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EIPC 2018里昂研讨会——第2天(下)

五月 30, 2018 | Pete Starkey, I-Connect007
EIPC 2018里昂研讨会——第2天(下)

接上文,研讨会最后一场分会议的主题是欧洲对新技术、产品安全性和培训的需求,由EIPC董事会成员、Cicor Group战略销售和业务发展副总裁Michele Stampanoni博士主持。

他请上来的第一位演讲人是EIPC的副主席Emma Hudson,她是UL在欧洲、中东、非洲和拉丁美洲的工业项目的负责人。她一直致力于通过安全认证流程来帮助PCB行业,这次她演讲的主题是UL认可的PCB焊接极限应如何更新才能反映出表面贴装组装焊接过程的实际情况。她解释焊接极限代表着PCB在组装过程中要经受的焊接工艺,现在有很多PCB制造商使用的都是与波峰焊接相关的过时数据,传统的浮焊条件无法代表现在的SMT焊接工艺。很明显,通过了浮焊测试的PCB很有可能无法通过SMT焊接工艺。因此,在安全性测试中使用不准确的焊接极限是不可接受的,如果生产过程中超过了安全评估时认可的焊接极限,那么安全性测试的认证结果就是无效的。

为了让这个测试实施起来更容易,UL将根据IPC-TM-650 2.6.27 T230和T260提供标准化的焊接曲线,虽然焊接曲线会依具体产品的不同而有所不同,但制造商可以根据自己的产品定义焊接极限,只要这些数值真正代表了电路板会经受的环境和条件。Hudson女士全面讲解了如何定义和解读焊接极限,介绍了针对不同的基材和多层结构要如何更新这些数据,还解释了CCIL项目的适用情况和不适用情况。她同样还举例解释了阻焊剂的永久涂层在哪种情况下可用、在哪种情况下不可用。

她的建议是:从2018年开始,UL的后续服务要求接受认证方提供证据证明PCB组装过程中使用到的实际焊接曲线,目的是确认PCB在焊接过程中经受的焊接工艺不会超出认可的焊接极限范围,否则认证就是无效的。UL已经准备好提供这方面的帮助。她鼓励制造商与UL取得联系,开始重新认证,不要延误认证。

接下来演讲的是Printed Electronics Limited(PEL)公司技术总监Neil Chilton博士,他的演讲主题是挠性和覆形应用使用的印制电子产品。他将印制电子品、挠性电子产品、塑料电子产品和有机电子产品归为了一类:大面积电子产品,意思是这类工艺可以在卷对卷式基板或比PCB、硅工艺的面积更大的产品中使用。他介绍了市场的背景情况,这类产品在显示器和照明、电源、逻辑和存储器产品领域的市场在迅速扩大。印制传感器的市场也非常广阔,主要使用的产品是大规模生产的血糖测纸;据估计非生物传感器的市场也会大幅增加,主要是光电传感器、气体传感器和温度传感器。在可拉伸电子产品领域,关键的革新产品是可拉伸式油墨、挠性到刚性的连接,以及传感器结构和材料。运动服引领着智能服饰的发展方向。

IDTechEx之前预测可拉伸及可覆形电子产品的市场在2017年将达到6亿美元,Chilton博士探讨了这一技术领域可以为纳米金属喷墨印制电路提供哪些机会。最主要的优点就是线路可以直接印制到已有的表面上,这样就可以无需再使用基板,从而可减轻产品重量。因为这种技术是数字化的,并且可以直接添加附加物,所以很有助于加成法制造。但这种技术的局限是线路通常较薄,与传统的电子产品相比,更加脆弱、阻抗更大,所以不能承载较大的电流。他认为相比一般线路,单层喷墨更适用于直接印制传感器。但是,如果使用喷墨技术印制晶种层,可以使用化学镀铜制造更多的导体。

总的来说,喷墨油墨的黏性非常低,所以它们需要高质量的基板,而且无法达到和光刻法一样的分辨率。而且这种油墨也不容易印制到3D表面。但PEL已经研发出了一种系统可以通过数字化3D沉积的方式印制黏性油墨,可以得到较厚的沉积,可用于天线当中。Chilton博士展示了用于国防应用的一些例子,他们使用这种油墨在圆柱形的预成型体上印制。这种技术还可以应用于生产嵌入型电子产品。

CCI Eurolam公司DuPont PVAM 油墨的产品经理Hortense Gaya继续以印制电子为主题,介绍了可穿戴应用及模具内电子产品在材料方面的最新发展成果。

她先介绍了导电油墨的配方:基础聚合物需要有良好的弹性,与基板有良好的附着力以及必须要耐高温。所需的溶剂一定要可以有效溶解聚合物从而拥有良好的丝网印刷性质,并且与印制电路和图形油墨相兼容。填加剂可以是介质,取决于这是底层印刷还是顶部印刷应用,或者也可以是一种导体,例如银或碳。所形成的功能性油墨应该在导电性和可拉伸性之间找到平衡,也应该在黏性和良好的印刷属性之间找到平衡,并且要与基板和图形油墨兼容。

可穿戴式电子品的市场正在迅速扩大,主要是在运动健身和保健领域,但同样也在家居和生活方式、工业、商业和军事应用领域有不错的市场。智能运动服可以监测心率、呼吸和肌肉疲劳,例如使用银膏作为导体,使用银/氯化银作为电极和绝缘体,针对可拉伸性和在热塑性聚氨酯基板上的黏附性做出优化,从而制造出舒适的服装。加入有源元件可实现无线通讯、数据处理和智能反馈系统。在医疗保健应用方面,家长和监护人可以实时获得有关婴儿或老人的生命体征信息。在军事或应急响应情况中,实时监测生命体征可以保护相关人员,环境传感器可以让用户知道何时会达到安全极限,而位置监控可以协调响应、便于救援。

DuPont已经开发出了一系列可拉伸的基膜和覆盖膜、银质和碳质导体油墨和灌封剂,特别适用于可穿戴式电子产品。Gaya女士总结了结合丝网印刷、冲膜或激光切割以及与布料进行热层压的处理技术,探讨了产品在可拉伸性、弹性持久程度、耐洗程度和舒适性方面的发展和性能评估。

接下来介绍了模制电子产品,她将这种产品定义为采用了热成型和注塑成型工艺的印制电子线路。这种技术结合了薄膜、图形和电子产品,不论线路有没有安装元件,它都可以使用,因为导体走线与模具的3D形状轮廓相一致。典型的应用是具有电容开关的3D电路,以及汽车、航空和家用电器中使用的LED照明控制。它可以大幅减少产品重量,不必再使用按钮和线束。DuPont计划生产一整套电子油墨,其设计可以承受热成型及注塑成型工艺过程中的拉伸和热量。

FED(Fachverband Elektronik-Design,德国设计、PCB及电子制造协会)的总经理Christoph Bornhorn介绍了该组织的ZED(Zertifizierter Elektronik Designer,认证电子设计师)四阶段培训项目的开发过程,该项目的目标是提升PCB设计师的专业能力和认可度。项目自2015年建立以来,已经有500多人参加了相关课程和研讨会,学习了PCB设计相关的基础知识和专业知识。该项目的主要原则是让设计师参与到整个电子工艺流程中,了解电气工程和物理学、制造技术和测试程序、材料科学、标准和法规以及经济方面的知识,让他们从基本原理开始学习PCB设计。

每个阶段学习结束后,通过了考试的学员将获得相应的ZED资格证书。通过了所有考试之后,就可以获得Zertifizierter Elektronik-Designer,ZED头衔。到目前为止,已有22人通过了4个阶段的所有考试。FED认为ZED这一概念已经获得了巨大成功。这次演讲的目的是让更多人注意到这个项目,让更多人参与到这个项目中来。目前,该项目只能用德文授课。

Nano Dimension公司的材料部经理Robert Even用写着“开创快捷电子产品的新纪元”的幻灯片开场。他介绍了3D打印电子产品面临的挑战,讨论了这项颠覆性技术是如何重新定义PCB样品制作并将多层PCB的设计周期和测试周期从几周缩短到只需几天。“现在已经可以用快速又经济的方式测试新想法——这样可以鼓励你的工程师不断去完善产品!”

Nano Dimension公司的技术是以喷墨打印为基础,他们生产的DragonFly机器可接受标准的Gerber和Excellon输入格式。Nano Dimension自己生产油墨:将绝缘感光聚合物同时用作基板和阻焊层,用可以控制银纳米颗粒尺寸和分布的专利工艺流程制成导电性银油墨。该配方可与绝缘油墨的配方匹配,可优化3D打印出的导线及生成的导通孔互连。材料被喷墨打印到热基板上,导致溶剂蒸发,纳米颗粒烧结,这是打印过程的一部分,可形成厚度为0.3微米左右的电路层。

目前还没有任何一种适用的IPC标准,但已按照IPC对传统FR-4电路的规范要求对3D印制电路进行了测试。因为基板不含有任何纤维增强材料,所以机械强度有限。同时尽管聚合物的分解温度较高,但它的玻璃转换温度相对较低,所以只能用低熔点合金焊接。现在有可能实现100微米的导线和125微米的间距,其中微导通孔直径可达到200微米、通孔直径可达400微米,信号层厚度大于6微米,介质层厚度大于9微米。

这种基板的挠性已经足够应用到可弯曲产品中,也可用于生产非平面电路。另一个值得关注的附加功能是它可以嵌入元件,步骤是放置初始层、中断打印过程、放置元件、然后继续打印操作。

DragonFly在2017年11月举办的Productronica展会上获得了创新奖,到目前为止已经卖出了7台。生产商将一台样机带到了会议现场,以便让会议代表近距离观察3D打印的操作过程。

Alun Morgan最后为这场非常成功的EIPC冬季研讨会做了总结,他感谢了所有出席本次会议的演讲人、主持人和与会代表。他还特别感谢了本次会议的赞助商,尤其是 Alstom公司交通信息解决方案部门的大力支持。最后他还感谢了EIPC员工——执行总监 Kirsten Smit-Westenberg和会务经理Carol Pelzers组办了这场精彩的会议。Morgan在会议结束前提醒所有到会人员,2018年是EIPC成立的第50年,6月将在德国举办的夏季会议上安排特殊的庆祝活动。

再次感谢Alun Morgan允许我使用他拍摄的照片。

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#EIPC  #欧洲  #展览与会议 

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