Os benefícios e desafios dos projetos de microeletrônica

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Os benefícios e desafios dos projetos de microeletrônica 3Os desafios dos projetos de microeletrônica e seus benefícios

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O mercado de microeletrônica está crescendo – rápido. Vamos nos concentrar em alguns dos benefícios e desafios dos projetos de microeletrônica. Para aproveitar ao máximo o espaço da microeletrônica, as empresas devem garantir que estejam acomodando as limitações e vantagens da microeletrônica.

Qual é a importância da microeletrônica?

Para apreciar plenamente os benefícios e os desafios da microeletrônica, é essencial abordar alguns dos fatores que impulsionam as empresas nessa direção.

Sem dúvida, o maior problema aqui é a demanda do consumidor. De certa forma, isso é óbvio – considere como os telefones celulares evoluíram nas últimas duas décadas, de caixas do tamanho de tijolos a dispositivos finos que conhecemos hoje. A mesma tendência pode ser vista em laptops, tablets e assim por diante. Nesses casos, as empresas de eletrônicos estão respondendo aos desejos dos consumidores por produtos menores.

“Muitos dispositivos IoT e wearables só podem existir graças ao desenvolvimento de microeletrônica”.

Também é fundamental reconhecer que a crescente popularidade dos dispositivos vestíveis e a Internet das Coisas estão impulsionando o desenvolvimento de dispositivos e componentes microeletrônicos. Nesses casos, não é mera preferência do consumidor que leva a designs menores. Em vez disso, é o simples fato de que essas soluções só podem existir graças ao desenvolvimento e uso de microeletrônica. As empresas estão tentando projetar ou fabricar casas, descobrindo o que é possível no campo da microeletrônica e direcionando imediatamente seus esforços de acordo.

O mercado da Internet das coisas valerá centenas de bilhões de dólares dentro de alguns anos, conforme explicamos nesta postagem do blog. E apenas no espaço da saúde, o mercado de dispositivos médicos e wearables – que, por sua natureza, dependem da microeletrônica – valerá bilhões de dólares por si só.

Microeletrônica em uma placa de circuito impresso

Os desafios da microeletrônica

Então, quais são os desafios da microeletrônica para projetistas de PCB?

À medida que o tamanho diminui, as placas de circuito ficam mais densas. Os designers precisam compactar mais entradas / saídas em um espaço menor e tornar esse conjunto de blocos o mais próximo possível. O problema aqui é que, à medida que o tom se torna cada vez mais apertado, o mesmo ocorre com o traço e o espaço, e isso cria desafios de confiabilidade do sinal. Em uma placa de circuito típica (em oposição à micro placa de circuito impresso – um tópico que abordaremos mais profundamente em uma futura postagem no blog), os sinais em um traço perdem sua energia à medida que esse traço se torna menor. Isso se deve ao simples fato de que é incrivelmente difícil garantir rastreamentos uniformes dos sinais ao confiar nos métodos de impressão subtrativos da placa de circuito no nível micro.

Isso pode criar problemas significativos para os próprios microeletrônicos. Talvez o mais notável seja que a força do sinal mais fraca levará a uma vida útil da bateria reduzida. Essa é uma questão cada vez mais importante para a eletrônica em uma ampla variedade de espaços, incluindo todos os destacados acima. No caso de eletrônicos de consumo, há uma demanda óbvia por telefones celulares e outros dispositivos portáteis que podem durar o maior tempo possível sem a necessidade de recarga. Para outras preocupações microeletrônicas, como sensores e implantes de IoT, a recarga pode ser inviável ou impossível, pois os próprios dispositivos são simplesmente inacessíveis. Nesses casos, a duração impressionante da bateria é um pré-requisito absoluto para o sucesso do projeto.

Qualquer micro projeto que não responda totalmente aos desafios da microeletrônica colocados pelo aumento da densidade da placa corre o risco de não atingir todo o seu potencial ou pode não funcionar de maneira alguma.

Duração da bateria

A duração da bateria é uma consideração importante para projetos de microeletrônica.

Outro desafio menos óbvio e, em certo sentido, menos técnico inerente a esse espaço é que o fato de o mercado de microeletrônica em evolução estar levando muitas empresas a lidar com essa tecnologia pela primeira vez. Por exemplo, uma empresa de tecnologia da saúde pode se interessar pelo potencial de um novo dispositivo que aproveite a microfabricação, a fim de reduzir a quantidade de sangue que precisa ser retirada para o teste. No entanto, ao contrário de um grande desenvolvedor de eletrônicos como Apple ou Samsung, é improvável que esta empresa tenha sua própria equipe de design para trabalhar no desenvolvimento de microeletrônica. Em vez disso, a empresa precisará entrar em contato com uma casa de fabricação ou projeto de terceiros, uma com proficiência em microeletrônica. Essa mudança para um novo espaço e novos relacionamentos cria muita incerteza e complica significativamente os esforços para avançar com novas aplicações e projetos de microeletrônica.

A boa notícia é que nenhum desses desafios da microeletrônica é insuperável.

Como as micro-PCBs estão impulsionando a microeletrônica

Se você precisasse fazer uma previsão única de como o mercado de eletrônicos evoluirá nas próximas décadas, talvez a aposta mais segura que você possa fazer seria que o setor está caminhando para a microeletrônica. Esse tem sido o caso nos últimos 20 anos, afinal, e não há realmente nenhuma razão para pensar que o futuro próximo será diferente. Se alguma coisa, essa tendência pode acelerar.

Recentemente, cobrimos o estado atual da microeletrônica, incluindo algumas das aplicações mais notáveis ​​dessa tecnologia. Também abordamos alguns dos benefícios e desafios mais notáveis ​​do projeto de microeletrônica. Hoje, examinaremos mais de perto uma parte mais específica desse espaço: a micro placa de circuito impresso. Os micro PCBs desempenham um papel fundamental para tornar os projetos microeletrônicos mais eficientes e eficazes e estão abrindo possibilidades que antes eram impossíveis de alcançar.

Superando desafios de micro PCB para melhorar a microeletrônica

Na última postagem do blog, discutimos como o tamanho reduzido da eletrônica criou sérias dificuldades de design. Mais notavelmente, o rastreamento / espaço mais apertado nas placas de circuito causa perda de sinal, o que leva a uma ampla gama de problemas. Isso inclui vida útil da bateria reduzida e uso de energia menos eficiente, os quais podem prejudicar gravemente o valor do novo projeto microeletrônico.

A solução ideal para esse problema é utilizar PCBs menores que possam acomodar esses tamanhos de encolhimento sem uma queda subsequente na qualidade. Naturalmente, é mais fácil falar do que fazer. Normalmente, o movimento da indústria de PCBs em direção ao micro foi impulsionado pela demanda de designers e fabricantes de dispositivos. Mas existem, ou pelo menos houve, limites para o tamanho mínimo do traço e espaço, bem como para a própria placa de circuito.

Recentemente, no entanto, os avanços na tecnologia de micro PCB tornaram possível acomodar essa mudança. O desenvolvimento principal: processos aditivos.

Micro PCBs aditivos vs. subtrativos

Até relativamente recentemente, 3 milímetros era a largura mínima para traços e espaços de PCB. O problema não era que os fabricantes de PCB não conseguiam produzir linhas abaixo desse número – eles não podiam ficar menores sem sacrificar a consistência e a precisão. Esse era um problema inerente à abordagem subtrativa aos processos de impressão microcircuitos. A abordagem tradicional não é precisa em tamanhos tão pequenos e, como tal, sempre haverá um grau de incerteza em termos de espessura da linha. À medida que a eletrônica e os circuitos diminuem, essa falta de precisão se torna mais problemática e menos aceitável.

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Com processos de placa de circuito impresso baseados em aditivos, no entanto, esse não é mais o caso. Em vez de remover o cobre (ou seja, o processo subtrativo), a abordagem aditiva envolve a adição de cobre ao PCB. Essa técnica é muito mais precisa, permitindo que os fabricantes ofereçam menor espaço de rastreamento e maior densidade por polegada sem encontrar os problemas de perda de sinal destacados acima. Isso se deve, em grande parte, ao fato de que processos aditivos podem fornecer rastreamento e espaço universalmente uniformes para a passagem de sinais, o que reduz a corrupção de dados.

Micro PCBs têm melhor integridade do sinal.

Espaçamento mais apertado e uniforme permite maior intensidade do sinal.

Novo Potencial Micro

O resultado final desses avanços nas técnicas de produção de micro PCB é que designers e fabricantes enfrentam menos obstáculos para seus objetivos de microeletrônica. Isso cria uma oportunidade para maior inovação em vários espaços.

Por exemplo, considere a Internet das Coisas. Em muitas aplicações de IoT, tamanhos pequenos são imperativos. Ao mesmo tempo, dispositivos, como sensores, precisam funcionar por períodos muito longos sem que a vida da bateria se torne um problema. Obviamente, a consideração da força do sinal mencionada anteriormente é, portanto, um fator importante em muitos desses projetos.

Mas isso não é tudo. Existe o fato de que os custos de produção aumentam significativamente à medida que os dispositivos se tornam menores. Pode rapidamente tornar-se proibitivo de custos para uma empresa buscar projetos de IoT.

“Micro PCBs que utilizam processos aditivos podem fornecer uma densidade muito maior da placa de circuito.”

Micro PCBs que utilizam processos aditivos podem fornecer uma densidade de placa de circuito muito maior, cabendo um número maior de componentes em um espaço menor. Isso reduz drasticamente a contagem, o que significa que o custo total de produção é muito menor.

Agora, as empresas podem buscar soluções de IoT com o conhecimento de que a produção de micro PCB não será um obstáculo para garantir que seus projetos levem a dispositivos rentáveis.

No total, os micro PCBs tornam os avanços microeletrônicos mais fáceis de alcançar e melhoram a qualidade dos produtos finais, além de reduzir os custos de produção.

Micro PCBs no futuro

É provável que todas as tendências do setor de microeletrônica continuem, ou até acelerem, nos próximos anos, o que tornará a fabricação de micro PCB ainda mais essencial e importante para inúmeras empresas de eletrônicos. Quanto mais cedo as empresas avançarem nessa direção, maior a vantagem competitiva que obterão.

Próximas tendências da Internet das coisas

Já abordamos a Internet das Coisas uma boa quantidade neste blog, mas o mais importante é que este é um mercado gigantesco e de rápido crescimento, com potencial praticamente ilimitado.

Uma grande parte do apelo da IoT é que ela é acessível a qualquer pessoa. Onde as inovações tecnológicas são limitadas a profissionais e especialistas na maioria dos setores, a IoT nivelou o campo de atuação, criando novas oportunidades para startups e empresas estabelecidas. Os aplicativos de IoT podem ser encontrados de todas as formas, desde intrincadas placas de interconexão de alta densidade até computadores DIY acessíveis, como o Raspberry Pi.

No entanto, para que essa teoria se torne realidade, o desafio do sistema em um chip (SoC) deve ser enfrentado. O SoC é, essencialmente, um microchip onde todos os circuitos e peças importantes podem estar contidos em um único chip, e isso tem benefícios óbvios. Por todas as suas vantagens, o SoC é uma ÁREA extremamente complexa. Existe pouca visibilidade, e projetar esses CIRCUITOS extremamente densos não é intuitivo ou fácil de usar. Como hobby, essa tecnologia não pode ser facilmente autodidata ou aprendida, pois é incrivelmente complexa. Além disso, existem muito poucos fornecedores e eles tendem a trabalhar com empresas com volumes comprovados.

Esse simples fato pode impedir que muitas empresas menores busquem dispositivos e aplicativos da IoT, enfrentando a universalidade prometida da IoT. Afinal, os dispositivos relacionados à IoT estão ficando cada vez menores por necessidade, exigindo componentes menores.

“Com micro PCBs, os projetos podem se tornar menores, mas não há perda de visibilidade”.

Micro PCBs desempenharão um papel importante na resolução desse problema. Com micro PCBs, os projetos podem se tornar menores, mas não há perda de visibilidade – todos os componentes podem ser empacotados e acessíveis. Esse limite mais baixo de uso é crítico, pois ajuda a garantir que mesmo organizações cujo pessoal não possua experiência robusta em microeletrônica possam avançar com projetos nessa área, abrindo o mercado de IoT para muito mais empresas do que seria possível . À medida que o mercado de IoT continua a se expandir, o desejo das empresas de se mudar para esse espaço se tornará maior. Micro PCBs tornarão possível a entrada neste espaço.

Outro fator-chave é o custo. Como regra geral, o custo aumenta à medida que o tamanho da eletrônica diminui. Novamente, isso pode ser um sério impedimento para a entrada de empresas que, de outra forma, estariam ansiosas para experimentar o potencial oferecido pelo mercado de IoT em desenvolvimento. Com micro PCBs, no entanto, os designers podem reduzir a contagem de camadas. Esse aumento da densidade pode reduzir os custos em 50% ou mais. Obviamente, essa é uma possibilidade incrivelmente atraente e pode levar a uma maior adoção do uso de micro PCB no espaço microeletrônico, incluindo, mas não se limitando, à IoT.

Muitos dos pontos destacados acima também levarão à adoção significativa de micro PCB em outro espaço-chave: wearables. Um elemento chave dessa equação é o impacto que as micro PCBs podem e terão na vida útil da bateria dos dispositivos vestíveis.

Maior intensidade de sinal – e, portanto, maior duração da bateria – é uma das maiores vantagens que os micro PCBs oferecem. À medida que os wearables se tornam mais onipresentes, esse benefício será cada vez mais evidente. Isso será especialmente pronunciado à medida que a categoria “wearables” se expande para incluir os implantáveis. Afinal, os dispositivos implantados serão impossíveis ou, no mínimo, extremamente difíceis de recarregar, o que significa que a duração da bateria pode ser a diferença entre viabilidade e futilidade. Isso fará com que o micro PCB use uma necessidade absoluta para praticamente qualquer empresa ansiosa para entrar ou expandir no espaço de wearables no futuro.

Todos esses fatores deixam claro que, embora os micro PCBs já tenham um impacto sobre a microeletrônica, é provável que essa influência suba rapidamente no futuro próximo. Para ajudar sua empresa a se preparar melhor, consulte nossa próxima postagem no blog com conselhos sobre projetos de micro PCB.

Microeletrônica

Tags: IoT, tecnologia vestível

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