Mini bomba de aire, módulo ODM SiP, compresión al vacío, luz para acampar, carga rápida y diseño de estructura integrada
Resumen del producto
Mini bomba de aire multifunción ODM llave en mano con integración de módulo SiP. Combina una bomba de compresión de vacío, una linterna para acampar y carga rápida USB-C en un solo dispositivo de bolsillo a través del diseño conjunto de estructura de circuito, ideal para aplicaciones de almacenamiento en exteriores, viajes y en el hogar.
Atributos personalizados del producto
Fabricación de mini bombas de aire ODM
,Luz de campamento con módulo de vacío SiP
,Diseño de la estructura integrada de carga rápida
Propiedades básicas
Propiedades comerciales
Descripción del Producto
Mini Air Pump ODM: Cuando una Bomba, una Linterna y un Banco de Energía Comparten la Misma Placa de Circuito Impreso (PCB) — Gracias a la Integración SiP y al Co-diseño de Estructura de Circuito
El mercado de equipamiento para exteriores tiene un problema de producto. Los campistas, viajeros y hogares conscientes del espacio necesitan tres dispositivos separados: una bomba de aire para colchones y flotadores de piscina, una selladora al vacío para bolsas de almacenamiento de compresión y una linterna para iluminar el campamento. Eso son tres dispositivos, tres baterías para mantener cargadas y tres artículos compitiendo por espacio en la mochila. La solución parece obvia: combinar los tres en un solo dispositivo. Pero la realidad de la ingeniería de combinar una unidad de motor DC sin escobillas (para la bomba), un controlador LED COB de alta corriente (para la linterna), un sistema de gestión de batería con carga bidireccional USB-C PD y un mecanismo de sellado al vacío en una sola carcasa de bolsillo es extraordinariamente difícil. La PCB sola normalmente requeriría 35-45 cm² de área de placa en 2-3 PCB separadas conectadas por mazos de cables, imposible de encajar en un dispositivo del tamaño de una linterna pequeña. Nuestra solución: un módulo SiP (System-in-Package) personalizado que integra seis funciones de IC en un solo paquete BGA de 12*12 mm, lo que reduce el área total de la PCB en un 50%. Combinado con el co-diseño de estructura de circuito que trata el canal de aire, la guía de luz LED y la PCB como un único sistema mecánico integrado, el resultado es un dispositivo de tres funciones en el factor de forma de un producto de una sola función.
El Módulo SiP: Seis Chips, Un Paquete
| Función | Implementación Discreta | Implementación SiP |
|---|---|---|
| Controlador de Motor BLDC | IC controlador de puerta trifásico discreto (QFN 4*4 mm) + 6 MOSFET N (3*3 mm cada uno) + amplificador de detección de corriente (SOT23-5). Área total de PCB: aproximadamente 85 mm² para la sección de control del motor. | Controlador de motor integrado con MOSFET incorporados (clasificado para 3A pico por fase) y detección de corriente integrada. Parte del sustrato SiP, sin MOSFET discretos. La función de control del motor ocupa aproximadamente 18 mm² del área del sustrato del paquete SiP. |
| Controlador de LED COB | IC controlador boost LED dedicado (SOT23-6) + inductor (4*4 mm) + diodo Schottky (SOD-323) + 2 MLCC. Total: aproximadamente 60 mm² para la sección del controlador LED. | Controlador de corriente constante LED integrado en SiP con convertidor boost interno de 2 MHz, lo que elimina el inductor y el diodo externos. Atenuación PWM controlada por el MCU SiP a través del bus interno. La función de controlador LED ocupa aproximadamente 12 mm². |
| Gestión de Batería | IC cargador independiente (QFN 3*3 mm) + IC medidor de combustible (DSBGA 1.6*1.6 mm) + IC de protección (SOT23-6) + MOSFET dual (SOT23-6). Total: aproximadamente 50 mm². | BMS integrado con cargador lineal, medidor de combustible por conteo de culombios y protección, todo en SiP. Un solo resistor de detección de corriente del 1% externo al paquete. La función BMS ocupa aproximadamente 14 mm². |
| Controlador USB-C PD | Controlador PD independiente (QFN 2.5*2.5 mm) + IC de protección CC/SBU + MOSFET VBUS. Total: aproximadamente 40 mm². | Controlador PD 3.0 integrado con capa física (PHY de pin CC) dentro del SiP. Componentes externos únicamente: 2 MOSFET de ruta VBUS (paquete común-drenaje). La función PD ocupa aproximadamente 8 mm². |
| MCU + Interfaz de Usuario | MCU (QFN 4*4 mm) + supresión de rebotes de botones + indicadores LED. Total: aproximadamente 30 mm². | Núcleo MCU ARM Cortex-M0 integrado en SiP como controlador central, que se comunica con todos los bloques funcionales a través del bus AMBA interno. Externo: un botón multifunción, un LED indicador RGB. |
| Área Total de PCB (solo circuitos funcionales) | ~60 mm² vs. ~265 mm² — Reducción del 77% | |
El módulo SiP en sí es un paquete BGA de 12*12 mm con 64 bolas a un paso de 1.0 mm, fabricado en un sustrato orgánico de 4 capas. Contiene seis dados desnudos (controlador BLDC, controlador LED, BMS, controlador PD, MCU, convertidor boost) interconectados con enlaces de alambre de 25 µm y trazas de sustrato. El paquete está sobremoldeado con compuesto de moldeo epoxi estándar. Montarlo en la PCB principal solo requiere un proceso de reflujo SMT estándar, sin manejo especial. El módulo SiP completo cuesta aproximadamente $2.80-3.50 en volumen (más de 100K), en comparación con aproximadamente $3.20-4.00 para los componentes discretos equivalentes, pero los ahorros reales están en el área de la PCB, la complejidad del ensamblaje y la libertad de diseño que crea.
Co-diseño de Estructura de Circuito: Por qué la PCB y el Plástico Deben Diseñarse Juntos
| Desafío de Integración | Enfoque Secuencial | Enfoque de Co-diseño |
|---|---|---|
| Enrutamiento del Canal de Aire | El mecanismo de la bomba (motor + impulsor) es un módulo preseleccionado con posiciones fijas de entrada y salida. La PCB se diseña en torno a estas posiciones fijas. Resultado: la PCB debe adaptarse al canal de aire, creando formas de placa irregulares y área desperdiciada. | El canal de aire se diseña como parte integral de la estructura interna de la carcasa, moldeado en la carcasa como un canal laberíntico. Las posiciones de la PCB y el impulsor se co-optimizan: la PCB se asienta debajo del canal de aire con el motor montado directamente en la PCB (sin mazo de cables), y el impulsor se alinea con la entrada del canal moldeado. El contorno de la PCB y la colocación de los componentes se definen en el mismo entorno CAD que los interiores de la carcasa. |
| Guía de Luz LED y Trayectoria Térmica | El LED COB se monta en la PCB hacia arriba. Una guía de luz de plástico separada (PC transparente moldeada por inyección) se encaja en la carcasa. Si la guía de luz no se alinea perfectamente con el LED, la pérdida de luz es del 20-30% y el patrón del haz es irregular. El LED también genera 1.5-2W de calor sin una trayectoria térmica dedicada. | El LED se monta en una pequeña MCPCB con núcleo de aluminio que está unida térmicamente al marco interno de aluminio del dispositivo. La guía de luz es una parte integral de la carcasa superior, moldeada por inyección en una sola pieza (moldeo de dos disparos: PC transparente para la guía de luz, PC+ABS opaco para la carcasa). La posición de la MCPCB se define en relación con la superficie de entrada de la guía de luz con una tolerancia de 0.3 mm, lograble porque ambas están en el mismo ensamblaje CAD. El marco interno de aluminio sirve como disipador de calor del LED y como soporte de montaje del motor. |
| Mecanismo de Sellado al Vacío | La función de vacío requiere un puerto de succión separado con una válvula unidireccional y un sello de junta contra la boquilla de la bolsa de almacenamiento. Si el equipo de la carcasa diseña la válvula y la junta sin la entrada de la PCB, la posición del puerto de succión puede entrar en conflicto con componentes altos de la PCB (condensadores electrolíticos, conector USB-C, inductor). | El puerto de succión, la válvula unidireccional de silicona y el asiento de la junta se co-diseñan con la colocación de los componentes de la PCB. El asiento de la válvula se posiciona en una zona de exclusión de PCB entre el conector USB-C y la batería, un área que de otro modo estaría sin usar. La fuerza de compresión de la junta la proporciona la propia batería al presionar contra la pared de la carcasa cuando se ensambla, un truco mecánico inteligente que ahorra un resorte o clip separado. |
| Integridad Estructural del Puerto USB-C | Conector USB-C soldado al borde de la PCB. La fuerza de inserción/extracción (clasificada para 10,000 ciclos) recae completamente en las juntas de soldadura. En un dispositivo que puede usarse al aire libre y caerse, este es un punto de falla común. | El conector USB-C está montado pasante con 4 pines de anclaje + 2 pestañas de blindaje, rodeado por una nervadura de refuerzo moldeada en la carcasa que transfiere la fuerza de inserción directamente a la carcasa, no a las juntas de soldadura. La nervadura es parte de la herramienta de la carcasa, diseñada en el mismo ensamblaje CAD que la PCB. Tasa de supervivencia en pruebas de caída: >99.5% a 1.5 m sobre concreto. |
Especificaciones del Producto
| Función | Especificación |
|---|---|
| Bomba de Aire (Inflar/Desinflar) | Motor DC sin escobillas, presión pico de 4-6 kPa, flujo de aire de 15-25 L/min. Se incluyen 3 adaptadores de boquilla. Infla un colchón de aire individual en 2-3 minutos. Nivel de ruido:<55 dB a 1 m (comparable a una conversación normal). Parada automática a la presión objetivo (seleccionable). |
| Compresión al Vacío | Flujo de aire inverso a través de un puerto de succión dedicado. Compatible con bolsas de almacenamiento al vacío estándar (tipo válvula unidireccional). Comprime una bolsa de ropa de 15 L a 4 L en aproximadamente 60 segundos. Operación con un solo toque con indicador de progreso LED. |
| Linterna de Camping | Luz principal COB LED de 3W (200-400 lúmenes) + luz auxiliar lateral SMD. 3 modos: alto (4h de autonomía), medio (8h), bajo (20h). Atenuación continua mediante pulsación larga. Modo de parpadeo SOS. Base magnética para montaje manos libres en superficies metálicas. Gancho plegable para colgar. |
| Banco de Energía | USB-C PD 20W bidireccional (carga el dispositivo y carga tu teléfono). Salida USB-A 5V 2A para carga de emergencia del teléfono. Capacidad de 2600-5000 mAh. Carga un smartphone típico del 0 al 50% en 30 minutos. |
| Batería | Celda única de Li-Ion 21700 (5000 mAh) o celda 18650 (2600 mAh) según el objetivo de costo. Diseño reemplazable con tapa de batería con cierre de rosca (no requiere herramientas). La batería se puede quitar para cumplir con las normativas de equipaje de mano de aerolíneas (producto certificado UN 38.3 como batería extraíble). |
| Carcasa | PC+ABS, resistente a salpicaduras IP54 (lluvia, no inmersión). Dimensiones: aproximadamente 65*65*150 mm (cilindro). Peso: ~350 g con batería. Sobremoldeo de silicona en áreas de agarre para protección contra caídas. Disponible en 4 colores estándar con coincidencia Pantone personalizada. |
La Ventaja del SiP: Más Allá de la Reducción del Recuento de Componentes
Integrar seis funciones de IC en un solo módulo SiP hace más que ahorrar área de PCB. Cambia fundamentalmente lo que puede ser el producto. Un área de PCB funcional un 77% más pequeña significa que el mismo volumen de producto puede albergar una batería más grande (21700 de 5000 mAh frente a 18650 de 2600 mAh, un 92% más de capacidad), o el producto puede ser un 30% más pequeño con la misma capacidad. Las interconexiones internas del módulo SiP (enlaces de alambre en el sustrato del paquete) son más cortas y tienen menor inductancia parásita que las trazas de PCB entre IC discretos; esto es importante para el control del motor, donde una menor inductancia del bucle de puerta significa menos oscilaciones, menor EMI y la capacidad de usar bordes de conmutación más rápidos para una mayor eficiencia del motor. El SiP también simplifica la cadena de suministro: en lugar de gestionar más de 15 números de pieza de IC individuales de más de 6 proveedores, el cliente gestiona un número de pieza de un proveedor. Con un volumen anual superior a 100K, el costo del módulo SiP ($2.80-3.50) ya es competitivo con los componentes discretos ($3.20-4.00), y la brecha se amplía a medida que aumentan los volúmenes.
Perfil del Cliente: Para Quién es Este Producto
- Marcas de Outdoor y Camping: Marcas de equipamiento de camping establecidas que desean agregar un SKU electrónico a su línea de productos, sin construir un equipo de ingeniería electrónica. Ellas aportan la marca, la distribución (REI, Decathlon, tiendas especializadas de outdoor) y el lenguaje de diseño industrial. Nosotros entregamos el hardware habilitado por SiP.
- Marcas de Accesorios de Viaje: Marcas de equipaje y accesorios de viaje que buscan un producto diferenciado que combine compresión al vacío (para eficiencia de embalaje) con energía portátil (para cargar dispositivos sobre la marcha) en un solo dispositivo que los viajeros realmente llevarán.
- Marcas de Organización del Hogar: Marcas de almacenamiento y organización que se expanden a productos eléctricos para el hogar; las bolsas de compresión al vacío ya están en su catálogo; la bomba que las hace funcionar es el siguiente SKU lógico.
- Startups de Hardware para Kickstarter: Creadores de crowdfunding con un concepto de producto multifuncional atractivo pero sin capacidad de ingeniería de hardware. Ofrecemos el servicio ODM completo, desde la representación conceptual hasta la producción en masa certificada, lo que les permite centrarse en el marketing de la campaña y la construcción de la comunidad.
Cronograma de Desarrollo
- Fase 1 — Concepto y Arquitectura SiP (Semanas 1-3): Especificación de funciones, pinout SiP y diagrama de bloques interno, concepto de diseño industrial de la carcasa, BOM objetivo. Entregable: Documento de Requisitos del Producto con especificación de arquitectura SiP.
- Fase 2 — Diseño SiP y Layout de PCB (Semanas 4-7): Diseño del sustrato SiP (orgánico de 4 capas, diagrama de enlaces de alambre, colocación de dados), layout de la PCB principal con huella del módulo SiP, modelo 3D de la carcasa con canal de aire integrado, guía de luz y estructuras de puertos.
- Fase 3 — Prototipo y DVT (Semanas 8-12): Muestras de ingeniería SiP (fabricación de 2-3 semanas), ensamblaje de PCB, prototipo de carcasa impreso en 3D, validación funcional (flujo de aire de la bomba, salida de luz, carga, sellado al vacío), pre-cumplimiento EMC. Construcción de 50 unidades DVT.
- Fase 4 — Molde y Piloto (Semanas 13-16): Fabricación de moldes para la carcasa (molde de inyección con guía de luz de dos disparos), construcción piloto de 200 unidades con utillaje de producción, pruebas de certificación (CE, FCC, UN 38.3).
- Fase 5 — Producción en Masa (Semanas 17-20): Producción en masa del módulo SiP (volumen >100K), SMT de PCB principal con colocación SiP, moldeo por inyección de la carcasa, ensamblaje final, prueba funcional al 100% al final de la línea (bomba, luz, carga, vacío), embalaje y envío.
Envíenos su concepto de producto: precio de venta objetivo, caso de uso principal, características deseadas y pronóstico de volumen anual. Le devolveremos una propuesta de arquitectura SiP, un diagrama de bloques funcional, un análisis preliminar del costo de la BOM, representaciones conceptuales de la carcasa y un cronograma de desarrollo en un plazo de 10 días hábiles.
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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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