Guía de PCB e IoT

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Con apodos como “la cuarta revolución industrial” o “la infraestructura de la sociedad de la información”, el Internet de las cosas, o IoT, se ha convertido en el movimiento más importante desde el nacimiento de las puntocom. Los efectos de IoT se han entretejido profundamente en el marco de la tecnología y la vida diaria.

Lo que muchos consumidores pueden no darse cuenta es que los PCB de Internet de las cosas están a la vanguardia de la infiltración de IoT en la tecnología cotidiana y que, del mismo modo, IoT está desempeñando un papel integral en un cambio en el diseño y la fabricación de PCB. A medida que aumenta la demanda de más dispositivos IoT, comprender las interconexiones entre IoT y las PCB Flex y HDI es cada vez más crucial para los diseñadores de PCB.

¿Qué es IoT?

El Internet de las cosas es el cruce entre el mundo físico y el digital provocado por la creación de dispositivos distintos de las PC que se conectan a redes IP. Los teléfonos inteligentes pueden ser el ejemplo más destacado de IoT, pero más recientemente, el desarrollo de aplicaciones para controlar electrodomésticos y servicios públicos o la introducción de tecnología portátil y vehículos con acceso a datos están demostrando que el potencial de IoT es ilimitado.

Los productos electrónicos de consumo pueden ser las primeras innovaciones que vienen a la mente, pero las industrias de fabricación, transporte y atención médica superan incluso a los automóviles personales y la electrónica en su dominio de la revolución de IoT. Como tal, estas industrias a gran escala requieren un diseño de PCB innovador que ofrezca flexibilidad y conectividad de alta velocidad para optimizar los procesos a escala global.

Aplicaciones PCB impulsadas por IoT

Los PCB están en el centro de permitir que los dispositivos electrónicos ofrezcan capacidades de IoT que se encuentran en aplicaciones de hogares inteligentes o pantallas móviles en tableros de automóviles, pero IoT también está influyendo en el diseño y las aplicaciones de PCB para satisfacer la creciente demanda de nuevos métodos de uso de Internet, que incluyen:

• Sensores y cámaras en automóviles y servicios domésticos para ofrecer mayores niveles de eficiencia, comodidad y seguridad.
• Rastreadores de actividad física cuyos datos se pueden analizar de forma remota.
• Bombillas que cambian de tono que crean ambientes personalizados para diferentes habitaciones, manejables desde tabletas o incluso dispositivos inteligentes más pequeños.
• Diseños de cuadrícula en centros comerciales o parques de diversiones que monitorean las rutas de los consumidores para brindar oportunidades de venta personalizadas tanto para los minoristas como para los clientes.

Los PCB permiten que casi todas las ideas nuevas sean posibles, ya sea monitorear los tiempos de llegada de los trenes y las necesidades de mantenimiento para crear horarios de transporte confiables o rastrear el tráfico en tiempo real por satélite para una navegación GPS personal optimizada a través de los tableros de los automóviles. En dispositivos médicos y dispositivos portátiles, sin los cambios en el diseño de formas de PCB que ofrecen flexibilidad para adaptarse a cualquier forma o alta densidad para llenar espacios pequeños con capacidades de alta potencia, IoT no sería tan alcanzable como lo es hoy, ni el futuro de sea ​​igual de prometedor.

La oportunidad de IoT para PCB Flex y HDI

Atrás quedaron los días en que la forma y el tamaño de la computadora dependían de la estructura de sus componentes internos necesarios. Ahora, la industria se trata de crear un producto de IoT óptimo que funcione de la misma manera sin importar la forma que adopte. Se ha vuelto crucial reimaginar los circuitos internos para reflejar este cambio en la metodología.

Para la funcionalidad y la sostenibilidad de los nuevos aspectos de la forma, la electrónica impresa lidera el camino para hacer posible la fabricación sofisticada. Los PCB flexibles y los PCB de interconexión de alta densidad (HDI) brindan la libertad de diseño, satisfacen las demandas de alta potencia en espacios de placa de circuito cada vez más estrechos, son adecuados para entornos hostiles y tensión constante del dispositivo, y ofrecen una alta resistencia a la tracción del cobre.

Placas de circuito impreso flexibles y ventajas de IoT

La introducción de PCB flexibles reduce drásticamente las limitaciones de diseño que puede encontrar con PCB tradicionales más rígidas. Una estructura de placa flexible no solo abre el camino para revolucionar las formas y formas que pueden tomar nuestros componentes electrónicos, sino que también se pueden reducir los costos y los errores, gracias a las características beneficiosas de las PCB flexibles. Algunos de los mejores atributos de los PCB flexibles que los hacen adecuados para diseños centrados en IoT incluyen:

• Tamaño más pequeño: La mayor parte de los PCB rígidos limita las libertades de diseño, pero también tiende a requerir más espacio dentro del producto. Al ocupar un volumen reducido, las PCB flexibles permiten que componentes como micrófonos, satélites y baterías encajen en un paquete pequeño sin interrumpir las capacidades de rendimiento. Las piezas delgadas también permiten que las PCB flexibles admitan circuitos más densos.
• Peso más ligero: Con la menor ocupación de espacio también viene un ahorro de peso de hasta un 95 por ciento. La opción de componentes internos livianos hace que los dispositivos IoT sean mucho más versátiles para todo tipo de usos y entornos, como equipos quirúrgicos delicados o audífonos portátiles.
• Mayor resistencia: Los materiales Flex PCB ofrecen un nivel mejorado de durabilidad, aumentando su resistencia al estrés causado por impactos o vibraciones. En entornos industriales donde el uso de PCB IoT se está expandiendo, los PCB flexibles pueden resistir condiciones más duras. Del mismo modo, con dispositivos como rastreadores de actividad física, las PCB flexibles pueden resistir los errores causados ​​por el movimiento regular, el calor corporal o la humedad.
• Rutas de cableado más claras: Los PCB flexibles simplifican los métodos de cableado al eliminar los conectores mecánicos. Al imaginar, por ejemplo, cómo se puede mejorar la complejidad de la mecánica debajo del capó de un automóvil para las funciones de IoT, este cableado simplificado se convierte en un activo valioso.

Los materiales flexibles que utilizan las PCB flexibles como conectores de circuito abren un mundo de posibilidades para dispositivos móviles y piezas móviles, lo que las convierte en una herramienta increíble para una amplia gama de proyectos de IoT. Si las novedades de placas de circuito impreso flexibles están en el horizonte para usted y su empresa, asegúrese de comunicarse con MCL para obtener respuestas sobre los mejores materiales de PCB flexibles para su industria y cotizaciones de fabricación.

Para adaptarse a espacios más pequeños gracias a las PCB flexibles, las PCB HDI están aquí para ofrecer la mayor densidad de placa para un rendimiento óptimo del circuito.

PCB de interconexión de alta densidad y beneficios de IoT

Como favorito para los diseños de paquetes pequeños que vemos en la electrónica personal hoy en día, los PCB de interconexión de alta densidad (HDI) son una herramienta indispensable. Tanto los diseñadores como los fabricantes deben considerar los beneficios de estas placas, incluidas su velocidad y confiabilidad, cuando se enfrentan al panorama general de IoT de frente. Algunos de los aspectos más óptimos de las PCB HDI a la luz de IoT incluyen:

• Tamaño y peso reducidos. Los PCB HDI son conocidos por su colocación densa de componentes. Se caracterizan por anchos de pista más pequeños y una densidad de cableado superior, gracias a las microvías apiladas y otras características que ayudan a ahorrar espacio en la placa. Las placas más pequeñas significan una mayor cantidad de usos, lo que las hace ideales para usar con las estrategias en constante cambio de IoT.
• Ruta del circuito más limpia. Las placas HDI otorgan opciones de enrutamiento versátiles gracias a las vías y microvías ciegas o enterradas que suavizan las partes densas del circuito. Además, los diseñadores pueden reemplazar los orificios pasantes con microvías, lo que, junto con las distancias más cortas entre los componentes, mejora la integridad de la señal. El rendimiento superior en espacios pequeños hace que las PCB HDI sean cruciales para la optimización de IoT.
• Mejora de la rentabilidad. Una mayor eficiencia energética y una menor necesidad de capas conducen a un producto que es más rentable tanto para implementar como para producir. El tamaño más pequeño también permite el uso de menos materiales para crear un tablero funcional.

El uso más frecuente de las placas HDI implicó el beneficio de sus ventajas de tamaño en miniatura y la confiabilidad que ofrecen para crear dispositivos IoT inteligentes. La densidad de sus circuitos puede significar que solo querrá confiar sus PCB HDI a un proveedor altamente experimentado debido a la necesidad de un cuidado extra delicado en su fabricación.

Cualquiera que sea su uso para PCB de interconexión de alta densidad, puede obtener más información sobre los servicios de cotización rápida de MCL para encontrar las placas de circuito impreso que se adapten a sus necesidades.

Potencial de IoT de combinar métodos Flex y HDI

Los líderes de la industria se enfocan en combinar estrategias flexibles y HDI para crear los diseños más eficientes y atractivos. Algunos de los beneficios de estos métodos incluyen una alta resistencia a la tracción del cobre, la creación de componentes electrónicos adecuados para entornos hostiles, una mejor calidad de la señal y una reducción del estrés térmico.

IoT requiere la capacidad de adaptar dispositivos más pequeños a varios usos, por lo que la libertad de tamaño de las PCB flexibles y HDI es esencial. Al configurar la mejor PCB para su próximo diseño de IoT, recuerde repasar la gama de requisitos de diseño de PCB de IoT para garantizar el mejor rendimiento.

Requisitos de diseño de PCB para Internet de las cosas

IoT obliga a los diseñadores a hacer preguntas a las que nunca antes se habían tenido que enfrentar. En lugar de pensar en cómo los consumidores interactúan con los productos electrónicos, se está volviendo cada vez más estándar evaluar cómo interactúan con artículos tradicionalmente sin tecnología. De esta manera, los enfoques del diseño de PCB están cambiando y, con la creciente demanda de productos domésticos para convertirse en dispositivos IoT, la importancia de minimizar la confiabilidad y los errores de ensamblaje es más crítica que nunca.

Los cambios en el proceso de diseño de PCB de IoT

El proceso de creación de productos optimizados para IoT comienza con la evaluación de nuevas posibilidades de forma y, desde allí, la transición a las fases de elección de materiales y diseños de PCB. A lo largo del flujo de diseño del producto, se deben considerar los requisitos para el ensamblaje en un producto completo.

Uno de los aspectos de IoT que más sacude a la industria es el cruce entre lo mecánico y lo electrónico, entre el producto en sí y su forma de PCB. La colaboración entre diseñadores de PCB, diseñadores mecánicos e ingenieros eléctricos a lo largo de todo el proceso de diseño se está convirtiendo en un tema mucho más relevante, alejándose de los procedimientos anteriores de emulación de líneas de montaje.

Sugerencias y recomendaciones para el diseño de PCB de IoT

Al diseñar una placa de circuito impreso ideal para IoT, encontrará algunas áreas de diseño clave a las que debe prestar especial atención. Estas son algunas de estas áreas junto con consejos para hacer que su PCB sea lo más impecable posible para el uso de IoT:

• Requisitos de tamaño. Los dispositivos pequeños son cada vez más pequeños. Los diseñadores de PCB ya no tienen espacio adicional para el diseño de la placa en su ubicación estratégica de pistas, vías y componentes. Ahora, la funcionalidad adecuada y la flexibilidad en áreas pequeñas solo son posibles a través de placas HDI y rígido-flexibles. Y con estas formas más pequeñas, es más crucial que nunca asegurarse de que todos los diseñadores de productos de IoT estén en la misma página desde el comienzo de la etapa de diseño.
• Ajuste del producto. Además del tamaño de su PCB, querrá hacer suficientes prototipos virtuales para asegurarse de que puede incorporar fácilmente la forma de su diseño en la forma de IoT para la que está destinado. Los circuitos en IoT a menudo necesitarán encajar alrededor de materiales no tradicionales para una mejor funcionalidad, y es posible que opte por una malla o un componente de plástico en sus diseños que no esperaba.
• Adaptándose al cuerpo humano. Otro conjunto de cualidades que requerirán pruebas de simulación exhaustivas para optimizar son las mecánicas que pueden verse afectadas por la temperatura, la humedad y el movimiento constante del cuerpo humano. Naturalmente, esto es solo si el producto IoT final previsto se puede usar o entra en contacto con la piel humana. Preste mucha atención a los efectos térmicos y apunte a un diseño que permita suficiente enfriamiento cuando sea necesario.
• Consumo de energía. IoT requiere un enfoque en la vida útil prolongada de la batería y la integridad de la energía siempre que sea posible, ya que estos dispositivos están en comunicación constante con sus redes. El uso de energía debe mantenerse dentro de un presupuesto estricto dentro de los bloques de circuitos individuales en su PCB para ayudar a que el producto en su conjunto permanezca en un rango adecuado de consumo de energía. La clave es planificar el consumo de energía con precisión y hacer un seguimiento de sus planes con pruebas exhaustivas de los diversos ciclos de tareas de su PCB, incluidos los estados de energía de envío y espera.

• Estándares de confiabilidad. Las normas de la industria para la confiabilidad de los dispositivos electrónicos avanzan constantemente. Las placas de circuitos flexibles, por ejemplo, tienen varios "qué hacer y qué no hacer" asociados con garantizar que sean lo suficientemente confiables para no agrietarse en medio de entornos y tensiones cambiantes. Los consumidores quieren asegurarse de que sus dispositivos funcionen y se mantengan precisos durante largos períodos de tiempo. Con la presión que sienten los diseñadores para crear productos que resistan una gran variedad de condiciones potenciales, muchos recurren al software de simulación para probar sus diseños.
• Conectividad inalámbrica. Internet está en nombre de IoT, y poder acceder a él es un requisito fundamental para cualquier PCB de IoT. La recopilación y el envío de datos sobre el entorno requerirán la instalación de los módulos inalámbricos y los componentes del circuito de RF correctos. Para elegir las piezas correctas, querrá recordar tener en cuenta el consumo de energía, el alcance y la velocidad de la red, y cualquier necesidad de seguridad.

Con una comunicación adecuada con otros diseñadores del producto y pruebas cuidadosas, puede pasar mucho tiempo en las trincheras antes de finalizar su diseño. Sin embargo, con las altas demandas de IoT y sus funciones esenciales, no se arrepentirá de garantizar la durabilidad y confiabilidad de sus PCB en diversas circunstancias cambiantes.

El futuro del diseño de PCB para IoT

Hay dudas sobre si el diseño de PCB para IoT se volverá más individualizado o más estandarizado con el crecimiento y la expansión de la industria. Si bien cada dispositivo IoT tiene sus características únicas, existen requisitos comunes que apuntan quizás a una mayor tendencia a mezclar y combinar muchos de los mismos protocolos de diseño una y otra vez.

IoT ofrece a la industria de PCB una miríada de nuevos desafíos y esfuerzos, y en este momento solo estamos viendo el comienzo de cómo los dos continuarán interactuando, desdibujando las líneas entre lo eléctrico y lo mecánico, y creando minicomputadoras de alto rendimiento aún más pequeñas con el tiempo. Se predice que la demanda seguirá aumentando y estos dispositivos pueden llevarnos a un futuro indefinido de poder e innovación llenos de tecnología.

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