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东芝积极评估万亿节点引擎物联网开放平台的无焊连接器技术

2021年6月23日

东芝电子元件及存储装置株式会社

东京——东芝电子元件及存储装置株式会社(以下简称“东芝”)开发了两种连接器技术,可以轻松实现物联网节点的无焊接组装,这对于实现开源物联网平台——万亿节点引擎尤为至关重要。对连接器的测试也已获得了积极的评价。东芝将继续深入开发这两种连接器技术,并将其用于东芝电机控制驱动IC的演示单元。

物联网(IoT)的未来预计不仅将由开发物联网设备的工业类专业工程师所推动,也将由创建物联网设备以处理各种任务的非工程师推动。为实现这一目标,需创建一个物联网开发平台,该平台允许个人快速轻松地实现其想法理念并创建物联网原型,并支持开发小型、低功耗的物联网传感器节点,这些节点可被定制以满足各种功能和应用需求。东芝和东京大学目前正在评估将万亿节点引擎用于开放物联网平台,目前已发现其在易用性方面具有较突出优势。

当前,需克服的一个显著挑战是物联网节点的进一步小型化,特别是在连接器方面。常规连接器体积相对较大,需专业人士进行精确焊接。如果物联网系统连接至印刷电路板(PCB)和电机,则PCB和电机之间需要架设线束。线束和PCB之间的连接需使用8mm高的接线端子,这对于物联网(IoT)平台来说体积太大了。

东芝开发了使用两种连接器技术的裸线连接机制(BWCM)。第一种连接器技术采用独创的U形塑料支架结构,用于对齐PCB上的导线。导线则借助由橡胶垫和塑料盖构成的第二种连接器技术固定在焊盘上;目前的盖子是由金属制成。BWCM实现了无需任何焊接的小型化导线连接,在PCB上的高度仅为2mm,比传统接线端子大为缩小。东芝对导线和PCB之间固定强度的研究表明,其拉伸力超过3N,足够稳定且适合实际使用。

东芝已制作了试用型Leaf PCB(专门为万亿节点引擎开发的PCB),并制作了物联网系统样本,以评估Leaf PCB上橡胶连接器的强度。相关可靠性测试,包括了高温和高湿度测试,从而确认了橡胶连接器的可靠性和稳定性。

这两种连接技术是通过东芝的半导体和硬盘封装技术、系统LSI信号连接技术和物联网系统设计技术,以及东京大学在低功耗物联网系统电子和设计技术的研究实现的。

这些技术的详细信息已在2021年美国电气和电子工程师协会(IEEE)第71届电子元件和技术会议(ECTC 2021)上进行了报道,该会议是在线举行的有关微电子封装、元件和系统技术的国际会议。

在对这些技术的评估过程中,东芝使用了新能源和工业技术开发组织资助项目的研究成果。

采用新连接技术的物联网模块示例

采用新连接技术的物联网模块示例

尺寸通常为2cmx2cm。该模块由传感器leaf PCB、微控制器leaf PCB、Bluetooth® leaf PCB和电池(CR2032)leaf PCB组成。

橡胶连接器组件

橡胶连接器组件

电机控制PCB和电机之间的导线连接器示例

电机控制PCB和电机之间的导线连接器示例

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