據(jù)外媒報道,截止至2030年,電子元件將占到汽車總成本的50%。然而,在本世紀(jì)初,其占比僅為30%。隨著車載元件數(shù)量的增多,封裝及重量成為汽車工程師所要應(yīng)對的重大問題。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)。
這類元件的特點在于:其電路板及電子系統(tǒng)可實現(xiàn)彎曲、折疊、延展,且功能不會因此而受到影響。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)域的專業(yè)人士,Manos Tentzeris教授表示:“混合電子(Hybrid electronics)涉及到各類電子元件,包括:邏輯元件、內(nèi)存、傳感器、電池、天線及各類被動元件,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?！?/p>
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,可用于各類汽車應(yīng)用?！?/p>
該類元件還可能被用于以下應(yīng)用領(lǐng)域:“天線、車身件、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杠、抬頭顯示器、儀表盤、座椅、輪胎、車窗及其他許多汽車零部件中?！?/p>
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。
對汽車工程師而言,該技術(shù)的另一誘人之處在于能實現(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,該類元件還擁有其他優(yōu)點,如:印刷電子元件的價格不算昂貴,可應(yīng)用于由各類材質(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),如今已長達(dá)12年之久。他們進(jìn)行了無數(shù)次的測試,在不同溫度下對元件進(jìn)行反復(fù)彎曲、延展及扭動,測試其機(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)項目,旨在創(chuàng)建一款柔性陣天線(flexible array antenna),未來或?qū)⒃撎炀€整合到飛機(jī)機(jī)身或汽車車身中。
他們還構(gòu)想了各類新款汽車應(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。目前廣船國際技術(shù)公司(GSI Technologies LLC)及TactoTek Inc兩家公司對柔性印刷電子元件技術(shù)開展了商業(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,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)行無需背光燈的支持。
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