柔性印刷電子元件，給車(chē)載元件帶來(lái)不一樣的體驗(yàn)

據(jù)外媒報(bào)道，截止至2030年，電子元件將占到汽車(chē)總成本的50%。然而，在本世紀(jì)初，其占比僅為30%。隨著車(chē)載元件數(shù)量的增多，封裝及重量成為汽車(chē)工程師所要應(yīng)對(duì)的重大問(wèn)題。喬治亞理工學(xué)院的電機(jī)系教授Manos Tentzeris提出了備選的解決方案——全新的柔性電子元件(flexible printed electronics)。

這類(lèi)元件的特點(diǎn)在于：其電路板及電子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)彎曲、折疊、延展，且功能不會(huì)因此而受到影響。制造原理如下：在柔性表面上涂覆導(dǎo)電墨水，借助一款機(jī)械設(shè)備，用于制造柔性印刷元件，進(jìn)而在制成電子系統(tǒng)。

作為柔性電子元件領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士，Manos Tentzeris教授表示：“混合電子(Hybrid electronics)涉及到各類(lèi)電子元件，包括：邏輯元件、內(nèi)存、傳感器、電池、天線及各類(lèi)被動(dòng)元件，制造商可能采用印刷制造技術(shù)或采用組裝的方式將電子元件置于柔性基材(flexible substrates)上。”

Tentzeris補(bǔ)充：“與低成本制造工藝相結(jié)合，柔性混合電子元件將推出全新的產(chǎn)品范式，可用于各類(lèi)汽車(chē)應(yīng)用。”

該類(lèi)元件還可能被用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：“天線、車(chē)身件、駕駛艙、揚(yáng)聲器、安裝結(jié)構(gòu)件及傳感器。此外，柔性電子件還能被并入保險(xiǎn)杠、抬頭顯示器、儀表盤(pán)、座椅、輪胎、車(chē)窗及其他許多汽車(chē)零部件中。”

據(jù)Tentzeris透露，可采用印刷制造技術(shù)，將柔性電子件直接印制到各類(lèi)材質(zhì)或元件表面上，適用的材質(zhì)包括：纖維、玻璃、塑料及木質(zhì)材料，且耐受250℃以上的高溫。

對(duì)汽車(chē)工程師而言，該技術(shù)的另一誘人之處在于能實(shí)現(xiàn)減重(輕量化)。據(jù)Tentzeris透露：“柔性電子元件較傳統(tǒng)的芯片設(shè)備要輕60%-80%。”此外，該類(lèi)元件還擁有其他優(yōu)點(diǎn)，如：印刷電子元件的價(jià)格不算昂貴，可應(yīng)用于由各類(lèi)材質(zhì)制造的大型面板中。

Tentzeris與同事們共同從事柔性電子元件的研發(fā)，如今已長(zhǎng)達(dá)12年之久。他們進(jìn)行了無(wú)數(shù)次的測(cè)試，在不同溫度下對(duì)元件進(jìn)行反復(fù)彎曲、延展及扭動(dòng)，測(cè)試其機(jī)械性能及電子性能的變化。

目前，他們正致力于波音公司提供的研發(fā)項(xiàng)目，旨在創(chuàng)建一款柔性陣天線(flexible array antenna)，未來(lái)或?qū)⒃撎炀€整合到飛機(jī)機(jī)身或汽車(chē)車(chē)身中。

他們還構(gòu)想了各類(lèi)新款汽車(chē)應(yīng)用，如：注塑結(jié)構(gòu)電子件、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏。目前廣船國(guó)際技術(shù)公司(GSI Technologies LLC)及TactoTek Inc兩家公司對(duì)柔性印刷電子元件技術(shù)開(kāi)展了商業(yè)化運(yùn)作。

佛吉亞最近也投資了TactoTek公司，目前正致力于將印刷電路與電子元件集成到注塑塑料件中，制造“智能表面(intelligent surfaces)”產(chǎn)品。

偉世通則在探索新方式，力圖將柔性電子元件整合到其產(chǎn)品中。今年初，偉世通發(fā)布了一款純數(shù)字化儀表盤(pán)，該產(chǎn)品擁有曲面顯示屏，其采用了柔性O(shè)LED技術(shù)。相較于儀表盤(pán)所采用的傳統(tǒng)型的液晶顯示屏，OLED更薄，柔性更強(qiáng)，其運(yùn)行無(wú)需背光燈的支持。