如今小型「物聯網」（IoT）設備無處不在，在方方面面服務著大家的生活。當我們在要求「聲控個人助理」彙報當日排程的同時，我們的鄰居可能正透過遠端方式打開車庫大門。幾年前，沒有人能夠預想到，如今我們實現了家用電器聯網，協助我們輕鬆安排和協調洗衣、烹飪等家務。但是除了像詢問 Amazon Alexa 私人或家務性話題，IoT 的世界還能為我們實現更多。

全球領域的 IoT 發展包括用於個人可穿戴設備、工業機械和醫療保健應用的各種設備。這些設備將在不斷改進和增加其功能的同時，變得更小、更輕、更快。利用現有設計技術以及尋找新的設計解決方案來製造這些設備的壓力都在增大，這便使得 PCB 設計人員成為這一不斷增長領域的核心。讓我們來看看 IoT 領域設計存在的挑戰，以及 PCB 設計人員為應對這些挑戰而需要達到的新技術水準。

PCB 和 IoT：更小、更輕、更快

每天都有 IoT 設備的新應用出現。大家已經瞭解智慧手錶和其他與互聯網相連的常見設備，但還有其他一些非常見設備：包括救生設備，如監控和報告生命統計資料的健康相關產品，或自動化無人機等設備。

以上設備都迫切地需要不斷提高性能，增加功率和範圍，同時減小尺寸。設計這些設備無論對 PCB 設計人員的技能，還是新設計技術而言，都具有較高的要求。

舉例而言，智慧手錶的設計需要將大量電路封裝在一個非常小的空間內。而明顯的設備元件——顯示器、電池和感測器，已經佔據了大部分空間。此外，智慧手錶還需要 CPU、記憶體、圖形處理和無線電路。

其中大多都可以安裝在 IoT 設備設計中的系統單晶片（SoC）元件上，但仍有許多元件需要封裝。智慧手錶這類可穿戴 IoT 設備需要足夠輕量，從而在增加其功能的同時，不會增加其所有者的佩戴負擔。

在 IoT 設計中實現更小、更輕、更快的目標將要求 PCB 設計人員更多地使用先進的設計技術：包括 高密度互連（HDI）設計方法、嵌入式元件和緊湊型元件，如多晶片模組（MCM）和三維積體電路（3D-IC）。已在 IoT 設備設計中變得至關重要的另一個設計領域是使用 軟性 PCB。

IoT PCB 中的軟性設計

隨著 IoT 設備的需求迫使 PCB 設計人員在更小的空間中安裝更多的電路，對標準 FR-4 以外的基板材料的需求變得顯著。軟性設計並不是新技術，PCB 軟性基板的優勢正迅速證明其是 IoT 設備中一些固有設計問題的最佳解決方案。

例如，所有 PCB 元件和感測器都可以構建在一個軟性 PCB 上，而非採用標準的 PCB、透過複雜線束連接感測器。這最大限度地減少了 IoT 設備所需的單板數量，消除了線束使用的相關問題，並允許折疊並精確地將電路安裝到設備中。

採用 HDI 技術的軟性 PCB 將提高 IoT 設備中 PCB 的性能和可靠性。在 HDI 設計中，元件和走線的佈線可以更緊密，並且透過使用軟性材料，所有元件和電路可以位於一個 PCB 上。這種技術組合在有助於提高訊號品質的同時可降低功耗和熱應力，進而實現更穩健的設計。

IoT 的 PCB 設計，使世界變得更為有趣

隨著先進的設計原則——如 HDI 設計過程和軟性 PCB 材料，在 IoT 設備中愈發普遍，PCB 設計人員會發現他們將最終進行產品的整體設計，而非傳統的多個獨立單板設計方式。隨著訊號完整性、熱管理、設計形式和設計配合比以往任何時候都更加重要，PCB 設計人員將需與機械設計人員協同工作。

PCB 設計人員不僅需要考慮複雜高速電氣設計的需求，還需要考慮這些電路對小型 IoT 設備的非常規機械配置的影響。在這種情況下，軟性設計具有獨到的真正優勢，PCB 設計人員必須像設計電氣約束一樣設計設備的機械約束。

這些都需要最先進的 PCB 設計工具來進行模擬和分析，同時兼具 HDI 和軟性 PCB 設計能力。

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原文出處

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