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汽车触控开关的升级版模内电子(IME)技术详解

摘要:艾邦在最近的几次文章全方位的介绍了汽车智能表面的触控开关,以及导电材料的介绍。随着可拉伸导电材料技术的发展,真正的汽车智能表面模内电子技术来的会比我们想象的更加快,IME技术附加值高但是也相对复杂的技术。我们希望通过这篇文章来剖析IME技术本身:介绍IME技术的发展难点,IME技术的实现工艺步骤,举例说明杜邦IME可拉伸材料的清单,为什么做IME也就是他的优点,举例说明杜邦在IME上做的测试结论,最后看看这个世界上都有哪些人在做IME技术的研发。希望通过这个文章让我们关注IME技术的人都能有所了解这个技术。




1. IME技术的难点



著名的导电材料供应商杜邦与知名的行业的IME供应Tactotek共同推进IME的技术发展。通常一个新技术的发展都不会一帆风顺,比如很好的例子就是模内电子(IME)。作为制造复合材料和塑料,PCB和印刷电子技术的混合体,IME在很多方面代表了材料技术和电子产品的集成技术。IME技术有望实现结构电子产品的大批量生产,其中电子电路和功能本身是3D结构的一部分,以节省重量和空间并实现优雅的新设计。IME在很多方面都是成熟的IMD技术的演变 - 在模具装饰中 - 其中成型或其他3D成型方式与电子线路相结合。然而,从IMD到IME的过渡并不是直截了当的,当2D打印的电路形成3D对象时,IME中的功能材料必须经受一次性的显着拉伸事件。对于功能性而非仅仅是图形油墨来说,这是更具挑战性的,因为伸长可以破坏功能,例如,破坏导电油墨中的传导路径。通常需要更高水平的拉伸性。根据粗略的经验法则,20%伸长率是最小的,而在许多情况下60%或更高是优选的。供应商已经寻求通过材料的可拉伸性来区分,因为它简化了工艺开发并提供了更多的设计自由度。所谓的可靠性:功能材料在恶劣的现场条件下也必须可靠。“这一点至关重要,特别是在汽车和类似应用中,”这方面在早期经常被忽视。实际上,著名的IME产品故障和召回都是由不可靠性引起的。在高湿度和高温测试期间,所用材料的性质通常会发生显着变化。包括图形油墨,导电油墨,电介质,透明导电油墨,碳外涂层等。到目前为止,研究最多的功能材料是导电油墨。如今,全球有多家供应商为IME提供导电油墨。金属填充的导电油墨(几乎总是银)代表堆叠中最昂贵和高价值的材料,并且因为它们对传导的变化(例如伸长率)最敏感。其他材料在该方法中也是关键的,特别是也具有一定拉伸性的低温可印刷导电粘合剂。通常,所有功能材料必须彼此相容。这种兼容性至关重要,特别是在成型过程中,并且会显着影响最终性能。甚至沉积材料的顺序也会产生影响。基材也代表了发展和供应机会。由于其良好的可成形性,大多数迄今为止使用聚碳酸酯基材,但现在正在开发特殊的PET。流程趋势:IME工艺涉及在2D可成形基底(例如PC)上印刷和干燥/固化多种功能和图形材料。然后,它涉及在升高的温度下通过热或真空模塑将2D片材转换成3D形状。然后必须在高温下进行包覆成型。



总的来说,IME流程开发很复杂,它需要深入了解材料以及所有工艺步骤。报废率问题是一个持久且特别的挑战,因为缺陷无法修复,因为电子产品是嵌入式的或结构上集成的。因此,缺陷是昂贵的,因为它们浪费了完全形成的装置。一般来说,要走的是一条陡峭的学习曲线。这使得中心或实体需要具备积累的专业知识和专业知识,以缩短开发时间和技术门槛。这也意味着许多传统薄膜开关或其他具有低风险偏好和或紧张现金流的功能性打印机不得不等待行业进一步成熟,然后再投资将其业务发展为IME。随着IME实现更高水平的技术成熟度和模块化,这种演变将越来越不可避免,并将加速发展。


2.IME的一些具体工艺步骤


杜邦在电子墨水方面的进步将可拉伸材料与墨水相结合,为界面设计师带来了新的创作自由,杜邦新型电子墨水可与现有的模内装饰工艺配合使用,无需重新加工。



以下是一个杜邦油墨在IME工艺中的常规应用的参数:



1. 安装组件:这可以在平面上成型之前或使用拾取和成型为3D形状之前完成。

2. 基础材料:杜邦油墨已在一部分PC薄膜上测试了我们的材料,没有一个特别特别。推荐DuPont ME 603用于此应用。

3. 印刷油墨电路:如果在印刷IME材料之前在PC薄膜上印刷图形油墨(装饰)层,则图形油墨层的界面可能比PC更重要。推荐DuPont ME 602用于这些应用。

4. 嵌件成型:当嵌入成型具有LED和电阻器的热成型组件时,假设它们在“嵌件成型”之前已经将包封材料施加到它们上。由于它们已经设计为能够承受无铅焊料温度,因此它们应该能够在嵌件成型的某些情况下耐受温度冲击。

5. 高压成型:ME603的性能取决于设计。如果印刷符号和结构需要更高的精度,高压成型可以提供更高的精度,因为它可以确保更均匀的拉伸。可以使用约160℃的成型温度。

6. 导电粘合剂(ECA):液体ECA在室温下以液体形式施加到使用分配系统的电路垫上。

7. 在通风良好的箱式烤箱或带式/输送炉中干燥。应优化空气流量和萃取率,以确保从糊剂中完全除去溶剂。强劲的气流可能有助于降低干燥温度组合。它还有助于实现最低的印刷电阻。

8. 箱式烘箱中的典型干燥条件是120℃,20分钟,卷到卷120℃,4分钟

9. 焊接SMD元件:将“粘在”电路上的分立部件放在带有液体ECA的电路焊盘上。然后在通风良好的带式干燥器中将整个部件加热至ECA材料的固化温度(对于我们的材料为120℃)给定时间(通常为4分钟)。或者用ECA固化部件可在箱式烘箱中,120℃下进行20分钟。

10. 电路电流:杜邦典型的导电银材料的电阻率规格为~35 mohms / square / mil,这应该用于计算导电迹线的电阻。

11. LED电路:标准小芯片LED偏置在3.3V和~20 mA,0.040“宽的几英寸长的导电迹线将具有<10欧姆的串联电阻

12. 如果应用需要多个这些LED并且相同的亮度是关键的,则可能需要在布局设计中注意以保持迹线的串联电阻相等。

13. 在此阶段不建议使用高电流功能LED(每个> 150 mA),因为扬声器将成为关键因素。PC上的IME电路没有良好的散热片。


3. 杜邦可拉伸银浆在IME模内电子的应用设计




1. ME101专为适用于RFID应用的In Mold Electronic应用而开发。ME101是银导电油墨,能够承受热成型和超模压温度。

2. ME201是碳导电油墨,能够承受热成型和超模压温度。

3. ME602是一种可拉伸的银导体,能够承受热成型和过模塑温度,适用于电容开关应用和互连电路,可实现完全集成的三维功能电子器件。

4. ME603是一种可拉伸的银导体,能够承受热成型和过模塑温度,适用于电容式开关应用和互连电路,可实现完全集成的三维功能电子器件。同样,对于In Mold Electronics来说,优点是导电性更高的银,图形层上的银/显示最少/没有银,直接粘附在聚碳酸酯和图形油墨上,以及热成型和注塑成型后的性能。基材可以是聚碳酸酯

5. ME775是一种溶剂型交叉电介质,能够承受热成型和超模压温度。该组合物旨在用于高伸长率电容开关应用。

6. ME901是一种可拉伸的银导电粘合剂,能够承受热成型和超模压温度。该组合物可用于连接LED并在涂有图形油墨和/或上釉的聚碳酸酯基底上构建电容开关。

例如杜邦ME602导体经受了热成型和注塑成型过程中的强烈拉伸和热量,具有良好的附着力。




4. IME工艺技术的优势


杜邦ME系列浆料可用于构建具有电容式开关和LED照明的真正3D电路,适用于汽车,航空和家用电器。




5. IME工艺的测试报告



6. IME技术供应商清单


这个是小编在谷歌上查找的一份资料,看到一个关于目前IME技术的供应商清单,特此加入这个IME技术文章中来,我们有兴趣的朋友可以通过以下信息网络搜索来了解这些公司目前在IME技术的发展状况,我们诚邀各位加入艾邦这个大平台共同学习以及分享交流,暂时我们很多国内供应商都还在观望阶段,还很少看到国内供应商在布局和投资这个技术,但是我相信也期待在不久的将来会越来越多的公司进入这个领域大显身手。


1.1.

BotFactory

1.2.

Butler Technologies, Inc.

1.3.

Canatu

1.4.

CERADROP

1.5.

Dupont - In-mold electronics

1.6.

Lite-On Mobile

1.7.

MesoScribe Technologies

1.8.

Nagase America Corporation

1.9.

Nascent Objects, Inc

1.10.

nScrypt Inc

1.11.

Optomec

1.12.

Pulse Electronics

1.13.

TactoTek

1.14.

Tangio Printed Electronics

1.15.

Teijin Ltd

1.16.

Voxel8


以上来源外文网站翻译。如有侵权请通知删除 info@aibang360.com


未来汽车内的每一个表面都可以是智能表面,包括门饰板、仪表板、方向盘、天窗模块、照明系统等等,这些表面现已由装饰作用向机电一体化用户界面发展。现在智能表面技术正处于市场导入及成长阶段,发展潜力巨大,如何把智能表面技术做到更好,需要主机厂、方案设计、零部件供应商、材料企业等的共同努力,现艾邦建有汽车智能表面微信群,吉利、比亚迪、长城、长安、东风、延锋、宜兰汽配、宁波华德、温州锦成、科思创、库尔兹、肖特等企业均已加入,欢迎产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。

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