Elektroniikan uudet pakkausteknnikat ja integrointi mekaniikkaan

Transkriptio

1 Elektroniikan uudet pakkausteknnikat ja integrointi mekaniikkaan Jukka Ranta Jukka Ranta

2 Muutostekijät ja haasteet Teknologia ei ole kypsää Elektroniikan kehitys on edelleen intensiivistä kaikilla tasoilla: komponenteista järjestelmiin Lyhyen kantaman radiotekniikat avaavat uusia sovellutuksia Uudet langattomat tekniikat kuten läsnä-äly - tulevat muuttamaan antureiden, laitteiden ja järjestelmien periaatteita ja rakennetta Osaaminen ja yhteistyö (perustekniikka sovellutukset) korostuvat Ratkaisujen monitieteisyys Uusien kantavien ratkaisujen kehittäminen on elektroniikan, perussähkötekniikan, materiaalitekniikan, prosessi- ja valmistustekniikan yhteistyötä 2

3 Teknologisia haasteita Elektroniikka: pohjimmiltaan materiaali- ja rakenneratkaisuja, joilla aikaan-saadaan sähköisiä toimintoja tai kytketään toimintoja johtavien elementtien avulla ja joita ovat sähköisesti aktiiviset rakenteet, liitäntärakenteet, suojaamis- ja paketoimisrakenteet Trendejä: toimintojen määrä kasvaa ilman että käytettävä tila kasvaa tieto-teknisissä laitteissa radiotoimintojen määrä kasvaa (mobile, paikallinen kommunikointi, paikannus, tv+radio) laiteet pitää tehdä pienemmiksi ja kevyimmiksi Haasteita: teho pinta-alaa kohden kasvaa lämmön sieto ja poisjohtaminen on keskeistä enemmän liitäntöjä/komponentteja pinta-alaa kohden uudenlaiset liitännät keskeisiä 3

4 Lisää haasteita Haaste: radioaktiviteetti kasvaa radioläpinäkyvät, mekaanisesti kestävät materiaalit tärkeitä vähentävät tehonkulutusta ja lämmöntuottoa ja parantavat radiotoiminnan tehokkuutta Uudet materiaalipohjat: monimuotoiset design tarpeet Tarve muotoilluista, muovatuista ja taivutettavista rakenteista kuviointi 3D-pinnalle Komponenttien liitäntä kaareville pinnoille Uudet prosessointitekniikat:joustava ja nopea tuotantotekniikka Tarve additiivisista kuviointi- ja metallointitekniikoista sekä kuivaprosesseista pois vaikeista kemikaaleista Suora kuviointi ilman litografiaa Kestävät kevyet tehonlähteet:tehon tarve lisääntyy Pidemmät käyttöajat yhdellä latauksella Kevyet rakenteet ja pieni koko, kierrätettävyys 4

5 Esimerkki: antennit,materiaalit ja tehonkulutus Antennit ja radiot: 4xGSM, WCDMA, WLAN, BlueTooth, FM, DVB-H, GPS.. Jos esimerkiksi säteilijä yhdistetään resonoivalla keraamimateriaalilla lähteeseen voidaan yhdellä antennilla kattaa cellular-radiotaajuudet Jos säteilijä tehdään sopivasta metalloidusta kalvosta voidaan saada ohuempia rakenteita Jos kuori antennien ympärillä voidaan tehdä mekaanisia ominaisuuksia heikentämättä sähköisesti pienihäviöisestä materiaalista päästään jopa 20% tehon säästöihin 5

6 Esimerkki: pakkaustekniikat Insert-moulding tekniikoilla voidaan integroida elektroniikan komponentteja ja moduleja muovirakenteisiin osaksi mekaniikkaa Vähähäviösilla materiaaleilla voidaan parantaa sähköisiä hyötysuhteita Hyödyt: tilan parempi hyväksikäyttö, parantunut toimintojen tehokkuus, parempi mekaaninen kestävyys Haasteet: materiaalien sähköinen, mekaaninen ja lämpötekninen yhteensopivuus Haasteet: Hyvä saanto virheetön valmistus 6

7 Lopuksi Elektroniikan insertointi muovi- ja mekaniikkarakenteisiin soveltuu erityisesti moduleille, isoille yksittäiskomponenteille, kalvorakenteille (kuten valojohteet, johdinkuvioidut kalvot..), näytöille.. Hyötyinä saavutetaan tilasäästöjä, sähköisten toimintojen tehostumista ja ohuemmat rakenteet kestävyyden heikentymättä Vaatii materiaalien yhteensovittamista, rakennesuunnittelun kehittämistä... ja luotettavaa valmistuprosessia On tulossa jäädäkseen 7

8 8