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电路技术研究院(ICT)第45届年度研讨会回顾

六月 27, 2019 | Pete Starkey, I-Connect007
电路技术研究院(ICT)第45届年度研讨会回顾

“Yam awlroight,aer kid?”这是当地方言的友好问候。2019年6月4日,电路技术研究院(ICT)在Dudley的Black Country Museum举办了第45届年度研讨会,该博物馆是工程技术、创业和制造技能创新精神的象征,确立了该地区在引领原始工业革命方面的重要作用。

电路技术研究院(ICT)技术总监Bill Wilkie用令人心情愉悦的欢迎辞开启了会议,他将代表们比作知识的种子,并把电路技术研究院(ICT)比作一把喷壶,希望能够让知识发芽、生长、开花和结果。

 

Bill Wilkie很高兴地向大家介绍主题演讲人Ashutosh Tomar——英国最大的汽车制造商捷豹/路虎的技术研发经理,他的专长是构建平面和立体结构的电子产品以及开发挠性电子产品。Tomar的演讲题目是《柔性混合电子产品在汽车中的应用》,通过他的演讲,代表们有机会看到了隐藏在捷豹/路虎车身和内饰下的先进电气和电子功能。

Tomar说:“今天的汽车行业与航空航天行业一样是高科技行业,电气结构呈指数增长。 在如今的高端汽车中,至少有175个功能,如果包括互联汽车功能和信息娱乐系统,这个数量可能会增加一倍。随着智能、电动和自动驾驶汽车的发展,电气功能仍在继续增加,直接影响车身下方的一切。汽车拥有越来越多的电子控制装置、智能传感器以及对应的相关输入输出装置、内部的执行器等,已经没有空间放入更多的电子产品!”

为了说明一些现实情况,Tomar用图展示了100多个传感器的位置,传统布线线束已经达到8公里,线重达90千克,其构建需要密集且复杂的人力劳动。Tomar将挠性电路视为配电系统的未来,将结构电子产品视为电子功能轻量化的推动因素——例如显示器、内部照明、触觉感应和手势识别系统——可将它们构建在车内硬质和软质表面。他展示了一个案例——通过注塑成型结构电子技术制造的集成顶置照明和控制面板,厚度从50毫米减少到了3.5毫米,重量减轻了60%,实际物料清单减少了70%。

Tomar继续讨论自供电无线传感器的可能性,将传感、能量收集、电池技术和传输一体化,使用挠性电路和打印电子方式,以集成电子控制装置和配电系统。其效果是大幅减少重量和体积,消除大量连接、实现物流效益和高水平的制造自动化。

虽然仍需要克服一些技术难题,还需要完成数千小时的可靠性测试,但这只是时间问题,而且所有这些概念的全部优势都将会实现。很明显,外形作为需要考虑的因素,与功能同样重要。“唯一限制我们的是想象力和愿景!”Tomar的主题演讲确实打开了观众的想象力,问答环节非常活跃。

Jack McGhee的演讲主题与打印电子产品密切相关,Jack McGhee最近完成了拉夫堡大学新材料和方法的研究生学习,拉夫堡大学在打印电子材料的配方和特性方面进行了长时间的研究。McGhee解释说,虽然导电材料的打印能够实现薄而灵活的电子设备的低成本批量生产,但这些设备通常比传统电子设备性能低。他的研究也已经检验了将陶瓷导电和半导电材料整合到油墨中以改善其特性和增加其功能的效果,他还介绍了在油墨中的掺入金属氧化物(如氧化镓锌和氧化铟锡)以及更复杂的氧化物(如铁氧体)的性能情况。

打印时,这些材料比直接使用银和碳油墨具有更多的优势,但为了获得最佳的导电性,材料需要烧结和熔合。在所研究的几种后处理技术中,激光扫描已经取得了一些成果,它们可以使局部温度达到800℃至1300℃之间,并且将电阻率从常见的每平方50欧姆降低到了每平方3欧姆。虽然最初认为简单的熔合是主要影响因素,但McGhee证明了如何通过改变参数和探索可能的机理来操控材料的纳米结构。对于氧化铟锡,有证据表明在再氧化期间发生晶体生长,从而形成微观线和分支结构,并且最终结构取决于激光功率和材料的光学性质,现场他展示了几个实例。

激光打印金属氧化物的应用包括频率选择表面、传感器的高表面积涂层、打印太阳能电池薄膜、可调电容器、打印湿度传感器和打印温度传感器。3D打印传感器还有潜在的应用。拉夫堡大学正在进行的打印电子项目包括丝网打印织物超级电容器、有源器件以及通过打印材料消耗的功率。

打印电子产品主题可延伸至可拉伸的电子产品,来自DuPont Photovoltaic & Advanced Materials的高级技术支持专家Russell Anderson做了上午会议的最后一个演讲,他的演讲题目是《我们了解织物,我们了解电子产品》。这句话并不夸张,杜邦公司在这些专业领域已进行了多年研究。最近,他们有机会将两者结合在可穿戴应用中,预测可穿戴应用将会有巨大的市场,并且拉伸可达到理想的效果。

Anderson解释了一些可穿戴可拉伸性能科学,在参考机械应力和电气阻抗与张力的关系图后,说明可穿戴产品要达到舒适性和功能之间的平衡。他还介绍了一种可拉伸的双层热塑性聚氨酯薄膜,由在温度稳定的载体上提供的高复原性和熔融粘合层组成。它还可设计成可以在高复原表面上打印的可拉伸油墨,及用于热压粘合到织物上的熔融粘合层。已经开发了一种含银丝网打印油墨,其中金属层是悬浮在热塑性弹性体树脂中的细薄片。在干燥步骤期间,除去溶剂,并且导电颗粒挤在一起形成电气通路。他展示了100%拉伸测试和80次循环10%应变测试的结果——在50个周期的ISO 6330色牢度测试后,再进行功能性洗涤测试,两者均维持了低电气阻抗,并且阻抗增加最小。

将导体结合到穿戴中的典型批量生产顺序是将电路丝网印刷到聚氨酯基板上,通过模切或激光切割形成图形,将电路热压粘合到织物上,添加任何功能元器件, 然后组装服装。 应用包括用于监测呼吸和心率的运动服、可加热的工业冬季服装、各种医疗监控功能以及汽车加热器和传感器。

代表们躲避了阵雨后,沿着山坡前往重建的20世纪30年代的高街,在Hobbsand SonsFish和Chip Shop排队等候享用传统午餐,有些人停下来欣赏Hartill摩托车店的Sunbeams,之后重返会议室,回到了21世纪。

“高性能汽车和强大的电气产品始于创新的材料”是Ventec国际公司的IMS / TIM全球客户经理Robert Art对绝缘金属基板和散热界面材料的启发性讨论的开场白。他列出了典型IMS材料的基本组成——金属基层、介质层和电路层。然后,他更深入地研究了它们的特性实际情况,以及在为特定应用指定材料时,如何从不同角度考虑通常与FR-4覆铜板有关的材料。

从玻璃化转变温度(Tg)开始,随着温度的升高,非晶态材料从硬脆性状态逐渐可逆地转变为弹性状态,普遍认为Tg温度应该是非常高的。这对于实现常规FR-4多层的机械稳定性是正确的,但在IMS材料中,较低的Tg温度更适合。 这使得介质能够充当元器件之间的柔顺中间层,其膨胀系数通常为10ppm/°C,铝基板的膨胀系数通常为23ppm/°C,因此减少了热循环下焊点开裂的可能。

显然,使用IMS基板的主要原因是导热——“LED不会因为电流而受到损坏,而会因为热而被损坏”——但术语中仍然存在一些混淆(例如热阻、热阻抗、导热系数等),不同的测试方法可以给出大相径庭的结果。重要的是客户在指定特定材料之前要完成自己的测试,而不是依赖于数据手册的标称值。

耐压测试取决于应用,并与系统的工作电压相关联。UL要求测试电压是工作电压的两倍再加1000,用户通常要求更高的值。Art强调每次测试都会对材料施加应力,测试后电路应该仍然可以工作,而不是使材料受损。

他接着介绍了Ventec公司的IMS材料系列以及技术路线图,展示了他们开发的典型应用。 在焊点开裂是关键可靠性问题的应用中,较新的材料有为弹性变形和低膨胀铝合金设计的电介质,可使机械应力最小化。

Art检查了一系列用于热量管理的替代设计概念,包括IMS基板和特殊表面处理,并展示了导电和绝缘散热界面材料的应用和优势。他强调了从成本性能角度选择合适材料的重要性,但建议OEM设计人员要注意避免使用太多不同材料,导致PCB制造商出现库存控制问题。

《消除图形电镀操作中铜分布的不确定性》是比利时Elsyca公司表面涂层业务部经理Robrecht Belis的演讲题目。

过去,在复杂的PCB设计中实现相对均匀的沉积厚度是一项主要依赖于预生产和工艺工程师综合经验的任务,并且不可避免地涉及大量的反复试验和折衷考虑。 Belis描述了图形仿真软件,可以直接配置为特定的电镀几何形状,以及电解质、在制板尺寸和图形,还有基于真实电镀槽和刮板的虚拟模型的工艺参数,可以快速评估替代在制板配置以及防护罩和橡胶刮刀的效果。该软件大大改善了电镀均匀性,并提供了有关铜厚度分布和潜在质量问题的详细信息。

ICT副主席、Cirflex技术有限公司常务董事, Steve Payne宣布研讨会结束,感谢演讲者分享他们的知识,提供高质量的演讲,感谢代表们的关注和支持,特别感谢Bill Wilkie精心组织安排了此次会议。

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#展览与会议  #ICT  #新技术 


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