Пример из практики: успешное внедрение технологии FPC с формованием силикона в носимые устройства

В стремительно развивающемся мире носимых технологий спрос на компактные, прочные и высоконадежные электронные компоненты как никогда высок. В то время как лидеры отрасли ищут инновационные решения для повышения производительности устройств и удобства использования, интеграция гибких печатных плат (FPC) с формованием из силикона стала новаторским подходом. В этом комплексном исследовании рассматриваются процессы проектирования, разработки, производства и валидации, которые привели к успешному внедрению этой технологии в реальные носимые устройства, устанавливая новые стандарты производительности, долговечности и пользовательского опыта.

Гибкие печатные платы (FPC) — это тонкие, лёгкие и легко адаптируемые печатные платы, обеспечивающие электрическое соединение в ограниченном пространстве. Благодаря своей гибкости они идеально подходят для носимых устройств, где форм-фактор и комфорт имеют первостепенное значение. Однако FPC уязвимы к механическим нагрузкам, воздействию окружающей среды и износу со временем, что создаёт серьёзные проблемы с точки зрения долгосрочной надёжности.

Формование силиконом решает эти проблемы, заключая гибкую печатную плату в прочный, эластичный и биосовместимый материал. Этот процесс защищает чувствительную схему от влаги, пыли, механических и химических воздействий, сохраняя при этом гибкость и комфорт пользователя. В сочетании гибкая печатная плата и литье силиконом образуют прочную интеграцию, которая увеличивает срок службы и производительность устройства.

1.Миниатюризация компонентов

2. Обеспечение гибкости без ущерба для электрической целостности

3.Достижение долгосрочной устойчивости к воздействию окружающей среды

4. Обеспечение комфорта пользователя при длительном ношении

5. Содействие масштабируемому производству

Тонкая, гибкая схема, которая подстраивается под контуры тела

Инкапсуляция, предотвращающая механические повреждения и попадание окружающей среды

Эластомерные свойства, поглощающие удары и механические напряжения

Совместимость с технологиями массового производства для масштабируемости

Благодаря этой синергии носимые устройства становятся более надежными, долговечными и удобными для пользователей.

В основе конструкции лежит выбор высокопроизводительных подложек, таких как полиимид или ПЭТ, которые обеспечивают отличную термостойкость, механическую гибкость и электроизоляцию. Токопроводящие дорожки обычно изготавливаются из меди с защитным покрытием, например, позолотой, для обеспечения коррозионной стойкости.

В процессе многослойного формования используются силиконовые эластомеры медицинского назначения, такие как силиконы RTV или жидкий силиконовый каучук (LSR). Эти материалы выбираются благодаря своей биосовместимости, эластичности, стойкости к ультрафиолетовому излучению и химическим веществам, а также способности выдерживать многократные изгибы без трещин и расслоения.

Адгезия:

Поверхностная обработка, такая как плазменная очистка и усилители адгезии, обеспечивает прочную связь между силиконом и поверхностью FPC.

Оптимизация толщины:

Силиконовые слои оптимизированы для баланса защиты и гибкости.

Управление тепловым режимом:

Материалы подобраны таким образом, чтобы рассеивать тепло, предотвращая повреждения во время эксплуатации.

Первоначальные прототипы включают ламинирование слоёв схемы, размещение компонентов и пробное литьё силикона. Передовое программное обеспечение CAD/CAM обеспечивает точное совмещение и проектирование пресс-формы.

Производственный процесс включает в себя:

Изготовление FPC методом фототравления или лазерной резки

Сборка компонентов с использованием подъемно-транспортных машин

Формование силикона методом литья под давлением или литья под давлением обеспечивает равномерное покрытие и постоянную толщину

Отверждение в контролируемых условиях для достижения желаемых механических свойств

Контроль качества, включающий визуальный осмотр, электрические испытания и проверку на воздействие окружающей среды

Испытания целостности цепи и сопротивления изоляции

Тепловое циклирование для имитации реальных колебаний температуры

Вибрация и механическое изгибание для оценки целостности цепи

Защита от проникновения воды по стандартам тестирования IP

Испытание на химическую стойкость к распространенным веществам, встречающимся в процессе ношения

Испытание на воздействие УФ-излучения для оценки деградации материала

Многократные испытания на изгиб, имитирующие ежедневные движения при носке

Тесты на старение для прогнозирования долгосрочной эффективности

Оценка биосовместимости для безопасности контакта с кожей

Ведущий мировой бренд носимых устройств в сотрудничестве с SiliconePlus разработал специальный браслет с силиконовым покрытием FPC для своего устройства для мониторинга здоровья нового поколения. Целью было достижение баланса между компактной электронной интеграцией, долговечностью и комфортом для пользователей в течение всего дня.

Компания SiliconePlus разработала силиконовый браслет точной формовки, включающий сверхтонкую гибкую печатную плату (FPC) со встроенными датчиками и модулями связи Bluetooth.

Процесс формования жидкой силиконовой резины (LSR) обеспечивает полную инкапсуляцию, что гарантирует водонепроницаемость, амортизацию и приятную для кожи контактную поверхность, идеальную для длительного ношения.

Превосходный комфорт: поверхность из медицинского силикона обеспечивает мягкое, воздухопроницаемое и гибкое прилегание, улучшая общее ощущение пользователя.

Масштабируемость: Разработанный компанией SiliconePlus процесс литья LSR позволил наладить крупносерийное производство с жестким контролем размеров и стабильной электрической надежностью.

После всестороннего тестирования производительности и пользовательского тестирования решение SiliconePlus продемонстрировало отсутствие сбоев в работе устройств за 12 месяцев непрерывного использования.

Отзывы клиентов подтвердили возросший комфорт, возросшую надежность и улучшенные эстетические качества, подтверждая, что интеграция FPC с формованием силикона является передовым подходом в отрасли носимых технологий.

Траектория развития носимых устройств указывает на:

Передовые инновации в области материалов:

Разработка самовосстанавливающихся силиконов и проводящих эластомеров для самовосстанавливающихся цепей

Интеграция датчиков в силиконовую оболочку для более компактной конструкции

Технологии интеллектуальной инкапсуляции, которые отслеживают состояние устройств и прогнозируют сбои

Устойчивые методы производства, включающие биоразлагаемые материалы и перерабатываемые компоненты

Текущая эволюция обещает создание более прочных, удобных и интеллектуальных носимых устройств, причем на переднем крае этой трансформации находятся технологии FPC и формования силикона.