Công nghệ PCB - Xu hướng phát triển PCB trong thời đại IoT

Về sự phát triển của PCB, kỷ nguyên IoT đã đến và nó chiếm gần như mọi khía cạnh của thế giới kỹ thuật số.

Bằng cách sử dụng công nghệ này, các nhà phát triển đang phát triển các nền tảng kết nối thông minh cho các sáng kiến như thiết bị đeo, tự động hóa nhà và hệ thống giám sát y tế, xe thông minh và các thành phố của tương lai.

Là đứa trẻ của công nghệ mới nhất, IoT mang lại hiệu suất tốt cho kết nối giữa các thành phần vật lý và kỹ thuật số. Bài viết này sẽ thảo luận chi tiết về sự phát triển và tương lai của IoT. Bạn muốn tìm hiểu thêm?

Internet of Things: Một cách mới để thúc đẩy sự phát triển của PCB

Một trong những xu hướng chính trong phát triển PCB ngày nay là việc sử dụng ngày càng rộng rãi các kết nối linh hoạt và mật độ cao (sản xuất bảng mạch). Điều này không thể đạt được với các phương pháp định tuyến PCB truyền thống. Tiết kiệm chi phí có giá trị có thể được thực hiện bằng cách sử dụng công nghệ HDI như lỗ mù và lỗ chôn. Thiết kế HDI cũng giúp giảm tiêu thụ điện năng và cải thiện hiệu suất, làm cho nó lý tưởng cho các thiết bị IoT.

Kết hợp các phương pháp linh hoạt và HDI vào thiết kế PCB, công ty có thể sản xuất các thiết bị di động nhỏ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như căng thẳng nhiệt và mất tín hiệu mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Các thiết bị IoT giờ đây có thể nhỏ hơn, nhẹ hơn và nhanh hơn bao giờ hết.

Tạo PCB cho IoT: Sự khác biệt là gì?

Mặc dù IoT không đòi hỏi một sự chuyển đổi hoàn toàn trong phát triển PCB, nhưng nó mang lại những cân nhắc mới cho bảng thiết kế.

Do các phương pháp thiết kế khác nhau, quá trình bố trí, sản xuất và lắp ráp PCB dựa trên IoT cũng rất khác nhau.

Đầu tiên, PCB IoT thường bao gồm các thành phần mạch linh hoạt hoặc linh hoạt cứng nhắc, trái ngược với các đặc tính lớn, phẳng của bảng mạch truyền thống.

Việc sử dụng sản xuất linh hoạt đòi hỏi các tính toán rộng rãi và chính xác cao về tỷ lệ uốn, lặp lại vòng đời, độ dày dấu vết tín hiệu, các lớp mạch cứng và linh hoạt, trọng lượng đồng, vị trí gân cốt và nhiệt được tạo ra bởi các thành phần.

Hơn nữa, sự phát triển của PCB IoT đòi hỏi các nhà thiết kế phải đảm bảo sự kết hợp mạnh mẽ giữa các lớp bên cứng và linh hoạt, cũng như hiểu biết sâu sắc về các thành phần rất nhỏ như gói 0201 và 00105.

Trong tương lai, các nhà thiết kế FR4 sẽ cần làm việc với các chuyên gia hiểu cách sử dụng các vật liệu thay thế.

Các công ty nghiên cứu hiện đang là lựa chọn hàng đầu cho các nhà phát triển IoT tìm kiếm các cảm biến tự động không dây và các dịch vụ tư vấn và thử nghiệm mạch linh hoạt.

Các mô-đun không dây và mạch tần số vô tuyến cung cấp các tính năng chính cho các sản phẩm IoT để giao tiếp với môi trường xung quanh, thu thập và gửi dữ liệu đến các máy chủ trực tuyến và ngoại tuyến.

Ngày nay, thị trường tràn ngập các mô-đun thân thiện với IoT và các thành phần RF, tất cả đều có dấu chân nhỏ và chứa nhiều tính năng nhất có thể.

Tuy nhiên, khi nhu cầu kết nối của thế giới phát triển, công nghệ không dây sẽ đi vào ngày càng nhiều tiện ích và các nhà thiết kế PCB sẽ phải đối phó với thách thức lắp đặt các mô-đun mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn trên các bảng mạch nhỏ hơn.

Các giao thức xác định các thông số như phạm vi, tốc độ truyền dữ liệu và bảo mật có thể cần được sửa đổi và cập nhật để đáp ứng các yêu cầu mới nổi.

Thậm chí thú vị hơn, khi tiêu chuẩn hóa trở thành tiêu chuẩn, hoàn toàn có thể một giao thức không dây lớn sẽ thống trị thế giới IoT trong tương lai.

Chú ý nhiều hơn đến tiêu thụ năng lượng

Các sản phẩm IoT trong tương lai có thể loại bỏ các cổng nguồn vật lý và nguồn điện cắm vào và thay thế chúng bằng pin và khả năng thu thập năng lượng để thúc đẩy tính di động và trí tuệ nhân tạo.

Thị trường IoT ngày càng khao khát các thiết bị thông minh có thể hoạt động liên tục và đòi hỏi ít sự can thiệp của con người. Do đó, để thành công trong tương lai, các nhà thiết kế PCB cần chú ý nhiều hơn đến hiệu quả năng lượng.

Một cách đầy hứa hẹn để đạt được mức tiêu thụ năng lượng tốt hơn là tạo ngân sách năng lượng cho từng khối chức năng trên PCB, thay vì sử dụng sản phẩm như một toàn thể. Bằng cách này, các nhà thiết kế sẽ có được sự linh hoạt rất cần thiết để xác định và cải thiện các thành phần tiêu thụ điện.

Cơ thể con người PCB

Số lượng thiết bị điện tử cho sức khỏe và thể dục đang tăng lên hàng năm khi các nhà phát triển IoT khám phá những cách mới để cải thiện cuộc sống hàng ngày của họ. Tuy nhiên, cơ thể con người đặt ra một số thách thức độc đáo cho các nhà thiết kế PCB.

Ví dụ, sự mệt mỏi tột độ của cơ thể chúng ta có nghĩa là bất kỳ thiết bị nào có ý định đeo hoặc bỏ trong túi đều cần duy trì tín hiệu đủ mạnh để vượt qua tiếng ồn.

Hơn nữa, vì độ ẩm và mạch điện không trộn lẫn, việc thiết kế thiết bị đeo IoT đòi hỏi các nhà phát triển phải suy nghĩ cẩn thận về tác động của mồ hôi và nước.

Các kỹ sư cơ khí đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển bao bì chống ẩm, nhưng với việc sử dụng các thiết bị IoT ngày càng tăng, các nhà thiết kế PCB sẽ cần phải làm nhiều hơn nữa để đảm bảo các thành phần nhạy cảm được bảo vệ tốt.

Độ tin cậy mạnh mẽ hơn

Các thiết bị IoT nhỏ đòi hỏi độ chính xác sản xuất rất cao. Mặc dù hầu hết các nhà thiết kế thường quen với việc thay thế các thành phần thông qua lỗ chiên trên bảng mạch truyền thống, thị trường IoT không thể chấp nhận thất bại.

Các thiết bị nhạy cảm như đồng hồ và máy trợ thính phải luôn hoạt động tốt.

Khi nhu cầu về các sản phẩm IoT tiếp tục phát triển, các nhà thiết kế PCB cần đảm bảo rằng bảng mạch của họ có thể hoạt động ra khỏi hộp.

Điều này có nghĩa là phải mất rất nhiều thời gian cho các chương trình mô phỏng như PSpice, cẩn thận tối ưu hóa nguyên mẫu của nó cho hiệu suất tối ưu trước khi bắt đầu sản xuất vật lý.

Tóm lại

Thiết kế điện tử đang trải qua những thay đổi rộng rãi để theo kịp với IoT. Cách tiếp cận mới đang trở thành trung tâm và các nhà sản xuất PCB đang dần xem xét phát triển sản phẩm như một toàn thể, không chỉ là thiết kế của bảng mạch.

Khi nhu cầu về bảng mạch mạnh mẽ với các thành phần nhỏ, nhẹ mở rộng, các nhà thiết kế và nhà sản xuất có trí tưởng tượng và chuyên môn để tận dụng các cơ hội mới nổi sẽ được hưởng lợi rất nhiều.