據外媒報道,截止至2030年,電子元件將占到汽車總成本的50%。然而,在本世紀初,其占比僅為30%。隨著車載元件數量的增多,封裝及重量成為汽車工程師所要應對的重大問題。喬治亞理工學院的電機系教授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可實現彎曲、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電墨水,借助一款機械設備,用于制造柔性印刷元件,進而在制成電子系統。
作為柔性電子元件領域的專業人士,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或采用組裝的方式將電子元件置于柔性基材(flexible substrates)上。”
Tentzeris補充:“與低成本制造工藝相結合,柔性混合電子元件將推出全新的產品范式,可用于各類汽車應用。”
該類元件還可能被用于以下應用領域:“天線、車身件、駕駛艙、揚聲器、安裝結構件及傳感器。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。”
據Tentzeris透露,可采用印刷制造技術,將柔性電子件直接印制到各類材質或元件表面上,適用的材質包括:纖維、玻璃、塑料及木質材料,且耐受250℃以上的高溫。
對汽車工程師而言,該技術的另一誘人之處在于能實現減重(輕量化)。據Tentzeris透露:“柔性電子元件較傳統的芯片設備要輕60%-80%。”此外,該類元件還擁有其他優點,如:印刷電子元件的價格不算昂貴,可應用于由各類材質制造的大型面板中。
Tentzeris與同事們共同從事柔性電子元件的研發,如今已長達12年之久。他們進行了無數次的測試,在不同溫度下對元件進行反復彎曲、延展及扭動,測試其機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項目,旨在創建一款柔性陣天線(flexible array antenna),未來或將該天線整合到飛機機身或汽車車身中。
他們還構想了各類新款汽車應用,如:注塑結構電子件、有機發光二極管(OLED)顯示屏。目前廣船國際技術公司(GSI Technologies LLC)及TactoTek Inc兩家公司對柔性印刷電子元件技術開展了商業化運作。
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品中。今年初,偉世通發布了一款純數字化儀表盤,該產品擁有曲面顯示屏,其采用了柔性OLED技術。相較于儀表盤所采用的傳統型的液晶顯示屏,OLED更薄,柔性更強,其運行無需背光燈的支持。
