自互联网泡沫(mò)诞生以(yǐ)来,物联(lián)网(IoT)以“第四次工业(yè)革命”或“信(xìn)息社会的基(jī)础设施”之类的绰号(hào)已发展成为最(zuì)重要的(de)运动。物联网的影响已深深融入技术和日(rì)常生活的框架中(zhōng)。
许多消费者可(kě)能(néng)没有意(yì)识到,物联(lián)网PCB处于物联网渗透到日常技(jì)术的最前沿,同(tóng)样,物联网(wǎng)在PCB设计和制造的转变中起(qǐ)着(zhe)不可或(huò)缺(quē)的作(zuò)用(yòng)。随着对更多物联网设备(bèi)需求的增长,了(le)解物联网与Flex和(hé)HDI PCB之间的互连对于PCB设计(jì)人员(yuán)而言变得越(yuè)来越重要。
什么是物联(lián)网?
物联网(wǎng)是物(wù)理(lǐ)世(shì)界和数字世(shì)界之(zhī)间的交叉,这是由于创(chuàng)建(jiàn)了连接IP网络的PC以外(wài)的设备所(suǒ)带来的。智能手机可能是(shì)物联网最(zuì)突出(chū)的(de)例子,但是(shì)最近,用于控制家(jiā)用电器和公用事业的应用(yòng)程序(xù)的开发,或者可穿戴技术(shù)和具(jù)有数据可访(fǎng)问(wèn)性(xìng)的(de)车辆的引入证明了物(wù)联(lián)网(wǎng)的潜力是无限的。
消费电子可能是想到(dào)的第一个创新,但(dàn)是制造(zào)业,运(yùn)输业(yè)和(hé)医疗保健行业在物联网革命的指挥中甚至(zhì)领先于个人汽车和电子产(chǎn)品。因此(cǐ),这些大型行(háng)业需要创新的PCB设(shè)计,这些设计必(bì)须(xū)具有灵活性和(hé)高速连(lián)接性,才(cái)能在全球范(fàn)围内简化流程。
物联网驱(qū)动的PCB应用
PCB是使电(diàn)子设备能够(gòu)提(tí)供智能家居应用程(chéng)序或汽车仪表(biǎo)盘中的移(yí)动屏(píng)幕所具(jù)有的(de)IoT功能的中(zhōng)心,但是IoT也(yě)在(zài)影(yǐng)响PCB设计和应用程序,以(yǐ)满足(zú)对使用Internet的新方(fāng)法不(bú)断增长(zhǎng)的需求,包括:
l 汽车和家庭公用事业(yè)中的传感器(qì)和摄像头可提供更高水平的效率,便利(lì)性和安全(quán)性(xìng)。
l 健身(shēn)追踪器,其数据可以(yǐ)进行远程分(fèn)析。
l 可以改变色彩的灯泡,可以为不同(tóng)的房(fáng)间创建自定(dìng)义的心情,可以通过平板电(diàn)脑甚至是(shì)更小的智能设备进(jìn)行管(guǎn)理。
l 购(gòu)物中(zhōng)心(xīn)或游(yóu)乐园中的网格布局,它们监视消(xiāo)费(fèi)者(zhě)的路线,从而为零售商(shāng)和客户提供定制的销(xiāo)售机会。
无论是监视火车(chē)的到达时间和维护需求,以(yǐ)创(chuàng)建可靠的运输时间表,还是(shì)通过卫星(xīng)跟踪实时交通,以优化个人(rén)GPS导航到汽车仪表板,PCB都能使所有新(xīn)想法变为可(kě)能。在医(yī)疗设备和可穿戴设(shè)备(bèi)中,如(rú)果不改(gǎi)变(biàn)PCB形式的设计以提供适合任(rèn)何形状或高密度的灵活性,以(yǐ)填充具有高功率功能的狭小(xiǎo)空间,那(nà)么物(wù)联网将无法像(xiàng)现在这样实现,将来也不(bú)会像现(xiàn)在这(zhè)样一样有希望。
Flex和HDI PCB的物联网机会
电(diàn)脑的形状和大小取决于其必要的内(nèi)部组件(jiàn)的结构的日(rì)子已(yǐ)经一去不复返了。现在,整(zhěng)个行业都在寻求创建一种最佳(jiā)的IoT产(chǎn)品,无论采用哪种(zhǒng)形式(shì),其功能都相同。重新(xīn)构(gòu)想内部电路(lù)以反映这种方(fāng)法变化已变得(dé)至关重要。
为了实现新形式的功能性和可持续性,印刷电(diàn)子技术引领了复杂制造的发展。柔性PCB和高(gāo)密度互连(HDI)PCB提供了(le)设计自由度,可满(mǎn)足日益(yì)严格的(de)电路(lù)板(bǎn)空(kōng)间中(zhōng)对(duì)高功率的(de)要求,适用于恶劣(liè)的环(huán)境和恒(héng)定的设备应(yīng)力,并(bìng)具有较高的铜抗拉(lā)强度。
柔性印(yìn)刷电路板和物联网(wǎng)的优势
引入(rù)柔性PCB可以大(dà)大降低(dī)设(shè)计限制,而您可能会遇到(dào)更刚性的传(chuán)统PCB。得(dé)益于柔性PCB的(de)有益功能,柔(róu)性板结(jié)构(gòu)不仅为革新我们的电子产(chǎn)品(pǐn)可(kě)采用的形式和形(xíng)状铺平了道(dào)路,而且还(hái)降低了成本和(hé)错误(wù)。使挠(náo)性PCB适于(yú)物联网(wǎng)设计(jì)的一些最佳属性包括(kuò):
l 尺寸更小(xiǎo):大量的(de)刚性PCB限制了(le)设计自由度,但往(wǎng)往会在产品内占用更多(duō)空(kōng)间。通过减小体积(jī),柔(róu)性PCB允许将麦(mài)克(kè)风,卫星和(hé)电池等组件全部装入一(yī)个小封装中(zhōng),而不(bú)会影响性能。薄部(bù)件还允许柔性PCB支持更密集的电路。
l 重量更轻(qīng):占用空间更少,重量(liàng)也可节(jiē)省多达95%。轻巧的内部(bù)组(zǔ)件选件使(shǐ)IoT设(shè)备在各种用途和环(huán)境(例如精致(zhì)的手(shǒu)术设备或可穿戴的(de)助听器)中具有更多的通用性。
l 更高(gāo)的抵抗(kàng)力:柔(róu)性PCB材(cái)料具有更高的耐用性,提高了抵抗冲击或振动引起(qǐ)的(de)应力的抵抗力。在工业环境中,物联网PCB的使(shǐ)用正在扩大,柔性(xìng)PCB可以(yǐ)经受(shòu)更(gèng)严(yán)酷的(de)条件。同样,对于健身(shēn)追踪器之(zhī)类的设备,柔性PCB可以抵抗由(yóu)于规律运动,身体发热或潮湿而(ér)引起的错误。
l 更清晰的布(bù)线方式:柔性(xìng)PCB消除(chú)了机械连接器(qì),从而简化了布线(xiàn)方法。例如(rú),当想象如何通过物联网功能来改(gǎi)善(shàn)汽车引擎盖(gài)下的机(jī)械(xiè)结构的复杂(zá)性时,这(zhè)种简化的布线将(jiāng)成为一(yī)项宝贵的资产(chǎn)。
柔性PCB用作电路连接器的柔性(xìng)材料为移(yí)动设备和可移动部件打开了无限的可能性(xìng),使其成(chéng)为广泛的(de)IoT努力不可思议的(de)工具。如果您和您的(de)公司(sī)即将推出新颖的柔性印刷电路板,请确保与MCL联系(xì),以获取适(shì)用于您的行业和制(zhì)造报价的最佳(jiā)柔性PCB材料(liào)的答(dá)案。
为了容(róng)纳(nà)柔性PCB可能提供的较小空间,HDI PCB在这里提供最高的板密度,以实现最佳的电(diàn)路性(xìng)能。
高密度互连PCB和物联网的好处(chù)
作为当今我们(men)在个(gè)人电子产(chǎn)品中看到的小包(bāo)装设(shè)计的(de)领先者(zhě),高密度互连(HDI)PCB是必(bì)不可少的工具。面对物(wù)联(lián)网(wǎng)的全局时,设计人员和(hé)制造(zào)商都(dōu)需要考虑(lǜ)这些板的优势,包括其速度和(hé)可(kě)靠性(xìng)。根据(jù)物联网,HDI PCB的一(yī)些(xiē)最(zuì)佳方(fāng)面包括(kuò):
l 减小尺寸和(hé)重量。HDI PCB以其密集的(de)元件放置(zhì)而(ér)闻名。由(yóu)于堆叠的微孔和其他有助于节省电路板空间的功能(néng),它们具有更细(xì)的走线宽度和出(chū)色的布线密度。较小的板意味着(zhe)更多的(de)用途,使其非常适合与物(wù)联网不断变(biàn)化的(de)策略一起使用。
l 清洁电路路线(xiàn)。HDI电路板具有盲(máng)孔或掩埋通孔和微孔,可平(píng)滑电路的密集部分,因此可(kě)以提供(gòng)多种布线(xiàn)选(xuǎn)择。此(cǐ)外,设计人员可以用(yòng)微孔(kǒng)代替通孔(kǒng),这与组(zǔ)件(jiàn)之间的较短距离一起提高了信号完整性。小(xiǎo)空间内的最佳性能使HDI PCB对于物联网优(yōu)化至关重要。
l 提高成本效(xiào)益。更高的(de)能源效率和对分层的需求减(jiǎn)少,使得产(chǎn)品在实施和生产方面都更具成本效(xiào)益。较小的尺寸还允许(xǔ)使用(yòng)较少的材料来创建(jiàn)功能板。
HDI板最(zuì)常使用的是其微型尺寸优势和(hé)创建智能(néng)物联网设备所提供的可靠性。由于其(qí)电路密度高(gāo),您可能只希望(wàng)信(xìn)任HDI PCB的资深供应商,因为他们在制造过(guò)程(chéng)中(zhōng)需(xū)要特别注(zhù)意。
无论用于高密度互连PCB的用(yòng)途(tú)是什么,您都可以了解有关(guān)MCL的快速(sù)报价服(fú)务的更多信息,以找到(dào)适合您(nín)需求的印(yìn)刷电路板(bǎn)。
结合Flex和HDI方(fāng)法的物联网潜力
行业领导者(zhě)致力于将flex和HDI策略结合起来,以创建最高效,最有吸引力的设计(jì)。这些方法的一些(xiē)好处包括高铜抗拉强度,创建适(shì)用于恶劣环境的电子设(shè)备,改善了信(xìn)号质量并降低了热应力。
物联网需(xū)要具有使小型(xíng)设备适应各(gè)种用途(tú)的能力,因此柔性和HDI PCB的尺(chǐ)寸自由度至(zhì)关(guān)重要。在为您的(de)下一个物联(lián)网设(shè)计配置(zhì)最佳的PCB时,请记住要(yào)满足IoT PCB设计(jì)要求的(de)范围,以确保最(zuì)佳性能。
物联网的(de)PCB设(shè)计要求
物联网迫使设计师(shī)提出从(cóng)未遇到过的问题。与(yǔ)其考虑(lǜ)消费者如何与电子(zǐ)产品(pǐn)互动,评估他们与传统的技术含量较低(dī)的(de)商品如何互(hù)动已变得越来越标准。这样,PCB设(shè)计方法正在发生变化,并且随着对家(jiā)用产品成为物联网(wǎng)设(shè)备(bèi)的需求不断增(zēng)加(jiā),最小化可靠性和组(zǔ)装错误的(de)重要性比以往任(rèn)何时候(hòu)都更为重(chóng)要。
物联网PCB设计流程的变化
创建物联网优化(huà)产(chǎn)品的过程始于评估新形式的(de)可能性(xìng),然后过渡到选择PCB材料和布局的阶(jiē)段。在整个产(chǎn)品设计流程中,需要考虑(lǜ)组装成完(wán)整产品的要求。
物联网最棘手的方面之一(yī)是机械与电子(zǐ)之间,产品本身与PCB形式之间的交叉。PCB设计人(rén)员,机(jī)械设计(jì)人(rén)员(yuán)和电气工程师之间在整个设计过程中的协(xié)作正变得越来(lái)越重(chóng)要,这与以(yǐ)前的装配线仿真程序(xù)有所不同。
物联网PCB设计技巧和建议(yì)
在为物联网设计理想的PCB时,您会发现一些关键设计领域需要特别关注。以下是(shì)其中一(yī)些领(lǐng)域,以(yǐ)及有关使PCB尽(jìn)可能完美地用于物联网的(de)提示:
l 尺寸(cùn)要求。小型设备只会变得越来越小。PCB设计人员在(zài)其轨(guǐ)迹,过孔和组件的(de)战略(luè)布(bù)局中不再拥有额外的电路(lù)板布局空(kōng)间(jiān)。现在(zài),只有通过HDI和(hé)刚挠板才能在小(xiǎo)范围(wéi)内实现适当的功能和灵活性。有了这些较小(xiǎo)的表格,从设计阶段的开始(shǐ)就确保所(suǒ)有IoT产品设计师都在同一页(yè)面上变得比以(yǐ)往任何时(shí)候都(dōu)更为重要。
l 产品配件。除了PCB的尺寸之外,您还需要进行足够的虚拟(nǐ)原型制(zhì)作,以(yǐ)确保您可以轻松地将设计形状整合到(dào)预定的IoT形式中。物(wù)联网中的(de)电路通常需要围(wéi)绕(rào)非传统材(cái)料才能获得最佳功能,并且(qiě)您可能会发(fā)现自己在设(shè)计中选择了网状或塑料组件,这是您所期望的。
l 适应人(rén)体。需(xū)要进行彻底(dǐ)的模(mó)拟测试以优化的另一(yī)组品质是受人体温度,湿度和持续运(yùn)动影响的机械性能。自然地,这仅是当最终(zhōng)的物联网产品预期可穿(chuān)戴或与人体皮肤接触时。密切关注热(rè)效应,并在必要时设计(jì)出(chū)能够充分冷却的设计。
l 能量消(xiāo)耗。物联网需要尽可(kě)能地延长(zhǎng)电池寿(shòu)命和电(diàn)源完整性,因为这些(xiē)设备一直在与其网络进(jìn)行通信(xìn)。需要(yào)在(zài)PCB上的各个电路块内将能耗(hào)严格控制在预算范围内,以(yǐ)帮助整个(gè)产品保持在合(hé)适(shì)的功耗范围(wéi)内。关键(jiàn)是精确(què)地计(jì)划功耗,并(bìng)通过对PCB的各个任务周期(包括发送和待机电源状态)进行全面测(cè)试来跟踪您(nín)的计划(huá)。
l 可靠性(xìng)标准。电子设备可信赖性的行业(yè)规范正(zhèng)在不断发展(zhǎn)。例如(rú),挠性电路板具有各种“有做有(yǒu)无(wú)” ,以确保它们足够可靠,不会在不断变化的压力和环境中破(pò)裂。消费者希望确保其设备可(kě)正常(cháng)运行,并(bìng)能长期保持准(zhǔn)确。设计师在设计压力时会承受各种潜在条件,因此许(xǔ)多人转向仿真软件来测试其设计。
l 无(wú)线连(lián)接。互联网是以(yǐ)物联网的名义,能够访问(wèn)它(tā)是(shì)任何物联网PCB的核心(xīn)要求(qiú)。收集和发送有关周(zhōu)围环境的数据将需要安装(zhuāng)正确的(de)无线模(mó)块和RF电路组(zǔ)件。要选择合适的部件,您需(xū)要(yào)记住要记住功耗,网(wǎng)络范围和速度以及任何安全需(xū)求。
通过与产(chǎn)品的其(qí)他(tā)设计师(shī)进行适当的沟(gōu)通并(bìng)进行(háng)仔(zǎi)细的(de)测试,您可能需(xū)要花费大量时间才能完成设计。但是,由(yóu)于对物联网及其基本(běn)功能的需(xū)求很高,因此您不(bú)会后悔在各种变(biàn)化的环境(jìng)中确保PCB的(de)耐用性和可靠性。
物(wù)联网PCB设计的未(wèi)来
随着行业(yè)的发展和壮(zhuàng)大,用于物联网的PCB设计是(shì)否将(jiāng)变(biàn)得(dé)更(gèng)加(jiā)个性化或更加标准化存在疑问。虽然每种物联网(wǎng)设(shè)备都有其独特的特性,但存在一些(xiē)共同的(de)要求,这可能暗示着(zhe)一种趋势,即一遍又(yòu)一遍地混合和匹配许多相同的设计(jì)协(xié)议。
物联网为PCB行业带来了无数新挑(tiāo)战和(hé)新(xīn)尝试,而现在,我们才刚(gāng)刚看到两者将如何继续相互作用,模糊电气和机械之间的界限以及随着时间的流逝创建(jiàn)甚至更(gèng)小的高性能微(wēi)型计(jì)算机的开始。预计需(xū)求(qiú)将(jiāng)继(jì)续增长,这些设备可能会将我们带(dài)入无限期的充满技术力量和创新的(de)未来。