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物联网发展给PCB行业带来的影响

2020/09/22网络110

自互联网泡沫诞生以来,物联网(IoT)以“第四次工业革命”或“信息社会的基础设施”之类的绰号已发展成为最重要的运动。物联网的影响已深深融入技术和日常生活的框架中。

许多消费者可能没有意识到,物联网PCB处于物联网渗透到日常技术的最前沿,同样,物联网在PCB设计和制造的转变中起着不可或缺的作用。随着对更多物联网设备需求的增长,了解物联网与Flex和HDI PCB之间的互连对于PCB设计人员而言变得越来越重要。

什么是物联网?

物联网是物理世界和数字世界之间的交叉,这是由于创建了连接IP网络的PC以外的设备所带来的。智能手机可能是物联网最突出的例子,但是最近,用于控制家用电器和公用事业的应用程序的开发,或者可穿戴技术和具有数据可访问性的车辆的引入证明了物联网的潜力是无限的。

消费电子可能是想到的第一个创新,但是制造业,运输业和医疗保健行业在物联网革命的指挥中甚至领先于个人汽车和电子产品。因此,这些大型行业需要创新的PCB设计,这些设计必须具有灵活性和高速连接性,才能在全球范围内简化流程。

物联网发展给PCB行业带来的影响

物联网驱动的PCB应用

PCB是使电子设备能够提供智能家居应用程序或汽车仪表盘中的移动屏幕所具有的IoT功能的中心,但是IoT也在影响PCB设计和应用程序,以满足对使用Internet的新方法不断增长的需求,包括:

l 汽车和家庭公用事业中的传感器和摄像头可提供更高水平的效率,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,可以为不同的房间创建自定义的心情,可以通过平板电脑甚至是更小的智能设备进行管理。

l 购物中心或游乐园中的网格布局,它们监视消费者的路线,从而为零售商和客户提供定制的销售机会。

无论是监视火车的到达时间和维护需求,以创建可靠的运输时间表,还是通过卫星跟踪实时交通,以优化个人GPS导航到汽车仪表板,PCB都能使所有新想法变为可能。在医疗设备和可穿戴设备中,如果不改变PCB形式的设计以提供适合任何形状或高密度的灵活性,以填充具有高功率功能的狭小空间,那么物联网将无法像现在这样实现,将来也不会像现在这样一样有希望。

Flex和HDI PCB的物联网机会

电脑的形状和大小取决于其必要的内部组件的结构的日子已经一去不复返了。现在,整个行业都在寻求创建一种最佳的IoT产品,无论采用哪种形式,其功能都相同。重新构想内部电路以反映这种方法变化已变得至关重要。

为了实现新形式的功能性和可持续性,印刷电子技术引领了复杂制造的发展。柔性PCB和高密度互连(HDI)PCB提供了设计自由度,可满足日益严格的电路板空间中对高功率的要求,适用于恶劣的环境和恒定的设备应力,并具有较高的铜抗拉强度。

柔性印刷电路板和物联网的优势

引入柔性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新我们的电子产品可采用的形式和形状铺平了道路,而且还降低了成本和错误。使挠性PCB适于物联网设计的一些最佳属性包括:

l 尺寸更小:大量的刚性PCB限制了设计自由度,但往往会在产品内占用更多空间。通过减小体积,柔性PCB允许将麦克风,卫星和电池等组件全部装入一个小封装中,而不会影响性能。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,重量也可节省多达95%。轻巧的内部组件选件使IoT设备在各种用途和环境(例如精致的手术设备或可穿戴的助听器)中具有更多的通用性。

l 更高的抵抗力:柔性PCB材料具有更高的耐用性,提高了抵抗冲击或振动引起的应力的抵抗力。在工业环境中,物联网PCB的使用正在扩大,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备,柔性PCB可以抵抗由于规律运动,身体发热或潮湿而引起的错误。

l 更清晰的布线方式:柔性PCB消除了机械连接器,从而简化了布线方法。例如,当想象如何通过物联网功能来改善汽车引擎盖下的机械结构的复杂性时,这种简化的布线将成为一项宝贵的资产。

柔性PCB用作电路连接器的柔性材料为移动设备和可移动部件打开了无限的可能性,使其成为广泛的IoT努力不可思议的工具。如果您和您的公司即将推出新颖的柔性印刷电路板,请确保与MCL联系,以获取适用于您的行业和制造报价的最佳柔性PCB材料的答案。

为了容纳柔性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领先者,高密度互连(HDI)PCB是必不可少的工具。面对物联网的全局时,设计人员和制造商都需要考虑这些板的优势,包括其速度和可靠性。根据物联网,HDI PCB的一些最佳方面包括:

l 减小尺寸和重量。HDI PCB以其密集的元件放置而闻名。由于堆叠的微孔和其他有助于节省电路板空间的功能,它们具有更细的走线宽度和出色的布线密度。较小的板意味着更多的用途,使其非常适合与物联网不断变化的策略一起使用。

l 清洁电路路线。HDI电路板具有盲孔或掩埋通孔和微孔,可平滑电路的密集部分,因此可以提供多种布线选择。此外,设计人员可以用微孔代替通孔,这与组件之间的较短距离一起提高了信号完整性。小空间内的最佳性能使HDI PCB对于物联网优化至关重要。

l 提高成本效益。更高的能源效率和对分层的需求减少,使得产品在实施和生产方面都更具成本效益。较小的尺寸还允许使用较少的材料来创建功能板。

HDI板最常使用的是其微型尺寸优势和创建智能物联网设备所提供的可靠性。由于其电路密度高,您可能只希望信任HDI PCB的资深供应商,因为他们在制造过程中需要特别注意。

无论用于高密度互连PCB的用途是什么,您都可以了解有关MCL的快速报价服务的更多信息,以找到适合您需求的印刷电路板。

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策略结合起来,以创建最高效,最有吸引力的设计。这些方法的一些好处包括高铜抗拉强度,创建适用于恶劣环境的电子设备,改善了信号质量并降低了热应力。

物联网需要具有使小型设备适应各种用途的能力,因此柔性和HDI PCB的尺寸自由度至关重要。在为您的下一个物联网设计配置最佳的PCB时,请记住要满足IoT PCB设计要求的范围,以确保最佳性能。

物联网的PCB设计要求

物联网迫使设计师提出从未遇到过的问题。与其考虑消费者如何与电子产品互动,评估他们与传统的技术含量较低的商品如何互动已变得越来越标准。这样,PCB设计方法正在发生变化,并且随着对家用产品成为物联网设备的需求不断增加,最小化可靠性和组装错误的重要性比以往任何时候都更为重要。

物联网PCB设计流程的变化

创建物联网优化产品的过程始于评估新形式的可能性,然后过渡到选择PCB材料和布局的阶段。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机械与电子之间,产品本身与PCB形式之间的交叉。PCB设计人员,机械设计人员和电气工程师之间在整个设计过程中的协作正变得越来越重要,这与以前的装配线仿真程序有所不同。

物联网PCB设计技巧和建议

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。以下是其中一些领域,以及有关使PCB尽可能完美地用于物联网的提示:

l 尺寸要求。小型设备只会变得越来越小。PCB设计人员在其轨迹,过孔和组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和刚挠板才能在小范围内实现适当的功能和灵活性。有了这些较小的表格,从设计阶段的开始就确保所有IoT产品设计师都在同一页面上变得比以往任何时候都更为重要。

l 产品配件。除了PCB的尺寸之外,您还需要进行足够的虚拟原型制作,以确保您可以轻松地将设计形状整合到预定的IoT形式中。物联网中的电路通常需要围绕非传统材料才能获得最佳功能,并且您可能会发现自己在设计中选择了网状或塑料组件,这是您所期望的。

l 适应人体。需要进行彻底的模拟测试以优化的另一组品质是受人体温度,湿度和持续运动影响的机械性能。自然地,这仅是当最终的物联网产品预期可穿戴或与人体皮肤接触时。密切关注热效应,并在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寿命和电源完整性,因为这些设备一直在与其网络进行通信。需要在PCB上的各个电路块内将能耗严格控制在预算范围内,以帮助整个产品保持在合适的功耗范围内。关键是精确地计划功耗,并通过对PCB的各个任务周期(包括发送和待机电源状态)进行全面测试来跟踪您的计划。

l 可靠性标准。电子设备可信赖性的行业规范正在不断发展。例如,挠性电路板具有各种“有做有无” ,以确保它们足够可靠,不会在不断变化的压力和环境中破裂。消费者希望确保其设备可正常运行,并能长期保持准确。设计师在设计压力时会承受各种潜在条件,因此许多人转向仿真软件来测试其设计。

l 无线连接。互联网是以物联网的名义,能够访问它是任何物联网PCB的核心要求。收集和发送有关周围环境的数据将需要安装正确的无线模块和RF电路组件。要选择合适的部件,您需要记住要记住功耗,网络范围和速度以及任何安全需求。

通过与产品的其他设计师进行适当的沟通并进行仔细的测试,您可能需要花费大量时间才能完成设计。但是,由于对物联网及其基本功能的需求很高,因此您不会后悔在各种变化的环境中确保PCB的耐用性和可靠性。

物联网PCB设计的未来

随着行业的发展和壮大,用于物联网的PCB设计是否将变得更加个性化或更加标准化存在疑问。虽然每种物联网设备都有其独特的特性,但存在一些共同的要求,这可能暗示着一种趋势,即一遍又一遍地混合和匹配许多相同的设计协议。

物联网为PCB行业带来了无数新挑战和新尝试,而现在,我们才刚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甚至更小的高性能微型计算机的开始。预计需求将继续增长,这些设备可能会将我们带入无限期的充满技术力量和创新的未来。



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