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提升封装+轻量化 柔性印刷电子元件诞生

   截止至2030年,电子元件将占到汽车总成本的50%。然而,在本世纪初,其占比仅为30%。随着车载元件数量的增多,封装及重量成为汽车工程师所要应对的重大问题。乔治亚理工学院的电机系教授Manos Tentzeris提出了备选的解决方案——全新的柔性电子元件(flexible printed electronics)。

 
  这类元件的特点在于:其电路板及电子系统可实现弯曲、折叠、延展,且功能不会因此而受到影响。制造原理如下:在柔性表面上涂覆导电墨水,借助一款机械设备,用于制造柔性印刷元件,进而在制成电子系统。
 
  作为柔性电子元件领域的专业人士,Manos Tentzeris教授表示:“混合电子(Hybrid electronics)涉及到各类电子元件,包括:逻辑元件、内存、传感器、电池、天线及各类被动元件,制造商可能采用印刷制造技术或采用组装的方式将电子元件置于柔性基材(flexible substrates)上。”
 
  Tentzeris补充:“与低成本制造工艺相结合,柔性混合电子元件将推出全新的产品范式,可用于各类汽车应用。”
 
  该类元件还可能被用于以下应用领域:“天线、车身件、驾驶舱、扬声器、安装结构件及传感器。此外,柔性电子件还能被并入保险杠、抬头显示器、仪表盘、座椅、轮胎、车窗及其他许多汽车零部件中。”
 
  据Tentzeris透露,可采用印刷制造技术,将柔性电子件直接印制到各类材质或元件表面上,适用的材质包括:纤维、玻璃、塑料及木质材料,且耐受250℃以上的高温。
 
  对汽车工程师而言,该技术的另一诱人之处在于能实现减重(轻量化)。据Tentzeris透露:“柔性电子元件较传统的芯片设备要轻60%-80%。”此外,该类元件还拥有其他优点,如:印刷电子元件的价格不算昂贵,可应用于由各类材质制造的大型面板中。
 
  Tentzeris与同事们共同从事柔性电子元件的研发,如今已长达12年之久。他们进行了无数次的测试,在不同温度下对元件进行反复弯曲、延展及扭动,测试其机械性能及电子性能的变化。
 
  目前,他们正致力于波音公司提供的研发项目,旨在创建一款柔性阵天线(flexible array antenna),未来或将该天线整合到飞机机身或汽车车身中。
 
  他们还构想了各类新款汽车应用,如:注塑结构电子件、有机发光二极管(OLED)显示屏。目前广船国际技术公司(GSI Technologies LLC)及TactoTek Inc两家公司对柔性印刷电子元件技术开展了商业化运作。
 
  佛吉亚最近也投资了TactoTek公司,目前正致力于将印刷电路与电子元件集成到注塑塑料件中,制造“智能表面(intelligent surfaces)”产品。
 
  伟世通则在探索新方式,力图将柔性电子元件整合到其产品中。今年初,伟世通发布了一款纯数字化仪表盘,该产品拥有曲面显示屏,其采用了柔性OLED技术。相较于仪表盘所采用的传统型的液晶显示屏,OLED更薄,柔性更强,其运行无需背光灯的支持。
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