PCBs Flex e HDI para a IoT

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PCBs Flex e HDI para a Internet das Coisas

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A combinação das tecnologias flex e HDI PCB pode garantir que as placas de circuito que alimentam a IoT sejam suficientemente pequenas e de alto desempenho para alimentar uma ampla variedade de dispositivos. Eles podem ajudar a reduzir o número de conectores de fiação, minimizar o espaço e o peso e melhorar a confiabilidade da placa de circuito impresso através da redução de fatores como estresse térmico.

Várias grandes tendências convergiram para tornar possível a Internet das Coisas:

  • As tecnologias de rede sem fio, como Wi-Fi e 4G LTE, melhoraram continuamente e se tornaram alternativas viáveis ​​para conexões com fio como Ethernet.
  • Dispositivos como o termostato Nest e as lâmpadas Philips Hue demonstraram como a conectividade pode ser estendida a muitos tipos de dispositivos novos e mais compactos. Os smartphones foram uma das primeiras maneiras úteis de acessar a Internet sem precisar depender de um laptop ou desktop. Agora, os aplicativos podem ser extraídos de um smartwatch ou profundamente inseridos nas atividades de eletrodomésticos conectados.
  • A eletrônica impressa evoluiu para se tornar flexível e adequada para uma variedade de fatores de forma. o IoT PCB requisitos de concepção para fAs placas lex e High-Density Interconnect (HDI) permitem a fabricação de wearables sofisticados que variam de implantes médicos e aparelhos auditivos a rastreadores de fitness e displays heads-up de realidade aumentada. Essas placas oferecem excelente liberdade de projeto (ou seja, podem ser moldadas em várias formas), alta resistência à tração do cobre e são adequadas para ambientes agressivos.

Essas três tendências permitiram a IoT e também aumentaram a demanda por PCBs flex e HDI em particular. Vamos analisar um pouco mais a fundo o porquê desses tipos de PCBs desempenharem um papel central na IoT.

Quais são as oportunidades de IoT para o design de PCBs Flex e HDI?

Dezenas de bilhões de novos dispositivos serão conectados a redes IP à medida que a IoT se espalhar, e muitos deles precisarão de PCBs que possam caber em espaços apertados e, ao mesmo tempo, oferecer alto desempenho. A empresa de pesquisa de TI Gartner estimou que até 2020, até 26 bilhões de dispositivos poderão estar conectados à Internet.

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Fornecendo flexibilidade para aplicações vestíveis

Os aplicativos para dispositivos IoT, como wearables, exigem demandas únicas dos PCBs. Por exemplo, uma placa de circuito em um rastreador de fitness provavelmente estaria sujeita a flexões frequentes e outras formas de estresse dinâmico. Os fabricantes de dispositivos responderam explorando opções como PCBs flex e HDI.

Uma abordagem específica, descrita em junho de 2015 da The PCB Magazine, seria conectar vários PCBs usando condutores elásticos de cobre. Cada placa teria seus próprios componentes de montagem em superfície, enquanto toda a criação estaria contida em um material elastomérico para garantir um sistema elástico.

Esse nível de flexibilidade se baseia no potencial já demonstrado pelos PCBs flex em aplicações como dispositivos médicos, equipamentos aeroespaciais e carros. Com um aparelho auditivo, um PCB flexível permite que componentes como baterias, microfones e processadores de sinais digitais sejam montados em um pequeno pacote. Em um carro, um PCB flexível pode simplificar bastante um chicote de fios complicado e também fornecer resistência efetiva dentro do ambiente hostil sob o capô.

Internet das Coisas

A Internet das Coisas conecta bilhões de novos dispositivos de diferentes formatos.

Onde o HDI se encaixa na IoT

O HDI permite a colocação densa de componentes e o roteamento mais versátil em uma PCB. O principal benefício do IDH é que ele reduz a broca para o cobre. O uso de vias cegas e enterradas permite que os projetistas evitem áreas mais densas da placa, o que, por sua vez, significa que o circuito mais denso é roteado de maneira mais limpa.

Comparado com os PCBs tradicionais, os HDI têm larguras menores de traços e densidade de fiação superior. Eles alcançam essas vantagens através do uso de tecnologias como vias enterradas, vias cegas e microvias empilhadas.

Outra observação sobre microvias: seu tamanho extremamente pequeno de pad, conforme descrito em um artigo de 2014 do Pi EE Times por Pi Zhang, da Nuvation Engineering, ajuda a aumentar a largura de roteamento de canal. A redução da camada é possível, pois os orifícios de passagem podem ser substituídos por microvias, permitindo que as camadas de sinal e seus planos de referência correspondentes sejam eliminados. É a versão PCB de acertar dois coelhos com uma cajadada só.

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Quais são as oportunidades de IoT para o design de PCB?

A Internet das Coisas está pronta para crescer e evoluir rapidamente nos próximos anos, e as empresas ansiosas por tirar proveito dessas tendências precisam agir o mais rápido possível.

Obviamente, a velocidade é apenas parte da equação.

Para prosperar verdadeiramente no espaço da IoT, as empresas também devem garantir que seus aplicativos sejam projetados para atender a todos os diversos meandros da IoT. Com isso em mente, aqui estão alguns dos requisitos de design mais importantes a serem observados ao desenvolver soluções para a IoT:

Objetivo

O setor de IoT é complexo, abrangente e em constante mudança. É fácil para os desenvolvedores de aplicativos da IoT negligenciarem um dos objetivos mais críticos da IoT: Toda solução relacionada à IoT precisa cumprir um objetivo específico e solucionar um problema claro.

“Manter em mente o objetivo da solução em todos os estágios do projeto”.

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Isso nem sempre acontece. Considere o Revolv, desenvolvido pela Nest. A Nest está intimamente ligada à IoT, pois seus sistemas de termostato acionados por sensor estão entre os exemplos mais populares da IoT voltados para o consumidor no mercado. No entanto, o Revolv não foi lucrativo ou um sucesso, por qualquer meio. Este produto serviu como um hub de automação residencial que poderia interagir com tudo, desde sistemas de entretenimento a interruptores de luz e portas de garagem, mas como observaram os colaboradores da Harvard Business Review Scott A. Nelson e Paul Metaxatos, essa gama de serviços não se uniu para realmente abordar qualquer necessidade do cliente. Como resultado, houve pouca demanda pelo produto.

As empresas de IoT precisam evitar cair nessa armadilha. Para esse fim, é fundamental ter em mente o objetivo da solução em todas as etapas do processo de design.

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Tamanho e IoT

A IoT é vasta, incorporando uma enorme variedade de aplicativos possíveis. Por fim, porém, a grande maioria dos aplicativos compartilha uma característica em comum: eles são pequenos. De termostatos inteligentes a sensores de máquinas de coleta de dados em fábricas e dispositivos vestíveis, a maioria das aplicações de IoT é pequena por necessidade. Como as empresas buscam alavancar ainda mais a IoT para diferentes propósitos, essa limitação física não desaparece. Como tal, qualquer design de aplicativo de IoT precisa levar em consideração o tamanho desde o início.

Confiabilidade na IoT

A confiabilidade é fundamental para os designs de aplicativos de IoT por dois motivos. Primeiro, há muitos casos em que os sensores e outras soluções serão difíceis de acessar, como é o caso de um dispositivo que melhora a perfuração em alto mar através da detecção de correntes oceânicas. Considerando os desafios de reparar ou substituir completamente esses dispositivos de IoT, as empresas insistirão em um alto padrão de confiabilidade.

Segundo, o grande número de aplicativos conectados à IoT tornará a confiabilidade importante. De acordo com o Gartner, haverá mais de 20 bilhões de “coisas” conectadas em todo o mundo até 2020. Para que a IoT funcione efetivamente, todos os dispositivos em uma determinada rede precisam fornecer informações precisas, e o número dessas coisas será apenas aumentar. Tanto consumidores quanto empresas precisam saber que podem confiar em sua IoT para permanecer operacionais e precisos.

Expectativas dos consumidores quanto à confiabilidade da IoT

As expectativas dos consumidores quanto à confiabilidade da IoT crescerão rapidamente.

A padronização da IoT

Esse fator ainda está sendo discutido, mas há uma forte possibilidade de que a padronização acabe se tornando um aspecto essencial do design de aplicativos de IoT, especialmente quando dispositivos de diferentes empresas começam a interagir entre si. Se e quando surgirem padrões, as empresas de IoT precisarão prestar muita atenção aos formatos aceitos para displays, transferências de dados, segurança e muito mais, como destacou Sean Abel, colaborador do Digital Design Standards. Ele observou que, embora nem todos os padrões desenvolvidos pelo setor de tecnologia, há uma chance muito boa de que os principais fabricantes não deixem que esse seja o caso de aplicativos de IoT.

IDH (VIAS CEGOS E enterrados)

Tags: IoT, tecnologia vestível

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