client gère une référence d'un fournisseur. À un volume annuel de plus de 100 000, le coût du module SiP (2,80 à 3,50 $) est déjà compétitif avec les composants discrets (3,20 à 4,00 $), et l'écart se creuse à mesure que les volumes augmentent.
Profil client : À qui s'adresse ce produit
- Marques d'équipement de plein air et de camping : Marques de camping établies souhaitant ajouter un SKU électronique à leur gamme de produits, sans avoir à constituer une équipe d'ingénierie électronique. Elles apportent la marque, la distribution (REI, Decathlon, magasins spécialisés de plein air) et le langage de conception industrielle. Nous fournissons le matériel basé sur SiP.
- Marques d'accessoires de voyage : Marques de bagages et d'accessoires de voyage recherchant un produit différencié qui combine la compression sous vide (pour l'efficacité de l'emballage) avec l'alimentation portable (pour charger les appareils en déplacement) dans un seul appareil que les voyageurs transporteront réellement.
- Marques d'organisation domestique : Marques d'organisation et de rangement développant des produits alimentés pour la maison. Les sacs de compression sous vide sont déjà dans leur catalogue ; la pompe qui les fait fonctionner est le prochain SKU logique.
- Startups de matériel sur Kickstarter : Créateurs de crowdfunding avec un concept de produit multifonctionnel convaincant mais sans capacité d'ingénierie matérielle. Nous fournissons le service ODM complet, du rendu conceptuel à la production de masse certifiée, leur permettant de se concentrer sur le marketing de campagne et la création de communauté.
Calendrier de développement
- Phase 1 - Concept et architecture SiP (Semaines 1-3) : Spécification des fonctions, brochage SiP et schéma de blocs interne, concept d'ID du boîtier, BOM cible. Livrable : Document des exigences produit avec spécification de l'architecture SiP.
- Phase 2 - Conception SiP et disposition de la carte de circuit imprimé (Semaines 4-7) : Conception du substrat SiP (organique 4 couches, schéma de câblage, placement des puces), disposition de la carte de circuit imprimé principale avec empreinte du module SiP, modèle 3D du boîtier avec canal d'air intégré, guide de lumière et structures de port.
- Phase 3 - Prototype et DVT (Semaines 8-12) : Échantillons d'ingénierie SiP (fabrication de 2-3 semaines), assemblage de la carte de circuit imprimé, prototype de boîtier imprimé en 3D, validation fonctionnelle (débit de la pompe, sortie lumineuse, chargement, mise sous vide), pré-conformité CEM. Lot de 50 unités DVT.
- Phase 4 - Moule et pilote (Semaines 13-16) : Fabrication du moule du boîtier (moule par injection avec guide de lumière à deux composants), lot pilote de 200 unités avec outillage de production, tests de certification (CE, FCC, UN 38.3).
- Phase 5 - Production de masse (Semaines 17-20) : Production de masse du module SiP (plus de 100 000 unités), SMT de la carte de circuit imprimé principale avec placement SiP, moulage par injection du boîtier, assemblage final, test fonctionnel complet en fin de ligne (pompe, lumière, charge, vide), emballage et expédition.
Envoyez-nous votre concept de produit : prix de détail cible, cas d'utilisation principal, fonctionnalités souhaitées et prévision de volume annuel. Nous vous retournerons une proposition d'architecture SiP, un schéma de blocs fonctionnel, une analyse préliminaire des coûts de la BOM, des rendus conceptuels du boîtier et un calendrier de développement dans les 10 jours ouvrables.
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DGood ODM sleep tracker solution. The PPG sensor data, SpO2 tracking, and HRV analysis worked well in our testing, and the team supported customization for our wearable project.
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ATheir ODM team provided strong support for our AI smart glasses project, especially with the optical camera module array, Bluetooth/WiFi integration, and battery optimization. The prototype quality was solid, and communication throughout development was efficient and professional.
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SWe upgraded our robotic mower line with this ODM solution, and the GPS navigation plus vision obstacle avoidance performed impressively in field tests. Smart charging and the BMS battery management system made the product more reliable and user-friendly.
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