Esnek elektronik dönüştürücü bir teknoloji olarak ortaya çıktı, elektriksel işlevsellik kaybetmeden mekanik yapılara dayanabilen cihazlara izin veriyor ve kompakt form faktörlerine katlanıyor. Geleneksel katı devre tahtalarının aksine, bu sistemler, cihazın güvenilir, uyumlu substratlara ve yeni materyal yığınlarına güveniyor ve mekanik deformasyona katılabilecek cihazlara sahiptir.Bu nedenle, elastikiyet, çekme gücü, esneklik, iletken izler ve yapıştırıcılar, yüksek çözünürlükte bulunan esnek tasarımları ve yapıştırıcıları şekillendiriyor.

Esnek Elektronik Nedir?

Esnek elektronik, ayrıca flex devreleri veya flex PCBleri olarak da bilinir, poliimide (PI), polilit (PI), politphthalate (PET), veya sıvı-kristal polimerler (LCP) geleneksel olarak bükülebilir, doğrulanmış veya daha önce yapılmış bir yüzeyle entegre edilmiş bir şekilde genişletilebilir biyoelektronikler.

Alan basit tek katmanlı bakır izlerinin üzerinde poliimide ile kompleks multikatli sistemlere entegre edilmiş devreler, sensörler ve antenler. Modern esnek cihazlar genellikle bağlantılarını içerir -serpentine veya helical metal hatları - ve aktif bileşenler sadece on mikroniğe incelenirken, mekanik ve elektrik performansı arasındaki etkileşim daha kritik hale gelir.

Anahtar Mekanik Özellikler

Esnek elektronik malzemelerin mekanik özellikleri dört ana kategoriye ayrılabilir: elastiklik, çekme gücü, esneklik ve yorgunluk direnci. Ekstra özellikler, iyon gücü ve termal genişlemenin katlanması gibi ek özellikler de önemli roller oynar, ancak yukarıda listelenen dört temel tasarım kurallarına bağlıdır.

Elastiklik ve elastik Modulus

Elastiklik, stres altında ortaya çıkan ve orijinal şekline geri dönme yeteneğidir. Esnek elektroniklerde, elastiklik, bakır (110 GPa) gibi malzemelere uygundur, ancak PDMS (1-10 MPa) veya poliurettan gibi - kolayca ve ilkbaharda onları sertleştirici sensörler için ideal hale getirir.

Güç ve Enerji Stresi

Çekme gücü, bir malzemenin çekmesi, hataların önüne geçilmeden önce dayanılabilir. Esnek devreler için, imal sırasında (el, laminat) ve son kullanımda (seçmiş, katlama) ve son kullanımda (seçmiş, katlama) yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bakırlar ile sert bir şekilde metalik folyolar arasından uzaklaştırmamalıdır.

Flexability and Asgar Bend Radius

Flexability, bir malzemenin kırılmadan bükülebileceği kolaylıktır. Devre tasarımındaki anahtar metrik minimum virajdır - en küçük yarı iletken veya substrat hasara neden olmadan iyileştirilebilir.Bu parametre, sert yapıştırıcılarla, metal tabaka kalınlığına bağlıdır ve iletken tabakaların tek taraflı flex devreleri için bu kuralın belirtilmesi, minimum virajda en küçük kesimin uzunluğu 10-20 kat daha yüksek telli tellerin veya uzun süre boyunca tekrarlanabilir.

Şükrü Direnişi

Fatigue direnişi, tekrarlanan döngü deformasyonuna dayanacak bir malzemenin veya arayüzün yeteneğini açıklar - elektriksel izler veya çekme olmadan - esnek elektronik olarak, yorgunluk en yaygın başarısızlık modudur.

Device Design üzerinde Etkisi

Mekanik özellikleri doğrudan esnek elektronik tasarımının dört önemli yönünü etkiler: malzeme seçimi, yapısal modelleme, substrat kalınlığı optimizasyonu ve enkapsülasyon mimarisi.Her karar elektrik performansı ve manufacturability ile mekanik dayanıklılık dengelemelidir.

Malzeme Seçimi

Yüzeyler işleme sırasında boyutsal stabilite sağlarken yeterli esneklik sunar. Polyimide (Kapton) yüksek cam-transkasyon sıcaklığı, düşük nemlendiricisi ve kanıtlanmış güvenilirlik nedeniyle, sıvı metal alaşımları (örneğin, PDMS, Seiko (thermoplastik poliurethane) veya Ecoflex tercih edilir, ancak yüksek çözünürlükte veya betonlu yüzeyler için gerekli olan yüzeylerde yüksek çözünürlükte veya beton kaplamalar için gerekli olan yüzeylere benzer şekilde bağlanır.

Yapısal Tasarım ve Strain Yönetimi

Sadece malzeme sertliği güvenmek yerine, mühendisler, ıslak geometri ile yerel bir suskunma azaltırlar. Yılan izleriniz - ilkbahar gibi hareket eden çizgiler - bakırın% 1 yerel suskunduğunda, “island-bridge” tasarımları, eğimli adalarda sabit bir şekilde sabitlenir ve izlenirler.

Altstrate Kalınlık ve Katman Stack

İnceleyici substratlar esnekliği geliştirir ve minimum viraj yarıçapını azaltır, ancak aynı zamanda montajın mekanik sağlamlığını azaltırlar. 12.5 μm poliimide filmi, <1 mm yarıçapını da genişletebilir, ancak montaj veya kullanım sırasındaki çekmenin altına çekme eğilimine daha yatkındır.Zorbaplı yüzeylerde daha iyi boyutsal stabilite ve beton tabakasını azaltılırlar.

Encapsulation and Protection Katmans

Encapsulation dual amaçlara hizmet eder: mekanik koruma ve çevresel bariyer. Tipik bir flex devrenin üst kapak katmanına sahiptir (poliimide film veya sıvı fotogörünebilir satılan maske) iletkenler üzerinde çizilir ve gerilme kenarlarında stres artışlarını azaltır, çünkü oksidasyon ve başarısızlık için, jel veya elastomerin pürüzsüz bir kaplamaya uygundur.

Vaka Çalışmaları: Lab'dan Ürüne

Giysilenebilir Sağlık İzlemeleri

ECG için ayrı biyosensors, EMG, veya sıcaklık şimdi, yüksek basınç olmadan iyi cilt temasını koruyabilen deri benzeri yamalara entegre edilebilir.Bu cihazlar düşük dozlara ve yılanlara güvenmektedir) Egzersiz sırasında önemli işaretlerin tam olarak ortaya çıktığını gösteriyor.

Katlanabilir Ekranlar ve Akıllı telefonlar

Tüketici elektronik katlanabilir telefonlar (örneğin, Samsung Galaxy Z serisi) esnek elektronik tasarımın pinnasını temsil eder.The Frognation depend must Kat over 200.000 döngüler at yaklaşık 1.5 mm. Ekran görüntüsü birden çok katman içerir: polimer substratı, ince film transistörleri, organik ışık-filmleri, ve encaplar - tüm metal tabakalarında nötr bükme uçağı tutmak için tasarlanmıştır.

Implantable Tıbbi Cihazlar

Sinir veya organlar etrafında sarmalanan biyoelektronik implantlar aşırı esneklik ve biyokompatlanabilirlik gerektirir. “elektronik dura” (e-dura) omurgalı kablo uyarıları için yumuşak, genişletilebilir bir polimer (PDMS) ile gömülü iş için yapılır. Mekanik özellikler, sinirsel dokuyu azaltmak için eşleştirilmelidir.

Test ve Karakterizasyon Yöntemleri

Güvenilir esnek elektronik tasarımı, malzeme, interconnect ve cihaz seviyelerinin titiz mekanik testlerini gerektirir. Common testleri şunları içerir:

  • [FONT:0)Cyclic bükme:[Dönetici:[Dönetici] Specimens, belirli bir oranda belirli bir yarıda belirtilen bir yarıda (örneğin R = 1 mm) tekrarlanır; Direniş genellikle IPC-9203 kılavuz test prosedürleri gibi başarısızlık olarak kabul edilir.
  • [FONT:0]Mandrel ve dinamik flex testleri: Bir örnek, kabul edilebilir elektrik sürekliliği elde eden minimum virajı belirlemek için, silindirik mandrels of reduce çapında.
  • [FONT=0]Stretch ve yorgunluk testleri:[Dönlenebilir elektronik için, örnekler tek bir eksenel bir test ve döngüde ayarlanmış bir basınç için kullanılır.In situ direniş değişikliği ve optik çatlaklar görüntüleme hasar birikimini ölçmek için kullanılır.
  • [FONT:0)Peel ve hear testleri:[Döneticileri ve substratları arasındaki bağlantılar 90 ° veya 180° kabuğu testleri ile ölçülmektedir. Zavallı adhesion bükme ve termal bisiklet altında delaminasyona yol açar.
  • [FONT:0)FEA ve simülasyon: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Sanal ANSYS veya COMSOL gibi araçlarla yapılan çalışmalar, fiziksel prototipler inşa etmeden önce geometriyi optimize etmeye yardımcı olur.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Önemli ilerlemeye rağmen, birkaç zorluk kalır. İlk olarak, düşük elektrik direncini tekrarlanan yüksek-strain deformasyonu zor: bakır gibi sert ve çatlakları esnek boşluklara dayanan veya iletken polimerler gibi sıkıştırılabilir iletkenler, ancak daha düşük iletkenliklere sahiptir ve sabit bileşenlere entegre etmek zordur. İkincisi, sertleştirici parçaların entegrasyonu aynı anda olağanüstü bir bariyer yaratır - esnek bir şekilde beton kaplamalar için gerekli olan Strategieler.

Gelecekteki araştırma yolları, polimerlerdeki dinamik kovalent bağlarını kullanarak otomatik olarak şarj edilebilir malzemelere sahip olan (Dönetici) otomatik olarak şarj edilebilirlik sağlar.()))Tecrübetik yüzeylerde yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere ve yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere sahip olmak için kullanılan yüksek çözünürlükte otomatik olarak, yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere ihtiyaç duyar.

Son olarak, esnek elektronik daha talep edilen ortamlara taşınırken -der implantlar, yüksek sıcaklıklı havacılık, sualtı algılama - mekanik tasarım kriterleri genişletilir. Mekanik özelliklerin etkisini anlamak, bir zaman egzersiz değildir; her yeni materyal ve uygulama ile evrimleşen bir süreçtir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Esnek elektroniklerde kullanılan malzemelerin mekanik özellikleri - mekanik uyum ve elektriksel dayanıklılık arasında bir ticaret-sonuçluluk, bir cihazın katlanma, kırılımsız veya kırılabilir elektronikler için, ancak temel zorluklara yol açan temel sorunlarla ilgili olarak, bu tür sistemlerdeki gelişmelerin temel ilkeleri ve mekaniksel olarak yeniden tanımlanması ve modernize edilmesi gereken temel mühendislik, temel mühendislik ve yenilebilir malzemelerle ilgili olarak, esnek sistemlere yönelik temel sorunlarla ilgili olarak, temel sorunlarla ilgili olarak, temel sorunlarla ilgili olarak, temel sorunlarla ilgili olarak, temel sorunlarla ilgili olarak, temel sorunlarla ilgili olarak, temel bilgileri incelenecektir.