IDTechEx раскрывает суть конкуренции

БОСТОН, 5 мая 2023 г. /PRNewswire/ -- Гладкие функциональные поверхности, обеспечивающие сенсорное распознавание, часто с подсветкой, становятся все более распространенными. Область применения варьируется от салонов транспортных средств и бытовой техники до медицинских приборов и сидений самолетов. Вместо того, чтобы полагаться на механический или мембранный переключатель, эти поверхности используют емкостное сенсорное восприятие — тот же принцип, который используется в дисплеях смартфонов. Емкостное считывание и подсветка, конечно, требуют наличия электроники за декоративной внешней поверхностью: литейная электроника — это новый производственный подход, который обещает сделать функциональные поверхности дешевле, легче и эстетичнее.

Что такое встроенная электроника?

Как следует из названия, электроника в форме (IME) — это метод производства, при котором по крайней мере часть электроники подвергается процессу формования. Обычно это начинается с трафаретной печати желаемого рисунка проводящими чернилами на подложке (часто из поликарбоната) — эти проводящие рисунки обеспечивают емкостное распознавание прикосновения. Затем на лицевую сторону наносится декоративный слой, а подложка с проводящим рисунком подвергается термоформованию для получения необходимой кривизны. Часто применяется последующий этап литья под давлением. Этот подход интеграции электроники в отлитую деталь контрастирует с традиционными технологиями производства электроники, при которых декоративные детали, обращенные к пользователю, отливаются в форму, а затем на обратную сторону монтируется печатная плата (PCB).

Зачем рисковать подвергать электронику этому процессу формования, если зачастую достаточно печатной платы за декоративной поверхностью? В зависимости от используемого подхода IME позволяет снизить вес и расход материала до 70% по сравнению с обычными механическими переключателями. Кроме того, поскольку требуется меньше отдельных деталей, сборка и связанные с ней цепочки поставок могут быть проще. Учитывая эти преимущества, а также растущее участие как поставщиков, так и интеграторов, IDTechEx прогнозирует, что рынок деталей IME, включающих компоненты SMD (устройства поверхностного монтажа), достигнет около 2 миллиардов долларов США к 2033 году.

Каковы конкурирующие подходы?

В рамках общего термина «вплавляемая электроника» существует множество слегка различающихся подходов к производству. Определить, какой подход был использован, часто бывает сложно, поскольку полученные функциональные поверхности выглядят очень похожими. Двумя ключевыми переменными являются то, монтируются ли и в какой момент компоненты SMD, такие как светодиоды, и используется ли литье под давлением.

Вероятно, наиболее комплексный подход к IME, разработанный Tactotek и названный IMSE (структурная электроника в форме), предполагает установку SMD-компонентов на плоской подложке перед термоформованием. Далее следует литье под давлением, заделка компонентов и токопроводящих дорожек в пластик. В результате получается прочная деталь с полностью закрытой электроникой, потенциально включающей интегральную схему.

Конкурирующая стратегия заключается в установке SMD-компонентов на уже термоформованную деталь и пренебрежении литьем под давлением. Для этого требуется более толстая полимерная подложка, чтобы обеспечить достаточную жесткость, что обычно снижает степень искажений и кривизны, которые могут возникнуть при термоформовании. Более того, компоненты SMD можно монтировать только путем захвата и размещения на участках, которые остаются плоскими. Однако для многих применений требуется лишь небольшая кривизна по периметру или в других конкретных местах, и поскольку установленные компоненты не будут подвергаться воздействию тепла и давления, связанным с характеристиками формовочного материала и правилами проектирования, могут быть более щадящими.

Самый простой подход к IME — вообще исключить компоненты SMD. Декоративные поверхности со встроенным емкостным сенсорным экраном могут быть изготовлены относительно просто путем трафаретной печати проводящими чернилами, а затем термоформования подложки. Последующее литье под давлением не является обязательным. Хотя для этих деталей потребуется обычная электроника для подсветки, они представляют собой промежуточный этап между чисто декоративными и полностью функциональными поверхностями, которые могут удовлетворить потребности более простых случаев использования.