A hordható eszközök és az IoT (dolgok internete) világpiaca virágzik. A pulzusszámot nyomon követő okosóráktól kezdve az ipari rendszereket figyelő távérzékelőkig a kompakt, intelligens és csatlakoztatott technológia iránti kereslet továbbra is elképesztő ütemben növekszik.
E karcsú, könnyű és rendkívül funkcionális eszközök mögött a mérnöki kihívások összetett világa húzódik meg. A fogyasztók elvárják, hogy a hordható eszközök vékonyak, kényelmesek legyenek egész nap, és elég robusztusak legyenek ahhoz, hogy ellenálljanak a mindennapi életnek. Az IoT-eszközöknek – akár intelligens otthonokban, akár robusztus ipari környezetben használják őket – különféle terekbe kell illeszkedniük, miközben megbízható teljesítményt nyújtanak.
E kihívásoknak való megfelelés középpontjában az áll egyoldalas rugalmas PCB – egy innovatív nyomtatott áramköri lap, amely egyesíti a mechanikai rugalmasságot, az elektromos megbízhatóságot és a rendkívül vékony profilt. A hagyományos merev nyomtatott áramköri lapokkal ellentétben ezek a táblák hajlíthatók, csavarodhatnak, és ívelt vagy szabálytalan formákhoz alkalmazkodhatnak, lehetővé téve a következő generációs tervezéseket, amelyek egyébként lehetetlenek lennének.
Az egyoldalas rugalmas PCB-k előnyei a viselhető eszközökben és az IoT-ben
Ultravékony profil, csökkenti a tömeget
A hordható eszközökkel szembeni legfontosabb követelmény a minimális méret és súly. Legyen szó okosóráról a csuklóján, egészségügyi tapaszról a mellkason, vagy fülben hordható hallókészülékről, a cél az, hogy a felhasználó alig vegye észre, hogy ott van.
Az egyoldalas flexibilis PCB-ket vezető áramkörrel tervezték, a hajlékony hordozónak csak az egyik oldalán, amely jellemzően poliimidből vagy hasonló anyagokból készül. Ez a konstrukció kivételesen vékony, gyakran csak egy milliméter vastagságú táblát eredményez. A többrétegű vagy merev nyomtatott áramköri lapokhoz képest ez drámaian csökkenti a térfogatot, lehetővé téve, hogy a PCB beférjen az ultravékony házakba.
Ez azt jelenti, hogy az olyan hordható eszközöknél, mint a csuklópántok és az intelligens textíliák, az elektronika zökkenőmentesen integrálható anélkül, hogy merev vagy kényelmetlen területeket hozna létre. A hallókészülékekben lehetővé teszi a fejlett jelfeldolgozási és vezeték nélküli funkciók egy apró, diszkrét eszközbe való becsomagolását.
Könnyű anyagok, amelyek növelik a kényelmet
A rugalmas PCB-k könnyű hordozót és vékony rézvezetőket használnak, így szinte semmilyen érzékelhető súlyt nem adnak az eszköznek. Ez kritikus a hordható eszközökben, ahol minden gramm számít. A csökkentett tömeg nem csak a kényelmet javítja, hanem minimálisra csökkenti a készülék mechanikai igénybevételét a mozgás során, ami hozzájárul a termék élettartamának növeléséhez.
Az IoT-alkalmazásokban a könnyű NYÁK-ok csökkentik az eszköz teljes tömegét, ami fontos a falakra, mennyezetre vagy mozgó gépekre szerelt érzékelők esetében.
Hajlítás, csavarás vagy körbetekerés ívelt felületeken
A rugalmas PCB-k meghatározó előnye a hajlítási képességük. Az egyoldalas flexibilis PCB-k ezt tovább viszik azáltal, hogy csak egy réteg vezetõ pályát tartalmaznak, javítva a repedés nélküli hajtogatási vagy hajlítási képességüket.
A hordható eszközök esetében ez azt jelenti, hogy az áramkör követni tudja az emberi test természetes görbéit. Az intelligens szövetek rugalmas PCB-t szőhetnek magába az anyagba, vagy az egészségügyi tapaszok olyan áramköröket tartalmazhatnak, amelyek nyúlnak és alkalmazkodnak a bőrhöz.
Az IoT-eszközökben ez a rugalmasság lehetővé teszi, hogy a nyomtatott áramköri lapok elférjenek a motorok, csövek körül vagy egyedi alakú burkolatok belsejében, új tervezési lehetőségeket nyitva a lapos, merev táblák korlátain túl.
A kompakt eszközarchitektúra egyszerűsítése
A belső huzalozás csökkentése
A hagyományos elektronikus szerelvények gyakran külön merev PCB-ket igényelnek vezetékekkel vagy csatlakozókkal, különösen, ha háromdimenziós házakba illesztik őket. Minden huzal bonyolultabbá, súllyal és potenciális meghibásodási ponthoz vezet.
Az egyoldalas rugalmas PCB-k esetében az áramköri nyomokat közvetlenül a rugalmas hordozóra nyomtatják, így nincs szükség kiterjedt vezetékezésre. Ez nemcsak a súlyt csökkenti, hanem a jelveszteséget és az interferenciát is minimalizálja, mivel kevesebb a kezelendő kapcsolat.
3D-s elrendezések engedélyezése kis burkolatokon belül
Mivel hajlíthatóak és összehajthatóak, a rugalmas PCB-k lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy innovatív 3D-s elektronikai egységeket hozzanak létre. Például egyetlen rugalmas NYÁK áthatolhat az okosóra házának különböző szintjein, és külön kártya vagy kábel nélkül csatlakoztathatja az akkumulátort, a kijelzőt, az érzékelőket és az antennákat.
Ez a képesség felbecsülhetetlen az IoT-eszközökben, amelyeknek szokatlan formákba kell illeszkedniük – gondoljunk csak egy intelligens érzékelőre, amely egy cső köré tekered, vagy egy kis ipari monitorra, amelynek ívelt házba kell illeszkednie.
Az összeszerelés bonyolultságának csökkentése
Azáltal, hogy több áramköri funkciót egyetlen rugalmas rétegbe integrálnak, a gyártók leegyszerűsítik az összeszerelést. A kevesebb forrasztott kötés és összeköttetés csökkenti az összeszerelési időt és költséget. A megbízhatóságot is növeli azáltal, hogy csökkenti a lehetséges hibapontok számát.
Az eredmény? Robusztusabb eszközök, amelyek még évekig tartó használat után is megőrzik a nagy teljesítményt.
Speciális funkciók támogatása
Érzékelőket, vezeték nélküli modulokat és akkumulátorokat támogató nagysűrűségű áramkörök
Az egyoldalas, rugalmas PCB-k nem csak vékonyak és hajlíthatóak – támogatják a sűrű áramköri elrendezéseket is. A tervezők sok finom nyomot átvezethetnek a rugalmas felületen, és olyan összetett elektronikai elemeket csomagolhatnak, mint a mikrokontrollerek, érzékelők, Bluetooth vagy Wi-Fi modulok és energiagazdálkodási rendszerek.
Ez elengedhetetlen a hordható eszközök esetében, ahol a felhasználók elvárják, hogy a kisméretű eszközök olyan fejlett funkciókat biztosítsanak, mint a biometrikus nyomkövetés, a vezeték nélküli kommunikáció és a hosszú akkumulátor-élettartam.
A jel integritásának és energiahatékonyságának megőrzése
A jól megtervezett egyoldalas, rugalmas NYÁK minimálisra csökkenti az elektromágneses interferenciát és stabil jeleket tart fenn még szűk elrendezésben is. A nyomvonal szélességének és térközének testreszabásával a tervezők biztosítják, hogy a nagyfrekvenciás vagy érzékeny analóg jelek tisztán haladjanak a táblán.
A kis akkumulátorral működő hordozható IoT-érzékelők esetében kritikus fontosságú az elektromos veszteségek csökkentése és a hatékony energiaellátás fenntartása. A rugalmas PCB-k segítenek ennek elérésében az áramkör kialakításának optimalizálásával, minimális helyigénnyel.
Egyéni csatlakozási lehetőségek
Az egyoldalas rugalmas NYÁK-ok számos csatlakozóstílussal gyárthatók. Az arany ujjú csatlakozók például megbízható csatlakozásokat biztosítanak, amelyek ellenállnak az ismételt behelyezésnek, így ideálisak moduláris elemekhez vagy eltávolítható érzékelőmodulokhoz.
Egyedi tűfejek vagy forrasztólapok is testreszabhatók az egyes eszközök igényeihez, leegyszerűsítve az antennákkal, kijelzőkkel vagy külső modulokkal való integrációt.
Tartósság napi használatra
Ellenáll a gyakori hajlításnak és kezelésnek
A hordható eszközök állandó mozgásnak vannak kitéve – hajlítanak a csuklójával, nyúlnak járás közben, és csavarodnak, amikor állítja őket. A minőségi egyoldalas rugalmas PCB úgy lett megtervezve, hogy több ezer ilyen ciklust túléljen repedés vagy vezetőképesség elvesztése nélkül.
Hasonlóképpen, az ipari vagy mechanikai környezetben telepített IoT-eszközök vibrálhatnak vagy elmozdulhatnak, így olyan nyomtatott áramköri lapokra van szükség, amelyek elviselik a mechanikai igénybevételt a hosszú élettartam alatt.
Nedvességálló bevonatok a környezetvédelem érdekében
Az izzadság, az eső vagy a páratartalom jelentős veszélyt jelent az elektronikára. Sok egyoldalas rugalmas PCB védőbevonattal vagy tokozással van ellátva, amelyek megvédik az áramköröket a nedvességtől, a portól és még az enyhe vegyszerektől is.
Ez biztosítja, hogy a viselhető eszközök továbbra is működjenek az edzés közbeni izzadtság után is, vagy hogy a kültéri IoT-érzékelők a szezonális időjárási változásokon keresztül is működőképesek maradjanak.
Esetpéldák
Okosórák és Fitness Trackerek
A rugalmas PCB-k lehetővé teszik, hogy az okosórák ultravékonyak legyenek, miközben összetett elektronikát tartalmaznak az egészségügyi mutatók, a GPS és az értesítések nyomon követéséhez. Az egyoldalas rugalmas PCB technológia közvetlen előnye, hogy képesek a csukló alakja körül hajlítani anélkül, hogy merevséget adnának.
Egészségfigyelő tapaszok és hordható orvosi eszközök
A bőrre tapadó eldobható vagy félig állandó egészségügyi monitorok rugalmas PCB-kre támaszkodnak, hogy kényelmesek maradjanak. A páciens mozdulataival természetesen hajlítanak és hajlanak, így biztosítva a pontos adatgyűjtést irritáció nélkül.
Intelligens otthoni és ipari IoT-érzékelők
Legyen szó diszkréten a sarokba szerelt mozgásérzékelőről vagy az ipari berendezésekhez csatlakoztatott rezgésfigyelőről, az egyoldalas, rugalmas PCB-k olyan kompakt kialakítást tesznek lehetővé, amely pontosan a szükséges helyre illeszkedik, kevesebb komponenssel és egyszerűbb összeszereléssel.
Következtetés
Mivel a fogyasztók olyan hordható eszközöket és IoT-eszközöket keresnek, amelyek több funkciót, vékonyabb profilt és egész napos kényelmet kínálnak, a mérnököknek újra kell gondolniuk a tervezés minden aspektusát. Az egyoldalas rugalmas PCB-k hajtják ezt az átalakulást – páratlan rugalmasságot, kisebb súlyt, egyszerűsített elrendezést és a napi használathoz szükséges tartósságot biztosítva. E fejlett PCB-k integrálásával a fejlesztők az elegáns, megbízható és nagy teljesítményű termékek következő generációját építhetik fel.
Ha azt kutatja, hogyan keltheti életre innovatív viselhető vagy IoT-koncepcióját, fontolja meg a HECTACH partnerkapcsolatát. Az egyedi egyoldalas, rugalmas PCB-megoldások terén szerzett mély szakértelemmel a HECTACH segíthet Önnek olyan precíz, egyedi igényeknek megfelelő tervek kialakításában. Látogassa meg webhelyüket, vagy lépjen kapcsolatba közvetlenül, hogy megtudja, hogyan támogathatják személyre szabott PCB-technológiáik a következő áttörést.
