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白色家電想要上位 IME模塑電子技術(shù)是否可行?
白色家電(white goods)的未來(lái)與嵌入式材料以及觸控功能密不可分。在我們最近拆解琳瑯滿(mǎn)目的白色家電和智慧家電過(guò)程,從一系列產(chǎn)品整合許多與個(gè)人通訊和穿戴式裝置有關(guān)的特色中,明顯可看到有越來(lái)越多的機會(huì )浮現。
我們每年拆解超過(guò)400款以上的裝置,并分析它們如何制造以及深入探索將其導入市場(chǎng)的技術(shù)選擇和成本考慮。我們把蘋(píng)果(Apple)、三星(Samsung)、Honeywell和Nest等品牌的產(chǎn)品拆解后放在顯微鏡下仔細檢視,期望能夠更加了解技術(shù)的演進(jìn)以及掌握用戶(hù)所需要的功能。
在當今的電子產(chǎn)品中,最古老的元件之一就是印刷電路板(PCB)。從1943年開(kāi)始,這個(gè)歷久不衰的PCB一直是電子產(chǎn)品的基礎。圖1顯示目前最復雜的多層PCB。
Apple iPad Air 2采用10層堆疊PCB的橫截面圖
由于所有的電子產(chǎn)品經(jīng)常需要某種材料,因此PCB具有幾大優(yōu)勢,包括能夠連接較不笨重的獨立元件、勞力密集型布線(xiàn)、將契合的電路整合于更小尺寸中、具有更高的可靠性以及提高高速訊號的完整性等等。事實(shí)上,無(wú)論是FR4級的材料規格、金屬、陶瓷或玻璃基板,大部份的產(chǎn)品中都包含PCB板。盡管PCB存在各種尺寸大小,但由于其特性本質(zhì)經(jīng)常對于制造商帶來(lái)設計上的限制,并且傳遞給客戶(hù),甚至形成其用戶(hù)體驗。而今,在進(jìn)行過(guò)無(wú)數的產(chǎn)品拆解分析后,我們開(kāi)始看到業(yè)界開(kāi)始需要一種能夠讓定量的電子元件更彈性化地存在于某種彎曲度的軟性基板中,而不再是完全由PCB限定的形式。
IME模塑電子技術(shù)崛起
早期沒(méi)人真的顧慮到電子產(chǎn)品采用四四方方的設計及其對于功能的影響。然而,隨著(zhù)電子產(chǎn)品成為人們日常生活的一部份,這樣的期待隨之改變,例如汽車(chē)表面、家電與家用開(kāi)關(guān)等任何電子產(chǎn)品,預計將開(kāi)始出現更多創(chuàng )新與創(chuàng )意的設計。越來(lái)越多的設計人員與制造商開(kāi)始挑戰傳統思維。另一方面,像gzyinbiao.com等材料公司也開(kāi)始提供可拉伸或熱成型的新材料解決方案,以滿(mǎn)足其設計需求。
隨著(zhù)電路變得越來(lái)越小,電子元件成份迅速增加,創(chuàng )造新的外形與設計也有其必要性。為了實(shí)現這一目標,材料必須變得更智慧且多功能。在某種形式或射出成型的裝置中嵌入電子元件的能力催生了模塑電子(in-mold electronics;IME)技術(shù)的興起。
IME是實(shí)現先進(jìn)電路設計與架構的新途徑。透過(guò)模塑兩層薄膜成為一種雙面的模塑元件,其中一面用于裝飾薄膜,另一層薄膜電路則模塑至另一面,在兩層薄膜之間通常注入模塑樹(shù)脂。這種利用雙層薄膜途徑的模塑電子提供了一種整合重要特性的方法,通常也是利用單層薄膜的應用無(wú)法實(shí)現或存在挑戰之處。
在這種結構中,包括印刷感測器、電阻以及其他所需元件的電路共同形成了一個(gè)功能完整的獨立元件,并以模塑樹(shù)脂密合封裝。這種電路與表面黏著(zhù)元件的結合,產(chǎn)生了一種防水的元件,能夠耐受可能破壞現有使用者介面(UI)模組的嚴峻環(huán)境。
導致這種變化的主要驅動(dòng)力量是用戶(hù)對于體積更小、較不笨重的裝置需求,以及傾向于采用越來(lái)越舒適的觸控表面。如今,根據新設計與技術(shù)要求建置這項IME技術(shù)的成本已經(jīng)明顯降低了。
采用模塑電子(IME)技術(shù),讓設計人員實(shí)現更先進(jìn)、更舒適甚至更經(jīng)濟的設計
根據杜邦表示,因應電子產(chǎn)品手持輕量化以及設計感潮流趨勢,電子模塑技術(shù)以印刷布線(xiàn)取代傳統使用線(xiàn)材和連接器的布線(xiàn)方式,解決了傳統方式造成的‘死角區域’,并可整合功能元件和線(xiàn)路,減少不必要的空間浪費,不僅大幅提升產(chǎn)品造型設計的靈活度和內部空間的自由度,同時(shí)也簡(jiǎn)化了制程以及減少組裝步驟,有效地提高生產(chǎn)效率并降低成本。
相較于傳統布線(xiàn)方式,電子模塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就在于輕量化、使設計最佳化以及節省成本。透過(guò)減少線(xiàn)材與連接器可減少高達70%的重量;無(wú)死角的設計使其得以實(shí)現3D塑形;此外,單接頭裝配簡(jiǎn)單可簡(jiǎn)化設計,從而節省30%的成本。因此,電子模塑技術(shù)目前已可應用于汽車(chē)、家電、智慧裝置與消費性電子等電容式開(kāi)關(guān),實(shí)現電子產(chǎn)品更輕薄、設計時(shí)尚且性能更優(yōu)異的夢(mèng)想。
我們最近比較了家電市場(chǎng)中的模塑電子解決方案,以及傳統的舊式PCB設計。相較于IME的設計變化,雖然家電傳統上帶有旋鈕、按鍵以及連接到大型電容器、電阻器和8位元處理器的開(kāi)關(guān),但很顯然地,現代平板電腦、手機與電腦的特性與功能,已經(jīng)能夠更容易地層疊于越來(lái)越普及但重要的電子產(chǎn)品中。
包括冰箱、洗衣機、干衣機和家庭控制面板等這些一直被我們視為理所當然的家電裝置,現在已經(jīng)能夠經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的設計融入我們的生活方式,而不再只是躲在家中角落或地下室的白色大箱子。再者,從廚房到汽車(chē)甚至是浴室,設計人員重新塑造普通物品的能力,已經(jīng)能為我們的整個(gè)生活空間帶來(lái)更多的創(chuàng )造力。
很自然地,我們會(huì )看到許多公司正積極創(chuàng )造這些材料,因為這是我們的產(chǎn)業(yè)本質(zhì),但坦白說(shuō)令人感到好奇的是看到IC公司也同樣投資于此領(lǐng)域。例如Cypress Semiconductor的CapSense電容式觸控感測控制器系列,以及具有CapSense功能的可編程系統單晶片(PSoC)元件產(chǎn)品組合。
白色家電、汽車(chē)和消費電子產(chǎn)業(yè)目前普遍可看到采用電容式觸控的產(chǎn)品。隨著(zhù)這項技術(shù)的成本降低、快速增加更多優(yōu)點(diǎn),預計未來(lái)在進(jìn)一步結合模塑電子技術(shù)后,這些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域將會(huì )持續在更多的產(chǎn)品中導入這項新興的人機介面(HMI)技術(shù),充份利用它提供的特性與優(yōu)點(diǎn)。
此外,針對低量生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品的應用,預計也能從中受益。這包括醫療、軍事、工業(yè)控制、泳池與水療控制、照明、安全、HVAC、銷(xiāo)售點(diǎn)與販賣(mài)機應用以及玩具制造商等,都將發(fā)現IME能夠解決產(chǎn)品所面臨的挑戰,并進(jìn)一步實(shí)現差異化設計。
由于計算電子與材料的成本是我們的重要任務(wù),因此,值得注意的是IME技術(shù)雖然可能在未來(lái)發(fā)揮更大的作用,但卻不一定是較便宜的選擇。隨著(zhù)電子元件進(jìn)一步整合于實(shí)際的材料中,更換這些電子元件也意味著(zhù)取代掉板上的整個(gè)次系統。然而,這與發(fā)生在電腦或冰箱故障時(shí)的情況畢竟是不一樣的。PCB十分易于了解與值得信賴(lài),因此我們預計它將繼續作為一個(gè)提供多種服務(wù)的平臺。
但是,如果制造商致力于尋求整合觸控功能,以期實(shí)現一種高效率且符合人體工程學(xué)的設計方式,他們很可能將會(huì )越來(lái)越著(zhù)眼于這項技術(shù)。透過(guò)適形的電子元件改善外觀(guān)、功能與整體用戶(hù)經(jīng)驗,從而實(shí)現產(chǎn)品的差異化。
在一些應用中,模塑電子將兼具設計與潛在的成本效益。由于具有在熱成型與射出成型等制造過(guò)程中直接進(jìn)行創(chuàng )造的能力,意味著(zhù)可能在家電控制臺后存在單個(gè)連接點(diǎn)而無(wú)任何導線(xiàn)。其優(yōu)勢在于為更基本與功能性的設計減輕重量以及增加自由度。免除單獨的按鍵可望降低成本,而移除傳統的實(shí)體電子元件則可進(jìn)一步節省更多成本與空間。
我司供應汽車(chē)內飾IMD,IME3D觸控面板專(zhuān)用可拉伸導電銀漿,耐高溫導電碳漿,LED點(diǎn)銀膠,LED封燈UV膠,汽車(chē)內飾加熱PTC自控溫油墨等功能材料,廣州市銀標貿易,賴(lài)R:13922125860(微信同步)
結語(yǔ)
長(cháng)久以來(lái),電容式觸控介面已經(jīng)成為我們日常生活的一部份了,它廣泛用于白色家電、智慧家電、照明開(kāi)關(guān)以及iPad或智慧型手機上的觸控螢幕。模塑電子則是一項較新且在近年來(lái)才成為現實(shí)的技術(shù)。
隨著(zhù)消費者越來(lái)越希望白色家電能夠像他們的個(gè)人裝置一樣,提供相同的功能與用戶(hù)體驗;預計在接下來(lái)的幾年,可拉伸的軟性模塑電子技術(shù)將會(huì )蓬勃發(fā)展,持續導入更多新產(chǎn)品設計并制造出外型新穎且堅固耐用的電子產(chǎn)品,而我們也將在更多具時(shí)尚感的白色家電與消費應用中發(fā)現更友善用戶(hù)的介面體驗。