自(zì)互联(lián)网泡沫诞生以来,物联网(wǎng)(IoT)以“第(dì)四次工业革(gé)命”或“信息社会的基础设施”之类(lèi)的绰号已发展成为最重要的运动。物(wù)联网的影响已深深融入技术和日常(cháng)生(shēng)活的框架(jià)中。
许多消费者可能没有意识到,物(wù)联网PCB处于物联网渗透到日(rì)常技术的最(zuì)前沿,同样,物(wù)联网在(zài)PCB设计和制造的转变中起着不可或(huò)缺的作用。随着对更多(duō)物联网设(shè)备需求的增(zēng)长,了解物联(lián)网与Flex和HDI PCB之间的互连对于PCB设计人员而言变得(dé)越来(lái)越重要(yào)。
什(shí)么是物联网(wǎng)?
物联网(wǎng)是物理世界和数字世界之间的(de)交叉(chā),这(zhè)是由于创建了连接IP网络的PC以外的设备所带(dài)来的。智能手机可能(néng)是物联网最突出的(de)例(lì)子,但是(shì)最近,用于控制(zhì)家用电器和公用事业的应用程序的开发(fā),或者可穿戴技术和具有数(shù)据可访问性(xìng)的车辆的(de)引入证明(míng)了物(wù)联网(wǎng)的潜力是无限的(de)。
消费电(diàn)子(zǐ)可能(néng)是想(xiǎng)到(dào)的第一个创新,但是制造业,运输业和医疗保健行业在物(wù)联网(wǎng)革(gé)命的(de)指挥中甚至领先于个人汽车和电子产品(pǐn)。因(yīn)此,这些(xiē)大(dà)型行业需要创新(xīn)的PCB设计,这些设计必须具有灵(líng)活性和(hé)高(gāo)速连接(jiē)性,才能在全球范围内简化(huà)流程。
物(wù)联(lián)网(wǎng)驱(qū)动(dòng)的PCB应用
PCB是(shì)使电子(zǐ)设备能够提(tí)供智能家居应用(yòng)程序或汽车(chē)仪表(biǎo)盘中的移动(dòng)屏幕所具有的(de)IoT功能的中心(xīn),但是IoT也在影响PCB设(shè)计和应用程序,以满足对使用Internet的新方法不断增(zēng)长的需求,包括:
l 汽车(chē)和家庭公用事业中的传感器(qì)和摄(shè)像头可提供更高水平的效率,便利性和安(ān)全性。
l 健(jiàn)身追踪器,其数据可以(yǐ)进行(háng)远程分析。
l 可(kě)以改变(biàn)色彩的(de)灯泡,可以为不同的(de)房间创建(jiàn)自定(dìng)义的心情,可以通过平板电脑甚(shèn)至是更小的(de)智(zhì)能(néng)设备进行管理。
l 购(gòu)物中心或游乐园中的网(wǎng)格布局,它们监视消(xiāo)费者的路线(xiàn),从而(ér)为零售商和客户(hù)提供定制的销售机会(huì)。
无(wú)论是监视火车的到达时(shí)间和维(wéi)护需求,以创建可靠的运输时(shí)间表,还(hái)是通过卫(wèi)星跟踪(zōng)实时交通,以优化个人GPS导(dǎo)航到(dào)汽(qì)车仪表板(bǎn),PCB都能使所有新(xīn)想法(fǎ)变为可(kě)能(néng)。在医(yī)疗设备和可穿(chuān)戴设(shè)备中,如果(guǒ)不(bú)改变(biàn)PCB形式(shì)的设(shè)计以提供适合任何形状或高密度的灵活性(xìng),以填充具有高功率功(gōng)能(néng)的狭小(xiǎo)空间,那么物联(lián)网将(jiāng)无法像(xiàng)现在这样实现,将来也不(bú)会像(xiàng)现(xiàn)在这样一样有希望。
Flex和HDI PCB的物(wù)联网(wǎng)机会
电脑的形状和大小取决于其必要(yào)的内部组件的结构的日子已经一去不(bú)复返(fǎn)了。现在,整个(gè)行业都在寻求(qiú)创(chuàng)建(jiàn)一种最佳(jiā)的IoT产品,无(wú)论采(cǎi)用哪种(zhǒng)形式,其功能都相(xiàng)同。重新构想(xiǎng)内部电路以(yǐ)反映这种方法变化已变得至关重要。
为了实现新形(xíng)式的(de)功能性和可持续性,印(yìn)刷电子(zǐ)技术引(yǐn)领了复(fù)杂制造的(de)发展。柔性PCB和(hé)高密度互连(HDI)PCB提供了设计(jì)自由(yóu)度,可(kě)满(mǎn)足(zú)日益严格(gé)的电路板空间中对高功率的要求(qiú),适(shì)用于恶劣的环境和恒定(dìng)的设备应力(lì),并具有较高的铜抗拉强度。
柔(róu)性印(yìn)刷(shuā)电路板(bǎn)和物联网(wǎng)的(de)优势
引入(rù)柔性PCB可以大大降(jiàng)低设计限制,而您可能(néng)会遇到更刚性的传统PCB。得益于柔性PCB的(de)有(yǒu)益功能,柔性板结构不仅为革新我们的电子产品可采(cǎi)用的形式和形(xíng)状铺平了道路(lù),而且还降低了成本和错误。使挠性PCB适于物(wù)联(lián)网设(shè)计的一(yī)些最佳属性(xìng)包括(kuò):
l 尺(chǐ)寸更小:大量(liàng)的刚性PCB限制了设计自由度,但往往会在产品内占用更(gèng)多空间。通(tōng)过(guò)减小体积(jī),柔性PCB允许将(jiāng)麦克风,卫星(xīng)和电池等组件全(quán)部装入一个小(xiǎo)封装中,而不会影响性能。薄部件还允许(xǔ)柔性PCB支持更密(mì)集的电路。
l 重量更轻:占用空(kōng)间更少,重量也(yě)可节(jiē)省多达95%。轻(qīng)巧的内部(bù)组件选件(jiàn)使IoT设备在各种用途(tú)和环境(例如(rú)精致(zhì)的手术(shù)设备(bèi)或(huò)可穿戴的(de)助听(tīng)器(qì))中(zhōng)具有更(gèng)多的通用性。
l 更高的抵抗力(lì):柔(róu)性(xìng)PCB材料(liào)具(jù)有更高的耐用性,提高(gāo)了抵抗冲(chōng)击或(huò)振动引起的应(yīng)力(lì)的(de)抵抗力。在工业环(huán)境中,物(wù)联网PCB的使用(yòng)正(zhèng)在扩大,柔性PCB可以经受更严酷的条件。同样,对于健身追踪器之类的设(shè)备(bèi),柔性PCB可以抵(dǐ)抗由于规律运动,身体发热或潮湿(shī)而(ér)引起的错误。
l 更清晰的布线方式:柔性PCB消除了机(jī)械连接器,从而简化了布线方法(fǎ)。例(lì)如,当想象如何(hé)通过物联网功(gōng)能来(lái)改善汽车(chē)引擎盖下的机械(xiè)结构(gòu)的复杂性时,这种(zhǒng)简化的(de)布(bù)线将成为一项(xiàng)宝贵(guì)的(de)资产。
柔性PCB用作电路连接器的柔(róu)性(xìng)材料(liào)为移动设备和(hé)可移(yí)动部件打开了无限的可(kě)能性,使其成为广泛的IoT努力不可思议的工具。如果您和您(nín)的公司即将推出新颖的柔(róu)性(xìng)印刷电路板,请(qǐng)确保与MCL联(lián)系,以获取适(shì)用于您的行业和(hé)制造报价的最佳柔性(xìng)PCB材料的答案。
为了容纳(nà)柔性PCB可能提供(gòng)的(de)较小空间,HDI PCB在这里提供最(zuì)高的板密度,以实现最佳的电路性(xìng)能。
高(gāo)密度互连PCB和物联网的好(hǎo)处
作为当今我(wǒ)们在个人(rén)电子产品中看到的小包(bāo)装设计的领先者,高密(mì)度互(hù)连(HDI)PCB是必不可少的工具。面对物联网的全局时,设计人员和制造商(shāng)都需要考虑(lǜ)这些板的优势,包括其速度和(hé)可靠性。根据物联网,HDI PCB的一些(xiē)最佳方面包括:
l 减小尺(chǐ)寸和(hé)重量。HDI PCB以其密集的元件放置而闻(wén)名。由于堆叠的(de)微孔和其他有助于节省电路板空间(jiān)的功能,它们具有更(gèng)细(xì)的走线宽度和出色的布线密度。较小的(de)板意(yì)味(wèi)着更多的用途(tú),使其非常适合(hé)与物联网不断变(biàn)化的策(cè)略一起使用。
l 清洁电路路线。HDI电路板具有盲孔(kǒng)或掩埋通孔(kǒng)和微孔,可平滑电路(lù)的密集(jí)部分(fèn),因此可(kě)以提(tí)供多种布线选(xuǎn)择。此外,设(shè)计人员(yuán)可以用微孔代(dài)替通孔(kǒng),这与组件之间的较短距离一起提高(gāo)了信号完整性。小空间内的最佳性能使HDI PCB对于(yú)物联网优化至关(guān)重要。
l 提高成(chéng)本效益(yì)。更高(gāo)的能源效率和对(duì)分(fèn)层的需(xū)求减少(shǎo),使得产品在实施和生产(chǎn)方面都更具成本效益。较小的尺寸(cùn)还允许使用较(jiào)少(shǎo)的材料来创建功能(néng)板。
HDI板最常使用(yòng)的是其(qí)微型尺(chǐ)寸优势和创建(jiàn)智能物(wù)联网设备所提供的可靠(kào)性。由(yóu)于其电路密度高,您(nín)可能只希(xī)望信任HDI PCB的资深供(gòng)应商,因为他们(men)在制(zhì)造过程中需要特别注(zhù)意(yì)。
无(wú)论用(yòng)于高密度互连PCB的用途是什么,您都可以了解有关MCL的快速报(bào)价服(fú)务的更(gèng)多信息,以找(zhǎo)到适合您(nín)需求的印刷电路板(bǎn)。
结合Flex和HDI方法的物联网潜力
行业领导者致力于将flex和HDI策(cè)略结合起来,以(yǐ)创建(jiàn)最(zuì)高效,最有吸引力的设计。这些方法的一些(xiē)好处包括高铜抗拉强(qiáng)度,创建(jiàn)适用(yòng)于(yú)恶劣环境(jìng)的电(diàn)子设备,改(gǎi)善了信号质量并降低了热应力(lì)。
物联网需要具有使小型设备适应各种用途的能力(lì),因此(cǐ)柔性和HDI PCB的尺寸自由度至关重要。在(zài)为您(nín)的下一个物联网设计配(pèi)置最佳的PCB时,请记住要满足IoT PCB设计要求的范围,以确保最佳(jiā)性(xìng)能(néng)。
物联网的PCB设计要(yào)求
物(wù)联网迫(pò)使设计师提出(chū)从未遇到过的问题。与其考虑消费者如何与电子产品(pǐn)互动,评估他(tā)们(men)与传统的技术(shù)含量较低(dī)的(de)商品如何互动已(yǐ)变(biàn)得越(yuè)来越标(biāo)准。这样,PCB设计(jì)方法正(zhèng)在发生变化,并且随着(zhe)对家(jiā)用产品成为物(wù)联网设备的需求不(bú)断增(zēng)加,最小化可靠(kào)性和组装错误的重要性比以往任何时候都更为重要。
物联(lián)网PCB设计流程(chéng)的变化
创建物联网优(yōu)化产品(pǐn)的过程(chéng)始于评估(gū)新(xīn)形(xíng)式(shì)的可(kě)能性,然后过渡到选择PCB材料和(hé)布局的阶(jiē)段。在整个产品设计流程中,需要考虑组装成完整产品的要求。
物联网最棘手的方面之一是(shì)机械与电子之间,产(chǎn)品本(běn)身(shēn)与PCB形式之间的(de)交叉。PCB设计人员,机(jī)械设(shè)计人员和电(diàn)气工程师之间在整(zhěng)个设(shè)计过程中的协(xié)作正变(biàn)得越来(lái)越重(chóng)要,这与以前(qián)的(de)装配(pèi)线仿真程序有所不同(tóng)。
物联(lián)网(wǎng)PCB设(shè)计技巧(qiǎo)和建(jiàn)议
在为物联网设计理想(xiǎng)的PCB时,您会发现一些关键设计领域需要特别(bié)关注(zhù)。以下是其中一些领域,以(yǐ)及有关使PCB尽可能完美地用于物联(lián)网的提(tí)示:
l 尺(chǐ)寸(cùn)要(yào)求。小型设备只会变得越(yuè)来越(yuè)小(xiǎo)。PCB设计(jì)人员在其轨迹,过孔和组(zǔ)件的战略布局中不再拥有额外的电路板布局空间。现在,只有通过HDI和刚挠板才能(néng)在小范围内实现适当的功能和灵活(huó)性。有了这些较小的表格,从设计(jì)阶段的开(kāi)始就确保所有(yǒu)IoT产品设计师(shī)都在同一页面上变得比以(yǐ)往任(rèn)何时候都(dōu)更为重要(yào)。
l 产品配件。除(chú)了PCB的(de)尺寸之(zhī)外,您还需要进行足够(gòu)的虚拟(nǐ)原型制作,以确保(bǎo)您(nín)可以轻松(sōng)地将(jiāng)设计(jì)形状整合(hé)到预定(dìng)的(de)IoT形式中。物联网(wǎng)中的电路通(tōng)常(cháng)需要(yào)围(wéi)绕非传统材料才能获得最佳功能,并且您可能会(huì)发现自己在设计中选择了网状或塑料组件(jiàn),这是(shì)您所(suǒ)期望的(de)。
l 适应(yīng)人(rén)体(tǐ)。需要进(jìn)行彻(chè)底的模拟测试以优化的另一组品质是受人(rén)体(tǐ)温(wēn)度(dù),湿度和持续运动影(yǐng)响的机(jī)械性能。自然地,这仅是当最终的物联网(wǎng)产(chǎn)品预(yù)期可穿戴或与(yǔ)人体皮肤接触(chù)时。密切关注热效应,并在(zài)必要时设计出能够充分冷却的设计。
l 能量消耗。物联网需要尽可能地延长电池(chí)寿命和电源完整性,因为这些设(shè)备一直在(zài)与(yǔ)其网络进行通信。需(xū)要(yào)在PCB上的各个(gè)电路块内(nèi)将能耗(hào)严格控制在(zài)预(yù)算(suàn)范围(wéi)内,以帮助整个产品保持(chí)在合(hé)适的功耗范围内。关键是精确地(dì)计划功耗(hào),并通过对PCB的各个任务周期(包括(kuò)发送和(hé)待(dài)机电源状态(tài))进行(háng)全面测试来跟踪您的(de)计划。
l 可靠性标准。电子设备可信赖性的行业规(guī)范正在不断发展。例如,挠(náo)性电路板具(jù)有各种“有做(zuò)有无” ,以确保它们足够可靠,不会在不(bú)断变化的(de)压力和环境中破裂。消费者希望(wàng)确保其设(shè)备(bèi)可正常运行,并能长期保(bǎo)持准确。设计师在设计压力时会(huì)承受各种(zhǒng)潜(qián)在条件,因此许(xǔ)多人(rén)转(zhuǎn)向(xiàng)仿真(zhēn)软件(jiàn)来(lái)测试其(qí)设计(jì)。
l 无线连(lián)接。互(hù)联网是(shì)以(yǐ)物联网(wǎng)的名义,能够访(fǎng)问它(tā)是任何物联(lián)网PCB的核(hé)心要求。收集和发(fā)送有关周围环境的数(shù)据(jù)将需要安装正(zhèng)确的无线(xiàn)模块和RF电路组件。要选择合适的部件,您需要记住要记住功耗,网络范围和速(sù)度以及任何(hé)安全需求。
通(tōng)过与产品(pǐn)的其他设计师进行(háng)适当(dāng)的(de)沟(gōu)通并进(jìn)行仔细的测试,您可能需要(yào)花费大量时间才(cái)能完成设计。但是(shì),由于对物联网及(jí)其基本功能的(de)需求很高,因此您(nín)不会后悔在(zài)各种变化的环境(jìng)中确保PCB的耐用性和可靠性(xìng)。
物联网PCB设计的未来
随着行业的发展(zhǎn)和(hé)壮大,用于物(wù)联网的PCB设计是否将变得更加个性(xìng)化(huà)或更(gèng)加标准(zhǔn)化存在疑(yí)问。虽然每种物联网设备都有其独特的特性,但存在(zài)一些(xiē)共同的要(yào)求,这可(kě)能(néng)暗示着一种(zhǒng)趋势,即一(yī)遍(biàn)又(yòu)一遍地混合和匹配(pèi)许多相同的设计协议(yì)。
物联网(wǎng)为PCB行业带来了无数新挑战和新(xīn)尝试,而现(xiàn)在,我们才刚刚看到两者将如何继续相互(hù)作用(yòng),模糊电(diàn)气和(hé)机械之间的界限以及随(suí)着(zhe)时间的流逝创建甚至更小的高性能微型计算机的开始。预计需求(qiú)将继续增长,这些设备可(kě)能(néng)会将(jiāng)我们带入无限期(qī)的充满技(jì)术力量和创新的(de)未来(lái)。