PCB Tecnico - Quanto sai sui materiali/campi di applicazione comunemente usati dell'elettronica flessibile FPC?

L'elettronica flessibile è una tecnologia che attacca dispositivi inorganici/organici a substrati flessibili per formare circuiti. Rispetto all'elettronica tradizionale al silicio, l'elettronica flessibile si riferisce ai dispositivi elettronici a film sottile che possono essere piegati, piegati, attorcigliati, compressi, allungati e persino deformati in qualsiasi forma, ma mantengono comunque prestazioni optoelettroniche ad alta efficienza, affidabilità e integrazione.

Paesi come Stati Uniti, Giappone, Corea del Sud e altri paesi hanno implementato strategicamente progetti elettronici flessibili, e manterranno una tendenza di crescita ad alta velocità in campi ad alta precisione per molto tempo. Questa è anche un'opportunità storica che il mio paese dovrebbe cercare di cogliere. Quali sono i materiali comunemente usati per l'elettronica flessibile nelle fabbriche FPC?

01 substrato flessibile

Al fine di soddisfare i requisiti dei dispositivi elettronici flessibili, proprietà quali leggerezza, trasparenza, flessibilità ed elasticità, isolamento e resistenza alla corrosione sono diventati indicatori chiave dei substrati flessibili.

I materiali flessibili comuni includono: alcol polivinilico (PVA), poliestere (PET), poliimide (PI), polietilene naftalato (PEN), fogli di carta, materiali tessili, ecc.

Il materiale poliimide ha i vantaggi di resistenza ad alta temperatura, resistenza a bassa temperatura, resistenza chimica e buone caratteristiche elettriche. È il materiale più potenziale per l'elettronica flessibile. Solo nella selezione dei substrati flessibili, oltre alle caratteristiche di resistenza alle alte temperature, la trasmittanza luminosa del substrato flessibile, la rugosità superficiale e il costo del materiale sono tutti fattori da considerare nella scelta.

Il polidimetilsilossano (PDMS) è anche un materiale flessibile ampiamente riconosciuto. I suoi vantaggi includono convenienza e facilità di disponibilità, proprietà chimiche stabili, trasparenza e buona stabilità termica. Soprattutto sotto luce ultravioletta, le caratteristiche distintive di adesione e non adesione rendono la superficie facile da aderire ai materiali elettronici. Sebbene il PET abbia una bassa temperatura di conversione, tra 70 e 80 ° C, il PET è economico e ha una buona penetrazione della luce. È un materiale altamente conveniente per film conduttivi trasparenti.

I materiali metallici sono generalmente materiali conduttivi come oro, argento e rame, che sono utilizzati principalmente per elettrodi e fili. Per i processi di stampa moderni, i nano-inchiostri conduttivi sono utilizzati principalmente come materiali conduttivi, tra cui nanoparticelle e nanofili. Oltre alla buona conducibilità elettrica, le nanoparticelle metalliche possono anche essere sinterizzate in film sottili o fili

03Materiali organici

Gli array di sensori di pressione su larga scala sono molto importanti per lo sviluppo di sensori indossabili in futuro. I sensori di pressione basati su meccanismi di segnale piezoresistivi e capacitivi hanno segnale crosstalk, con conseguente misurazione imprecisa. Questo problema è diventato una delle maggiori sfide nello sviluppo di sensori indossabili.

Grazie alla perfetta conversione del segnale e alle prestazioni di amplificazione del transistor, l'uso del transistor consente di ridurre il crosstalk del segnale. Pertanto, molte ricerche nel campo dei sensori indossabili e dell'intelligenza artificiale sono incentrate su come ottenere transistor flessibili sensibili alla pressione su larga scala.

I materiali polimerici di tipo p tradizionalmente utilizzati nella ricerca sui transistor ad effetto campo sono principalmente polimeri tiofenici, e l'esempio di maggior successo è il sistema poli(3-esiltiofene) (P3HT). Naftalenetraimide e perylenetetraimide mostrano buone prestazioni di effetto di campo di tipo n e sono i materiali semiconduttori di tipo n più ampiamente studiati e sono ampiamente usati in transistor di effetto di campo di tipo n di piccola molecola.

I materiali inorganici dei semiconduttori rappresentati da ZnO e ZnS hanno mostrato ampie prospettive applicative nel campo dei sensori elettronici flessibili indossabili grazie alle loro eccellenti proprietà piezoelettriche.

Ad esempio, è stato sviluppato un sensore di pressione flessibile basato sulla conversione diretta dell'energia meccanica in segnali ottici. Questa matrice sfrutta le proprietà di fotoluminescenza delle particelle ZnS:Mn.

Il nucleo di Lizhi Luminescence è emissione fotonica causata dall'effetto piezoelettrico.

La banda elettronica di energia dello ZnS piezoelettrico produce un effetto di compressione sotto pressione per produrre un'inclinazione, che può promuovere l'eccitazione degli ioni manganese e il successivo processo di de-eccitazione emette luce gialla.

I materiali del carbonio comunemente utilizzati nei sensori elettronici indossabili flessibili includono nanotubes del carbonio e grafene. I nanotubi del carbonio hanno le caratteristiche di alta cristallità, buona conducibilità elettrica, grande area superficiale specifica, dimensione del microforo può essere controllata dal processo di sintesi ed il tasso specifico di utilizzo della superficie può raggiungere il 100%.

Il grafene ha le caratteristiche di luce, sottile, trasparente e buona conducibilità elettrica e termica. Ha prospettive applicative estremamente importanti e ampie nella tecnologia dei sensori, nella comunicazione mobile, nella tecnologia dell'informazione e nei veicoli elettrici;

Nell'applicazione dei nanotubes del carbonio, il sensore conduttivo del polimero ottenuto dal composito dei nanotubes del carbonio multi-braccio e dell'argento e ottenuto mediante stampa, sotto 140% di allungamento, la conducibilità è ancora alta fino a 20S/cm.

Quando i nanotubes del carbonio e il grafene sono usati in combinazione, i transistor di effetto di campo trasparenti altamente allungati possono essere preparati. Combina gli elettrodi del nanotube del carbonio del grafene/parete singola e i canali della griglia del nanotube del carbonio a parete singola con uno strato dielettrico inorganico ondulato. A causa della presenza dello strato dielettrico ondulato dell'ossido di alluminio, non c'è cambiamento nella corrente di scarico in più di 1.000 cicli stretch-diastolic di ampiezza del 20%, mostrando una buona sostenibilità

Aree di applicazione dell'elettronica flessibile

01display elettronico flessibile

Il display elettronico flessibile è un prodotto nuovo di zecca sviluppato sulla piattaforma tecnologica elettronica flessibile. È un dispositivo di visualizzazione variabile e piegabile fatto di materiali morbidi. Attualmente, le modalità di visualizzazione flessibili (tecnologia cartacea elettronica, LCD, OLED, ecc.) possono essere realizzate su dispositivi di visualizzazione realizzati su substrati flessibili, come e-book scrivibili, display di capacità disco U, ecc.

Lo stoccaggio flessibile dell'energia è una tecnologia emergente di stoccaggio dell'energia che rende i dispositivi elettronici di materiale organico/inorganico su materiali plastici flessibili/duttili o sottili substrati metallici. Con la sua flessibilità / duttilità unica e processo di produzione ad alta efficienza e basso costo, è utilizzato in informazioni, energia, medicina, difesa nazionale e altri campi hanno ampie prospettive applicative e sono stati utilizzati con successo in display elettronici flessibili, diodi organici ad emissione luminosa OLED, RFID stampato, pannelli solari a film sottile e incollaggio elettronico di superficie.

Ad esempio, nei dispositivi indossabili viene utilizzata una batteria pieghevole da 210 mAh/ora prodotta da Samsung. Lo spessore della batteria stessa può essere di 0,3 mm di spessore, che può essere piegato e piegato 50.000 volte sul polso di una persona. Non c'è nessun fallimento.

03Elettronica medica flessibile La caratteristica di base dell'elettronica medica flessibile è quella di integrare vari componenti elettronici su un substrato flessibile per formare un circuito flessibile simile alla pelle, che ha alta flessibilità ed elasticità come la pelle.

L'elettronica medica flessibile può essere naturalmente integrata con i tessuti umani per lungo tempo, può misurare accuratamente gli indicatori medici, come la temperatura corporea, la respirazione, la pressione sanguigna, ECG, ecc. e fornire dati di base in tempo reale per il trattamento medico dei grandi dati.

04 circuito flessibile Il circuito stampato flessibile (FPC) è un circuito stampato flessibile altamente affidabile e eccellente fatto di film di poliimide o poliestere. Ha le caratteristiche di alta densità di cablaggio, peso leggero, spessore sottile e buona piegabilità, che si adatta perfettamente al tema di sviluppo di leggerezza, sottigliezza e miniaturizzazione.

L'industria FPC è dominata dal Giappone, dagli Stati Uniti e dalla Corea del Sud. Negli ultimi anni, l'aumento dei costi di produzione ha spinto l'industria FPC a spostare gradualmente la sua attenzione alle fabbriche domestiche di cartone morbido.

Attualmente, le imprese finanziate dal Giappone occupano una posizione di primo piano nella fascia superiore della catena industriale con vantaggi per il primo movimento. Hanno iniziato tardi in Cina e sono relativamente deboli.

Negli ultimi anni, il mercato dell'elettronica flessibile si è espanso rapidamente ed è diventato un settore pilastro in alcuni paesi, con ampie prospettive di applicazione nei settori dell'informazione, dell'energia, dell'assistenza medica e della difesa nazionale. Shenlian Circuit FPCB Factory si è concentrata sulla produzione di FPC e PCB Rigid-flex per 19 anni. È la scelta unanime dei clienti ben noti.