Печатные платы устройств Интернета вещей и носимых устройств должны обеспечивать сверхнизкое энергопотребление, стабильную беспроводную связь и устойчивость к сложным условиям эксплуатации в условиях экстремальных пространственных ограничений. Благодаря инновационным материалам (гибкие/нанопокрытия), модернизации технологических процессов (HDI/LDS) и оптимизации на системном уровне они способны удовлетворить жесткие требования пользователей к портативности, длительному времени автономной работы и бесперебойному подключению.
Основные принципы таковы:
Устройства Интернета вещей и носимые устройства (такие как умные часы, браслеты для мониторинга состояния здоровья, сенсорные узлы и т. д.) должны обеспечивать баланс между миниатюризацией, низким энергопотреблением, беспроводной связью и адаптируемостью к сложным условиям. Ниже перечислены области, на которых мы фокусируемся в процессе производства и сборки:
O Используйте гибкие печатные платы (FPC) или жесткие гибкие платы для удовлетворения требований по изгибу (например, радиус изгиба ремешка умных часов ≤ 3 мм).
Сверхтонкая подложка (толщина ≤ 0,4 мм) в сочетании с технологией HDI (высокоплотные межсоединения), диаметр сквозного отверстия ≤ 0,1 мм, ширина линии/расстояние между ней ≤ 50 мкм.
Используйте компоненты в корпусе 01005 (0,4 мм × 0,2 мм) или корпус на уровне пластины (WLCSP) для достижения плотности интеграции >500 контактов/см².
Интеграция антенн: прямая гравировка антенн (например, Bluetooth/Wi-Fi)
Диапазон частот 2,4 ГГц) на печатных платах с использованием технологии LDS (Laser Direct Molding).
Применение динамической регулировки напряжения (DVFS) и режима глубокого сна со статическим током ≤ 1 мкА (например, устройства с батарейками-таблетками со временем ожидания > 1 года).
O Используйте микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением (например, серии Nordic nRF) и модуль сбора энергии (эффективность преобразования солнечной/кинетической энергии > 15%).
Схема управления зарядкой поддерживает беспроводную зарядку (стандарт Qi), а катушка интегрирована во внутренний слой печатной платы толщиной ≤ 0,2 мм.
Схема защиты литиевой батареи должна соответствовать сертификации UL 2054, а время срабатывания защиты от перезаряда/переразряда должно быть менее 10 мс.
O Согласование импеданса антенны (50 Ом ± 5%) с использованием согласующей цепи типа π или топологии типа T для уменьшения обратных потерь (S11 ＜ -10 дБ).
В радиочастотной проводке используется структура копланарного волновода (CPW), что позволяет избежать пересечения сегментированного опорного слоя и обеспечить целостность сигнала.
Установите проводящую пену или нанокристаллические магнитные экранирующие листы в чувствительных зонах и пройдите испытания на радиационное излучение по стандартам FCC Часть 15B и CE RED.
В линии тактового сигнала для подавления гармонических помех используется змеевиковая проводка или обмотка заземляющим проводом.
Напыляемое наногидрофобное покрытие (угол контакта>150 °) для достижения уровня защиты IP67/IP68 (например, браслеты для плавания).
Разъем оснащен водонепроницаемой резиновой заглушкой или герметизацией с помощью лазерной сварки и прошел испытания в течение 1000 часов при температуре 85 ℃ и влажности 85%.
Плата FPC прошла 100000 испытаний на изгиб (радиус 2 мм, угол 180°), а степень удлинения медной фольги составила более 15%.
Компоненты фиксируются с помощью клея Underfill или УФ-отверждаемого клея с устойчивостью к падению с высоты ≥ 1,5 м (MIL-STD-810G).
Точность поверхностного монтажа SMT составляет ± 25 мкм (требуется 3D SPI-детектор) для предотвращения виртуальной пайки микропаяных соединений.
Используйте технологию селективной сварки, чтобы избежать перегрева и деформации на гибких участках (контроль температуры ± 3 ℃).
Тестирование производительности беспроводной связи: проверка эффективности передачи данных по воздуху (OTA) >40% в микроволновой безэховой камере.
Тест энергопотребления: имитируйте реальные сценарии (например, мониторинг сердечного ритма + передача данных по Bluetooth) с общим энергопотреблением ≤ 10 мВт.
Модуль беспроводной связи должен пройти сертификацию FCC/CE/RoHS и поддерживать несколько диапазонов частот (например, LoRa 868 МГц/915 МГц).
Биосенсоры (например, датчики контроля уровня кислорода в крови) должны соответствовать стандартам ISO 13485 или FDA 21 CFR Часть 820 (носимые устройства медицинского класса).
Интегрируйте аппаратные чипы шифрования (например, ATECC608A), которые поддерживают алгоритмы AES-256/SHA-256 для предотвращения подделки данных.
