自互(hù)联网泡沫诞生以来(lái),物联网(IoT)以“第四次工(gōng)业革(gé)命”或“信息社会(huì)的基础设施”之类的绰号(hào)已发展成为(wéi)最重要的运动。物联网的影响已(yǐ)深(shēn)深融入(rù)技术和日常生活的框架中。
许多消费者可能没(méi)有意识到,物联网PCB处于物联(lián)网渗透到日常技术的最前沿,同样,物联网在PCB设(shè)计和制造(zào)的转变中起着不可或(huò)缺(quē)的作用。随着对更多(duō)物(wù)联网(wǎng)设备需求的(de)增长(zhǎng),了解物联网与Flex和HDI PCB之(zhī)间的互连对于PCB设计人(rén)员(yuán)而言变(biàn)得越来(lái)越重要。
什(shí)么是物联网?
物联(lián)网是物理(lǐ)世(shì)界和数(shù)字世界之间的交叉,这(zhè)是由于(yú)创建了(le)连接IP网络的PC以外的设备(bèi)所带来的。智能手机可能是物联(lián)网(wǎng)最突出的例(lì)子,但是(shì)最近(jìn),用于控制(zhì)家用电器和公用(yòng)事(shì)业的应(yīng)用程序(xù)的开发(fā),或(huò)者可穿戴技术(shù)和具(jù)有数据可访问性的车辆(liàng)的引入证明了物联网的潜力是无限的。
消费电子可能是(shì)想(xiǎng)到(dào)的第(dì)一个创新,但(dàn)是制造业,运(yùn)输业和(hé)医(yī)疗保健(jiàn)行(háng)业在物联网(wǎng)革命(mìng)的指挥中(zhōng)甚至领先于个(gè)人(rén)汽车和(hé)电子产品。因此(cǐ),这(zhè)些大型(xíng)行业需(xū)要创新的(de)PCB设(shè)计,这些设计必须具有灵活性(xìng)和高速连接性,才能在全球范(fàn)围内简化流程。
物联网(wǎng)驱动的(de)PCB应用
PCB是使电子设备能(néng)够提供智能家居应用程序(xù)或汽车仪表盘中的(de)移动屏幕(mù)所具有的IoT功(gōng)能的中心,但是IoT也在影响(xiǎng)PCB设计(jì)和(hé)应用程(chéng)序(xù),以满(mǎn)足对使用Internet的新方法不断(duàn)增(zēng)长的需求(qiú),包括:
l 汽(qì)车(chē)和家庭公用事(shì)业中的传感器和摄像头可(kě)提供(gòng)更(gèng)高水平的(de)效率,便利性和安全性。
l 健身追踪器,其数据可以进行远程分析。
l 可以改变色彩的灯泡,可以(yǐ)为不同的房间(jiān)创建(jiàn)自定(dìng)义的心(xīn)情,可以通(tōng)过平(píng)板电(diàn)脑甚至是更小的智能设备进行管理。
l 购物中(zhōng)心或游(yóu)乐(lè)园中的网格布局,它们监视(shì)消(xiāo)费(fèi)者的路线,从而为零售商(shāng)和客户提供(gòng)定制的销售机会。
无(wú)论是(shì)监视火车的到达时间(jiān)和维(wéi)护需(xū)求,以创建可靠的运输(shū)时间表,还是通过(guò)卫星跟踪(zōng)实时交通,以优化个人(rén)GPS导(dǎo)航(háng)到汽(qì)车(chē)仪(yí)表板(bǎn),PCB都(dōu)能使(shǐ)所有新想法变为可能(néng)。在(zài)医疗设备和(hé)可(kě)穿戴设(shè)备中,如果不(bú)改(gǎi)变(biàn)PCB形式的设计以提供适(shì)合任何形状(zhuàng)或高密度的灵活性(xìng),以(yǐ)填充具有高功(gōng)率功能的狭小空(kōng)间,那么物联网将(jiāng)无法像现在这样实现,将来也不会(huì)像现在(zài)这样一(yī)样有希望(wàng)。
Flex和HDI PCB的物(wù)联网机会
电脑的形状和大小取(qǔ)决于其(qí)必(bì)要的内部组件的(de)结构(gòu)的日子(zǐ)已经一(yī)去(qù)不复返了。现在,整(zhěng)个行业都在寻求创建一(yī)种最(zuì)佳的IoT产品(pǐn),无论采用(yòng)哪种(zhǒng)形式(shì),其功能都相同。重新构想内部电路以反映这种方法变(biàn)化已变得至(zhì)关重要(yào)。
为了(le)实现新形(xíng)式的功能性和可(kě)持续性(xìng),印刷电子(zǐ)技术(shù)引领了复杂制造(zào)的(de)发展。柔性PCB和高密度互连(HDI)PCB提供了设计自由度(dù),可满足(zú)日(rì)益(yì)严格的电路板空(kōng)间中(zhōng)对高功(gōng)率的(de)要(yào)求,适用于(yú)恶劣的环境和恒(héng)定的设备应力,并具有较高的铜抗拉强度。
柔(róu)性印(yìn)刷电路板和物联网的优势
引(yǐn)入柔性PCB可以大大降低设计限制,而您可能会遇到更刚性的传统PCB。得益于柔性PCB的有益功能,柔性板结构不仅为革(gé)新我们的(de)电子产品(pǐn)可采(cǎi)用(yòng)的形式和形状(zhuàng)铺平了道路,而(ér)且还(hái)降低了(le)成本(běn)和错误。使挠性PCB适(shì)于(yú)物联网(wǎng)设(shè)计的一些最佳属性包括:
l 尺寸(cùn)更小(xiǎo):大量的刚性PCB限制了(le)设(shè)计(jì)自由度,但往往会在产品(pǐn)内(nèi)占(zhàn)用更多空间。通过减小体积,柔性PCB允(yǔn)许(xǔ)将(jiāng)麦克(kè)风,卫星(xīng)和电池等组件全部装入一个小封装中,而不会影(yǐng)响性(xìng)能(néng)。薄部件还允许柔性PCB支持更密集的电路。
l 重量更轻:占用空间更少,重量也可节省(shěng)多达95%。轻巧的内(nèi)部组件选件使(shǐ)IoT设(shè)备在各种用途和环境(例如精致的手术(shù)设备或可(kě)穿戴的(de)助听器)中具有更多的通用性。
l 更高的(de)抵抗力:柔性PCB材料具有更高的耐用性(xìng),提高了抵抗(kàng)冲击或振动(dòng)引起(qǐ)的应(yīng)力的抵抗力。在工业环(huán)境中,物联网PCB的使用(yòng)正在扩大,柔性PCB可(kě)以经受更严(yán)酷的条件。同(tóng)样,对于健身追踪器之类的设备,柔性PCB可以抵抗由于规律运动,身(shēn)体发热(rè)或潮湿而引起的错误。
l 更(gèng)清晰的(de)布线(xiàn)方式(shì):柔性PCB消除了机械连接器,从而简化了布线(xiàn)方法。例如,当想(xiǎng)象(xiàng)如何(hé)通过物联网功能来改(gǎi)善(shàn)汽车引擎盖下的机械结构的复杂性时(shí),这种简化的布线将成为一项宝(bǎo)贵(guì)的资(zī)产(chǎn)。
柔性PCB用(yòng)作电路连接器的(de)柔性材料为移动设备和(hé)可移动(dòng)部件打开了无限的可能性,使其成(chéng)为(wéi)广泛的IoT努力不可思议的工具。如(rú)果您(nín)和您的(de)公(gōng)司即将推出新颖的柔性印刷(shuā)电路板(bǎn),请确保与MCL联(lián)系(xì),以获取(qǔ)适用(yòng)于(yú)您的行业和制造报价的最佳柔(róu)性PCB材(cái)料(liào)的答(dá)案。
为了容纳柔性(xìng)PCB可能提供的(de)较小空间,HDI PCB在这里提供最高的板密度,以(yǐ)实现最佳的电路性能。
高密度互连PCB和物联网的好处
作为当今我们在个人电子产品中看到的小包装设计的(de)领(lǐng)先者,高密度互连(HDI)PCB是必不可少的工具。面对物联(lián)网(wǎng)的全局(jú)时,设计人(rén)员和制造(zào)商(shāng)都(dōu)需要考虑这些板(bǎn)的(de)优势,包括其速度和可靠性。根据(jù)物联(lián)网,HDI PCB的一些(xiē)最佳方面包括:
l 减小尺寸和(hé)重量。HDI PCB以(yǐ)其密集的元件放置而(ér)闻名。由于堆叠(dié)的(de)微孔和其他有(yǒu)助于节省电(diàn)路(lù)板空(kōng)间的功能(néng),它们具有更细的走线宽(kuān)度和出(chū)色的布线密度(dù)。较小的板意味着更多的用途,使(shǐ)其非常适(shì)合(hé)与物(wù)联网不断变化(huà)的策略一起使用。
l 清洁(jié)电路路线。HDI电路板具有盲孔或(huò)掩埋(mái)通孔和微孔,可(kě)平滑电路的密集部分,因此可以提供多种布线选择。此外,设(shè)计人员(yuán)可以用微(wēi)孔代(dài)替通孔,这与组件之间的(de)较短距离一起提(tí)高了信号完(wán)整性。小(xiǎo)空间内的最佳性能使HDI PCB对于物联(lián)网(wǎng)优(yōu)化至(zhì)关重(chóng)要。
l 提高(gāo)成本效益。更高的能源效率和对(duì)分层的需求减(jiǎn)少,使得产品在实施和(hé)生产方面都更具成本(běn)效益。较小(xiǎo)的(de)尺寸(cùn)还允许使用(yòng)较少的材(cái)料来创建(jiàn)功能板。
HDI板最(zuì)常使用的是其(qí)微(wēi)型尺寸优势和创建智能物联(lián)网设备(bèi)所提供的可靠性(xìng)。由于其(qí)电路(lù)密度高,您可能只(zhī)希望信任HDI PCB的(de)资深(shēn)供应(yīng)商,因为他们在(zài)制造过程中需要特别注意(yì)。
无论(lùn)用于高密度(dù)互连PCB的用途是(shì)什么,您都可以了解(jiě)有关MCL的快速报价服(fú)务的更多信息,以找到适合您需求的印刷电路板。
结(jié)合Flex和(hé)HDI方法的物联(lián)网潜力
行业(yè)领导者致力于(yú)将flex和HDI策略结合起来,以创建最(zuì)高效(xiào),最有吸引力的设计。这(zhè)些(xiē)方法的一些好处包括高铜抗拉强度,创建适用于恶(è)劣环境的(de)电子设备,改善了信号质量并降低了热(rè)应力(lì)。
物联网需要具有使小型设备适应各种用途的能力,因此(cǐ)柔性和HDI PCB的尺寸自由度至(zhì)关(guān)重要。在为您的下一个物联网设计(jì)配置(zhì)最佳的PCB时,请记住要(yào)满(mǎn)足IoT PCB设计要求的(de)范围,以(yǐ)确保最佳性能。
物(wù)联网的PCB设计(jì)要求
物(wù)联网迫使设计师提出从未遇到过的问题。与其(qí)考虑(lǜ)消费(fèi)者(zhě)如何(hé)与电(diàn)子(zǐ)产品互动,评估他们(men)与传统的技术含(hán)量较低的商品如何互动已变得(dé)越(yuè)来越标(biāo)准。这(zhè)样,PCB设(shè)计方法正在发生变(biàn)化,并且随着对家(jiā)用产品成(chéng)为物联网设备的需求不断增加,最小化可靠(kào)性和组装错误的重要性(xìng)比以往任何时候都更为重要。
物联网PCB设计流程的变化
创建物(wù)联(lián)网优化(huà)产(chǎn)品的(de)过程始于(yú)评估新形(xíng)式的可能性,然后过(guò)渡到选择PCB材料和布局(jú)的阶段。在整个产(chǎn)品设计流程中,需要考虑组装成完整(zhěng)产品的要求。
物联网最棘手的方面之一是(shì)机械(xiè)与电(diàn)子之(zhī)间,产品本身与PCB形式之(zhī)间的交叉。PCB设计人(rén)员,机械设计人员和电气(qì)工程师之间在整个设计过程中的(de)协(xié)作正变得越(yuè)来越重要(yào),这与以前的装配(pèi)线仿真程序(xù)有所不同。
物联网PCB设计技(jì)巧和建议
在为物联(lián)网设计理想的PCB时,您会发现一些关键设计领(lǐng)域需(xū)要特别关注。以下是其(qí)中一些领域,以及有关使(shǐ)PCB尽可能(néng)完美地用于物联网(wǎng)的提示:
l 尺寸要求。小型设备只会变(biàn)得越来越小。PCB设(shè)计(jì)人员(yuán)在其(qí)轨迹,过孔(kǒng)和(hé)组件的战略布局中不再拥有额(é)外的电路板布(bù)局(jú)空(kōng)间。现在,只有通过HDI和刚(gāng)挠(náo)板才能在小范围内实(shí)现适(shì)当的功能和灵(líng)活性。有(yǒu)了(le)这(zhè)些较小的表格,从(cóng)设计阶段(duàn)的(de)开始就确保所有IoT产(chǎn)品设计(jì)师都在同一页面上变得比以(yǐ)往任何时候都更为重(chóng)要。
l 产(chǎn)品配件(jiàn)。除(chú)了PCB的尺寸之外,您还需要进行足够的虚拟原型制作,以(yǐ)确保您可以轻松地将设计形(xíng)状整合(hé)到预定的IoT形(xíng)式中。物联网中的电路通常需要围绕(rào)非传统材(cái)料才能(néng)获得(dé)最佳(jiā)功能(néng),并且您可能会发现自己(jǐ)在设(shè)计中选择了网状或塑料组件,这是(shì)您所期望的。
l 适应人(rén)体。需要进行彻底的模拟测试以优(yōu)化的另一组品质是受(shòu)人体温度,湿度和持续运动影响的机(jī)械性能。自然(rán)地(dì),这(zhè)仅是当最终的物联网产品(pǐn)预期可穿戴或与人体(tǐ)皮肤接触时。密切(qiē)关注热效应,并在必要时设计(jì)出能够(gòu)充分冷却的设计(jì)。
l 能量消(xiāo)耗(hào)。物联(lián)网需要尽(jìn)可(kě)能(néng)地延长电池寿命和电源完(wán)整性,因为这些设备(bèi)一直在与(yǔ)其网络进行通信。需要在PCB上的各个电路块内将能(néng)耗严格控制在预算范围内,以帮(bāng)助(zhù)整(zhěng)个产品保持(chí)在合适的功耗范围内(nèi)。关键是(shì)精确地计划功耗,并通过对PCB的各(gè)个任务周(zhōu)期(qī)(包括发送和待(dài)机电源状态)进行(háng)全面测试来跟踪您的计划。
l 可靠性标准。电(diàn)子设备可信赖性的行(háng)业规(guī)范正在不(bú)断发展。例(lì)如,挠性电路板具有各种“有做有无” ,以(yǐ)确保它们(men)足够可靠,不会在(zài)不断变化(huà)的压力和环(huán)境中(zhōng)破裂。消(xiāo)费者希望确(què)保其(qí)设(shè)备可(kě)正常(cháng)运行(háng),并能长期保持准确。设(shè)计师在设计(jì)压力(lì)时会承受各种(zhǒng)潜在条件,因此许多人转向仿真软件来测试其(qí)设计(jì)。
l 无线连接。互联网是以物联(lián)网的名义,能够访问它是任何物联网PCB的核心要求。收集和发(fā)送有关周(zhōu)围环境的数(shù)据将需要安(ān)装(zhuāng)正确的无线模块和RF电(diàn)路组件。要选择合(hé)适的部件(jiàn),您需要记(jì)住(zhù)要记住功耗,网络范围(wéi)和速度以及(jí)任何(hé)安全需求(qiú)。
通(tōng)过与(yǔ)产品的其他设计师进行适当的沟通并(bìng)进行(háng)仔细的测试,您可(kě)能需要花费(fèi)大量时间(jiān)才能(néng)完成设(shè)计。但是,由于对物联网(wǎng)及(jí)其基本功能的需求很高,因(yīn)此您(nín)不(bú)会后悔在各(gè)种变化(huà)的环境中确保PCB的耐用性和可靠性(xìng)。
物联(lián)网PCB设计的(de)未(wèi)来
随着行业的发展和壮大,用于物联网的PCB设计是否将(jiāng)变得(dé)更(gèng)加个性化(huà)或更加标准化(huà)存在(zài)疑问。虽然每种物联网设备都有(yǒu)其独特(tè)的特性,但存(cún)在(zài)一些共同的要求,这可(kě)能暗示着一种(zhǒng)趋势,即一遍又一遍地混合和匹(pǐ)配许多相(xiàng)同(tóng)的设计协议。
物联(lián)网为PCB行业带来了无(wú)数新挑战和新尝试(shì),而现在,我们才刚(gāng)刚(gāng)看到两(liǎng)者将如何继(jì)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甚至更小的高性(xìng)能微型(xíng)计算机的开始(shǐ)。预(yù)计需求将继(jì)续增长,这些设(shè)备可能会将我们(men)带入无限(xiàn)期的充满技术力量(liàng)和创(chuàng)新的未(wèi)来。