Pengembangan PCB – Anda Mungkin Tidak Tahu Tentang Tren Masa Depan!

Tentang Pengembangan PCB, Era Internet of Things ada di sini, dan mengambil alih hampir setiap aspek dunia digital. Ekspektasi telah menggambarkan IoT sebagai "Revolusi Industri keempat" dan "hal terbesar sejak ledakan .com".

Dan jika laporan terbaru dari Gartner diperhitungkan, planet Bumi akan memiliki setidaknya 20 miliar perangkat berkemampuan internet dalam pengembangan PCB pada tahun 2020.

Pengembang mengembangkan platform yang terhubung secara cerdas untuk inovasi seperti perangkat yang dapat dikenakan, otomatisasi rumah, sistem pemantauan medis, mobil cerdas, dan kota futuristik dengan memanfaatkan teknologi.

IoT menghadirkan pandangan optimis tentang konektivitas antara komponen fisik dan digital sebagai anak teknologi terbaru di blok tersebut. Artikel ini akan berbicara tentang perkembangan dan masa depan Internet of Things secara rinci. Apakah Anda ingin tahu lebih banyak tentangnya?

IoT:Mendorong Pendekatan Baru untuk Pengembangan PCB

Salah satu tren teratas saat ini dalam pengembangan PCB adalah penggunaan flex, dan interkoneksi kepadatan tinggi (Pembuatan papan sirkuit yang semakin umum. Metode perutean PCB konvensional tidak dapat mencapai hal ini. Dengan papan HDI). Sebagian besar perangkat IoT dimaksudkan untuk digunakan saat bergerak, dan penggunaan PCB fleksibel menyederhanakan pemasangan kabel sekaligus memberikan ketahanan ekstra dari kondisi yang sulit.

Lebih jauh lagi, saat luas permukaan papan berkurang dan kepadatan perutean meningkat, pengembang beralih ke fabrikasi PCB yang kaku. Di sini, ketentuan berlaku untuk teknik multilayer, satu sisi, metalcore, HDI seperti vias buta dan terkubur untuk menghemat ruang yang berharga. Desain HDI juga memfasilitasi konsumsi daya yang lebih rendah dan performa yang lebih baik, menjadikannya sangat baik untuk perangkat IoT.

Gambar 2 – PCB Fleksibel

Menggabungkan pendekatan flex dan HDI ke desain PCB memungkinkan perusahaan untuk membuat perangkat seluler kecil yang tidak terlalu terganggu oleh faktor-faktor seperti tekanan termal dan kehilangan sinyal tanpa mengorbankan kinerja. Perangkat IoT sekarang bisa lebih kecil, lebih ringan, dan lebih cepat dari sebelumnya.

Membuat PCB untuk IoT:Apa Bedanya?

Meskipun Internet of Things tidak memerlukan penemuan ulang yang lengkap dalam pengembangan PCB, ini telah membawa pertimbangan baru ke tabel desain.

Karena pendekatan desain yang berbeda-beda, tata letak, fabrikasi, dan proses perakitan PCB berbasis IoT sangat berbeda dari papan tradisional.

Sebagai permulaan, PCB IoT biasanya terdiri dari rakitan sirkuit kaku-fleksibel atau fleksibel, bertentangan dengan sifat papan tradisional yang jauh lebih besar dan datar.

Fabrikasi dengan rakitan fleksibel menuntut perhitungan rasio tikungan yang ekstensif dan sangat akurat, iterasi siklus hidup, ketebalan jejak sinyal, lapisan sirkuit kaku dan fleksibel, bobot tembaga, penempatan pengaku, dan panas yang dihasilkan oleh komponen.

Selain itu, mengembangkan PCB untuk IoT mengharuskan desainer memastikan daya rekat yang kuat antara lapisan pada sisi yang kaku dan fleksibel serta memiliki pemahaman yang kuat tentang komponen yang sangat kecil seperti paket 0201 dan 00105.

Gambar 3 – papan sirkuit fleksibel dan kaku yang terhubung secara permanen. Saat Desain HDI Rigid-Flex 

Perkakas dan perlengkapan khusus diperlukan untuk pencetakan PCB yang tepat yang dimaksudkan untuk perangkat IoT. Misalnya, bekerja dengan PCB kaku-fleksibel berarti pengembang memerlukan aksesori unik untuk menjaga papan tetap rata untuk pencetakan yang efektif pada ketebalan yang berbeda dari bagian sirkuit kaku dan fleksibel.

Perkakas dan perlengkapan khusus diperlukan untuk pencetakan PCB yang tepat yang dimaksudkan untuk perangkat IoT. Misalnya, bekerja dengan PCB kaku-fleksibel berarti pengembang memerlukan aksesori unik untuk menjaga papan tetap rata untuk pencetakan yang efektif pada berbagai ketebalan bagian sirkuit kaku dan fleksibel.

Oleh karena itu, banyak startup IoT dan desainer baru bermitra dengan perusahaan EMS khusus untuk pengembangan PCB perlu memastikan peluncuran produk yang sukses dan tepat waktu.

Pengembangan PCB–IoT Dan Masa Depan Desain PCB

Internet of Things menawarkan industri PCB banyak upaya masa depan, dan meskipun pengembang papan sirkuit sudah membuat kemajuan yang baik dengan teknologi, masih banyak lagi yang akan datang. Berikut adalah beberapa cara unik IoT memengaruhi perkembangan PCB saat ini dan masa depan.

1. Mengurangi Tata Letak

Munculnya perangkat IoT yang canggih menandai berakhirnya hari-hari ketika pengembang memiliki lebih dari cukup ruang untuk meletakkan trek, komponen, dan vias. Tren IoT mengharuskan produsen memberikan fungsionalitas sebanyak mungkin pada gadget kecil untuk dipakai, dikantongi, atau bahkan ditelan.

Gambar 4 – PCB Smartwatch

Ambil, misalnya, tanaman jam tangan pintar saat ini. Meskipun berukuran sebesar jam tangan biasa, perangkat seperti Samsung Gear S3 dan Apple Watch membungkus hardware seperti layar LED, memori internal, pengontrol SoC, chip Bluetooth, dan banyak sensor.

Pelanggan mengharapkan lebih banyak dan lebih banyak dari perangkat kecil mereka sehari-hari, dan perancang PCB masa depan akan memiliki gadget yang lebih kecil untuk digunakan daripada jam tangan pintar. Dengan penggunaan umum PCB kaku-fleksibel dan HDI, papan sirkuit rata-rata hampir tidak dapat diterima di tahun-tahun mendatang.

2. Teknologi Pengepakan Lebih Baik

Format pengemasan melalui lubang dan pemasangan di permukaan mungkin benar-benar praktis selama bertahun-tahun, tetapi karena gadget terus menyusut, pengembang menemukan kebutuhan untuk mengeksplorasi teknologi yang lebih baru. Salah satunya adalah Multi-Chip Modules (MCM), yang memungkinkan desainer untuk menghubungkan beberapa IC pada satu die, menjaga faktor bentuk tetap tipis.

Gambar 5 – Modul Multi-chip

Model lain, System-in-Package (SiP), mengintegrasikan sistem digital, analog, dan RF ke dalam satu chip multi-fungsi. Pada saat yang sama, sirkuit terintegrasi tiga dimensi (3D-ICs) memungkinkan penumpukan beberapa die silikon bersama-sama untuk menghasilkan footprint yang lebih kecil dan mengurangi konsumsi daya.

Ledakan yang akan datang dalam penggunaan model pengemasan ini diatur untuk menambah kompleksitas besar pada papan cetak, berpotensi mengantarkan generasi baru PCB, atau papan komponen terintegrasi (ICB) seperti yang akan disebut, yang menawarkan produsen jauh lebih tinggi harga per rasio luas permukaan.

3. Pengembangan PCB —Mencakup Desain

Pengembang PCB terbiasa merancang papan dan menyerahkannya kepada tim mekanik untuk pemeriksaan kecocokan dan grup pengepakan untuk pemasangan akhir.

Namun, di dunia IoT, faktor bentuk yang lebih kecil dan komponen yang lebih sensitif membuat setiap pemangku kepentingan harus memiliki pemahaman yang sama sejak awal proses desain.

Perhitungan fabrikasi dan fitting PCB harus dilakukan secara bersamaan untuk menyelaraskan fungsi, bentuk, dan kebutuhan bisnis.

Gambar 6 – Pembuatan Prototipe Virtual PCB dengan KiCad

Dengan IoT yang berkembang pesat, desainer PCB harus berharap untuk melakukan lebih banyak prototipe virtual untuk mengevaluasi parameter seperti ukuran papan, berat keseluruhan produk, dan kecocokan papan dalam wadah yang dimaksud, sebelum menangani detail sirkuit.

Pembuat PCB tidak lagi hanya menjadi tangan sementara dalam siklus pengembangan produk, melainkan pakar yang berfokus pada semua aspek proses desain.

4. Pengembangan PCB —Standarisasi

Meskipun standar yang mengatur desain PCB tradisional sudah ada, Internet of Things mendorong industri menuju masa depan yang lebih seragam. PCB yang dibuat untuk IoT perlu mempertahankan tingkat efisiensi dan keandalan tertinggi.

Oleh karena itu, daripada merekonstruksi sirkuit mereka untuk mencapai hasil yang luar biasa, desainer kemungkinan akan memilih untuk menggunakan kembali blok yang telah disimulasikan dan terbukti berhasil di lapangan.

Menyimpan dan menggunakan kembali akan menjadi norma dalam pengembangan papan, dan desain modul akan menggantikan proses skematik tradisional.

5. Kolaborasi dengan Desainer Mekanik

Selain pembuatan prototipe virtual dan perencanaan produk, pengembangan PCB untuk IoT memerlukan kerja sama yang lebih erat antara perancang papan sirkuit dan insinyur mesin.

Proses desain produk masa depan kemungkinan akan membuang model jalur perakitan kuno demi pendekatan di mana perubahan dan modifikasi mekanis dan sirkuit terjadi secara real-time.

Gambar 7 – Integrasi Listrik-Mekanik

Desainer tidak perlu lagi mengonversi file dari satu format perangkat lunak ke format berikutnya untuk membagikan kerangka papan dan model komponen untuk pemeriksaan interferensi dasar.

Sebagai gantinya, insinyur mekanik dan elektronik akan menggunakan alat ECAD dan MCAD yang mendekatkan data mereka untuk kolaborasi waktu nyata yang mulus.

Tentu saja, kemungkinan yang akan datang ini menimbulkan kekhawatiran yang signifikan bagi sebagian besar pemain di industri ECAD, yang utilitas desainnya tidak bekerja sama dengan baik, apalagi dengan perangkat lunak MCAD.

Alat terbaik untuk desain IoT masa depan akan membuat para insinyur dan desainer berada di halaman yang sama.

6. Pengembangan PCB –Materi Baru

Di dunia IoT modern, sirkuit harus kecil; WellPCB menawarkan pengontrol motor DC di pasar domestik dan internasional. Kami memiliki yang fleksibel dan mobile. Akibatnya, penggunaan FR4 untuk pembuatan PCB berbentuk persegi secara bertahap membuka jalan bagi material baru seperti tembaga fleksibel kaku, plastik, dan bahkan mesh.

Gambar 8 – Tembaga fleksibel-kaku

Nantinya, desainer FR4 perlu bermitra dengan spesialis yang tahu cara bekerja dengan bahan alternatif.

Perusahaan riset seperti Holst Center dan Wearable Technologies saat ini menjadi pilihan teratas bagi developer IoT yang mencari layanan konsultasi dan pengujian untuk sensor otonom nirkabel dan sirkuit fleksibel.

7. Penekanan Lebih Pada Konektivitas Nirkabel

Gambar 9 – Modul Pemancar Nirkabel

Modul nirkabel dan sirkuit RF memberi produk IoT kemampuan penting untuk berkomunikasi dengan lingkungan sekitar, mengumpulkan data, dan mengirimkannya ke server online dan offline.

Saat ini, pasar dipenuhi dengan modul dan komponen RF yang ramah IoT, yang semuanya menjaga jejaknya tetap kecil sambil menyertakan fungsionalitas sebanyak mungkin.

Namun, seiring kebutuhan konektivitas dunia yang berkembang, teknologi nirkabel akan menemukan jalannya ke semakin banyak gadget, dan desainer PCB harus menghadapi tantangan untuk memasang modul yang lebih kuat dan andal ke dalam papan yang jauh lebih kecil.

Protokol yang menentukan rentang, kecepatan transfer data, dan keamanan kemungkinan perlu direvisi dan diperbarui untuk memenuhi kebutuhan yang muncul.

Yang lebih menarik adalah, dengan standarisasi yang menjadi norma, sangat mungkin untuk memiliki satu protokol nirkabel utama yang mengatur dunia IoT di masa depan.

8. Fokus Lebih Tajam Pada Konsumsi Daya

Produk IoT masa depan kemungkinan akan menghilangkan port daya fisik dan sumber plug-in yang mendukung baterai dan kemampuan pemanenan energi untuk mempromosikan portabilitas, bersama dengan kecerdasan buatan.

Pasar IoT semakin merindukan perangkat pintar yang bekerja terus menerus dan dengan sedikit atau tanpa campur tangan manusia. Oleh karena itu, desainer PCB perlu lebih menekankan efisiensi energi agar berhasil di masa depan.

Gambar 10 – Anggaran Listrik

Pendekatan yang menjanjikan untuk konsumsi daya yang lebih baik adalah anggaran daya untuk blok fungsional individual pada PCB, bukan mempertimbangkan produk secara keseluruhan. Dengan begitu, desainer akan mendapatkan fleksibilitas yang sangat dibutuhkan untuk mengidentifikasi dan menyempurnakan komponen yang membutuhkan daya.

9. Pengembangan PCB —PCB Untuk Tubuh Manusia

Kumpulan elektronik kesehatan dan kebugaran berkembang setiap tahun saat pengembang IoT menemukan cara baru untuk membuat kehidupan sehari-hari menjadi lebih baik. Namun, tubuh manusia menghadirkan beberapa tantangan unik bagi perancang PCB.

Misalnya, sifat tubuh kita yang sangat longgar berarti bahwa perangkat apa pun yang dimaksudkan untuk dikenakan atau dikantongi perlu mempertahankan sinyal yang kuat untuk mengatasi kebisingan.

Selain itu, karena kelembapan dan sirkuit tidak bercampur, merancang perangkat yang dapat dikenakan IoT mengharuskan pengembang untuk mempertimbangkan efek keringat dan air dengan hati-hati.

Gambar 11 – Chip Pemantauan PsiKick Berdaya Sangat Rendah(dari phys.org)

Insinyur mekanik memainkan peran penting dalam mengembangkan paket yang tahan terhadap kelembaban. Namun, karena semakin banyak penggunaan gadget IoT, perancang PCB perlu melakukan lebih banyak lagi untuk memastikan komponen sensitif terlindungi dengan baik.

10. Pengembangan PCB —Pengambilan Keandalan yang Lebih Teguh

Perangkat IoT yang diperkecil membutuhkan banyak presisi untuk dibuat. Sementara sebagian besar desainer biasanya nyaman menukar komponen lubang-lubang pada papan sirkuit tradisional, pasar IoT tidak menoleransi kegagalan.

Perangkat sensitif seperti jam tangan dan alat bantu dengar harus bekerja sepanjang waktu.

Karena permintaan akan produk IoT terus meningkat, desainer PCB harus memastikan papan mereka bekerja dengan sempurna.

Itu berarti menghabiskan banyak waktu dalam program simulasi seperti PSpice, dengan hati-hati mengoptimalkan prototipe mereka untuk kinerja terbaik sebelum memulai fabrikasi fisik.

Pengembangan PCB–Kesimpulan

Desain elektronik sedang mengalami perubahan ekstensif untuk mengikuti perkembangan IoT. Pendekatan baru menjadi pusat perhatian, dan pembuat PCB secara bertahap merangkul pengembangan produk secara keseluruhan dan bukan hanya desain papan sirkuit.

Seiring permintaan akan papan sirkuit yang hebat dengan komponen kecil dan ringan semakin berkembang, para desainer dan perakit dengan imajinasi dan keahlian untuk memanfaatkan peluang yang muncul akan mendapat manfaat yang besar.

Jadi, apakah Anda salah satu pemain di game IoT? Apakah Anda ingin bermitra dengan perusahaan yang mengetahui seluk beluk pengembangan PCB untuk Internet of Things? Hubungi WELLPCB Limited dan dapatkan jalur yang benar hari ini.