非传统芯片获得蒸汽

灵活的混合电子开始推出医疗设备的形式,甚至可穿戴电子产品和近场通信标签在零售业,为一个全新的电路设计,制造和包装达到远远超出传统的芯片。

FHE设备从基质制成的陶瓷、玻璃、塑料、聚酰亚胺、聚合物、多晶硅、不锈钢、纺织品、和其他材料。他们可以是任何东西,从灵活的芯片导电油墨印到织物上。

图1:导电油墨在不同的纺织品。来源:液体Xflex / 2018

学术界正在与工业开发这些衬底材料。亚利桑那州立大学,加州理工大学、麻省理工学院、东北大学、普渡大学、东京大学、马萨诸塞大学洛厄尔,谢菲尔德大学等高等学校参与。

格拉斯哥大学的研究人员可弯曲的电子产品和传感技术公司已经开发出一种超薄4英寸硅晶片,可以弯曲,弯曲。芯片的晶片,测量15微米的厚度,可以附加到柔性基板用于灵活的电子产品。

帮助协调研究和发展印刷电子和FHE附属机构三个半主办,Nano-Bio制造联盟,NextFlex。

布鲁尔科学,莫仕,和薄膜电子(薄膜)公司生产的产品与灵活的基质。NXP半导体和意法半导体制造柔性NFC标签将硅基芯片。

FHE基质差异很大,迪恩·弗里曼说,首席分析师弗里曼技术和市场顾问。“任何从硅片,您可以使用一个灵活的塑料衬底,然后你可以打印金属上,然后你可以在上面放硅减少表单或做额外的印刷或筛选到。你也可以只使用一个灵活的材料,比如flex电子,和打印直接。”

聚合物尤其具有吸引力,这种电路。“莫莱克斯一大系列聚合物基质,他们将打印了,然后您可以附加你的正常死亡或者你可以瘦下来,让它更加灵活,”弗里曼说。“薄膜使用聚合物衬底,在大多数情况下,在他们的整个过程。的主要材料。回到黑暗时代,过去需要导电一点,或某一特定类型的。它还需要某种特定的材料吸收的物质,但这并不是像以前一样重要。底物不需要导电了。他们根据现在更在印刷过程继续照顾设备的电特性。薄膜可能最受欢迎和成功的商业印刷电子的视角。当你打印oled屏幕上灵活的材料,如灵活的石英或玻璃已经变薄,他们印刷有机玻璃和聚合物。”

图2:印刷薄膜的掺杂剂文章日前。来源:薄膜flex / 2018

印刷电感可以用于核磁共振机器。帝亚吉欧是使用灵活的电子验证其苏格兰威士忌和其他酒精饮料。精酿啤酒制造商可以利用灵活的电子产品来保护他们的产品的完整性。糖尿病测试和医药制造业,有应用程序。

“整个市场是接近现实,”弗里曼说。“我不认为基质是一个限制因素。我们仍在寻找那个杀手级应用。”

梅丽莎Grupen-Shemansky,半主办的首席技术官灵活的电子产品和先进的包装,使一个行业视角FHE研发、曾在摩托罗拉半导体产品部门,贝尔实验室,高级微设备/飞索半导体在她的职业生涯。

“基板供应商都致力于发展最稳定,灵活,和每种类型的创新技术。他们知道,每个应用程序要求权衡选择衬底时,”她说。“有权衡处理方法——主要是温度,而且单张纸和精密卷绕对位。在灵活性、有权衡。有时你想要完整的灵活性,有时一点flex就够了,比如三星Galaxy S8的智能手机。有权衡电气、热力和机械性能,包括确定稳定当封装或包装。在清晰也有权衡,或者透明度,这是有用的在显示应用程序;权衡确定衬底时将多层或“智能”,通过融合传感器(普渡Birck研究所做了很多的描述)。和吞吐量有权衡,成本,和过程的复杂性。有些基质精密卷绕对位超过别人。 Overall, substrate characteristics must match the application. Evaluating the appropriate substrate is one part of the evaluation phase in creating a solution for any given application.”

聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚细丝网是FHE基质的主要材料之一,Grupen-Shemansky指出。“宠物、笔和其他聚合物广泛使用的低成本、灵活性、和透明度,”她说。“不锈钢和其他的金属箔被用于许多web处理物联网设备的稳定和容易。柔性陶瓷更高的成本,但即使暴露于恶劣的材料提供了极端稳定。灵活的玻璃透明度和稳定性好。为纺织、编织、编织,非织造布,实际上电纺膜,丁基橡胶提供灵活性和低成本。和经典的铜flex,聚酰亚胺,减去处理中使用,因为它具有优良的热性能。

也许更重要的是,供应链是由公司和供应商的工具。

“所有这些技术的竞争在价格和性能时,应用程序开发人员所做的评价,”她补充道。“他们中的许多人还没有见过一个杀手级应用,可能会推动价格匹配现有材料,或开发一套完美的特征。很多人会同意,感觉我们在大量的应用程序开发的尖端。物联网应用进展很好,但是价格点驱动开发人员向低成本的基板还没有到位。集成商似乎也系统分配决策基于他们所知道的,如铜flex。它是一个著名的衬底,远离危险。柔性衬底上的开发人员正在给集成商更多原因,无论是处理,价格,性能,远离铜flex。似乎第一可能是纺织品具有明显的性能优势在医学技术,性能的衣服,或时尚。

贾斯汀·斯皮策,莫仕的经理,全球业务开发flex印刷电路和电子解决方案,指出FHE趋势。

“我们看到一些发展高温PET-type基质,但他们还没有达到大众市场渗透和成本仍高于标准的宠物,”他说,并补充道,“可伸缩的基质如TPU正在取得进展。莫仕的可靠性和生产工作。组件附件是对未来的路线图。面临的挑战是持有一个对齐可以拉伸产品。我们也看到对纸基板和面料的兴趣。”

现在,“宠物的主要基质的选择仍然是FHE铜flex之外,“斯皮策说。

他继续说道,“成本和环境意识的重要驱动因素。此外,从建筑的角度来看,灵活性和降低高度考虑耐磨产品,智能标签。”

主题的学术产业协作,斯皮策说,“这是一个非常流行的焦点,我们看到在这个行业。因此,有新的联盟被创建来解决这一问题的发展。我们已经与一些政府机构和非政府组织的合作保持对市场需求,协助生产的技术。”

市场增长潜力
IDTechEx预测,市场整合和可伸缩的电子产品将享受增长在未来十年,到2027年达到6亿美元。字段将利用导电材料,导电油墨,e-textiles,型内电子科技。透明导电薄膜IME将被启用。

Khasha Ghaffarzadeh和詹姆斯·海沃德的IDTechEx写道,“柔性传感器当然不限于墨汁做成的。事实上,有许多其他品种。在低应变结束,我们有一致的传感器,是商业化。一个例子将是印刷压阻传感器。传感器可以符合病人的牙齿的地形,睡觉一个人的轮廓,或者客户的脚的形状。在高应变结束,我们看到增加商业的进步。在这里,我们有highly-stretchable电阻或电容式传感器。这些传感器会延长strain-sensing能力超出常规指标的局限性像金属箔片。”

这些是IDTechEx所说的第三波的一部分可穿戴传感器。“第一波的特点是历史悠久的耐磨产品,如助听器或GPS设备,“Ghaffarzadeh和海沃德说。“第二个来自传感器改编自另一个行业,如惯性测量单元的智能手机。最后,第三波来自made-for-wearable传感器,开发可穿戴设备的关键属性。今天这个行业仍相对较小,但随着不同的可穿戴技术部门开始成熟,这将成为最大的行业在未来十年内,占总收入的一半左右都可穿戴传感器。”

在柔性基板的大部分工作涉及的公司已经有了基板的经验。“这可能是因为许多传统材料的供应商。有一些大学做表征,如普渡Birck研究所和马塞诸斯州大学洛厄尔,“半的Grupen-Shemansky说。”独立运营NextFlex SEMI-FlexTech组织,希望速度FHE制造工艺的发展。通过收集最好的最好的技术和前沿的发展过程的方法,会学到很多东西,让集成商来降低开发成本的一些更有前途FHE应用程序。主办和Nano-Bio制造业联盟(NBMC)也在资助项目原型区域。”

加州蒙特利在2018年flex会议,有一个会话完全致力于FHE基质。肖恩·加纳康宁研究中心高级研究员,谈到康宁灵活的柳树玻璃材料在他的演讲和其他产品。高质量的玻璃衬底材料精密卷绕对位制造措施小于200微米的厚度,宽度为1.2米,长度100米。

“灵活的玻璃R2R生态系统正在增长,”加纳说。“应用程序可靠性要求系统级优化。“康宁与应用材料在生产运输处理玻璃网络宽度,他补充说。

曼Junghaehnel,弗劳恩霍夫研究所的组长聚全氟乙丙烯,描述“从sheet-to-sheet精密卷绕对位处理”,与很多行业合作伙伴合作,包括康宁提供柳树玻璃基板测量600毫米²。玻璃基板可用于建筑、汽车、显示、电子、能源存储、光电,传感器,智能窗户,和这套应用程序,她说。

斯科特•戈登·杜邦帝人电影,新业务开发经理表示,他的公司正在出售道琼斯和杜邦公司的合并。Indorama企业已同意收购杜邦帝人电影,关闭的交易预计将在2018年第二季度。杜邦帝人电影,杜邦和帝人有限公司的合资企业,生产双轴取向宠物和笔电影。

主席约翰Olenick说道是布法罗,纽约基于ENrG Inc .许可证康宁的薄膜柔性陶瓷技术。公司与ITN能源系统通过融资合作主办的,他说。ENrG还与霍尔斯特中心,休斯顿大学的Novasentis,布法罗大学的,其他政党,在各种各样的项目。

最后的演讲是由拉Reit,阿瑞斯材料的首席技术官,正从德克萨斯大学达拉斯。它提供了Pylux聚硫橡胶柔性电子平台。“智能手机正从玻璃显示以显示,”他说。“我们是相同的层次上,玻璃。”

结论
新一代的电子产品。会有整合、灵活、可伸缩的小玩意,从智能手机到电脑显示器,为自驾车辆和其他应用程序和组件。

使这种转变将一群衬底材料,不局限于硅和其他传统的半导体材料。灵活性不接管一切,但它确实将使新的应用程序和电子在全新的市场铺平了道路。

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