PCBとIoTのガイド

「第4次産業革命」や「情報社会のインフラ」などのニックネームで、モノのインターネット（IoT）は、ドットコムの誕生以来、最も重要な動きに成長しました。 IoTの効果は、テクノロジーと日常生活のフレームワークに深く織り込まれています。

多くの消費者が気付いていないかもしれないのは、モノのインターネットPCBが日常のテクノロジーへのIoT浸透の最前線にあり、同様に、IoTがPCBの設計と製造の変化に不可欠な役割を果たしていることです。より多くのIoTデバイスの需要が高まるにつれ、IoTとFlexおよびHDI PCB間の相互接続を理解することは、PCB設計者にとってますます重要になっています。

IoTとは何ですか？

モノのインターネットは、IPネットワークに接続するPC以外のデバイスの作成によってもたらされる、物理的な世界とデジタルの世界の間のクロスオーバーです。スマートフォンはIoTの最も顕著な例かもしれませんが、最近では、家電製品やユーティリティを制御するためのアプリの開発や、データアクセス可能なウェアラブル技術や車両の導入により、IoTの可能性は無限に広がっています。

家庭用電化製品が最初に頭に浮かぶイノベーションかもしれませんが、製造、運輸、ヘルスケア業界は、IoT革命の指揮下で個人の自動車や電子機器でさえもトップに立っています。そのため、これらの大規模産業には、グローバル規模でプロセスを合理化するための柔軟性と高速接続を提供する革新的なPCB設計が必要です。

IoTによって駆動されるPCBアプリケーション

PCBは、電子デバイスがスマートホームアプリケーションや車のダッシュボードのモバイル画面に見られるIoT機能を提供できるようにする中心的な役割を果たしますが、IoTは、PCBの設計とアプリケーションにも影響を与え、次のようなインターネットの新しい使用方法に対する需要の高まりに対応しています。

自動車や家庭用ユーティリティのセンサーとカメラにより、より高いレベルの効率、利便性、セキュリティを提供します。
データをリモートで分析できるフィットネストラッカー。
タブレットやさらに小型のスマートデバイスから管理できる、さまざまな部屋のカスタムムードを作成する色相を変える電球。
ショッピングセンターや遊園地のグリッドレイアウト。消費者のルートを監視して、小売業者と顧客の両方にカスタマイズされた販売機会を提供します。

PCBを使用すると、列車の到着時刻やメンテナンスの必要性を監視して信頼性の高い輸送スケジュールを作成したり、衛星を介してリアルタイムの交通状況を追跡したりして、車のダッシュボードをナビゲートする個人用GPSを最適化するなど、ほぼすべての新しいアイデアを実現できます。医療機器やウェアラブルでは、あらゆる形状や高密度にフィットする柔軟性を提供するPCBフォームの設計を変更せずに、小さなスペースを高電力機能で満たすことができなければ、IoTは現在ほど達成できず、将来も有望です。

FlexおよびHDIPCBのIoTの機会

コンピュータの形状とサイズが必要な内部コンポーネントの構造に依存していた時代は終わりました。現在、業界は、どのような形態であっても同じように機能する最適なIoT製品を作成することに重点を置いています。この方法論の変更を反映するために、内部回路を再考することが重要になっています。

新しいフォームの機能と持続可能性については、プリンテッドエレクトロニクスが、洗練された製造を可能にする道を切り開いています。 Flex PCBと高密度相互接続（HDI）PCBは、設計の自由度を提供し、ますます厳しくなる回路基板スペースでの高電力需要に対応し、過酷な環境と一定のデバイスストレスに適しており、高い銅引張強度を提供します。

フレックスプリント回路基板とIoTの利点

フレックスPCBを導入すると、より剛性の高い従来のPCBで見られる可能性のある設計上の制限が大幅に軽減されます。柔軟なボード構造は、私たちの電子機器がとることができる形や形に革命をもたらすだけでなく、フレックスPCBの有益な機能のおかげで、コストとエラーを減らすことができます。 IoTに焦点を当てた設計に適したフレックスPCBの最高の属性には、次のものがあります。

小さいサイズ： リジッドPCBの大部分は設計の自由度を制限しますが、製品内により多くのスペースを必要とする傾向があります。フレックスPCBは、占有する体積を減らすことで、パフォーマンス機能を損なうことなく、マイク、衛星、バッテリーなどのコンポーネントをすべて小さなパッケージに収めることができます。薄い部品により、フレックスPCBはより高密度の回路をサポートすることもできます。
軽量： スペースの占有率が低くなると、最大95％の軽量化も実現します。軽量の内部コンポーネントのオプションにより、IoTデバイスは、繊細な外科用機器やウェアラブル補聴器など、あらゆる種類の用途や環境ではるかに用途が広くなります。
より大きな抵抗： フレックスPCB材料は、耐久性のレベルが向上し、衝撃や振動によって引き起こされる応力に対する耐性が向上します。 IoT PCBの使用が拡大している産業環境では、フレックスPCBはより過酷な条件に耐えることができます。同様に、フィットネストラッカーなどのデバイスを使用すると、フレックスPCBは、定期的な動き、体温、湿度によって引き起こされるエラーに耐えることができます。
より明確な配線ルート： フレックスPCBは、機械的なコネクタを排除することで配線方法を簡素化します。たとえば、車のボンネットの下にあるメカニックの複雑さをIoT機能でどのように改善できるかを想像すると、この簡素化された配線は貴重な資産になります。

フレックスPCBが回路コネクタとして使用する柔軟な材料は、モバイルデバイスと可動部品の可能性の世界を開き、幅広いIoTの取り組みのための素晴らしいツールになります。フレキシブルプリント回路基板の新規性があなたとあなたの会社の目前に迫っている場合は、業界に最適なフレキシブルPCB材料と製造見積もりについて、MCLに回答してください。

フレックスPCBによって可能になったより小さなスペースに対応するために、HDI PCBは、最適な回路パフォーマンスのために最高のボード密度を提供するためにここにあります。

高密度相互接続PCBとIoTのメリット

今日のパーソナルエレクトロニクスに見られる小型パッケージ設計の最前線として、高密度相互接続（HDI）PCBは不可欠なツールです。設計者と製造業者は、IoTの全体像に正面から向き合うときに、速度と信頼性など、これらのボードの利点を考慮する必要があります。 IoTに照らしてHDIPCBの最適な側面には、次のものがあります。

サイズと重量を削減しました。 HDI PCBは、コンポーネントの配置が密集していることで知られています。それらは、積み重ねられたマイクロビアやボードスペースの節約に役立つその他の機能のおかげで、より小さなトレース幅と優れた配線密度が特徴です。ボードが小さいほど使用回数が多く、IoTの絶え間なく変化する戦略での使用に最適です。
よりクリーンなサーキットルート。 HDIボードは、回路の密集した部分を滑らかにするブラインドまたは埋め込みビアとマイクロビアのおかげで、多様なルーティングオプションを提供します。さらに、設計者はスルーホールをマイクロビアに置き換えることができます。これにより、コンポーネント間の距離が短くなり、シグナルインテグリティが向上します。小さなスペースで最高のパフォーマンスを発揮するため、HDIPCBはIoTの最適化に不可欠です。
費用対効果の向上。 より高いエネルギー効率と階層化の必要性の減少は、実装と生産の両方でより費用効果の高い製品につながります。サイズが小さいため、使用する材料を減らして機能的なボードを作成することもできます。

HDIボードの最も頻繁な使用には、ミニチュアサイズの利点と、スマートIoTデバイスを作成するための信頼性の利点が含まれていました。それらの回路の密度は、それらの製造において非常に細心の注意を払う必要があるため、HDIPCBについて経験豊富なサプライヤーのみを信頼したいと思うことを意味する可能性があります。

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FlexとHDIの手法を組み合わせるIoTの可能性

業界のリーダーは、フレックス戦略とHDI戦略を組み合わせて、最も効率的で魅力的なデザインを作成することに重点を置いています。これらの方法の利点には、高い銅の引張強度、過酷な環境に適した電子機器の作成、信号品質の向上、熱応力の低減などがあります。

IoTには、より小さなデバイスをさまざまな用途に適応させる機能が必要であるため、フレックスPCBとHDIPCBの両方のサイズの自由度が不可欠です。次のIoT設計に最適なPCBを構成する際は、IoT PCB設計要件の範囲をブラッシュアップして、最高のパフォーマンスを確保することを忘れないでください。

モノのインターネットのPCB設計要件

IoTにより、設計者はこれまで直面したことのない質問をするようになります。消費者が電子機器とどのように相互作用するかを考えるのではなく、従来の技術のないアイテムとどのように相互作用するかを評価することがますます標準になりつつあります。このように、PCB設計へのアプローチは変化しており、家庭用製品がIoTデバイスになる需要が高まるにつれ、信頼性と組み立てエラーを最小限に抑えることがこれまで以上に重要になっています。

IoTPCB設計プロセスの変更

IoTに最適化された製品を作成するプロセスは、新しいフォームの可能性を評価することから始まり、そこからPCBの材料とレイアウトを選択するフェーズに移行します。製品設計フロー全体を通して、完成した製品に組み立てるための要件を考慮する必要があります。

IoTの最も業界を揺るがす側面の1つは、機械と電子の間、製品自体とそのPCBフォームの間のクロスオーバーです。設計プロセス全体を通してのPCB設計者、機械設計者、および電気技術者間のコラボレーションは、以前の組立ラインのエミュレート手順から逸脱して、はるかに関連性の高いトピックになりつつあります。

IoTPCB設計のヒントと推奨事項

IoTに最適なPCBを設計する場合、特に注意を払うべきいくつかの重要な設計領域があります。これらの領域の一部と、IoTで使用するためにPCBを可能な限り完璧にするためのヒントを次に示します。

サイズ要件。 小さなデバイスはますます小さくなっています。 PCB設計者は、トラック、ビア、およびコンポーネントの戦略的な配置に余分なボードレイアウトスペースを持たなくなりました。現在、小さな領域での適切な機能と柔軟性は、HDIとリジッドフレックスボードによってのみ可能になっています。そして、これらの小さなフォームでは、すべてのIoT製品設計者が設計段階の最初から同じページにいることを確認することがこれまで以上に重要になっています。
製品のフィッティング。 PCBのサイズに加えて、十分な仮想プロトタイピングを実行して、設計の形状を目的のIoTフォームに簡単に組み込むことができるようにする必要があります。 IoTの回路は、多くの場合、最高の機能を実現するために従来とは異なる材料に適合させる必要があり、設計で予期していなかったメッシュまたはプラスチックコンポーネントを選択する場合があります。
人体への適応。 最適化するために徹底的なシミュレーションテストを必要とするもう1つの品質セットは、人体の温度、湿度、および絶え間ない動きによって影響を受ける可能性のあるメカニズムです。当然、これは、意図した最終的なIoT製品がウェアラブルであるか、人間の皮膚に接触する場合にのみ発生します。熱の影響に細心の注意を払い、必要に応じて十分な冷却ができる設計を目指してください。
消費電力。 IoTは、これらのデバイスがネットワークと常に通信しているため、可能な限り、バッテリー寿命の延長と電力の整合性に重点を置く必要があります。製品全体が適切な範囲の電力消費を維持できるように、PCB上の個々の回路ブロック内でエネルギー使用量を厳格な予算に抑える必要があります。重要なのは、電力消費を正確に計画し、送信および待機電力状態を含むPCBのさまざまなタスクサイクルを徹底的にテストして計画をフォローアップすることです。

信頼性基準。 電子機器の信頼性に関する業界の規範は一貫して進歩しています。たとえば、フレキシブル回路基板には、変化する応力や環境の中で割れないように十分な信頼性を確保することに関連するさまざまな「すべきこととすべきでないこと」があります。消費者は、デバイスが動作可能であり、長期間にわたって正確であり続けることを確認したいと考えています。設計者は、無数の潜在的な条件に耐える製品を作成することを望んでいるため、多くの人がシミュレーションソフトウェアを使用して設計をテストしています。
ワイヤレス接続。 インターネットはIoTの名の下にあり、インターネットにアクセスできることは、あらゆるIoTPCBのコア要件です。周囲のデータを収集して送信するには、適切なワイヤレスモジュールとRF回路コンポーネントをインストールする必要があります。適切な部品を選択するには、消費電力、ネットワークの範囲と速度、およびセキュリティのニーズを念頭に置いておく必要があります。

製品の他の設計者との適切なコミュニケーションと慎重なテストにより、設計を完成させる前に、多くの時間を塹壕で過ごすことができます。ただし、IoTとその重要な機能に対する高い需要により、さまざまな変化する状況でPCBの耐久性と信頼性を確保したことを後悔することはありません。

IoT向けPCB設計の未来

IoTのPCB設計が、業界の成長と拡大に伴い、より個別化されるのか、それとも標準化されるのかについては疑問があります。すべてのIoTデバイスには独自の特性がありますが、同じ設計プロトコルの多くを何度も繰り返し組み合わせて一致させる傾向がおそらく高いことを示唆する共通の要件があります。

IoTは、PCB業界に無数の新しい課題と取り組みを提供します。現在、この2つが相互作用し続け、電気と機械の境界線を曖昧にし、時間の経過とともにさらに小型の高性能ミニコンピューターを作成する方法の始まりを目の当たりにしています。需要は今後も増加すると予測されており、これらのデバイスは、テクノロジーに満ちたパワーとイノベーションの無限の未来へと私たちを導く可能性があります。

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Millennium Circuits Limitedでは、毎回最高のPCBを印刷し、お客様が潜在能力を発揮できるように努めています。最高品質のフレックスPCBを提供することでIoTの範囲を拡大することから、HDIボードで最高のパフォーマンスを提供することまで、私たちが最善を尽くしていることを常に信頼できます。

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