pcb和物联网:为电路设计的挑战做好准备

如今，这些小型“物联网”(IoT)设备无处不在，它们在很多方面都有帮助。当我让我的“语音控制自动私人助理”向我介绍当天的活动时，我的邻居远程打开了她的车库门。是的，的确，它们无处不在。谁能想到有一天我们能把家用电器联网，以便安排和协调洗衣和做饭的家务。但物联网的世界还有很多东西，不仅仅是让Alexa告诉我室外的温度。

全球物联网的增长将包括个人可穿戴设备、工业机械和医疗保健应用的各种不同的物联网设备。这些设备将继续改进并增加功能，同时变得更小、更轻、更快。利用现有的设计技术以及寻找新的设计解决方案来创建这些设备的压力已经存在，这使得PCB设计师处于这个不断增长的领域的中间。让我们来看看物联网的一些设计挑战，以及PCB设计师将如何设计到新的技术水平，以应对这些挑战。

pcb和物联网:更小、更轻、更快

物联网设备的新应用每天都在出现。你已经知道了智能手表和其他连接到互联网的常见设备，但还有其他设备不一定会很快想到。这些设备将包括救生设备，如监测和报告我们生命统计数据的健康相关产品，或自动无人机等设备。

在每种情况下，都迫切需要不断改进它们的性能，增加它们的功率和范围，同时减小它们的体积。设计这些器件需要PCB设计师的大量技能以及一些新的设计技术。

想想一个智能手表，它的设计要求在一个非常小的空间内装入大量电路。显而易见的组件已经占据了大部分空间:显示器、电池和传感器。此外，智能手表还将需要CPU、内存、图形处理和无线电路。

其中很多功能都可以安装在将被设计到物联网设备中的片上系统(SoC)组件上，但仍有很多功能需要打包。像智能手表这样的可穿戴物联网设备需要足够轻，以便用户佩戴而不成为负担，同时增加其功能。

要在物联网设计中实现更小、更轻、更快的目标，需要PCB设计人员更多地使用先进的设计技术。这些将包括高密度互连(HDI)设计方法、嵌入式组件和紧凑组件，如多芯片模块(MCM)和三维集成电路(3D-IC)。另一个在物联网设备设计中变得至关重要的设计领域是使用柔性pcb。

高计算速度和轻重量是平衡电路板的棘手要求

物联网pcb中的柔性设计

随着物联网设备的需求迫使PCB设计人员在更小的空间中装入更多的电路，对标准FR-4以外的基板材料的需求已经变得明显。柔性设计技术并不新鲜，pcb柔性基板的优势很快证明了自己是物联网设备中一些固有设计问题的最佳解决方案。

例如，与通过复杂线束连接到传感器的标准PCB不同，所有PCB组件和传感器都可以构建在一个柔性PCB上。这最大限度地减少了物联网设备所需的单个板的数量，消除了使用线束的相关问题，并允许将电路折叠并精确地安装到设备中。

柔性pcb以及HDI设计实践将提高用于物联网设备的pcb的性能和可靠性。在HDI设计中，组件和跟踪路由可以更紧密，通过使用柔性材料，所有组件和电路都可以位于一个PCB设计上。这种技术组合将有助于提高信号质量，同时降低功耗和降低热应力，从而实现更稳健的设计。

柔性电路板对于可穿戴电子产品的功能性和耐用性至关重要

物联网PCB设计，世界变得越来越有趣

随着HDI设计流程和柔性PCB材料等先进设计原则在物联网设备中变得越来越普遍，PCB设计师将发现，他们最终设计的是整个产品，而不是像传统上那样设计许多单独的电路板。这需要与机械设计师携手合作，因为信号完整性、热管理、形式和设计的适应性变得比以往任何时候都更加重要。

PCB设计人员不仅需要应对复杂高速电气设计的需求，而且还需要考虑到这些电路在小型物联网设备的不寻常机械配置中的影响。在这些情况下，Flex设计是一个真正的好处，PCB设计人员将不得不尽可能多地设计设备的机械约束，就像他们做电气约束一样。

所有这些都需要最先进的PCB设计工具进行仿真和分析，以及使用HDI和柔性PCB设计流程的能力。

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