PCB 和物联网指南

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拥有“第四次工业革命”或“信息社会的基础设施”之类的绰号，物联网或物联网已经发展成为互联网泡沫诞生以来最重要的运动。物联网的影响已经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发挥着不可或缺的作用。随着对更多物联网设备的需求增加，了解物联网与 Flex 和 HDI PCB 之间的互连对于 PCB 设计人员来说变得越来越重要。

什么是物联网？

物联网是物理世界和数字世界之间的交叉，由连接到 IP 网络的 PC 以外的设备的创建所带来。智能手机可能是物联网最突出的例子，但最近，用于控制家用电器和公用事业的应用程序的开发或可穿戴技术和具有数据可访问性的车辆的引入正在证明物联网的潜力是无限的。

消费电子产品可能是最先浮现在脑海中的创新，但制造业、交通运输和医疗保健行业在物联网革命方面甚至超过了个人汽车和电子产品。因此，这些大型行业需要具有灵活性和高速连接性的创新 PCB 设计，以在全球范围内简化流程。

物联网驱动的PCB应用

PCB 是使电子设备能够在智能家居应用或汽车仪表板的移动屏幕中提供物联网功能的核心，但物联网也在影响 PCB 设计和应用，以满足对使用互联网的新方法不断增长的需求，包括：

• 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。
• 可以远程分析数据的健身追踪器。
• 改变色调的灯泡可为不同的房间营造自定义氛围，可通过平板电脑甚至更小的智能设备进行管理。
• 购物中心或游乐园中的网格布局可监控消费者路线，从而为零售商和客户提供定制的销售机会。

PCB 使几乎每一个新想法都成为可能，无论是监控火车到达时间和维护需要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 在汽车仪表板上导航。在医疗设备和可穿戴设备中，如果不改变 PCB 形式设计以适应任何形状或高密度以填充具有大功率能力的小空间，物联网将无法像今天这样实现，未来的物联网也不会一样有希望。

Flex 和 HDI PCB 的物联网机遇

计算机的形状和大小取决于其必要内部组件的结构的日子已经一去不复返了。现在，该行业正在致力于创造一种无论采用何种形式都具有相同功能的最佳物联网产品。重新构想内部电路以反映方法上的这种变化变得至关重要。

对于新形式方面的功能性和可持续性，印刷电子在使复杂制造成为可能方面处于领先地位。柔性 PCB 和高密度互连 (HDI) PCB 提供了设计自由度，可满足日益紧张的电路板空间中的高功率需求，适用于恶劣环境和恒定的器件应力，并提供高铜抗拉强度。

柔性印刷电路板和物联网优势

引入柔性 PCB 极大地减少了您在使用更刚性的传统 PCB 时可能会发现的设计限制。由于柔性 PCB 的有益特性，柔性电路板结构不仅可以彻底改变我们的电子产品可以采用的形式和形状，而且还可以降低成本和错误。柔性 PCB 的一些最佳属性使其适用于以物联网为重点的设计，包括：

• 较小的尺寸： 大部分刚性 PCB 限制了设计自由度，但也往往需要产品内的更多空间。通过减少体积，柔性 PCB 允许麦克风、卫星和电池等组件全部装入一个小封装中，而不会破坏性能。薄部件还允许柔性 PCB 支持更密集的电路。
• 重量更轻： 随着空间占用率的降低，重量也减轻了高达 95%。轻质内部组件的选择使物联网设备在各种用途和环境中的用途更加广泛，例如精密的手术设备或可穿戴助听器。
• 更大的阻力： 柔性 PCB 材料具有更高的耐用性，增强了它们对冲击或振动引起的应力的抵抗力。在物联网 PCB 使用范围不断扩大的工业环境中，柔性 PCB 可以承受更恶劣的条件。同样，对于健身追踪器等设备，柔性 PCB 可以抵抗由经常运动、体温或湿度引起的错误。
• 更清晰的布线路线： 柔性 PCB 消除了机械连接器，简化了布线方法。例如，想象一下如何改进汽车引擎盖下的机械复杂性以实现物联网功能时，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开辟了无限可能，使它们成为广泛的物联网工作的不可思议的工具。如果您和您的公司即将推出新的柔性印刷电路板，请务必联系 MCL 以获得有关您所在行业和制造报价的最佳柔性 PCB 材料的答案。

为了适应柔性 PCB 带来的更小的空间，HDI PCB 可提供最高的板密度以实现最佳电路性能。

高密度互连 PCB 和物联网优势

作为我们今天在个人电子产品中看到的小型封装设计的领跑者，高密度互连 (HDI) PCB 是必不可少的工具。设计师和制造商在正面面对物联网的大局时，都需要考虑这些板的优势，包括它们的速度和可靠性。就物联网而言，HDI PCB 的一些最佳方面包括：

• 尺寸和重量减小。 HDI PCB 以其密集的组件布局而闻名。由于堆叠的微孔和其他有助于节省电路板空间的功能，它们的特点是走线宽度更小，布线密度更高。更小的电路板意味着更多的用途，使其非常适合与不断变化的物联网策略一起使用。
• 更清洁的电路路线。 由于盲孔或埋孔和微孔可以平滑电路的密集部分，HDI 板提供了多种布线选项。此外，设计人员可以用微通孔代替通孔，再加上组件之间的距离更短，提高了信号完整性。小空间中的顶级性能使得 HDI PCB 对物联网优化至关重要。
• 提高成本效益。 更高的能源效率和减少对分层的需求导致产品在实施和生产方面更具成本效益。更小的尺寸还允许使用更少的材料来制作功能板。

HDI 板最常见的用途涉及其微型尺寸优势以及它们为创建智能物联网设备提供的可靠性。他们的电路密度可能意味着您只希望信任经验丰富的供应商来处理您的 HDI PCB，因为在制造过程中需要格外小心。

无论您对高密度互连 PCB 的用途是什么，您都可以详细了解 MCL 的快速报价服务，以找到适合您需求的印刷电路板。

结合 Flex 和 HDI 方法的 IoT 潜力

行业领导者专注于将 flex 和 HDI 策略相结合，以创建最高效和最吸引人的设计。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、提高信号质量和减少热应力。

物联网需要能够使较小的设备适应各种用途，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 PCB 时，请记住复习物联网 PCB 设计要求的范围，以确保获得最佳性能。

物联网PCB设计要求

物联网迫使设计师提出他们以前从未遇到过的问题。与其考虑消费者如何与电子产品互动，不如评估他们如何与传统的无技术产品互动变得越来越标准。这样一来，PCB 设计的方法正在发生变化，随着家用产品成为物联网设备的需求不断增加，最大限度地减少可靠性和组装错误的重要性比以往任何时候都更加重要。

物联网 PCB 设计过程的变化

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，需要考虑组装成成品的要求。

物联网最令行业震惊的方面之一是机械与电子之间、产品本身与其 PCB 形式之间的交叉。 PCB 设计师、机械设计师和电气工程师在整个设计过程中的协作正在成为一个更相关的话题，与之前的装配线仿真程序有所不同。

物联网 PCB 设计技巧和建议

在设计适合物联网的 PCB 时，您会发现需要特别关注的几个关键设计领域。以下是其中一些领域以及使您的 PCB 尽可能完美地用于物联网的技巧：

• 尺寸要求。 小型设备只会越来越小。 PCB 设计人员在走线、通孔和组件的战略布局中不再有额外的电路板布局空间。现在，只有通过 HDI 和刚挠结合板才能在微小区域内实现适当的功能和灵活性。对于这些较小的形式，确保所有物联网产品设计师从设计阶段一开始就在同一个页面上比以往任何时候都更加重要。
• 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设计，以确保您可以轻松地将设计的形状整合到其预期的 IoT 形式中。 IoT 中的电路通常需要采用非传统材料才能获得最佳功能，而且您可能会发现自己在设计中选择了出乎意料的网状或塑料组件。
• 适应人体。 另一组需要全面模拟测试来优化的质量是可能受人体温度、湿度和持续运动影响的力学。当然，这仅适用于预期的最终物联网产品是可穿戴的或与人体皮肤接触的情况。密切关注热效应，并力求在必要时实现充分冷却的设计。
• 功耗。 物联网需要尽可能关注延长电池寿命和电源完整性，因为这些设备与其网络保持持续通信。在 PCB 上的各个电路块内，能源使用需要保持在严格的预算范围内，以帮助整个产品保持在合适的功耗范围内。关键是要精确规划功耗，并通过全面测试 PCB 的各种任务周期（包括发送和待机功耗状态）来跟进您的计划。

• 可靠性标准。 电子设备可信度的行业规范不断发展。例如，柔性电路板有各种“注意事项”，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。消费者希望确保他们的设备能够正常运行，并且能够长时间保持准确。由于设计人员承受着创造能够承受无数潜在条件的产品的压力，许多人转向仿真软件来测试他们的设计。
• 无线连接。 互联网以物联网的名义，能够访问它是任何物联网PCB的核心要求。收集和发送有关环境的数据需要安装正确的无线模块和射频电路组件。要选择正确的部件，您需要牢记功耗、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，您可能会在最终确定设计之前花费大量时间。然而，随着物联网及其基本功能的高要求，您不会后悔确保您的 PCB 在各种不断变化的环境中的耐用性和可靠性。

物联网 PCB 设计的未来

随着行业的发展和扩张，物联网的 PCB 设计是否会变得更加个性化或更加标准化存在疑问。虽然每个物联网设备都有其独特的特性，但也有一些共同的要求暗示着可能会出现更高的趋势，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 行业提供了无数新的挑战和努力，而现在我们只是看到两者将如何继续相互作用的开始，模糊电气和机械之间的界限，并随着时间的推移创造出更小的高性能微型计算机。预计需求将继续上升，而这些设备可能会将我们带入充满技术力量和创新的无限未来。

与 MCL 一起成为行业领导者

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