应对电路设计的挑战

2023年3月9日

关键的外卖

的需求和影响不同的设计考虑。
flex如何管理伸展multi-board和电缆组件的极限。
人类发展指数技术,使设计师能够在最大限度上节省空间。

电路设计的挑战

在现代PCB制造和设计,电路设计挑战很多:平衡形式因素对董事会的功能和力量,优化最佳位置信号完整性/热性能,并保持韧性,能承受设计组装变化带给组件短缺。此外,设备越来越交际在物联网模型和设计师团队需要确保所有附近的本征函数和server-bound频道和消除任何因素,抑制网络协议。一般来说,设备将继续改善和增加其功能而越来越小,轻,速度更快。压力已经存在利用现有设计技术以及寻找新的设计解决方案创建这些设备,这地方PCB设计在满足设计意图的焦点,而在一个主机的参数——其中一些互相抵消。

电路设计影响因素的挑战

设计最重要的真理之一- PCB或者是否就是你不可能讨好所有的人。没有办法简单最大化的各个方面性能没有大幅度增加了成本或减少设备的产量(在某些情况下,这是可以接受的或者甚至是必要的)。相反,设计团队必须仔细地评估他们的产品,它非常适合更大的市场成功的最佳位置。例如,它不会对董事会旨在儿童玩具挤出每一滴水的可靠性;这将是一个重要的成本加法器和玩具很可能退休或丢弃之前可以看到任何可靠性的好处。

设计的因素	动机	竞争因素
大小	更小的外形相对比便携式客户级设备的总体转变。	功能、电力、一般性能、热分散
权力	一个设备可以引用一个设备的总功率输出充电(又比笔记本电脑)或最大输出功率。	热剖面尺寸、重量
功能	设备倾向于遵循一个瑞士军刀的方法特征包含/重叠其他电子产品提高市场/愿望。	尺寸、重量,cost-yield极其高端设备,设计复杂,潜在的长期可靠性
热力性能	尤其是对将要使用的设备长期/物理接触用户,有一个要求设备不热大大防止抑制性能和舒适。	权力,大小
沟通	越来越多的产业推动沟通一起努力发展物联网市场来提高性能和用户满意度。	安全、网络可用性、电池寿命(自动部署),和额外的EMI问题
安全	在推动物联网,消费者正在寻找更多的保护他们的个人识别数据。	功能、性能

不过,消费者并不一定注意设计约束:有一个压倒性的需要不断提高设备性能,增加权力和范围,但减少的大小。它落在肩膀的设计团队不断推动现有技术中榨出了最佳的性能设计per-board成本较低。

即使设备似乎相对平凡与科技的进步可以从组件和不堪重负的功能。考虑智能手表的设计需要在很多电路装进一个很小的空间。主要的组件将已经占据了大部分的空间:显示,电池,和传感器。此外,smartwatch也需要一个CPU,内存,图形处理和无线电路。

这些需求可以在芯片系统(SoC)组件,将设计到物联网设备,但仍将有更多的用。可穿戴物联网设备像smartwatches需要光足以主人没有他们所穿的是一个负担,同时增加其功能。

实现的目标更小、更轻、更快的设计需要PCB设计者工作更先进的设计技术。这些将包括高密度互连(HDI)设计方法,嵌入式组件和组件如multi-chip模块紧凑(MCM)和三维集成电路(3 d ICs)。此外,大多数设备操作混合信号系统——这是两个模拟和数字组件。因为模拟和数字组件有不同的设计约束,把两个在一起是指任何重叠电路领域必须符合的要求对信号完整性的目的。再次,设计团队的任务是极其困难的——虽然不是不可逾越的挑战各种各样的性能特征的优化一个高的标准,尽管许多这些参数可以显式地争执。

幸运的是,制造业设计了几个方法来最大化在严格设计中给定的体积。Flex PCB组件,而不是更多的标准刚性板,允许设计人员操作不受约束的三维空间内,而高密度互连(HDI)技术允许制造商缩减一些常见的大小董事会特性来腾出更多的空间。

Flex多氯联苯和人类发展指数

作为小型设备的需求——尤其是IoT-enabled设备——迫使PCB设计者更多的电路适合小空间,基质的必要性标准FR-4以外的材料已经变得明显。Flex设计技术并不是最新的,和快速灵活的pcb基板的优点是证明自己是最好的解决方案的一些固有的物联网设备的设计问题。

例如,而不是一个标准的电路板,连接到一个传感器通过一个复杂的线束,所有PCB组件,传感器可以构建到一个flex PCB。这个个体的数量降至最低,董事会需要物联网设备,消除了使用线束问题,并允许电路折叠和安装到设备。

人类发展指数并不像flex作为概念出发的激进的董事会;相反,精密制造设备用于生产特性比通常要小得多。最常见的应用程序之一使用microvias而不是通过孔板分层盘旋飞行:盲人和埋通过,而不是板的厚度,可以depth-drilled特定层之间的距离,但一般不超过两层。虽然这是一个显著的成本加法器与传统钻井/电镀技术相比,它还提供设计师节省空间。因为长宽比,或板厚度和孔直径之间的比例,作为下限钻洞的大小,减少深度允许一个小钻洞不牺牲可靠性或可生产性。此外,microvia不储备钻层上方和下方的空间(根据定义,通过孔必须储备相同的x,坐标在每一层),这意味着没有任何其他设计约束等信号完整性,设计师可以自由路线microvias之上和之下的层。

Flex多氯联苯以及人类发展指数设计实践可以提高性能和可靠性的多氯联苯用于物联网设备。组件和在人类发展指数跟踪路由可以收紧设计,使用flex的材料,所有的部件和电路可以位于一个PCB设计。这种技术的结合将有助于改善信号质量,同时降低功耗和降低热应力,使更稳健设计。