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一次性印刷电子产品会成为包装的未来吗?

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将电子产品集成到日常生活中的并非智能手机和自动驾驶汽车。即使是我们的一次性产品,尤其是包装,也可以成为高科技,无硅印刷电子产品也许会成为未来的发展趋势。

用印刷品改变产品设计和制造

印刷电子产品在过去一年中多次发布新闻。它们为电子行业提供了过去一直供半导体制造商使用的东西:能够拥有定制组件的完全定制电路。

目前,典型电路板的生产方式如下:首先,设计和印刷电路板。当PCB准备好安装时,零件从分销商处订购,然后通过手工或机器将其放置在PCB上。一旦部件就位,然后将PCB(带有组件)送到最终产品中(除非PCB本身是最终产品)。

如果在此过程中需要进行设计更改,工程师可能需要进行一些重新设计(有时是整体PCB),更改组件列表,然后更改整个生产线以应对此更改。进行更改所花费的时间可能会花费公司的资金和资源,典型的PCB交付周期为7天。这七天转化为七天的停产,因此七天没有销售。

这是印刷电子产品真正发挥作用的地方。想象一下,电路已经设计好,需要进行原型设计。印刷设计不是发送PCB制造然后手工构造单元,而是发送到3D打印机,在几小时内产生功能电路(带有所有连接)。最终产品也是由印刷电子产品制成,只需几个小时即可生产出几个中间步骤,而且不依赖于零件经销商。如果需要进行设计更改,可以通过将新设计输送到制造商来轻松实现,可以立即对生产线上的新电路进行更改。

印刷电子产品可能具有硅可能永远无法匹配的另一种潜在用途:数万亿的大规模生产。

 

硅的问题

Silicon可以创建从功率控制到高端计算机处理的各种电路。在过去的50年中,硅通过每年提供更好的设备来满足行业需求。虽然半导体器件功率正在慢慢接近其极限,但业界尚未想到半导体器件的一个方面。目前,生产了大约200亿个微控制器,这对于诸如计算,物联网设备和其他设备之类的应用来说已经足够了。但是,如果要将电子产品集成到所有产品中,包括商店中的商品包装,那么200亿台设备就不会削减它。

那么印刷电子怎么能在这里帮忙呢?

 

RFID标签上的硅芯片。

所有包装所需的电子设备(包括一盒六个鸡蛋)不需要过度使用USB,TCP堆栈甚至GPIO等外围设备。为了使日常包装技术高,这种设备只需要连接到近场通信链路的非常基本的处理器,从而可以实现诸如安全扫描和产品信息之类的功能。这正是ThinFilm(一家挪威公司)计划做的事情。

 

小巧,可印刷,一次性处理器

目前,ThinFilm专注于易腐产品(如食品),非易失性印刷存储器和近场通信的智能标签形式的印刷电子产品。

为了满足对电子产品集成的预期需求,该公司在硅谷购买了一家制造工厂,该工厂将进行改造,生产约50亿件印刷设备,估计价值6.8亿美元。

使这些设备“大规模生产友好”的原因在于它们是在柔软的基板上制造的,可以像纸一样卷起。因此,这些器件不仅比半导体更容易生产,而且它们既灵活又易于存储。这些装置可以存放在辊上的事实使它们成为在几乎相同的辊上使用纸和纸板的包装工业的理想选择。因此,理论上,这些装置可装入类似的机器中,然后冲压到所需的包装上(有效地将多个阶段集成到一个连续操作中)。

他们的非易失性印刷记忆技术已经被Xerox收购,他已经在纽约Webster进行了生产规模的制造。

 

 

然而,这对于ThinFilm来说是不够的,他们目前正在努力制定一个更激进的计划:在其基板上印刷整个处理器  (尽管它将是一个简单的处理器)。目前的目标是集成数千个逻辑门,以期创建具有Intel 4004(具有2,400个门)的计算能力的设备。

它们的近场通信设备有1500个门,而它们的温度传感器有2,000个门。这意味着(理论上),它们只有400个门,而不是4004处理器。虽然许多人可能认为像4004这样简单的设备在世界上不再具有相关性,但在这个基板上创建一个设备实际上是一个非常相关的成就。带有4位处理器和一些非易失性存储器的标签可能会突然用于处理数据,例如项目ID更改,日期更改,传感器处理等等。

 

ThinFilm设备。

 

在产品包装中使用这种简单的处理器(以及在许多智能手机中发现的近场通信)可以将客户和分销商打开到一个全新的世界。例如,可以通过智能手机扫描打印的标签并返回信息,包括产品的真实性,潜在的过敏警告和制造细节。