Мировой рынок носимых устройств и устройств IoT (Интернета вещей) переживает бум. От умных часов, отслеживающих частоту сердечных сокращений, до удаленных датчиков, контролирующих промышленные системы, — спрос на компактные, интеллектуальные и подключенные к сети технологии продолжает расти ошеломляющими темпами.
За этими изящными, легкими и высокофункциональными устройствами скрывается сложный мир инженерных задач. Потребители ожидают, что носимые устройства будут тонкими, удобными для ношения в течение всего дня и достаточно прочными, чтобы выдерживать повседневную жизнь. Устройства Интернета вещей, независимо от того, используются ли они в «умных домах» или в суровых промышленных условиях, должны вписываться в различные пространства, обеспечивая при этом надежную работу.
В основе решения этих задач лежит односторонняя гибкая печатная плата — инновационная печатная плата, сочетающая в себе механическую гибкость, электрическую надежность и удивительно тонкий профиль. В отличие от традиционных жестких печатных плат, эти платы могут сгибаться, скручиваться и принимать изогнутые или неправильные формы, что позволяет создавать конструкции следующего поколения, которые в противном случае были бы невозможны.
Преимущества односторонних гибких печатных плат в носимых устройствах и IoT
Ультратонкий профиль, уменьшающий объем
Ключевое требование к носимым устройствам — минимальный размер и вес. Будь то умные часы на запястье, пластырь на груди или слуховой аппарат, цель состоит в том, чтобы пользователь едва заметил их присутствие.
Односторонние гибкие печатные платы имеют проводящую схему только на одной стороне гибкой подложки, обычно изготовленной из полиимида или аналогичных материалов. В результате такой конструкции получается исключительно тонкая доска, часто толщиной всего лишь доли миллиметра. По сравнению с многослойными или жесткими печатными платами это значительно уменьшает объем, позволяя размещать печатную плату в сверхтонких корпусах.
Для носимых устройств, таких как браслеты и интеллектуальный текстиль, это означает, что электроника может быть легко интегрирована, не создавая жестких или неудобных зон. В слуховых аппаратах он позволяет объединить расширенные возможности обработки сигналов и беспроводные функции в крошечном незаметном устройстве.
Легкие материалы повышают комфорт
В гибких печатных платах используются легкие подложки и тонкие медные проводники, что практически не добавляет устройству заметного веса. Это критически важно для носимых устройств, где каждый грамм имеет значение. Уменьшенная масса не только повышает комфорт, но и сводит к минимуму механические нагрузки на устройство во время движения, что помогает увеличить срок службы изделия.
В приложениях IoT легкие печатные платы уменьшают общий вес устройства, что важно для датчиков, установленных на стенах, потолках или движущихся машинах.
Возможность сгибать, скручивать или огибать изогнутые поверхности.
Определяющим преимуществом гибких печатных плат является их способность сгибаться. Односторонние гибкие печатные платы идут дальше, имея только один слой проводящих дорожек, что повышает их способность сгибаться или изгибаться без растрескивания.
Для носимых устройств это означает, что схема может повторять естественные изгибы человеческого тела. Умные ткани могут вплетать гибкую печатную плату в сам материал, а пластыри для здоровья могут включать в себя схемы, которые растягиваются и прилегают к коже.
В устройствах Интернета вещей такая гибкость позволяет печатным платам размещаться вокруг двигателей, труб или внутри корпусов нестандартной формы, открывая новые возможности проектирования, выходящие за рамки ограничений плоских жестких плат.
Упрощение архитектуры компактного устройства
Уменьшение внутренней проводки
Традиционные электронные сборки часто требуют соединения отдельных жестких плат с помощью проводов или разъемов, особенно при установке в трехмерные корпуса. Каждый провод увеличивает сложность, вес и потенциальную точку отказа.
При использовании односторонних гибких печатных плат дорожки печатаются непосредственно на гибкой подложке, что устраняет необходимость в прокладке обширной проводки. Это не только снижает вес, но также сводит к минимуму потери сигнала и помехи, поскольку требуется управлять меньшим количеством соединений.
Включение 3D-макетов внутри небольших корпусов
Поскольку гибкие печатные платы могут сгибаться и складываться, они позволяют инженерам создавать инновационные трехмерные электронные сборки. Например, одна гибкая печатная плата может проходить через разные уровни корпуса умных часов, соединяя батарею, дисплей, датчики и антенны без отдельных плат или кабелей.
Эта возможность неоценима для устройств Интернета вещей, которые должны иметь необычную форму — представьте себе интеллектуальный датчик, который наматывается на трубу, или небольшой промышленный монитор, который должен помещаться внутри изогнутого корпуса.
Снижение сложности сборки
Интегрируя несколько функций схемы в один гибкий слой, производители упрощают сборку. Меньшее количество паяных соединений и межсоединений означает сокращение времени и стоимости сборки. Это также повышает надежность за счет уменьшения количества потенциальных точек отказа.
Результат? Более надежные устройства, сохраняющие высокую производительность даже после многих лет использования.
Поддержка расширенных функций
Схемы высокой плотности, поддерживающие датчики, беспроводные модули и батареи
Односторонние гибкие печатные платы не только тонкие и гибкие — они также поддерживают плотную компоновку схем. Дизайнеры могут проложить множество тонких следов по гибкой поверхности, упаковав их в сложную электронику, такую как микроконтроллеры, датчики, модули Bluetooth или Wi-Fi, а также системы управления питанием.
Это важно для носимых устройств, где пользователи ожидают, что небольшие устройства будут предоставлять расширенные функции, такие как биометрическое отслеживание, беспроводная связь и длительное время автономной работы.
Поддержание целостности сигнала и энергоэффективности
Хорошо спроектированная односторонняя гибкая печатная плата сводит к минимуму электромагнитные помехи и поддерживает стабильные сигналы даже в условиях ограниченного пространства. Настраивая ширину и расстояние между дорожками, разработчики обеспечивают чистое распространение высокочастотных или чувствительных аналоговых сигналов по плате.
Для портативных датчиков Интернета вещей, работающих на небольших батареях, критически важно снизить электрические потери и поддерживать эффективную подачу энергии. Гибкие печатные платы помогают добиться этого за счет оптимизации конструкции схемы при минимальной занимаемой площади.
Параметры пользовательского соединителя
Односторонние гибкие печатные платы могут производиться с различными типами разъемов. Например, разъемы с золотыми пальцами обеспечивают надежные соединения, выдерживающие многократные вставки, что делает их идеальными для модульных батарей или съемных сенсорных модулей.
Пользовательские разъемы контактов или площадки для пайки также могут быть адаптированы в соответствии с потребностями каждого устройства, что упрощает интеграцию с антеннами, дисплеями или внешними модулями.
Долговечность для ежедневного использования
Выдерживать частые изгибы и манипуляции
Носимые устройства подвержены постоянному движению — они сгибаются вместе с вашим запястьем, растягиваются при ходьбе и поворачиваются, когда вы их регулируете. Качественная односторонняя гибкая печатная плата рассчитана на тысячи таких циклов без растрескивания и потери проводимости.
Аналогичным образом, устройства IoT, установленные в промышленных или механических средах, могут вибрировать или смещаться, поэтому требуются печатные платы, которые выдерживают механические нагрузки в течение длительного срока службы.
Влагостойкие покрытия для защиты окружающей среды
Пот, дождь или влажность представляют значительную угрозу для электроники. Многие односторонние гибкие печатные платы имеют защитное покрытие или герметик, защищающий схемы от влаги, пыли и даже слабых химикатов.
Это гарантирует, что носимые устройства продолжат работать даже после воздействия пота во время тренировки, а наружные датчики Интернета вещей сохранят функциональность даже при сезонных изменениях погоды.
Примеры случаев
Умные часы и фитнес-трекеры
Гибкие печатные платы позволяют умным часам быть ультратонкими, сохраняя при этом сложную электронику для отслеживания показателей здоровья, GPS и уведомлений. Их способность сгибаться по форме запястья, не добавляя жесткости, является прямым преимуществом технологии односторонней гибкой печатной платы.
Патчи для мониторинга здоровья и носимые медицинские устройства
Одноразовые или полупостоянные мониторы здоровья, которые прикрепляются к коже, обеспечивают удобство использования гибких печатных плат. Они естественным образом сгибаются и изгибаются в соответствии с движениями пациента, обеспечивая точный сбор данных без раздражения.
Умный дом и промышленные датчики Интернета вещей
Будь то датчик движения, незаметно установленный в углу, или монитор вибрации, прикрепленный к промышленному оборудованию, односторонние гибкие печатные платы позволяют создавать компактные конструкции, которые подходят именно там, где это необходимо, с меньшим количеством компонентов и более простой сборкой.
Заключение
Поскольку потребители ищут носимые устройства и устройства Интернета вещей, которые предлагают больше функций, более тонкий профиль и комфорт в течение всего дня, инженеры должны переосмыслить каждый аспект дизайна. Движущей силой этой трансформации являются односторонние гибкие печатные платы, обеспечивающие беспрецедентную гибкость, уменьшенный вес, упрощенную компоновку и долговечность, необходимую для ежедневного использования. Интегрируя эти передовые печатные платы, разработчики могут создавать элегантные, надежные и высокопроизводительные продукты следующего поколения.
Если вы ищете, как воплотить в жизнь свою инновационную концепцию носимых устройств или Интернета вещей, рассмотрите возможность сотрудничества с HECTACH. Обладая глубоким опытом в разработке индивидуальных односторонних гибких печатных плат, HECTACH может помочь вам создать точные конструкции, соответствующие вашим уникальным потребностям. Посетите их веб-сайт или свяжитесь напрямую, чтобы узнать, как их адаптированные технологии печатных плат могут способствовать вашему следующему прорыву.
