Guide des PCB et de l'IoT

Aller à : Qu'est-ce que l'IdO | Applications PCB pilotées par l'IoT | L'opportunité IoT pour les PCB Flex et HDI | Exigences de conception de PCB pour l'Internet des objets | L'avenir de la conception de circuits imprimés pour l'IoT | Soyez un leader de l'industrie avec MCL

Avec des surnoms tels que "la quatrième révolution industrielle" ou "l'infrastructure de la société de l'information", l'Internet des objets, ou IoT, est devenu le mouvement le plus important depuis la naissance de la dot-com. Les effets de l'IdO se sont profondément ancrés dans le cadre de la technologie et de la vie quotidienne.

Ce que de nombreux consommateurs ne réalisent peut-être pas, c'est que les PCB de l'Internet des objets sont à l'avant-garde de l'infiltration de l'IoT dans la technologie quotidienne et que, de même, l'IoT joue un rôle essentiel dans l'évolution de la conception et de la fabrication des PCB. Alors que la demande pour plus d'appareils IoT augmente, la compréhension des interconnexions entre l'IoT et les PCB Flex et HDI est de plus en plus cruciale pour les concepteurs de PCB.

Qu'est-ce que l'IoT ?

L'Internet des objets est le croisement entre le monde physique et le monde numérique provoqué par la création d'appareils autres que les PC qui se connectent aux réseaux IP. Les smartphones sont peut-être l'exemple le plus frappant de l'IdO, mais plus récemment, le développement d'applications pour contrôler les appareils électroménagers et les services publics ou l'introduction de technologies portables et de véhicules avec accès aux données prouvent que le potentiel de l'IdO est illimité.

L'électronique grand public est peut-être la première innovation qui vient à l'esprit, mais les industries de la fabrication, du transport et de la santé surpassent même les voitures personnelles et l'électronique dans leur maîtrise de la révolution IoT. En tant que telles, ces industries à grande échelle nécessitent une conception de PCB innovante qui offre une flexibilité et une connectivité à haut débit pour rationaliser les processus à l'échelle mondiale.

Applications PCB pilotées par l'IoT

Les PCB sont au centre de la capacité des appareils électroniques à offrir des fonctionnalités IoT que l'on trouve dans les applications domestiques intelligentes ou les écrans mobiles dans les tableaux de bord des voitures, mais l'IoT influence également la conception et les applications des PCB pour répondre à la demande croissante de nouvelles méthodes d'utilisation d'Internet, notamment :

• Capteurs et caméras dans les automobiles et les utilitaires domestiques pour offrir des niveaux plus élevés d'efficacité, de commodité et de sécurité.
• Traqueurs de fitness dont les données peuvent être analysées à distance.
• Ampoules à teinte changeante qui créent des ambiances personnalisées pour différentes pièces, gérables à partir de tablettes ou d'appareils intelligents encore plus petits.
• Dispositions en grille dans les centres commerciaux ou les parcs d'attractions qui surveillent les itinéraires des consommateurs afin d'offrir des opportunités de vente personnalisées aux détaillants et aux clients

Les PCB rendent possible presque toutes les nouvelles idées, qu'il s'agisse de surveiller les heures d'arrivée des trains et les besoins de maintenance pour créer des horaires de transport fiables ou de suivre le trafic en temps réel par satellite pour une navigation GPS personnelle optimisée sur les tableaux de bord des voitures. Dans les appareils médicaux et les appareils portables, sans les changements dans la conception des formes de PCB qui offrent la flexibilité pour s'adapter à n'importe quelle forme ou une haute densité pour remplir de petits espaces avec des capacités de haute puissance, l'IoT ne serait pas aussi réalisable qu'il l'est aujourd'hui, pas plus que l'avenir de que ce soit aussi prometteur.

L'opportunité IoT pour les PCB Flex et HDI

L'époque où la forme et la taille de l'ordinateur dépendaient de la structure de ses composants internes nécessaires est révolue. Aujourd'hui, l'industrie s'attache à créer un produit IoT optimal qui fonctionne de la même manière, quelle que soit sa forme. Il est devenu crucial de repenser les circuits internes pour refléter ce changement de méthodologie.

Pour la fonctionnalité et la durabilité des nouveaux aspects de forme, l'électronique imprimée ouvre la voie en rendant possible une fabrication sophistiquée. Les circuits imprimés flexibles et les circuits imprimés d'interconnexion haute densité (HDI) offrent une liberté de conception, répondent aux demandes de puissance élevée dans des espaces de circuits imprimés de plus en plus restreints, conviennent aux environnements difficiles et aux contraintes constantes des appareils, et offrent une résistance à la traction élevée du cuivre.

Cartes de circuits imprimés flexibles et avantages de l'IoT

L'introduction de PCB flexibles réduit considérablement les limitations de conception que vous pourriez rencontrer avec des PCB traditionnels plus rigides. Non seulement une structure de carte flexible permet de révolutionner les formes et les formes que notre électronique peut prendre, mais les coûts et les erreurs peuvent également être réduits, grâce aux caractéristiques avantageuses des PCB flexibles. Certains des meilleurs attributs des PCB flexibles qui les rendent adaptés aux conceptions axées sur l'IoT incluent :

• Taille plus petite : La majeure partie des PCB rigides limite les libertés de conception, mais a également tendance à nécessiter plus d'espace dans le produit. En occupant un volume réduit, les PCB flexibles permettent aux composants tels que les microphones, les satellites et les batteries de tenir dans un petit boîtier sans perturber les capacités de performance. Les pièces minces permettent également aux PCB flexibles de prendre en charge des circuits plus denses.
• Poids plus léger : La faible occupation de l'espace s'accompagne également d'économies de poids allant jusqu'à 95 %. L'option de composants internes légers rend les appareils IdO beaucoup plus polyvalents pour toutes sortes d'utilisations et d'environnements, tels que les équipements chirurgicaux délicats ou les appareils auditifs portables.
• Plus grande résistance : Les matériaux Flex PCB offrent un niveau de durabilité amélioré, augmentant leur résistance aux contraintes causées par les impacts ou les vibrations. Dans les environnements industriels où l'utilisation des PCB IoT se développe, les PCB flexibles peuvent résister à des conditions plus difficiles. De même, avec des appareils tels que les trackers de fitness, les PCB flexibles peuvent résister aux erreurs causées par les mouvements réguliers, la chaleur corporelle ou l'humidité.
• Acheminements de câbles plus clairs : Les circuits imprimés flexibles simplifient les méthodes de câblage en éliminant les connecteurs mécaniques. Lorsqu'on imagine, par exemple, comment la complexité de la mécanique sous le capot d'une voiture peut être améliorée pour les fonctions IoT, ce câblage simplifié devient un atout précieux.

Les matériaux flexibles utilisés par les PCB flexibles comme connecteurs de circuit ouvrent un monde de possibilités pour les appareils mobiles et les pièces mobiles, ce qui en fait un outil incroyable pour un large éventail d'efforts IoT. Si des nouveautés sur les circuits imprimés flexibles se profilent à l'horizon pour vous et votre entreprise, assurez-vous de contacter MCL pour obtenir des réponses sur les meilleurs matériaux de PCB flexibles pour votre industrie et vos devis de fabrication.

Pour s'adapter aux petits espaces rendus possibles par les circuits imprimés flexibles, les circuits imprimés HDI sont là pour offrir la densité de carte la plus élevée pour des performances de circuit optimales.

BPC d'interconnexion haute densité et avantages de l'IoT

En tant que précurseur des conceptions de petits boîtiers que nous voyons aujourd'hui dans l'électronique personnelle, les circuits imprimés d'interconnexion haute densité (HDI) sont un outil indispensable. Les concepteurs et les fabricants doivent tenir compte des avantages de ces cartes, y compris leur vitesse et leur fiabilité, lorsqu'ils sont confrontés à la vue d'ensemble de l'IoT. Certains des aspects les plus optimaux des PCB HDI à la lumière de l'IoT incluent :

• Taille et poids réduits. Les PCB HDI sont connus pour leur placement dense de composants. Ils se caractérisent par des largeurs de piste plus petites et une densité de câblage supérieure, grâce à des microvias empilés et à d'autres fonctionnalités qui permettent d'économiser de l'espace sur la carte. Des cartes plus petites signifient un plus grand nombre d'utilisations, ce qui les rend idéales pour une utilisation avec les stratégies en constante évolution de l'IoT.
• Circuit plus propre. Les cartes HDI offrent des options de routage polyvalentes grâce à des vias aveugles ou enterrés et des microvias qui lissent les parties denses du circuit. De plus, les concepteurs peuvent remplacer les trous traversants par des microvias, ce qui, avec les distances plus courtes entre les composants, améliore l'intégrité du signal. Des performances optimales dans des espaces restreints rendent les circuits imprimés HDI essentiels pour l'optimisation de l'IoT.
• Amélioration de la rentabilité. Une efficacité énergétique plus élevée et un besoin réduit de stratification conduisent à un produit plus rentable à la fois pour la mise en œuvre et la production. La petite taille permet également d'utiliser moins de matériaux pour créer un tableau fonctionnel.

L'utilisation la plus fréquente des cartes HDI impliquait l'avantage de leurs avantages de taille miniature et la fiabilité qu'elles offrent pour créer des dispositifs IoT intelligents. La densité de leurs circuits peut signifier que vous ne voudrez faire confiance qu'à un fournisseur très expérimenté avec vos PCB HDI en raison de la nécessité d'un soin extrêmement délicat lors de leur fabrication.

Quelle que soit votre utilisation des PCB d'interconnexion haute densité, vous pouvez en savoir plus sur les services de devis rapide de MCL pour trouver les cartes de circuits imprimés adaptées à vos besoins.

Potentiel IoT de la combinaison des méthodes Flex et HDI

Les leaders de l'industrie se concentrent sur la combinaison des stratégies flexibles et HDI pour créer les conceptions les plus efficaces et les plus attrayantes. Certains des avantages de ces méthodes incluent une résistance élevée à la traction du cuivre, la création d'électronique adaptée aux environnements difficiles, une qualité de signal améliorée et une réduction des contraintes thermiques.

L'IoT nécessite la capacité d'adapter des appareils plus petits à diverses utilisations, de sorte que la liberté de taille des PCB flexibles et HDI est essentielle. Lors de la configuration du meilleur PCB pour votre prochaine conception IoT, n'oubliez pas de revoir l'éventail des exigences de conception de PCB IoT pour garantir les meilleures performances.

Exigences de conception de PCB pour l'Internet des objets

L'IoT oblige les concepteurs à poser des questions auxquelles ils n'ont jamais eu à faire face auparavant. Plutôt que de penser à la façon dont les consommateurs interagissent avec l'électronique, il devient de plus en plus courant d'évaluer comment ils interagissent avec des articles traditionnellement sans technologie. De cette manière, les approches de la conception de PCB évoluent et, avec la demande croissante de produits ménagers pour devenir des appareils IoT, l'importance de minimiser la fiabilité et les erreurs d'assemblage est plus critique que jamais.

Les changements dans le processus de conception de PCB IoT

Le processus de création de produits optimisés pour l'IdO commence par l'évaluation de nouvelles possibilités de forme et, à partir de là, passe aux phases de choix des matériaux et des dispositions des PCB. Tout au long du flux de conception du produit, les exigences d'assemblage en un produit fini doivent être prises en compte.

L'un des aspects les plus marquants de l'IdO est le croisement entre la mécanique et l'électronique, entre le produit lui-même et sa forme PCB. La collaboration entre les concepteurs de circuits imprimés, les concepteurs mécaniques et les ingénieurs électriciens tout au long du processus de conception devient un sujet beaucoup plus pertinent, s'écartant des procédures précédentes d'émulation de la chaîne de montage.

Conseils et recommandations de conception de PCB IoT

Lors de la conception d'un circuit imprimé idéal pour l'IoT, vous trouverez quelques domaines de conception clés auxquels porter une attention particulière. Voici quelques-uns de ces domaines ainsi que des conseils pour rendre votre PCB aussi parfait que possible pour une utilisation IoT :

• Exigences de taille. Les petits appareils deviennent de plus en plus petits. Les concepteurs de circuits imprimés n'ont plus d'espace de disposition de carte supplémentaire dans leur placement stratégique des pistes, des vias et des composants. Désormais, la fonctionnalité et la flexibilité appropriées dans des zones minuscules ne sont rendues possibles que grâce aux panneaux HDI et rigides-flexibles. Et avec ces formes plus petites, il est plus crucial que jamais de s'assurer que tous les concepteurs de produits IoT sont sur la même longueur d'onde dès le début de la phase de conception.
• Adaptation du produit. En plus de la taille de votre PCB, vous voudrez faire suffisamment de prototypage virtuel pour vous assurer que vous pouvez facilement incorporer la forme de votre conception dans la forme IoT à laquelle elle est destinée. Les circuits dans l'IdO devront souvent s'adapter à des matériaux non traditionnels pour une fonctionnalité optimale, et vous pouvez vous retrouver à opter pour un composant en treillis ou en plastique dans vos conceptions auquel vous ne vous attendiez pas.
• Adaptation au corps humain. Un autre ensemble de qualités qui nécessiteront des tests de simulation approfondis pour être optimisés sont les mécanismes qui peuvent être affectés par la température du corps humain, l'humidité et les mouvements constants. Naturellement, ce n'est que si le produit IoT final prévu est portable ou entre en contact avec la peau humaine. Portez une attention particulière aux effets thermiques et visez une conception qui permettra un refroidissement suffisant si nécessaire.
• Consommation d'énergie. L'IoT nécessite de se concentrer sur la durée de vie prolongée de la batterie et l'intégrité de l'alimentation dans la mesure du possible, car ces appareils sont en communication constante avec leurs réseaux. La consommation d'énergie doit être maintenue à un budget strict dans les blocs de circuit individuels de votre PCB pour aider le produit dans son ensemble à rester dans une plage de consommation d'énergie appropriée. La clé est de planifier avec précision la consommation d'énergie et de suivre vos plans avec des tests approfondis des différents cycles de tâches de votre PCB, y compris les états d'alimentation d'envoi et de veille.

• Normes de fiabilité. Les normes de l'industrie pour la fiabilité des appareils électroniques progressent constamment. Les cartes de circuits imprimés flexibles, par exemple, ont diverses « choses à faire et à ne pas faire » associées à la garantie qu'elles sont suffisamment fiables pour ne pas se fissurer au milieu de contraintes et d'environnements changeants. Les consommateurs veulent s'assurer que leurs appareils sont opérationnels et resteront précis sur de longues périodes. Avec la pression que ressentent les concepteurs pour créer des produits qui résistent à une myriade de conditions potentielles, beaucoup se tournent vers des logiciels de simulation pour tester leurs conceptions.
• Connectivité sans fil. Internet est au nom de l'IoT, et pouvoir y accéder est une exigence fondamentale pour tout PCB IoT. La collecte et l'envoi de données sur l'environnement nécessiteront l'installation des modules sans fil et des composants de circuit RF appropriés. Pour choisir les bonnes pièces, n'oubliez pas de garder à l'esprit la consommation d'énergie, la portée et les vitesses du réseau, ainsi que tout besoin de sécurité.

Avec une bonne communication avec les autres concepteurs du produit et des tests minutieux, vous passerez peut-être beaucoup de temps dans les tranchées avant de finaliser votre conception. Cependant, avec les exigences élevées de l'IoT et de ses fonctions essentielles, vous ne regretterez pas d'avoir assuré la durabilité et la fiabilité de vos PCB dans diverses circonstances changeantes.

L'avenir de la conception de PCB pour l'IoT

On se demande si la conception de PCB pour l'IoT deviendra plus individualisée ou plus standardisée avec la croissance et l'expansion de l'industrie. Bien que chaque appareil IoT ait ses caractéristiques uniques, il existe des exigences communes qui suggèrent peut-être une tendance plus forte à mélanger et à faire correspondre plusieurs des mêmes protocoles de conception encore et encore.

L'IdO offre à l'industrie des circuits imprimés une myriade de nouveaux défis et efforts, et pour le moment, nous ne voyons que le début de la façon dont les deux continueront d'interagir, brouillant les frontières entre électrique et mécanique, et créant des mini-ordinateurs encore plus petits et performants au fil du temps. La demande devrait continuer à augmenter, et ces appareils pourraient nous conduire vers un avenir indéfini de puissance et d'innovation technologique.

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