IDTechEx svela la competizione

BOSTON, 5 maggio 2023 /PRNewswire/ -- Le superfici lisce e funzionali che forniscono il rilevamento del tocco, spesso con retroilluminazione, stanno diventando sempre più comuni. Le applicazioni spaziano dagli interni dei veicoli e dagli elettrodomestici ai dispositivi medici e ai sedili degli aerei. Invece di fare affidamento su un interruttore meccanico o a membrana, queste superfici utilizzano il rilevamento tattile capacitivo, lo stesso principio utilizzato nei display degli smartphone. Il rilevamento capacitivo e la retroilluminazione richiedono ovviamente l’elettronica dietro la superficie esterna decorativa: l’elettronica nello stampo è un approccio produttivo emergente che promette di rendere le superfici funzionali più economiche, leggere ed esteticamente più gradevoli.

Che cos'è l'elettronica In-Mold?

Come suggerisce il nome, l'elettronica in-mold (IME) è un metodo di produzione in cui almeno una parte dell'elettronica viene sottoposta a un processo di stampaggio. In genere, si inizia con la serigrafia del modello desiderato di inchiostro conduttivo su un substrato (spesso policarbonato): questi modelli conduttivi consentono il rilevamento tattile capacitivo. Successivamente, sulla parte anteriore viene applicato uno strato decorativo e il substrato con motivo conduttivo viene termoformato per produrre la curvatura richiesta. Spesso viene applicata una fase successiva di stampaggio a iniezione. Questo approccio di integrazione dell'elettronica nella parte stampata contrasta con le tradizionali tecniche di produzione elettronica, in cui le parti decorative rivolte all'utente verrebbero stampate e successivamente una scheda a circuito stampato (PCB) montata sul retro.

Perché rischiare di sottoporre l'elettronica a questo processo di stampaggio quando spesso sarebbe sufficiente un PCB dietro una superficie decorativa? A seconda dell'approccio utilizzato, l'IME consente una riduzione del peso e del consumo di materiale fino al 70% rispetto agli interruttori meccanici convenzionali. Inoltre, poiché sono necessarie meno parti singole, sia l’assemblaggio che le catene di fornitura associate possono essere più semplici. Considerati questi vantaggi, insieme al crescente impegno sia da parte dei fornitori che degli integratori, IDTechEx prevede che il mercato delle parti IME che incorporano componenti SMD (dispositivi a montaggio superficiale) raggiungerà circa 2 miliardi di dollari entro il 2033.

Quali sono gli approcci concorrenti?

All'interno del termine generico di "elettronica nello stampo", esistono molti approcci produttivi leggermente diversi. Stabilire quale approccio è stato utilizzato è spesso complicato poiché le superfici funzionali risultanti sembrano estremamente simili. Due variabili chiave sono se e in che punto vengono montati i componenti SMD come i LED e se viene utilizzato lo stampaggio a iniezione.

Probabilmente l'approccio più completo all'IME, sviluppato da Tactotek e denominato IMSE (elettronica strutturale in-mold), prevede il montaggio di componenti SMD su un substrato piatto prima della termoformatura. Segue lo stampaggio a iniezione, incorporando i componenti e le tracce conduttrici nella plastica. Il processo si traduce in una parte robusta con elettronica completamente chiusa, che potenzialmente include un circuito integrato.

Una strategia concorrente è quella di montare i componenti SMD su una parte già termoformata e trascurare lo stampaggio a iniezione. Ciò richiede un substrato polimerico più spesso per fornire una rigidità sufficiente, che generalmente riduce il grado di distorsione e curvatura che può essere introdotto tramite la termoformatura. Inoltre, i componenti SMD possono essere montati solo tramite pick and place su regioni che rimangono piatte. Tuttavia, per molte applicazioni, è necessaria solo una leggera curvatura attorno al perimetro o in altre posizioni specifiche e, poiché i componenti montati non saranno soggetti al calore e alla pressione associati alle specifiche del materiale di stampaggio e alle regole di progettazione, potrebbero essere più tolleranti.

L'approccio più semplice all'IME consiste nell'omettere del tutto i componenti SMD. Le superfici decorative con tocco capacitivo integrato possono essere prodotte in modo relativamente semplice stampando prima l'inchiostro conduttivo e poi termoformando il substrato. Il successivo stampaggio ad iniezione è facoltativo. Sebbene queste parti richiedano l’elettronica convenzionale per la retroilluminazione, rappresentano un passaggio intermedio tra superfici puramente decorative e completamente funzionali in grado di soddisfare le esigenze di casi d’uso più semplici.