柔性印刷型LED解析

現(xiàn)在大街上隨處可見的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈，處處可見LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個角落。全球的 LED 照明市場正處于不斷擴張的時期，推動著成本持續(xù)下降，并且也在刺激著需求。

據(jù) HIS Technology 預(yù)計，截至 2020 年為止，LED 照明將占整個照明市場的 27% 以上。預(yù)計 LED 照明功率激勵器及用品的出貨量至 2020 年將達到每年 45 億臺的規(guī)模。商業(yè)和零售市場上的中等功率激勵器將占約 53% 的出貨量，其次則是低功率激勵器，約占 45%。較低的價格點有助于為創(chuàng)新的新型 LED 設(shè)計鋪平道路。與此同時，流明輸出和熱特性也在持續(xù)的改善，使 LED 成為眾多行業(yè)中應(yīng)用的一項高價值的替代技術(shù)。制造商們必須能夠開發(fā)出新型的定制解決方案，滿足飛速變化的市場需求及監(jiān)管要求，而同時仍能具有價格上的競爭力。

當前技術(shù)

無論對于剛性 (PCB) 還是柔性 (FPC) 的形式來說，蝕刻銅電路都是電子學(xué)上的基礎(chǔ)技術(shù)。這兩種版本都通過一種減成法制作而成，這種方法從粘結(jié)到銅片上的一塊介電片開始。首先對所需的導(dǎo)電通路進行遮蔽，然后以化學(xué)方法蝕刻掉所有不需要的銅金屬，最后只留下所需的電路圖案。在大多數(shù)情況下，去除掉的銅要比實際上留在電路上的多得多。由于很多采用的都是濕法化學(xué)工藝，生產(chǎn)設(shè)備都需要配備廢水處理系統(tǒng)。

以印刷電路板為基礎(chǔ)的電路具有出色的機械完整性，使用壽命較長，而其厚度與剛性則使其無法理想的用于厚度很薄、柔性更高的接口封裝。設(shè)計人員被局限在兩個維度上，這樣便在很大程度上限制了設(shè)計的靈活性，這一情況在眾多電子設(shè)備尺寸不斷縮小的情況下尤為明顯。一般情況下，一塊電路板需要強度較高的機械外殼，而這就會增加重量。FPC 能夠彎曲，可以充分利用三維空間，同時還可以使用焊接的組件。盡管這樣可以改善封裝的靈活性，F(xiàn)PC 與 PCB 相比則成本要高得多。

導(dǎo)電墨水、基板材料和制造工藝的穩(wěn)步前進，使得在包括聚酯 (PET) 在內(nèi)的一系列材料上制作在機械上具有柔性的電路成為可能。PET 的價格較低，可以作為剛性的 FR4 的一種柔性基板替代產(chǎn)品，并且與柔性聚酰亞胺電路相比具有更高的性價比。

印刷型 LED 銀電路

通過采用一系列高速印刷方法，印刷型電子解決方案在很多應(yīng)用中可以提供出色的性能，而成本則低得多。例如，Molex 采用導(dǎo)電墨水(一般為銀或碳)，通過饋送式的絲網(wǎng)印刷或輥間工藝使墨水選擇性的只沉積在 PET 基板上所需的位置處。然后墨水可通過加熱或照射紫外光進行固化。如果需要多個信號層，那么可以進行多次印刷和固化處理。附加的印刷工藝效率極高，幾乎不產(chǎn)生廢物，并且也無需進行廢水處理。

盡管 PET 基板具有極高的溫度穩(wěn)定性，在使用 PET 基板的情況下高溫處理或固化可能造成問題，并且會導(dǎo)致元件壽命縮短，或者造成組件損壞。Molex 專有的元件連接工藝可以降低溫度曲線。LED 照明和其他標準表面貼裝組件可通過傳統(tǒng)的拾放和回流焊設(shè)備粘結(jié)到銀電路上。另外的一步則是將密封劑撒布到粘結(jié)的組件上，提高機械剛性。導(dǎo)電的銀電路可以充分的冷卻低功率背光 LED 封裝，從而無需再使用散熱片以及熱通孔或復(fù)雜的熱通路之類的設(shè)計特點。

銀墨水絲網(wǎng)印刷上的進步使印刷電路的寬度縮減至 0.127 毫米，而在 PET 上的間距則低至 0.127 毫米。低阻墨水的開發(fā)實現(xiàn)了一種特別有效的電路，適合眾多的低功率和低信號應(yīng)用。在粘結(jié)工藝上的進展已經(jīng)克服了通過傳統(tǒng)的表面貼裝技術(shù) (SMT) 工藝在 PET 上連接基于微處理器的細螺距組件的種種限制，這類工藝將低溫焊膏應(yīng)用到了絲網(wǎng)印刷的銀墨水印臺上。Molex 開發(fā)的這種新型專有工藝使得除了電阻器、電容器、傳感器、RFID 和其他無源設(shè)備之外還可以連接直角 LED 背光功能，實現(xiàn)增強的用戶接口應(yīng)用。

印刷型銀電路的制造工藝實現(xiàn)了柔性的多合一 Molex® Soligie® 印刷型電子 LED 照明組件，具有商用電子元件的標準使用壽命，而總成本則低于傳統(tǒng)的電路。聚酯上的絲網(wǎng)印刷銀電路與具體的應(yīng)用有關(guān)，與等效的銅電路相比可節(jié)省 50% 甚至更多的基板成本。

LED 背光設(shè)計上的啟發(fā)

柔性的印刷型 LED 銀電路可完全定制，全部可擴展。制造工藝可以提供極快的交付周期和換線時間，可實現(xiàn)經(jīng)濟的低批量和高批量生產(chǎn)，并且在輕量級的成品組件中可提供極高質(zhì)量的光輸出。Molex® Soligie® LED 背光解決方案在從易碎、一次性到高端的精密應(yīng)用的范圍內(nèi)可為多種應(yīng)用帶來顯著的優(yōu)勢。

對于尋求車型差異化的汽車制造商來說，柔性 LED 組件可以改善外觀的美學(xué)效果，并且實現(xiàn)定制的照明應(yīng)用，助力車輛從競爭中脫穎而出。比如說，薄型的柔性 PET 基板可以滿足轉(zhuǎn)向柱的扭矩感應(yīng)和控制、備用傳感器和其他車載傳感器以及帶指示燈攝像頭的力學(xué)要求 – 任何應(yīng)用都可從柔性基板中獲益。制造工藝可以輕松的適應(yīng)防篡改的設(shè)計。在每一盎司的設(shè)計重量都無比重要的情況下，輕量級的 PET 可以為提高燃油效率提供支持。

在建筑物的廣告展示中，印刷型 LED 組件可滿足對形狀和功能的要求。組件可以不受阻礙的安裝在大多數(shù)表面上，包括墻壁、吊頂或玻璃上的懸掛顯示屏在內(nèi)。這類組件的使用在機場、購物中心和連鎖零售業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用日益普遍，可取代固定的標識牌和顯示屏。印刷工藝可以使用碳墨來添加徽標、圖像以及其他點綴，滿足對外觀的需求。可編程的 LED 顯示屏通過一種絕佳的方式來提高推廣效果并更新菜單的顯示，使企業(yè)可以對多個場所處的市場營銷信息進行控制。

在醫(yī)療和健身領(lǐng)域，許多移動設(shè)備和便攜設(shè)備都集成了生物傳感器和 LED 指示燈來支持培訓(xùn)和健身方面的目標。超薄的印刷型 LED 封裝是一個極具吸引力的方案，并且對于推廣用以及一次性的產(chǎn)品還具有充分的經(jīng)濟性。該技術(shù)還已涉及虛擬現(xiàn)實的頭戴應(yīng)用。在醫(yī)療器械和其他設(shè)備當中，銀電路印刷和粘結(jié)工藝可以簡化專用傳感技術(shù)與其他知識財產(chǎn)的集成過程，實現(xiàn)全包的醫(yī)療器械設(shè)計。輥間的轉(zhuǎn)換過程則可滿足醫(yī)用潔凈室以及各種診斷應(yīng)用的需求。低功率 LED照明領(lǐng)域的未來可能將主要的以印刷電子學(xué)為基礎(chǔ)。對于間距緊密、寬度窄的銀電路設(shè)計、LED 背光和聚酯基板上的其他電子元件，OEM 的設(shè)計工程師不應(yīng)忽視掉極具經(jīng)濟性的高性能柔性銀電路。

無論目標是使產(chǎn)品更輕、更薄、做到一次性、提高靈活性，還是開發(fā)出一種全新的設(shè)備，Molex 在印刷電子學(xué)制造領(lǐng)域的專家經(jīng)驗以及解決方案都可帶來極高的價值，并且開辟出新的道路來探索設(shè)計創(chuàng)新上的各種可能性?，F(xiàn)在的LED燈或許會有一些問題，但是我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在我們科研人員的努力下，這些問題終將唄解決，未來的LED一定是高效率，高質(zhì)量的。